一种电压型AOT控制Buck补偿Flyback PFC二倍工频纹波装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种电压型AOT控制Buck补偿Flyback PFC二倍工频纹波装置，包括反激变换器和Buck变换器；交流输入电压经过EMI和整流桥后接入反激变换器的输入绕组；反激变换器的输出绕组包括主功率绕组、辅助绕组和零电流检测绕组；所述输入绕组与主功率绕组耦合，辅助绕组与零电流检测绕组耦合；辅助绕组的直流输出电容C2与Buck变换器的输入端并联；主功率绕组的直流输出电容C1与Buck变换器的输出电容Cb串联后再与负载R并联，通过控制Buck变换器的输出电压实现低输出纹波以及快速动态响应。本发明专利技术能够有效消除输出电压中的二倍工频纹波电压，且能够实现快速的动态响应速度。

A Voltage AOT Controlled Buck Compensation Flyback PFC Double Power Frequency Ripple Device

【技术实现步骤摘要】
一种电压型AOT控制Buck补偿FlybackPFC二倍工频纹波装置
本专利技术涉及开关变电源
，具体为一种电压型AOT控制Buck补偿FlybackPFC二倍工频纹波装置。
技术介绍
近年来，电力电子技术的迅猛发展，在电力电子领域中电源技术的应用和研究逐渐成为热点。开关变电源以其高效率，高功率密度的优势在电源领域中确立了主流地位，但其通过整流器接入电网时有一个严重的问题：功率因数较低（一般仅为0.45~0.75），由于功率因数低的问题，会在电网中产生大量的电流谐波和无功功率从而污染电网。因此必须引入功率因数校正（PowerFactorCorrection,PFC）技术。根据功率因数校正技术是否有有源器件，PFC电路可以分为无源和有源两种方式。无源PFC技术无需有源元件、电路简单、成本低、可靠性高、电磁干扰小，但是无源PFC技术只针对固定频率的谐波，且工作性能与输入电压频率，负载变化以及输入电压变化都有关，且滤波电感体积大，重量大。有源PFC技术采用含有功率开关管的开关变换器，使输入电流呈现正弦波的形状并与输入电压保持同相位，从而实现功率因数校正的功能。但是由于瞬态输入功率的脉动与恒定输出功率之间的不平衡，导致了PFC变换器的输出电压/电流含有较大的二倍工频纹波分量，并且PFC变换器由于其带宽窄，导致其动态响应速度慢，对于负载的突变无法做出及时的调整，因此对于需要高电源质量的供电设备来说，普通的PFC变换器无法满足其需求。为了减小其输出电压/电流纹波，PFC变换器通常在后级级联DC/DC变换器，通过后级电路输出稳定的电压/电流，并能够针对负载突变的情况作出及时的处理。但是两级级联的PFC变换器不仅需要很大的电容，且能量经过两级变换，因此其体积较大，功率密度不高，转换效率低，这些都不利于两级级联的PFC技术的应用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种有效消除输出电压中的二倍工频纹波电压，且能够实现快速的动态响应速度的电压型AOT控制Buck补偿FlybackPFC二倍工频纹波装置。技术方案如下：一种电压型AOT控制Buck补偿FlybackPFC二倍工频纹波装置，包括反激变换器和Buck变换器；交流输入电压经过EMI和整流桥后接入反激变换器的输入绕组；反激变换器的输出绕组包括主功率绕组、辅助绕组和零电流检测绕组；所述输入绕组与主功率绕组、辅助绕组与零电流检测绕组耦合；辅助绕组的直流输出电容C2与Buck变换器的输入端并联；主功率绕组的直流输出电容C1与Buck变换器的输出电容Cb串联后再与负载R并联，通过控制Buck变换器的输出电压实现低输出纹波以及快速动态响应。进一步的，还包括反激变换器的控制器，所述反激变换器的控制器包括用于检测主功率绕组直流输出电容C1电压的副边检测电路，检测到的电压信号vo1与基准电压Vref2分别输入到比较器Co0的反向端和正向端，比较器Co0输出的误差信号经运算放大后得到副边误差信号uc，副边误差信号uc通过光耦传递到原边产生原边误差信号ucomp，原边误差信号ucomp输入到PWM脉冲产生电路中比较器Co1的反向端，锯齿波发生器产生的锯齿波信号输入到比较器Co1的正向端；比较器Co1的输出端连接到第一RS触发器的R端，第一RS触发器的Q端连接到反激变换器输入绕组处的开关管S1的栅极；所述零电流检测绕组经过零检测器连接到第一RS触发器的S端。更进一步的，还包括Buck变换器的控制器，所述Buck变换器的控制器包括用于检测负载R上电压信号的副边检测电路，检测到的电压信号vo与基准电压信号Vref1分别输入到比较器Co2的反向端和正向端，比较器Co2的输出端连接到第二RS触发器的S端；第二RS触发器的Q端连接到辅助绕组输出端的开关管Sb的栅极，Q非端连接到AOT控制器中的开关St；AOT控制器的比较器Co3的输出端连接到第二RS触发器的R端；电容Ct和开关St并联于AOT控制器的受控电流源gvo2的输出端，受控电流源gvo2的输出电压Vct和预设电压Vth分别输入到比较器Co3的反向端和正向端。本专利技术的有益效果是：1）本专利技术与现有的单相功率因数校正变换器相比，采用的单相三绕组FlybackPFC变换器工作于稳态时，有效的减少了负载的直流输出电压纹波，也有效的减小了整流滤波电路的输出电容；2）本专利技术与现有的单相功率因数校正变换器相比，串联补偿型功率因数校正变换器可以调高系统输出电压反馈控制环路的截止频率，当负载发生突变时，AOT控制的Buck变换器可以迅速的做出相应，以调高变换器的瞬态响应速度；3）本专利技术采用的AOT控制无需环路补偿，简化了控制环路的设计，并且其不仅继承了COT控制的瞬态响应速度快等优点，还使开关频率在输入电压变换时而保持不变，大大降低了开关频率变化的范围；4）本专利技术采用的AOT控制继承了COT控制的各种优点，因此其也能使变换器在轻载时降低开关频率，减小开关损耗，提升系统的效率。附图说明图1为本专利技术的系统结构框图。图2为本专利技术的电路拓扑图以及控制策略图。图3为本专利技术的主要输出电压波形示意图。图4为本专利技术的在CRM模式下的输入电压输入电流波形以及原边电流与副边电流波形。图5为本专利技术的主要输出电压的时域仿真波形。图6为本专利技术在负载突变时输出电压以及输出电流的时域仿真波形。图4中：(a)为输入电压波形，输入电流波形以及PF值；(b)为原边电流与副边电流波形。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。图1给出了本专利技术的系统框图，交流输入Vac经过EMI和整流桥接入Flyback变换器。Flybac变换器的输出绕组包括主功率绕组、辅助绕组和零电流检测绕组；所述输入绕组与主功率绕组、辅助绕组与零电流检测绕组耦合。FlybackPFC变换器的主功率绕组的直流输出电容C1的上端与负载R的上端连接，辅助绕组的直流输出电容C2的输出端与Buck变换器的输入端并联，Buck变换器的输出电容Cb的上端与C1的下端连接，Cb的下端与负载R的下端连接，同时负载R的下端接地。通过控制Buck变换器的输出电压实现低输出纹波以及快速动态响应。图2给出了本专利技术的电路拓扑以及控制框图。包括所述反激变换器的控制器和Buck变换器的控制器。反激变换器的控制器包括用于检测主功率绕组直流输出电容C1电压的副边检测电路，检测到的电压信号vo1与基准电压Vref2分别输入到比较器Co0的反向端和正向端，比较器Co0输出的误差信号经运算放大后得到副边误差信号uc，副边误差信号uc通过光耦传递到原边产生原边误差信号ucomp，原边误差信号ucomp输入到PWM脉冲产生电路中比较器Co1的反向端，锯齿波发生器产生的锯齿波信号输入到比较器Co1的正向端；比较器Co1的输出端连接到第一RS触发器的R端，第一RS触发器的Q端连接到反激变换器输入绕组处的开关管S1的栅极；所述零电流检测绕组经过零检测器连接到第一RS触发器的S端。具体的工作过程与原理为：对反激变换器使用单电压环控制，通过副边检测电路检测主功率绕组上的输出电容C1的电压，得到信号vo1，将信号vo1与基准电压Vref2经比较器Co0后得到的误差信号经运算放大后得到副边误差信号uc，通过光耦将副边误差信号传递到原边产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电压型AOT控制Buck补偿Flyback PFC二倍工频纹波装置，其特征在于，包括反激变换器和Buck变换器；交流输入电压经过EMI和整流桥后接入反激变换器的输入绕组；反激变换器的输出绕组包括主功率绕组、辅助绕组和零电流检测绕组；所述输入绕组与主功率绕组、辅助绕组与零电流检测绕组耦合；辅助绕组的直流输出电容

【技术特征摘要】
1.一种电压型AOT控制Buck补偿FlybackPFC二倍工频纹波装置，其特征在于，包括反激变换器和Buck变换器；交流输入电压经过EMI和整流桥后接入反激变换器的输入绕组；反激变换器的输出绕组包括主功率绕组、辅助绕组和零电流检测绕组；所述输入绕组与主功率绕组、辅助绕组与零电流检测绕组耦合；辅助绕组的直流输出电容C2与Buck变换器的输入端并联；主功率绕组的直流输出电容C1与Buck变换器的输出电容Cb串联后再与负载R并联，通过控制Buck变换器的输出电压实现低输出纹波以及快速动态响应。2.根据权利要求1所述的电压型AOT控制Buck补偿FlybackPFC二倍工频纹波装置，其特征在于，还包括所述反激变换器的控制器，所述反激变换器的控制器包括用于检测主功率绕组直流输出电容C1电压的副边检测电路，检测到的电压信号vo1与基准电压Vref2分别输入到比较器Co0的反向端和正向端，比较器Co0输出的误差信号经运算放大后得到副边误差信号uc，副边误差信号uc通过光耦传递到原边产生原边误差信号ucomp，原边误差信号uco...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，曹琎，蔡亚萍，许建平，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51