一种功率因数校正AC-DC变换器制造技术

本申请公开了一种功率因数校正AC‑DC变换器，将传统的升压型功率因数校正变压器二次侧的输出二极管替换为两个功率开关管，而这两个开关是由一对互补电源PWM(Pulse Width Modulation)驱动，减小了变换器输出端能量损耗，并且拓扑结构中加入有源钳位电路，消除了主开关在关断时的电压尖峰，从而减小开关器件的电压应力提高了功率开关管寿命；同时具有元器件少、成本低、控制简单易于通过数字化平均电流法实现、低输入电压范围内能获得稳定的输出电压等优点，解决了目前升压功率因数校正整流器开关导通损耗高、功率开关管寿命短的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种功率因数校正AC-DC变换器
本申请涉及变换器
，尤其涉及一种功率因数校正AC-DC变换器。
技术介绍
由于日常生活中对个人电脑、消费电子等电子设备的需求越来越高，公共低压电源中交流输入侧谐波电流所带来的压力也越来越大，特别是对于不间断的服务，例如服务器和电信的应用，谐波电流产生的损失相当大的，从而降低了电网的传输效率和供电质量，所以需要对AC-DC变换器注入电网的谐波电流进行严格的限制。因此，AC-DC变换器通常具备功率因数校正功能以减少谐波来源。单级式功率因数校正AC-DC变换器为一种常见的变换器，由于开关频率的不断提高所带来的诸如开关导通损耗、功率开关管寿命短等缺陷，现有大都通过传统的升压功率因数校正整流器解决。然而这种传统的整流器虽然具有一定的功率因数校正功能，但在低输入电压范围(36V以下)情况下，电能的转换效率较低，即不能在低输入电压范围下使变换器实现输入端到输出端98％以上的电能转换，同时功率开关管承受较高的电压应力导致功率开关管寿命缩短。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种功率因数校正AC-DC变换器，用以解决目前升压功率因数校正整流器开关导通损耗高、功率开关管寿命短的技术问题。有鉴于此，本申请提供了一种功率因数校正AC-DC变换器，包括：主开关、钳位电路、谐振电路、变压器、第一电容、同步整流电路；所述钳位电路的第一端与所述主开关的第一端、所述谐振电路的第一端连接，第二端与所述主开关的第二端，所述变压器的第一端连接；所述谐振电路的第二端与所述变压器的第二端连接；所述同步整流电路由第一功率开关管、第二功率开关管和第二电容组成，且所述第一功率开关管的外接电源和所述第二功率开关管的外接电源互补；所述第一功率开关管的第一端与所述第一电容的第一端、所述第二功率开关管的第一端连接，第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二功率开关管的第二端与所述第二电容的第二端连接。可选地，所述钳位电路具体为有源钳位电路。可选地，所述有源钳位电路包括第三功率开关管和第三电容；所述第三功率开关管的漏极与所述第三电容的第一端连接，源极与所述主开关的漏极、所述谐振电路的第一端连接；所述第三电容的第二端与所述主开关的源极、所述变压器的第一端连接。可选地，所述主开关包括第四功率开关管和寄生电容；所述第四功率开关管与所述寄生电容并联；所述第四功率开关管的漏极与所述第三功率开关管的源极连接，源极与所述第三电容的第二端、所述变压器的第一端连接。可选地，所述第一功率开关管的漏极与所述第一电容的第一端、所述第二功率开关管的源极连接；所述第一功率开关管的源极与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第二功率开关管的漏极连接。可选地，所述谐振电路包括第四电容和第一电感；所述第四电容的第一端与所述第三功率开关管的源极连接，第二端与所述第一电感的第一端连接；所述第一电感的第二端与所述变压器的第一端连接。可选地，所述功率因数校正AC-DC变换器还包括输入电感和整流桥；所述第四功率开关管的漏极与所述输入电感的第一端连接，所述输入电感的第二端与所述整流桥的第一端连接；所述第四功率开关管的源极与所述整流桥的第二端连接。可选地，所述整流桥为H型二极管整流桥。可选地，所述第一功率开关管为零电压开关。可选地，所述第二功率开关管为零电压开关从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请提供了一种功率因数校正AC-DC变换器，包括：主开关、钳位电路、谐振电路、变压器、第一电容、同步整流电路。钳位电路的第一端与主开关的第一端、谐振电路的第一端连接，钳位电路的第二端与主开关的第二端，变压器的第一端连接；谐振电路的第二端与变压器的第二端连接；同步整流电路由第一功率开关管、第二功率开关管和第二电容组成，且第一功率开关管的外接电源和第二功率开关管的外接电源互补；第一功率开关管的第一端与第一电容的第一端、第二功率开关管的第二端连接，第一功率开关管的第二端与第二电容的第一端连接，第二功率开关管的第一端与第二电容的第二端连接。本申请中公开的功率因数校正AC-DC变换器，由于传统功率因数校正AC-DC变换器在低输入电压范围(36V以下)情况下，电能的转换效率较低，即不能在低输入电压范围下使变换器实现输入端到输出端98％以上的电能转换，因此，将传统的升压型功率因数校正变压器二次侧的输出二极管替换为两个功率开关管，而这两个开关是由一对互补电源PWM(PulseWidthModulation)驱动，减小了变换器输出端能量损耗，提高了变换器的电能转换效率；同时传统功率因数校正AC-DC变换器的功率开关管承受较高的电压应力导致功率开关管寿命缩短，因此在拓扑结构中加入有源钳位电路，消除了主开关在关断时的电压尖峰，从而减小开关器件的电压应力提高了功率开关管寿命；同时具有元器件少、成本低、控制简单易于通过数字化平均电流法实现、低输入电压范围内能获得稳定的输出电压等优点，解决了目前升压功率因数校正整流器开关导通损耗高、功率开关管寿命短的技术问题。附图说明图1为本申请实施例中一种功率因数校正AC-DC变换器拓扑结构示意图；图2为本申请实施例中一种功率因数校正AC-DC变换器理论波形示意图；图3为本申请实施例中一种功率因数校正AC-DC变换器PI+重复控制的复合控制示意图；图4为本申请实施例中一种功率因数校正AC-DC变换器谐振等效电路示意图；其中，附图标记如下：Vin、交流输入电源；L、输入电感；Lr、第一电感；S1、第四功率开关管；S2、第三功率开关管；S3、第一功率开关管；S4、第二功率开关管；CS1、寄生电容；CS、第一电容；CC、第三电容；CP、第四电容；CO、第二电容；T1、变压器；R、负载。具体实施方式本申请实施例提供了一种功率因数校正AC-DC变换器，解决了目前升压功率因素矫正整流器开关导通损耗高、功率开关管寿命短的技术问题。下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围，在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本申请的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功率因数校正AC-DC变换器，其特征在于，包括：主开关、钳位电路、谐振电路、变压器、第一电容、同步整流电路；/n所述钳位电路的第一端与所述主开关的第一端、所述谐振电路的第一端连接，第二端与所述主开关的第二端，所述变压器的第一端连接；/n所述谐振电路的第二端与所述变压器的第二端连接；/n所述同步整流电路由第一功率开关管、第二功率开关管和第二电容组成，且所述第一功率开关管的外接电源和所述第二功率开关管的外接电源互补；/n所述第一功率开关管的第一端与所述第一电容的第一端、所述第二功率开关管的第一端连接，第二端与所述第二电容的第一端连接；/n所述第二功率开关管的第二端与所述第二电容的第二端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正AC-DC变换器，其特征在于，包括：主开关、钳位电路、谐振电路、变压器、第一电容、同步整流电路；
所述钳位电路的第一端与所述主开关的第一端、所述谐振电路的第一端连接，第二端与所述主开关的第二端，所述变压器的第一端连接；
所述谐振电路的第二端与所述变压器的第二端连接；
所述同步整流电路由第一功率开关管、第二功率开关管和第二电容组成，且所述第一功率开关管的外接电源和所述第二功率开关管的外接电源互补；
所述第一功率开关管的第一端与所述第一电容的第一端、所述第二功率开关管的第一端连接，第二端与所述第二电容的第一端连接；
所述第二功率开关管的第二端与所述第二电容的第二端连接。


2.根据权利要求1所述的功率因数校正AC-DC变换器，其特征在于，所述钳位电路具体为有源钳位电路。


3.根据权利要求2所述的功率因数校正AC-DC变换器，其特征在于，所述有源钳位电路包括：第三功率开关管和第三电容；
所述第三功率开关管的漏极与所述第三电容的第一端连接，源极与所述主开关的漏极、所述谐振电路的第一端连接；
所述第三电容的第二端与所述主开关的源极、所述变压器的第一端连接。


4.根据权利要求3所述的功率因数校正AC-DC变换器，其特征在于，所述主开关包括：第四功率开关管和寄生电容；
所述第四功率开关管与所述寄生电容并联；
所述第四功率开关管的漏极与所述第三功率开关管的源极连接，源...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟利伟，武小梅，张博超，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44