一种恒流输出的功率因素校正变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种恒流输出的功率因素校正变换器，包括主电路和控制电路；主电路包括整流电路、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、功率开关、电感、中间储能电容、电流采样电阻、变压器及输出电容，电感工作于电流断续模式，控制电路用于依据电流采样电阻采集的原边电流、辅助线圈电压、功率开关的开关周期T

A power factor correction converter with constant current output

The invention discloses a constant current output power factor correction converter, including the main circuit and control circuit; the main circuit includes a rectifier circuit, a first diode, a second diode, a third diode, a fourth diode, power switch, inductor, intermediate storage capacitor, current sampling resistor, transformer and output capacitance, inductance on the current work intermittent mode control circuit according to the switching cycle T current sampling resistor collecting primary current, voltage, power switch auxiliary coil

【技术实现步骤摘要】
一种恒流输出的功率因素校正变换器
本专利技术涉及开关电源
，特别是涉及一种恒流输出的功率因素校正变换器。
技术介绍
近年来，随着电力电子技术的快速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源技术逐渐成为应用和研究的热点。开关电源以其效率高、功率密度高而确立了其在电源领域中的主流地位，但其接入电网时会存在一个致命的弱点：功率因素较低(一般仅为0.45～0.75)，且在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网。基于上述缺点，传统的具有功率因素校正功能的恒定输出电流的开关电源为了同时实现功率因素校正和恒定输出电流功能，通常采用如图1所示的两级变换器级联方式，请参照图1，图1为现有技术中提供的一种开关电源的结构示意图，该开关电源的前级通过一个独立的功率因素校正变换器实现功率因素校正，后级通过DC-DC(directcurrent-directcurrent，直流-直流)变换器实现输出电流的调节与控制，该方法使用了两个独立的变换器和两个控制电路，还需要使用到光电耦合器和副边采样电路，成本高，体积大、损耗大，效率低且控制复杂。因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种恒流输出的功率因素校正变换器，本申请提供的功率因素校正变换器为单级隔离式功率因素校正变换器，能够同时实现功率因素校正和低输出电流纹波，且其中的主电路支持原边控制，无需传统隔离变换器中的光电耦合器和副边采样；另外，主电路中仅有一个功率开关，通过控制此开关元件的开通与关断可以同时实现功率因素校正和恒定输出电流，减少了开关管与控制芯片的数量，极大地降低了成本，减小了功率因素校正变换器的体积，损耗小，效率高且容易控制。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种恒流输出的功率因素校正变换器，包括主电路和控制电路；所述主电路包括整流电路、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、功率开关、电感、中间储能电容、电流采样电阻、变压器及输出电容；其中，所述整流电路的输入端作为所述功率因素校正变换器的输入端，其输出端的第一端接第一地，其输出端的第二端分别与所述第一二极管的阴极及所述功率开关的第一端连接，所述第一二极管的阳极分别与所述第二二极管的阴极、所述第三二极管的阴极及所述中间储能电容的正极连接，所述第二二极管的阳极及所述电感的第一端接所述第一地，所述电感的第二端分别与所述中间储能电容的负极及所述变压器的原边线圈的第一端连接，所述第三二极管的阳极分别与所述功率开关的第二端及所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流采样电阻的第二端与所述变压器的原边线圈的第二端连接，其公共端接第二地，所述第二地为所述控制电路的参考地，所述变压器的副边线圈的第一端与所述第四二极管的阳极连接，所述副边线圈的第二端与所述输出电容的负极连接，其公共端接第三地，所述输出电容的正极与所述第四二极管的阴极连接，所述输出电容的正负极作为所述功率因素校正变换器的输出端，所述电流采样电阻的第一端及所述变压器的辅助线圈的第一端分别与所述控制电路的两个输入端连接，所述辅助线圈的第二端接所述第二地，所述功率开关的控制端与所述控制电路的输出端连接；所述原边线圈的第二端、所述辅助线圈的第二端、所述副边线圈的第二端为同名端，所述电感工作于电流断续模式；所述控制电路用于依据所述电流采样电阻采集的所述变压器的原边电流、所述辅助线圈电压、所述功率开关的开关周期Ts及预设基准电压URef控制所述功率开关的通断辅助线圈。优选地，所述控制电路包括：用于输出锯齿波及所述功率开关的开关周期Ts的锯齿波产生电路，所述锯齿波的周期等于所述功率开关的开关周期Ts；第一输入端与所述电流采样电阻的第一端连接、第二输入端与所述辅助线圈的第一端连接、第三输入端与所述锯齿波产生电路连接、用于依据所述原边电流的电流采样信号、所述辅助线圈电压及所述开关周期Ts得到所述功率因素校正变换器的输出电流估计值的输出电流估计电路；反向输入端与所述输出电流估计电路的输出端连接、正向输入端与预设基准电压URef连接的误差放大器；反向输入端与所述误差放大器的输出端连接、正向输入端与所述锯齿波产生电路的输出端连接的比较器；置位端与所述锯齿波产生电路连接、复位端与所述比较器的输出端连接、输出端与所述功率开关连接的RS触发器。优选地，当所述变压器工作在电流断续模式时，所述输出电流估计电路包括：输入端作为所述输出电流估计电路的第一输入端、用于对所述变压器的原边电流的电流采样信号进行滤波的滤波电路；输入端与所述滤波电路的输出端连接、用于依据滤波后的所述原边电流的电流采样信号得到当前开关周期中原边电流采样信号的峰值电压ucsp的峰值采样保持电路；输入端作为所述输出电流估计电路的第二输入端、用于检测所述辅助线圈电压的上升沿和下降沿的过零检测电路；输入端与所述过零检测电路的输出端连接、用于依据所述辅助线圈电压的上升沿和下降沿得到当前开关周期中所述第四二极管的导通时间TD的时间采样电路；第一输入端与所述峰值采样保持电路的输出端连接、第二输入端与所述时间采样电路的输出端连接，第三输入端作为所述输出电流估计电路的第三输入端、用于依据所述峰值电压ucsp、所述导通时间TD及所述开关周期Ts及输出电流计算公式得到输出电流估计值的输出电流计算电路；其中，所述输出电流计算公式为：优选地，当所述变压器工作在电流临界连续模式时，所述输出电流估计电路包括：输入端作为所述输出电流估计电路的第一输入端、用于对所述变压器的原边电流的电流采样信号进行滤波的滤波电路；输入端与所述滤波电路的输出端连接、用于依据滤波后的所述原边电流的电流采样信号得到当前开关周期中原边电流采样信号的峰值电压ucsp的峰值采样保持电路；输入端作为所述输出电流估计电路的第二输入端、输出端与所述锯齿波产生电路连接、用于检测所述辅助线圈电压的上升沿和下降沿的过零检测电路；输入端与所述过零检测电路的输出端连接、用于依据所述辅助线圈电压的上升沿和下降沿得到当前开关周期中所述第四二极管的导通时间TD的时间采样电路；第一输入端与所述峰值采样保持电路的输出端连接、第二输入端与所述时间采样电路的输出端连接，第三输入端作为所述输出电流估计电路的第三输入端、用于依据所述峰值电压ucsp、所述导通时间TD及所述开关周期Ts及输出电流计算公式得到输出电流估计值的输出电流计算电路；其中，所述输出电流计算公式为：优选地，所述功率因素校正变换器还包括LC滤波电路，所述LC滤波电路包括串联的滤波电感和滤波电容，其中：所述滤波电感的第一端与所述整流电路的输出端的第二端连接、所述滤波电感的第二端分别与所述第一二极管的阴极、所述功率开关的第一端及所述滤波电容的正极连接，所述滤波电容的负极接所述第一地。优选地，所述功率开关为NMOS，所述NMOS的漏极作为所述功率开关的第一端，所述NMOS的源极作为所述功率开关的第二端，所述NMOS的栅极作为所述功率开关的控制端。优选地，所述功率开关为NPN型三极管，所述NPN型三极管的集电极作为所述功率开关的第一端，所述NPN型三极管的发射极作为所述功率开关的第二端，所述NPN型三极管的基极作为所述功率开关的控制端。优选地，所述功率开关为IGBT，所述IGBT的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流输出的功率因素校正变换器，其特征在于，包括主电路和控制电路；所述主电路包括整流电路、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、功率开关、电感、中间储能电容、电流采样电阻、变压器及输出电容；其中，所述整流电路的输入端作为所述功率因素校正变换器的输入端，其输出端的第一端接第一地，其输出端的第二端分别与所述第一二极管的阴极及所述功率开关的第一端连接，所述第一二极管的阳极分别与所述第二二极管的阴极、所述第三二极管的阴极及所述中间储能电容的正极连接，所述第二二极管的阳极及所述电感的第一端接所述第一地，所述电感的第二端分别与所述中间储能电容的负极及所述变压器的原边线圈的第一端连接，所述第三二极管的阳极分别与所述功率开关的第二端及所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流采样电阻的第二端与所述变压器的原边线圈的第二端连接，其公共端接第二地，所述第二地为所述控制电路的参考地，所述变压器的副边线圈的第一端与所述第四二极管的阳极连接，所述副边线圈的第二端与所述输出电容的负极连接，其公共端接第三地，所述输出电容的正极与所述第四二极管的阴极连接，所述输出电容的正负极作为所述功率因素校正变换器的输出端，所述电流采样电阻的第一端及所述变压器的辅助线圈的第一端分别与所述控制电路的两个输入端连接，所述辅助线圈的第二端接所述第二地，所述功率开关的控制端与所述控制电路的输出端连接；所述原边线圈的第二端、所述辅助线圈的第二端、所述副边线圈的第二端为同名端，所述电感工作于电流断续模式；所述控制电路用于依据所述电流采样电阻采集的所述变压器的原边电流、所述辅助线圈电压、所述功率开关的开关周期T...

【技术特征摘要】
1.一种恒流输出的功率因素校正变换器，其特征在于，包括主电路和控制电路；所述主电路包括整流电路、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、功率开关、电感、中间储能电容、电流采样电阻、变压器及输出电容；其中，所述整流电路的输入端作为所述功率因素校正变换器的输入端，其输出端的第一端接第一地，其输出端的第二端分别与所述第一二极管的阴极及所述功率开关的第一端连接，所述第一二极管的阳极分别与所述第二二极管的阴极、所述第三二极管的阴极及所述中间储能电容的正极连接，所述第二二极管的阳极及所述电感的第一端接所述第一地，所述电感的第二端分别与所述中间储能电容的负极及所述变压器的原边线圈的第一端连接，所述第三二极管的阳极分别与所述功率开关的第二端及所述电流采样电阻的第一端连接，所述电流采样电阻的第二端与所述变压器的原边线圈的第二端连接，其公共端接第二地，所述第二地为所述控制电路的参考地，所述变压器的副边线圈的第一端与所述第四二极管的阳极连接，所述副边线圈的第二端与所述输出电容的负极连接，其公共端接第三地，所述输出电容的正极与所述第四二极管的阴极连接，所述输出电容的正负极作为所述功率因素校正变换器的输出端，所述电流采样电阻的第一端及所述变压器的辅助线圈的第一端分别与所述控制电路的两个输入端连接，所述辅助线圈的第二端接所述第二地，所述功率开关的控制端与所述控制电路的输出端连接；所述原边线圈的第二端、所述辅助线圈的第二端、所述副边线圈的第二端为同名端，所述电感工作于电流断续模式；所述控制电路用于依据所述电流采样电阻采集的所述变压器的原边电流、所述辅助线圈电压、所述功率开关的开关周期Ts及预设基准电压URef控制所述功率开关的通断辅助线圈。2.如权利要求1所述的恒流输出的功率因素校正变换器，其特征在于，所述控制电路包括：用于输出锯齿波及所述功率开关的开关周期Ts的锯齿波产生电路，所述锯齿波的周期等于所述功率开关的开关周期Ts；第一输入端与所述电流采样电阻的第一端连接、第二输入端与所述辅助线圈的第一端连接、第三输入端与所述锯齿波产生电路连接、用于依据所述原边电流的电流采样信号、所述辅助线圈电压及所述开关周期Ts得到所述功率因素校正变换器的输出电流估计值的输出电流估计电路；反向输入端与所述输出电流估计电路的输出端连接、正向输入端与预设基准电压URef连接的误差放大器；反向输入端与所述误差放大器的输出端连接、正向输入端与所述锯齿波产生电路的输出端连接的比较器；置位端与所述锯齿波产生电路连接、复位端与所述比较器的输出端连接、输出端与所述功率开关连接的RS触发器。3.如权利要求2所述的恒流输出的功率因素校正变换器，其特征在于，当所述变压器工作在电流断续模式时，所述输出电流估计电路包括：输入端作为所述输出电流估计电路的第一输入端、用于对所述变压器的原边电流的电流采样信号进行滤波的滤波电路；输入端与所述滤波电路的输出端连接、用于依据滤波后的所述原边电流的电流采样信号得到当前开关周期中原边电流采样信号的峰值电压ucsp的峰值采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎铁生，张良，沈霞，王军，曹太强，李明洪，陶权保，陈海川，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：四川,51