本发明专利技术公开了一种高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器。包括Buck-boost变换器主功率电路、输出电压采样隔离电路、控制驱动电路和输入电压前馈电路，所述输入电压前馈电路包括输入电压采样跟随电路、输出电压采样跟随电路、加法电路和除法电路，输入电压采样跟随电路的输出端与加法电路的一个输入端连接，输出电压采样跟随电路的输出端分别与加法电路的另一输入端和除法电路的一个输入端连接，加法电路的输出端与除法电路的另一输入端连接。本发明专利技术通过引入电压前馈电路，使得开关管的导通时间在一个工频周期内按照一定的规律变化，最终实现单位功率因数。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电能变换装置中的功率因数校正
，特别是一种高功率因数临 界连续模式升降压功率因数校正变换器。
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，有源功率因数校正具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。 有源PFC变换器可以采用多种电路拓和控制方法，其中Buck-boost变换器是几种 基本的变换器之一，根据电感电流是否连续，可将其分为三种工作模式：电感电流连续模式 (ContinuousCurrentMode,CCM)、电感电流临界连续模式（CriticalContinuousCurrent Mode,CRM)和电感电流断续模式（DiscontinuousCurrentMode,DCM)。 CRMBuck-boost变换器一般应用在中小功率场合，具有开关管零电流开通、升压 二极管无反向恢复、PF高等特点，但其开关频率随输入电压和负载的变化而变化，电感和 EMI滤波器的设计较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换 器，通过引入输入电压前馈，提高功率因数。 实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种高功率因数临界连续模式升降压功率因 数校正变换器，包括Buck-boost变换器主功率电路、输出电压采样隔离电路、控制驱动电 路和输入电压前馈电路，所述输入电压前馈电路包括输入电压采样跟随电路、输出电压采 样跟随电路、加法电路和除法电路； 所述Buck-boost变换器主功率电路包括输入交流电压源vin、EMI滤波器、整流桥 RB、电感L、开关管Q、输出二极管D、输出滤波电容C。、检测电阻心和负载Rw，其中输入交流 电压源vin与EMI滤波器的输入端连接，EMI滤波器的输出端与整流桥RB的输入端连接，整 流桥RB的输出负极为输入参考电位零点，整流桥RB的输出正极与电感L的一端连接，整流 桥RB的输出负极为输出参考电位零点，电感L的另一端分别与开关管Q的漏极和二极管D 的阳极连接，开关管Q的源极和检测电阻R?的一端连接，检测电阻Rcs的另一端接入输入参 考电位零点，输出二极管D的阴极分别与输出滤波电容C。和负载Rw的一端连接，输出滤波 电容C。以及负载Rw的另一端均连接输出参考电位零点； 所述输出电压采样隔离电路的输入端与负载连接，输出电压采样隔离电路的 输出端分别与输出电压采样跟随电路的输入端和控制驱动电路中控制芯片的1引脚连接， 输入电压采样跟随电路的输入端与整流桥RB的输出正极连接，输入电压采样跟随电路的 输出端与加法电路的一个输入端连接，输出电压米样跟随电路的输出端分别与加法电路的 另一输入端和除法电路的一个输入端连接，加法电路的输出端与除法电路的另一输入端连 接，除法电路的输出端与控制驱动电路中芯片的3脚连接，控制驱动电路中芯片的4引脚与 开关管Q的源极连接，控制驱动电路中芯片的7引脚与开关管Q的栅极连接。 本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：（1)具有高效率的特征；（2)将输入功率 因数理论上提高至1，对于减小输入电流谐波及抑制THD具有积极意义。【附图说明】 图1是Buck-boost变换器的原理示意图。 图2是Buck-boost变换器电感电流的波形图。 图3是本专利技术高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器的电路结构 示意图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作出进一步详细说明。 1、理论推导： 图1是Buck-boost变换器主电路。 定义输入交流电压的表达式为 vin(t) =Vmsin?t(1) 其中Vm为输入电压峰值，《 = 2itfliM为输入电压角频率，fliM为输入电压频率。 那么整流后的电压vgs vg=Vm|sin?t(2) 图2为两个开关周期内变换器的电感电流波形。当开关管Q导通时，二极管D截 止，电感L两端的电压为vg，其电流k由零开始以vg/L的斜率线性上升，那么kpk的峰值为(3) 其中七。"为Q的导通时间，L为电感值。 当Q关断，电感L通过二极管D续流，此时L两端的电压为一V。，k以V。/1的斜率 从峰值iyk下降，其下降到零的时间t。"为(4) 由于Buck-boost变换器工作在CRM模式，因此当二极管D的电流下降到零时，开 关管Q开通，开始新的开关周期。 由式⑷可得占空比为 d(t) =ton/(ton+toff) =V0/(V0+Vm|sin?t|) (5) 由式⑶和（5)，一个开关周期内，电感电流的平均值kav为(6) 那么，输入电流iin为(7) 由式⑴和式（7)，可以求出在半个工频周期内输入功率的平均值Pin 假设变换器效率为100%，那么输入功率Pin等于输出功率P。，即Pin=P。。由式 (8)可得开羊管导诵时_t(9)由式（9)，在传统控制方式下，当输入电压一定时，〖"为一定值，即为定导通时间 控制。此时输入电流，即式（7)为非正弦形式，功率因数不为1。 若采用变导通时间控制，设变导通时间表达式为(10) 其中t'"为比例系数。 将式（10)代入式（7)，可得输入电流为(11) 由式⑴和式（11)可推出变换器的输入功率 (12) (13) 将式（13)代入式（10)中，可得变导通时间表达式为(14) 在此种控制方式下，输入电流为(15) 可见，输入电流为正弦形式，输入功率因数为1。本专利技术即采用式（14)所推导的变 导通时间控制策略。 2、本专利技术高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器： 结合图3,整流后的电压vg经电阻R5和电阻R6分压可得A点电压vA = kvgVjsin? 11，这里kvg是分压系数。输出电压V。经隔离电路以及电阻R#口电阻R8分压可 得B点电压vB=kvgV。。vgvB接入加法电路，则输出为vc=kvg(X+Vm|sinw11)。v#vc 接入除法电路，除法电路输出vz= (VjVmlsinotDW。。vz即为变导通时间变化函数，接 入控制芯片L6561，L6561即可按照此变化规律控制开关管Q工作。具体电路如下： 本专利技术的高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器，包括Buck-boost 变换器主功率电路1、输出电压采样隔离电路2、控制驱动电路7和输入电压前馈电路，所述 输入电压前馈电路包括输入电压采样跟随电路3、输出电压采样跟随电路4、加法电路5和 除法电路6 ; 所述Buck-boost变换器主功率电路1包括输入交流电压源vin、EMI滤波器、整流 桥RB、电感L、开关管Q、输出二极管D、输出滤波电容C。、检测电阻MP负载Rw，其中输入交 流电压源vin与EMI滤波器的输入端连接，EMI滤波器的输出端与整流桥RB的输入端连接， 整流桥RB的输出负极为输入参考电位零点，整流桥RB的输出正极与电感L的一端连接，整 流桥RB的输出负极为输出参考电位零点，电感L的另一端分别与开关管Q的漏极和二极管 D的阳极连接，开关管Q的源极和检测电阻Rcs的一端连接，检测电阻RK的另一端接入输入 参考电位零点，输出二极管D的阴极分别与输出滤波电容C。和负载Rw的一端连接，输出滤 波电容C。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器，其特征在于，包括Buck‑boost变换器主功率电路(1)、输出电压采样隔离电路(2)、控制驱动电路(7)和输入电压前馈电路，所述输入电压前馈电路包括输入电压采样跟随电路(3)、输出电压采样跟随电路(4)、加法电路(5)和除法电路(6)；所述Buck‑boost变换器主功率电路(1)包括输入交流电压源vin、EMI滤波器、整流桥RB、电感L、开关管Q、输出二极管D、输出滤波电容Co、检测电阻RCS和负载RLd，其中输入交流电压源vin与EMI滤波器的输入端连接，EMI滤波器的输出端与整流桥RB的输入端连接，整流桥RB的输出负极为输入参考电位零点，整流桥RB的输出正极与电感L的一端连接，整流桥RB的输出负极为输出参考电位零点，电感L的另一端分别与开关管Q的漏极和二极管D的阳极连接，开关管Q的源极和检测电阻RCS的一端连接，检测电阻RCS的另一端接入输入参考电位零点，输出二极管D的阴极分别与输出滤波电容Co和负载RLd的一端连接，输出滤波电容Co以及负载RLd的另一端均连接输出参考电位零点；所述输出电压采样隔离电路(2)的输入端与负载RLd连接，输出电压采样隔离电路(2)的输出端分别与输出电压采样跟随电路(4)的输入端和控制驱动电路(7)中控制芯片的1引脚连接，输入电压采样跟随电路(3)的输入端与整流桥RB的输出正极连接，输入电压采样跟随电路(3)的输出端与加法电路(5)的一个输入端连接，输出电压采样跟随电路(4)的输出端分别与加法电路(5)的另一输入端和除法电路(6)的一个输入端连接，加法电路(5)的输出端与除法电路(6)的另一输入端连接，除法电路(6)的输出端与控制驱动电路(7)中芯片的3脚连接，控制驱动电路(7)中芯片的4引脚与开关管Q的源极连接，控制驱动电路(7)中芯片的7引脚与开关管Q的栅极连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚凯，毕晓鹏，王小平，李辉，王祎，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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