提升buck輸出電壓的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種buck電路，且特別涉及一種提升buck輸出電壓的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]LED照明由于出色的節(jié)能性能，已經(jīng)得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了滿足不同國家的電網(wǎng)工作電壓，同時(shí)為了防止輸入容性濾波器對電網(wǎng)嚴(yán)重的諧波污染，要求在整個(gè)寬電壓輸入100?264Vac范圍內(nèi)都具有很好的恒流效果、具備高功率因數(shù)且電流諧波滿足相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。
[0003]為了滿足諧波及高功率因數(shù)的要求，LED驅(qū)動(dòng)電源通常需要有功率因數(shù)校正電路。傳統(tǒng)的功率因數(shù)校正電路一般采用升壓(Boost)電路，但通常輸出電壓過高無法適用。因此，近年來，采用降壓型的功率因數(shù)校正電路，如buck電路?，F(xiàn)有的Buck電路實(shí)現(xiàn)功率因素校正的方法有兩種:一種是工作在臨界連續(xù)模式的恒導(dǎo)通時(shí)間控制，另一種是工作在臨界連續(xù)模式的峰值電流控制。兩種控制方式在低輸出電壓的應(yīng)用中可以滿足相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]但是在高輸出電壓應(yīng)用場合中，由于buck電路本身工作原理的限制，即要求輸入電壓必須大于輸出電壓buck電路才可以正常工作。此時(shí)一個(gè)工頻周期的導(dǎo)通角會(huì)隨著輸出電壓的變高而逐漸變小，如圖1所示，隨著輸出電壓的增加在一個(gè)工頻周期內(nèi)，導(dǎo)通角是逐漸減小的。導(dǎo)通角的減小將導(dǎo)致輸入電流諧波變高，難以滿足電流諧波的標(biāo)準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有buck電路隨著輸出電壓的增加，一個(gè)工頻周期內(nèi)導(dǎo)通角減小從而使得輸入電流諧波變高的問題，提供一種在提高輸出電壓的同時(shí)能增大一個(gè)工頻周期內(nèi)導(dǎo)通角的提升buck輸出電壓的電路。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種提升buck輸出電壓的電路，包括電源端，依次連接在電源端的開關(guān)管和第一回路、第二回路和負(fù)載。電源端經(jīng)正母線和負(fù)母線為電路提供輸入電壓。第一回路包括第一電容、第一電感和第一續(xù)流二極管，在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓經(jīng)第一電容對第一電感進(jìn)行充電，在開關(guān)管截止時(shí)，第一電感經(jīng)第一電容和第一續(xù)流二極管進(jìn)行放電。第二回路包括與第一電感相耦合的第二電感，與第二電感形成回路的第二電容和第二續(xù)流二極管，第二電容與第一電容串聯(lián)，在開關(guān)管截止，第一電感放電時(shí)，第二電感產(chǎn)生耦合電壓并經(jīng)第二回路放電。負(fù)載連接在第一電容的正端和第二電容的負(fù)端之間。
[0007]于本發(fā)明一實(shí)施例中，第一電感在放電時(shí)對第一電容充電，第一電容兩端的電壓與第一電感的匝數(shù)NI呈正比，第二電感在放電時(shí)對第二電容充電，第二電容兩端的電壓與第二電感的匝數(shù)N2呈正比，第一電感的匝數(shù)NI大于第二電感的匝數(shù)N2。
[0008]于本發(fā)明一實(shí)施例中，開關(guān)管與電路的負(fù)母線相連接，第一續(xù)流二極管反向連接在正母線和開關(guān)管之間。
[0009]于本發(fā)明一實(shí)施例中，開關(guān)管采用浮地驅(qū)動(dòng)，開關(guān)管與電路的正母線相連接，第一續(xù)流二極管反向連接在開關(guān)管和負(fù)母線之間。
[0010]于本發(fā)明一實(shí)施例中，第一電容和第二電容均為電解電容。
[0011]于本發(fā)明一實(shí)施例中，提升buck輸出電壓的電路還包括設(shè)置在電源端并對輸入電壓進(jìn)行整流的橋式整流電路。
[0012]于本發(fā)明一實(shí)施例中，開關(guān)管為MOSFET。
[0013]綜上所述，本發(fā)明提供的提升buck輸出電壓的電路與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)占.V.
[0014]在開關(guān)管導(dǎo)通期間，輸入電壓經(jīng)第一電容、第一電感及開關(guān)管組成的回路對第一電感充電，而在第二回路中由于第二續(xù)流二極管截止，第二回路中沒有電流流過。當(dāng)開關(guān)管截止，第一電感通過第一電容、第一電感以及第一續(xù)流二極管組成的第一回路放電，于此同時(shí)第二電感上產(chǎn)生耦合電壓，該耦合電壓經(jīng)第二電容和第二續(xù)流二極管放電。在開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，從輸入側(cè)而言，在一個(gè)工頻周期內(nèi)的導(dǎo)通角是由第一電容上的電壓所決定。由于輸出電壓為第一電容上的電壓和第二電容上的電壓之和，因此，可以得出第一電容上的電壓小于輸出電壓。根據(jù)電壓和導(dǎo)通角的關(guān)系可以得到，本發(fā)明提供帶有耦合電感的buck電路與傳統(tǒng)的buck電路相比，當(dāng)輸出電壓相同時(shí)，在輸入側(cè)導(dǎo)通角只由第一電容上的電壓決定，在一個(gè)工頻周期內(nèi)具有更大的導(dǎo)通角。導(dǎo)通角的增大可有效提高電流的正弦度，減小電流諧波。
[0015]為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0016]圖1所示為傳統(tǒng)的buck電路中輸入電壓、輸出電壓和導(dǎo)通角的關(guān)系圖。
[0017]圖2所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的提升buck輸出電壓的電路的原理圖。
[0018]圖3所示為圖2所示的提升buck輸出電壓的電路中輸入電壓、輸出電壓和導(dǎo)通角的關(guān)系圖。
[0019]圖4所示為本發(fā)明另一實(shí)施例提供的提升buck輸出電壓的電路的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]受buck電路的原理限制，其要求輸入電壓必須大于輸出電壓。如圖1所示，Vin(t)為輸入電壓，Vo為輸出電壓，在Θ?π-θ的范圍內(nèi)，buck電路正常工作，其中Θ為buck電路正常工作的起始角，π - Θ為buck電路正常工作的終止角，π-2 Θ為buck電路正常工作的導(dǎo)通角。從圖1中可以看出，隨著輸出電壓的不斷升高，初始角Θ的值會(huì)不斷的增加，相應(yīng)的，導(dǎo)通角Π-2Θ將大幅度減小。在該種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電路中，導(dǎo)通角的減小將會(huì)使得輸入電流的諧波增加，最終難以滿足相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。
[0021]有鑒于此，為解決該問題，本實(shí)施例提供一種提升buck輸出電壓的電路，包括電源端，依次連接在電源端的開關(guān)管Q和第一回路、第二回路和負(fù)載R。電源端經(jīng)正母線和負(fù)母線為電路提供輸入電壓。第一回路包括第一電容Cl、第一電感LI和第一續(xù)流二極管Dl，在開關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí)，輸入電壓經(jīng)第一電容Cl對第一電感LI進(jìn)行充電。在開關(guān)管Q截止時(shí)，第一電感LI經(jīng)第一電容Cl和第一續(xù)流二極管Dl進(jìn)行放電。第二回路包括與第一電感LI相耦合的第二電感L2，與第二電感L2形成回路的第二電容C2和第二續(xù)流二極管D2，第二電容C2與第一電容Cl串聯(lián)，在開關(guān)管Q截止，第一電感LI放電時(shí)，第二電感L2產(chǎn)生耦合電壓并經(jīng)第二回路放電。負(fù)載R連接在第一電容Cl的正端和第二電容C2的負(fù)端之間。
[0022]第一回路與開關(guān)管的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的buck電路的結(jié)構(gòu)相同，本實(shí)施例在傳統(tǒng)的buck電路的基礎(chǔ)上增加耦合的第二電感L2組成的第二回路。在開關(guān)管Q導(dǎo)通期間，交流的輸入電壓經(jīng)第一電容Cl對第一電感LI充電，此時(shí)第二回路中的第二續(xù)流二極管D2是截止的，第二電感L2上無電流。此時(shí)，從輸入側(cè)看buck電路的工作導(dǎo)通角是由第一電容Cl上的電壓Ucl決定的。
[0023]第一電感LI在通過第一回路放電的同時(shí)，由于電磁場耦合，第二電感L2上會(huì)產(chǎn)生耦合電壓，該耦合電壓經(jīng)第二電容C2和第二續(xù)流二極管D2放電，對第二電容C2進(jìn)行充電。由于第一電容C