BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置及方法。该装置包括主功率电路、buck闭环控制电路、buck/boost闭环控制电路、驱动信号选择电路、输出电压反馈电路、电感电流过零检测电路；其中输出电压反馈电路与主功率电路的输出端连接；buck闭环控制电路、buck/boost闭环控制电路的一个输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接、另一个输入端与输出电压反馈电路的输出端连接，buck闭环控制电路的输出端与驱动信号选择电路中的一个输入端连接，buck/boost闭环控制电路的输出端与驱动信号选择电路中的另一个输入端连接。本发明专利技术引入输入电压前馈和输出电压反馈，使PF值在输入电压范围内提高至1，具有效率高、开关管导通损耗小等优点。

Implementation Device and Method of Unit PF Value of BCM Mode PFC Converter

【技术实现步骤摘要】
BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置及方法
本专利技术属于电能变换装置的交流-直流变换器，特别是一种BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置及方法。
技术介绍
功率因数校正(PowerFactorCorrection,PFC)变换器可以减小输入电流谐波，提高输入功率因数，已得到广泛应用。PFC变换器分为有源和无源两种方式，相对于无源方式来说，有源方式具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。有源功率因数校正技术(APFC)从80年代发展以来，各国学者从控制策略、电路拓扑、小信号建模等角度进行了深入的研究，并取得了一系列的研究成果。就目前而言，APFC技术新的一个研究热点是对PFC电路拓扑的研究。传统的有源PFC广泛采用Buck拓扑，虽然BuckPFC是一种提高功率因数、降低电流谐波的有效方式，但是由于其输入平均电流固有死区的存在，当输入电压小于输出电压时，变换器不能将输入电流波形调节为正弦波，将使变换器具有较大的总谐波失真(THD)和较低的PF值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可在整个90V～264VAC输入电压范围内将PF值提高至1的BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置及方法。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置，包括主功率电路和控制电路，其中：主功率电路包括输入电压源vin、EMI滤波器、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第六整流二极管D6，电感L、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一采样电阻Rs_1、第二采样电阻Rs_2，二极管Do、输出电容Co、负载RL，其中输入电压源vin与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口同时与第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的正极和第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第六整流二极管D6的负极连接，第三整流二极管D3、第四整流二极管D4的正极为参考电位零点，第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的负极同时与电感L的一端和二极管Do的负极连接，电感L的另一端同时与开关管Q2的一端、输出电容Co的一端和负载RL的一端连接，开关管Q2的另一端与第二采样电阻Rs_2的一端连接，第二采样电阻Rs_2的另一端同时与第五整流二极管D5、第六整流二极管D6的正极连接，输出电容Co的另一端、负载RL的另一端和二极管Do的正极同时与第一开关管Q1的一端连接，第一开关管Q1的另一端与第一采样电阻Rs_1的一端连接，第一采样电阻Rs_1的另一端为参考电位零点；第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端与第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的公共端连接，另一端接参考电位零点，第一电阻R1和第二电阻R2为分压电阻，用于检测经整流后的输入电压；控制电路包括buck闭环控制电路、buck/boost闭环控制电路、驱动信号选择电路，输出电压反馈电路、电感电流过零检测电路，其中输出电压反馈电路与主功率电路的输出端连接，电感电流过零检测电路用于检测主功率电路的电感L；buck闭环控制电路的一个输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接、另一个输入端与输出电压反馈电路的输出端连接，buck闭环控制电路的输出端与驱动信号选择电路中的一个输入端连接；buck/boost闭环控制电路的一个输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接、另一个输入端与输出电压反馈电路的输出端连接，buck/boost闭环控制电路的输出端与驱动信号选择电路中的另一个输入端连接。进一步地，所述buck闭环控制电路包括第一射极跟随器IC1、第二射极跟随器IC2、第一乘法器、第二乘法器、第一误差放大器、第一比较器comp1、第一RS触发器RS1；第一射极跟随器IC1的同相输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接，射极跟随器IC1的输出端A同时与第一乘法器的输入端vx、vy连接，第二射极跟随器IC2的同相输入端与输出电压反馈电路的输出r2Vo连接，第二射极跟随器IC2的输出端B与第一乘法器的输入端vz连接，第一乘法器的输出端C与第二乘法器的输入端vx连接，第二乘法器的输入端vy与第一误差放大器的输出端vEA_1连接，第二乘法器的输出端D与第一比较器comp1的同相输入端连接，第一误差放大器的反向输入端经第七电阻R7与输出电压反馈电路的输出r2Vo连接，第一误差放大器的同相输入端与参考电压Vref连接，第一比较器comp1的反向输入端与主功率电路中第一采样电阻Rs_1上的电压VRs_1连接，第一比较器comp1的输出与第一RS触发器RS1的输入端R连接，第一RS触发器RS1的输入端S与电感电流过零检测电路的输出vZCD连接，第一RS触发器RS1的输出端Q与驱动信号选择电路中的第一与门AG1的一个输入端vQ_BUCK连接。进一步地，所述buck/boost闭环控制电路包括第三射极跟随器IC3、第四射极跟随器IC4、第三乘法器、第四乘法器、第二误差放大器、第二比较器comp2、第二RS触发器RS2、加法电路，第三射极跟随器IC3的同相输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接，第三射极跟随器IC3的输出端E与第三乘法器的输入端vx连接，第三射极跟随器IC3的输出端E同时经第九电阻R9与加法电路的同向输入端连接，第四射极跟随器IC4的同相输入端与输出电压反馈电路的输出r2Vo连接，第四射极跟随器IC4的输出端F与第三乘法器的输入端vz连接，第四射极跟随器IC4的输出端F同时经第十电阻R10与与加法电路的同向输入端连接，第三乘法器的输入端vy与加法电路的输出端G连接，第三乘法器的输出端H与第四乘法器的输入端vx连接，第四乘法器的输入端vy与第二误差放大器的输出vEA_2连接，第四乘法器的输出端K与第二比较器comp2的同相输入端连接，第二误差放大器的反向输入端经第十四电阻R14与输出电压反馈电路的输出r2Vo连接，第二误差放大器的同相输入端与参考电压Vref连接，第二比较器comp2的反向输入端与主功率电路中第二采样电阻Rs_2上的电压VRs_2连接，第二比较器comp2的输出端与第二RS触发器RS2的输入端R连接，第二RS触发器RS2的输入端S与电感电流过零检测电路的输出vZCD连接，第二RS触发器RS2的输出端Q与驱动信号选择电路中的第二与门AG2的一个输入端vQ_BUCK/BOOST连接，加法电路的同相输入端经第十一电阻R11接地，加法电路的反相输入端经第十二电阻R12接地，加法电路的反相输入端同时经第十三电阻R13与加法电路的输出端G连接。进一步地，所述驱动信号选择电路包括第三比较器comp3、非门inv、第一与门AG1、第二与门AG2、第三比较器comp3的同相输入端经第十六电阻R16和分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接，第三比较器comp3的同相输入端同时经第十七电阻R17接地，第三比较器comp3的反相输入端与临界电压Vboundary连接，第三比较器comp3的输出端同时与第一与门AG1的一个输入端和非门inv的输入端连接，非门inv的输出端与第二与门AG2的一个输入端连接，第一与门AG1的输出vd_BUCK与主功率电路中的第一开关管Q1的门极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置，其特征在于，包括主功率电路(1)和控制电路，其中：主功率电路(1)包括输入电压源vin、EMI滤波器、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第六整流二极管D6，电感L、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一采样电阻Rs_1、第二采样电阻Rs_2，二极管Do、输出电容Co、负载RL，其中输入电压源vin与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口同时与第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的正极和第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第六整流二极管D6的负极连接，第三整流二极管D3、第四整流二极管D4的正极为参考电位零点，第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的负极同时与电感L的一端和二极管Do的负极连接，电感L的另一端同时与开关管Q2的一端、输出电容Co的一端和负载RL的一端连接，开关管Q2的另一端与第二采样电阻Rs_2的一端连接，第二采样电阻Rs_2的另一端同时与第五整流二极管D5、第六整流二极管D6的正极连接，输出电容Co的另一端、负载RL的另一端和二极管Do的正极同时与第一开关管Q1的一端连接，第一开关管Q1的另一端与第一采样电阻Rs_1的一端连接，第一采样电阻Rs_1的另一端为参考电位零点；第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端与第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的公共端连接，另一端接参考电位零点，第一电阻R1和第二电阻R2为分压电阻，用于检测经整流后的输入电压；控制电路包括buck闭环控制电路(2)、buck/boost闭环控制电路(3)、驱动信号选择电路(4)，输出电压反馈电路(5)、电感电流过零检测电路(6)，其中输出电压反馈电路(5)与主功率电路(1)的输出端连接，电感电流过零检测电路(6)用于检测主功率电路(1)的电感L；buck闭环控制电路(2)的一个输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接、另一个输入端与输出电压反馈电路(5)的输出端连接，buck闭环控制电路(2)的输出端与驱动信号选择电路(4)中的一个输入端连接；buck/boost闭环控制电路(3)的一个输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接、另一个输入端与输出电压反馈电路(5)的输出端连接，buck/boost闭环控制电路(3)的输出端与驱动信号选择电路(4)中的另一个输入端连接。...

【技术特征摘要】
1.一种BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置，其特征在于，包括主功率电路(1)和控制电路，其中：主功率电路(1)包括输入电压源vin、EMI滤波器、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第六整流二极管D6，电感L、第一开关管Q1、第二开关管Q2、第一采样电阻Rs_1、第二采样电阻Rs_2，二极管Do、输出电容Co、负载RL，其中输入电压源vin与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口同时与第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的正极和第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、第五整流二极管D5、第六整流二极管D6的负极连接，第三整流二极管D3、第四整流二极管D4的正极为参考电位零点，第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的负极同时与电感L的一端和二极管Do的负极连接，电感L的另一端同时与开关管Q2的一端、输出电容Co的一端和负载RL的一端连接，开关管Q2的另一端与第二采样电阻Rs_2的一端连接，第二采样电阻Rs_2的另一端同时与第五整流二极管D5、第六整流二极管D6的正极连接，输出电容Co的另一端、负载RL的另一端和二极管Do的正极同时与第一开关管Q1的一端连接，第一开关管Q1的另一端与第一采样电阻Rs_1的一端连接，第一采样电阻Rs_1的另一端为参考电位零点；第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端与第一整流二极管D1、第二整流二极管D2的公共端连接，另一端接参考电位零点，第一电阻R1和第二电阻R2为分压电阻，用于检测经整流后的输入电压；控制电路包括buck闭环控制电路(2)、buck/boost闭环控制电路(3)、驱动信号选择电路(4)，输出电压反馈电路(5)、电感电流过零检测电路(6)，其中输出电压反馈电路(5)与主功率电路(1)的输出端连接，电感电流过零检测电路(6)用于检测主功率电路(1)的电感L；buck闭环控制电路(2)的一个输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接、另一个输入端与输出电压反馈电路(5)的输出端连接，buck闭环控制电路(2)的输出端与驱动信号选择电路(4)中的一个输入端连接；buck/boost闭环控制电路(3)的一个输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接、另一个输入端与输出电压反馈电路(5)的输出端连接，buck/boost闭环控制电路(3)的输出端与驱动信号选择电路(4)中的另一个输入端连接。2.根据权利要求1所述的BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置，其特征在于，所述buck闭环控制电路(2)包括第一射极跟随器IC1、第二射极跟随器IC2、第一乘法器(7)、第二乘法器(8)、第一误差放大器(9)、第一比较器comp1、第一RS触发器RS1；第一射极跟随器IC1的同相输入端经分压电阻与主功率电路整流桥输出电压连接，射极跟随器IC1的输出端A同时与第一乘法器(7)的输入端vx、vy连接，第二射极跟随器IC2的同相输入端与输出电压反馈电路(5)的输出连接，第二射极跟随器IC2的输出端B与第一乘法器(7)的输入端vz连接，第一乘法器(7)的输出端C与第二乘法器(8)的输入端vx连接，第二乘法器(8)的输入端vy与第一误差放大器(9)的输出端vEA_1连接，第二乘法器(8)的输出端D与第一比较器comp1的同相输入端连接，第一误差放大器(9)的反向输入端经第七电阻R7与输出电压反馈电路(5)的输出连接，第一误差放大器(9)的同相输入端与参考电压Vref连接，第一比较器comp1的反向输入端与主功率电路(1)中第一采样电阻Rs_1上的电压VRs_1连接，第一比较器comp1的输出与第一RS触发器RS1的输入端R连接，第一RS触发器RS1的输入端S与电感电流过零检测电路(6)的输出vZCD连接，第一RS触发器RS1的输出端Q与驱动信号选择电路(4)中的第一与门AG1的一个输入端vQ_BUCK连接。3.根据权利要求1所述的BCM模式PFC变换器单位PF值的实现装置，其特征在于，所述buck/boost闭环控制电路(3)包括第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚凯，李凌格，马春伟，张震，管婵波，邬程健，陈杰楠，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32