專利名稱：一種單級功率因數(shù)校正電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力電子領域，更具體地說，它是一種單級功率因數(shù)校正電路。
背景技術：
目前廣泛采用的功率因數(shù)校正電路往往是傳統(tǒng)的兩級型功率因數(shù)校正技術，但其電路元件多，成本較高，而且電路復雜，不適用于中小功率應用場合。為降低雙級功率因數(shù)校正電路的成本，近年來人們提出了多種單級功率因數(shù)校正技術。一般的單級功率因數(shù)校正電路是通過控制電感電流工作于不連續(xù)導電模式，自動實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。為了平衡輸入輸出功率，需采用一個低頻電容進行儲存能量。由于輸入電流不連續(xù)，含有大量的輸入電流諧波，所以需要在輸入端加上電磁干擾抑制電路，整個電路就比較復雜。

發(fā)明內容
本發(fā)明是一種單級功率因數(shù)校正電路，由于輸入電流連續(xù)，功率因數(shù)相對傳統(tǒng)的單級功率因數(shù)高，諧波含量較小，尤其適用于小功率應用場合，而且它簡化了輸入濾波器的設計。
本發(fā)明提供的是一種單級功率因數(shù)校正電路，如圖1所示，其電路主要包括整流橋Q，兩個反激變壓器T1(主變壓器)和T2(輔助變壓器)，開關管S，輸入電感Ls，二極管D1、D2、D3、D4、D5和輸入電容C1、無極性電容C3。整流橋Q的陰極與輸入電感Ls的一端相連，輸入電感Ls的另一端分別與二極管D1的陰極、輸入電容C1的一端、主變壓器T1的原邊的同名端以及D2的陰極連接；整流橋Q的陽極分別與二極管D1的陽極、輸入電容C1的另一端、開關管S的源極以及輔助變壓器T2的原邊的同名端相連；主變壓器T1的原邊的異名端與開關管S的漏極相連，二極管D2的陽極與二極管D3的陰極連接，主變壓器T1的原邊的異名端和開關管S的漏極之間的連接點與二極管D2、D3之間的連接點通過無極性電容C3相連接，二極管D3的陽極與輔助變壓器T2的原邊的異名端連接；主變壓器T1副邊的同名端與輔助變壓器T2的副邊的同名端連接，其連接點再與輸出濾波電路的陰極連接；主變壓器T1的副邊的異名端與二極管D4的陽極連接，輔助變壓器T2副邊的異名端與二極管D5的陽極連接；二極管D4的陰極和二極管D5的陰極相連，其連接點再與輸出濾波器的陽極連接。其中，主變壓器T1用于儲存能量；輸入電感Ls、二極管D1、輸入電容C1用于實現(xiàn)功率因數(shù)校正。
本發(fā)明的單級功率因數(shù)校正電路是通過電路理論的對偶原理對常規(guī)的功率因數(shù)校正電路進行對偶變換得到的。該電路通過控制電容電壓工作于不連續(xù)導電模式，自動實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能。為平衡輸入輸出功率，本發(fā)明采用反激式變壓器T1作為感性儲能元件；為減少開關應力，本發(fā)明采用了一種無損緩沖器，有效地吸收了電壓尖峰，同時也提高了變換器的效率，此無損緩沖器的回路由輔助變壓器T2、二極管D2、D3以及無極性電容C3構成。
本發(fā)明的優(yōu)點在于其功率因數(shù)相對傳統(tǒng)的單級功率因數(shù)高，諧波含量較小，它的無損緩沖器把緩沖的能量傳輸?shù)捷敵龆耍朔顺Ｒ?guī)有損緩沖器帶來的損耗，提高了整個變換器的效率，簡化了輸入濾波器的設計。


圖1是本發(fā)明的電路圖；圖2是本發(fā)明的工作過程電路圖；圖3是本發(fā)明在兩個開關周期內的C1和T1電壓波形圖；圖4是本發(fā)明在工頻模式下電容C1的電壓波形圖。
圖4中1-電容電壓波形2-輸入電壓整流后的電壓波形具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明作進一步描述圖2給出了本發(fā)明的工作過程電路圖，在一個開關周期內，其工作過程如下t0～t1，如圖2(a)，開關管S關斷。輸入端對電容C1進行充電，C1電壓線性上升。上周期儲存在主變壓器T1的能量傳給副邊并向輸出端傳遞。由于T1的漏感的存在，主變壓器T1的原邊電流不為零。電流流動回路為T1-C3-D2，電流對C3進行充電，漏感上的能量轉移到C3上。同時，上一周期儲存在輔助變壓器T2上的能量由副邊傳給輸出端。
t1～t2，如圖2(b)，開關管S開通。電容C1通過T1-S進行放電。T1的原邊上的電流線性上升，T1起儲能作用。同時，C3上的能量通過C3-S-T2回路傳給T2的副邊。
t2～T，如圖2(c)。電容C1放電完畢，電容C1上電壓為0。電流沿回路T1-S-D1繼續(xù)流動，D1起續(xù)流二極管作用。
圖3給出了圖1所示的C1和T1電壓的波形圖，VC1在每個開關周期內過零。VC1在工頻模式下的電壓波形見圖4。如果把每個開關周期內VC1的平均值連成曲線，就剛好是輸入電壓整流后的電壓波形。
為驗證本發(fā)明的單級功率因數(shù)校正電路的功率因數(shù)校正能力和電壓調節(jié)性能，我們進行了有關實驗，并采用電流型控制技術對該電路進行控制。實驗結果表明，功率因數(shù)和效率分別達到98％和75％。相對于傳統(tǒng)的單級PFC電路，該發(fā)明的單級功率因數(shù)校正電路有兩大優(yōu)點一是不連續(xù)電容電壓工作模式實現(xiàn)高功率因數(shù)；二是變壓器代替了儲能電容實現(xiàn)低頻儲能。由于輸入電流工作于連續(xù)電流模式，減小了EMI和THD，相對于傳統(tǒng)的單級PFC變換器功率因數(shù)有所提高，可以應用在一些小功率應用場合中。
權利要求
1.一種單級功率因數(shù)校正電路，主要包括整流橋Q，主變壓器T1，輔助變壓器T2，開關管S，輸入電感Ls，二極管D1、D2、D3、D4、D5和輸入電容C1、無極性電容C3，其特征在于，主變壓器T1用于儲存能量，輸入電感Ls、二極管D1和輸入電容C1用于實現(xiàn)功因數(shù)校正，所述整流橋Q的陰極與輸入電感Ls的一端相連，所述輸入電感Ls的另一端分別與二極管D1的陰極、輸入電容C1的一端、主變壓器T1的原邊的同名端以及D2的陰極連接；整流橋Q的陽極分別與二極管D1的陽極、輸入電容C1的另一端、開關管S的源極以及輔助變壓器T2的原邊的同名端相連；主變壓器T1的原邊的異名端與開關管S的漏極相連，二極管D2的陽極與二極管D3的陰極連接，主變壓器T1的原邊的異名端和開關管S的漏極之間的連接點與二極管D2、D3之間的連接點通過無極性電容C3相連接，二極管D3的陽極與輔助變壓器T2的原邊的異名端連接；主變壓器T1副邊的同名端與輔助變壓器T2的副邊的同名端連接，其連接點再與輸出濾波電路的陰極連接；主變壓器T1的副邊的異名端與二極管D4的陽極連接，輔助變壓器T2副邊的異名端與二極管D5的陽極連接；二極管D4的陰極和二極管D5的陰極相連，其連接點再與輸出濾波器的陽極連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種新型的單級功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述輔助變壓器T2、二極管D2、D3以及無極性電容C3構成了無損緩沖器回路。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種新型的單級功率因數(shù)校正電路，其特征在于，所述主變壓器T1和輔助變壓器T2采用反激變壓器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單級功率因數(shù)校正電路，主要包括整流橋Q，主變壓器T
文檔編號H02M3/335GK1545192SQ200310112238
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月21日 優(yōu)先權日2003年11月21日
發(fā)明者張波, 謝仁踐, 張 波 申請人:華南理工大學