一种单相降升压式AC-DC转换器及其控制方法技术

技术编号:14873968 阅读:72 留言:0更新日期:2017-03-23 21:40
本发明专利技术公开了一种单相降升压式AC‑DC转换器及其控制方法,其包括连接的二极管整流器和降升压式转换器主电路,降升压式转换器主电路中包括降压模块开关和升压模式开关,总控制器根据输入电压信号、输入电流信号和输出电压信号确定转换器工作模式,分别控制降压模块开关仅在降压及降升压模式下切换、在升压模式下完全导通,升压模式开关仅在升压及降升压模式下切换、在降压模式下完全截止;本发明专利技术具有减小涌浪电流、提高转换效率、降低开关的导通损与切换损的优点,输入电压范围宽,电压回路的响应不会随输入电压的改变而改变,在全电压范围均为维持良好的动态响应,并同时达到高功因数和良好的电压调整率之目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及转换器,尤其涉及一种单相降升压AC-DC式转换器及其控制方法。
技术介绍
升压式交流至直流转换器是最常用来做切换式电源的前级电路(如图1所示),用以提供调整输入功率因数(PFC)的功能,使电路具备高功率因数及输入电流低失真度。然而升压式交流至直流转换器启动时输入电压会直接对输出端的大电容充电,造成较大的涌浪电流(Inrushcurrent),其次输出电压必须高于输入电压的峰值,而对于需要适应全球通用输入电压(universalACvoltage)的应用要求,在低输入电压下,电路升压比高,效率较差。为克服此问题业内采用如图2所示的降升压式转换器,此电路在启动时输入电压不会直接对输出电容充电,无涌浪电流问题,其次电路可以升降压,适合全球通用输入电压的应用要求;然而此电路与传统升压式电路相比具备较多组件,普遍认为其效率较差,其次电感亦非位于输入侧,难以直接控制此电流达到使输入电流为正弦波及低失真之目的。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有技术中涌浪电流较大、效率较差、组件较多等缺陷,提出一种单相降升压式AC-DC转换器及其控制方法。为解决上述技术问题,本专利技术提出的技术方案是设计一种单相降升压式AC-DC转换器,包括依次连接的二极管整流器和降升压式转换器主电路,降升压式转换器主电路中包括连接二极管整流器输出正极的降压模块开关和连接二极管整流器输出负极的升压模式开关,其还包括:输入电压感测电路,连接在二极管整流器的输出端,用以感测输入电压信号;输入电流感测电路,连接在二极管整流器的输出回路中,并通过低通滤波器后感测输入电流信号;输出电压感测电路,连接本转换器的输出端,用以感测输出电压;总控制器,根据感测的输入电压信号、输入电流信号和输出电压信号确定转换器工作于降压模式、或升压模式、或降升压模式,分别控制第一和第二脉冲宽度调制电路;第一脉冲宽度调制电路,在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述降压模块开关仅在降压及降升压模式下切换、在升压模式下完全导通;第二脉冲宽度调制电路,在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述升压模式开关仅在升压及降升压模式下切换、在降压模式下完全截止;在降升压模式下,降压模块开关和升压模式开关不会同时导通截止。上述总控制器将输出电压感测电路感测到的输出电压与预设电压命令做比较,两者的误差值经由电压控制器调整后得到误差调整信号,该误差调整信号再与所述输入电压信号相乘再除以乘了调整系数的输入电压信号的平方值,得到输入电流控制命令,输入电流控制命令减去所述输入电流信号后经电流误差放大器调整后得到PWM控制电压信号,该PWM控制电压信号同时输送给第一和第二脉冲宽度调制电路的同相输入端。上述第一脉冲宽度调制电路的反相输入端接一固定锯齿波,所述第二脉冲宽度调制电路的反相输入端接一直流量可偏移锯齿波,该直流量可偏移锯齿波为固定锯齿波与一直流偏移量的和,所述直流偏移量包含预设的固定值偏移量和浮动值偏移量,所述浮动值偏移量由所述误差调整信号乘上一增益K所获得。本专利技术还设计了一种单相降升压式AC-DC转换器的控制方法,包括依次连接二极管整流器和降升压式转换器主电路,降升压式转换器主电路中包括连接二极管整流器输出正极的降压模块开关和连接二极管整流器输出负极的升压模式开关,其包括:用输入电压感测电路连接在二极管整流器的输出端,以感测输入电压信号;用输入电流感测电路连接在二极管整流器的输出回路中,并通过低通滤波器后感测输入电流信号;用输出电压感测电路连接本转换器的输出端,以感测输出电压;总控制器根据感测的输入电压信号、输入电流信号和输出电压信号确定转换器工作于降压模式、或升压模式、或降升压模式,分别控制第一和第二脉冲宽度调制电路;第一脉冲宽度调制电路,在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述降压模块开关仅在降压及降升压模式下切换、在升压模式下完全导通;第二脉冲宽度调制电路,在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述升压模式开关仅在升压及降升压模式下切换、在降压模式下完全截止;在降升压模式下,降压模块开关和升压模式开关不会同时导通截止。上述总控制器将输出电压感测电路感测到的输出电压与预设电压命令做比较,两者的误差值经由电压控制器调整后得到误差调整信号,该误差调整信号再与所述输入电压信号相乘再除以乘了调整系数的输入电压信号的平方值,得到输入电流控制命令,输入电流控制命令减去所述输入电流信号后经电流误差放大器调整后得到PWM控制电压信号,该PWM控制电压信号同时输送给第一和第二脉冲宽度调制电路的同相输入端。上述第一脉冲宽度调制电路的反相输入端接一固定锯齿波,所述第二脉冲宽度调制电路的反相输入端接一直流量可偏移锯齿波,该直流量可偏移锯齿波为固定锯齿波与一直流偏移量的和,所述直流偏移量包含预设的固定值偏移量和浮动值偏移量,所述浮动值偏移量由所述误差调整信号乘上一增益K所获得。与现有技术相比,本专利技术可以根据输入电压及负载大小改变其工作模式,在降升压模式、升压模式和降升压模式这三种工作模式中切换,具有减小涌浪电流、提高转换效率、降低开关的导通损与切换损的优点,输入电压范围宽,电压回路的响应不会随输入电压的改变而改变,在全电压范围均为维持良好的动态响应,并同时达到高功因数和良好的电压调整率之目的。附图说明图1为现有升压式交流至直流转换器主电路图;图2为现有降升压式交流至直流转换器主电路图;图3为本专利技术较佳实施例的电路图;图4为转换器工作模式与开关切换波形对照图;图5为软件模拟图3的验证图;图6为电路启动时输入电流与输出电压对应波形图;图7为在降压模式下的工作波形图;图8为在升压模式下的工作波形图;图9为开关的触发信号与输出电压波形对照图;图10为在230Vac输入电压及300W满载下的响应波形图;图11为在230Vac输入电压及60W轻载下的响应图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术作进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。本专利技术揭示了一种单相降升压式AC-DC转换器,参看图3,其包括从交流电压开始依次连接的EMI滤波器二极管整流器和降升压式转换器主电路。其中降升压式转换器主电路中包括连接二极管整流器输出正极的降压模块开关Q1和连接二极管整流器输出负极的升压模式开关Q2。转换器还包括输入电压感测电路,其连接在二极管整流器的正极输出端,经过电压感测比Kv的变换得到输入电压信号KvVin;还包括输入电流感测电路,其连接在二极管整流器的输出回路负极母线中,并通过低通滤波器后感测输入电流信号KsIin(图中Is=KsIin);还包括输出电压感测电路,其连接本转换器的输出端,用以感测输出电压;还包括总控制器,其根据感测的输入电压信号KvVin、输入电流信号KsIin和输出电压信号确定转换器工作于降压模式、或升压模式、或降升压模式。这三种模式的选择,是由总控制器分别控制第一和第二脉冲宽度调制电路(PWM1、PWM2),进而控制降压模块开关Q1和升压模式开关Q2的组合切换来实现的。第一脉冲宽度调制电路PWM1,在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述降压模块开关Q1仅在降压及降升压模式下切换、在升压模式下本文档来自技高网...
一种单相降升压式AC-DC转换器及其控制方法

【技术保护点】
一种单相降升压式AC‑DC转换器,包括依次连接的二极管整流器和降升压式转换器主电路,降升压式转换器主电路中包括连接二极管整流器输出正极的降压模块开关(Q1)和连接二极管整流器输出负极的升压模式开关(Q2),其特征在于还包括:输入电压感测电路,连接在二极管整流器的输出端,用以感测输入电压信号(KvVin);输入电流感测电路,连接在二极管整流器的输出回路中,并通过低通滤波器后感测输入电流信号(KsIin);输出电压感测电路,连接本转换器的输出端,用以感测输出电压;总控制器,根据感测的输入电压信号(KvVin)、输入电流信号(KsIin)和输出电压信号确定转换器工作于降压模式、或升压模式、或降升压模式,分别控制第一和第二脉冲宽度调制电路(PWM1、PWM2);第一脉冲宽度调制电路(PWM1),在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述降压模块开关(Q1)仅在降压及降升压模式下切换、在升压模式下完全导通;第二脉冲宽度调制电路(PWM2),在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述升压模式开关(Q2)仅在升压及降升压模式下切换、在降压模式下完全截止;在降升压模式下,降压模块开关和升压模式开关不会同时导通截止。...

【技术特征摘要】
1.一种单相降升压式AC-DC转换器,包括依次连接的二极管整流器和降升压式转换器主电路,降升压式转换器主电路中包括连接二极管整流器输出正极的降压模块开关(Q1)和连接二极管整流器输出负极的升压模式开关(Q2),其特征在于还包括:输入电压感测电路,连接在二极管整流器的输出端,用以感测输入电压信号(KvVin);输入电流感测电路,连接在二极管整流器的输出回路中,并通过低通滤波器后感测输入电流信号(KsIin);输出电压感测电路,连接本转换器的输出端,用以感测输出电压;总控制器,根据感测的输入电压信号(KvVin)、输入电流信号(KsIin)和输出电压信号确定转换器工作于降压模式、或升压模式、或降升压模式,分别控制第一和第二脉冲宽度调制电路(PWM1、PWM2);第一脉冲宽度调制电路(PWM1),在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述降压模块开关(Q1)仅在降压及降升压模式下切换、在升压模式下完全导通;第二脉冲宽度调制电路(PWM2),在总控制器的控制下发出PWM切换信号,使所述升压模式开关(Q2)仅在升压及降升压模式下切换、在降压模式下完全截止;在降升压模式下,降压模块开关和升压模式开关不会同时导通截止。2.如权利要求1所述的单相降升压式AC-DC转换器,其特征在于:所述总控制器将输出电压感测电路感测到的输出电压与预设电压命令(Vd*)做比较,两者的误差值经由电压控制器(Gv)调整后得到误差调整信号(Vea),该误差调整信号(Vea)再与所述输入电压信号(KvVin)相乘再除以乘了调整系数(K1)的输入电压信号的平方值(K1(KvVin)2),得到输入电流控制命令(Is*),输入电流控制命令(Is*)减去所述输入电流信号(KsIin)后经电流误差放大器(GCA)调整后得到PWM控制电压信号(Vcon),该PWM控制电压信号(Vcon)同时输送给第一和第二脉冲宽度调制电路(PWM1、PWM2)的同相输入端。3.如权利要求2所述的单相降升压式AC-DC转换器,其特征在于:所述第一脉冲宽度调制电路(PWM1)的反相输入端接一固定锯齿波(Vt1),所述第二脉冲宽度调制电路(PWM2)的反相输入端接一直流量可偏移锯齿波(Vt2),该直流量可偏移锯齿波(Vt2)为固定锯齿波(Vt1)与一直流偏移量(Vos)的和,所述直流偏移量(Vos)包含预设的固定值偏移量(Vos1)和浮动值偏移量(Vos2),所述浮动值偏移量(Vos2)由所述误差调整信号(Vea)乘上一增益K所获得。4.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员:李光吴国军梅欢欢吴国勇余蓓
申请(专利权)人:深圳市拓革科技有限公司
类型:发明
国别省市:广东;44

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