本发明专利技术公开了一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路，其属于电力电子领域，通过在工频输入电压的正负半周中切换电路的连接关系，取消了传统变换器输入侧的整流桥，从而有助于提高能量的转换效率。本发明专利技术的控制并不复杂，仅需要对两个高频开关管施加相应的互补开关信号，以及对工频开关管施加跟踪于输入电压的开关信号。发明专利技术通过实现开关管的零电流开关，从而解决了变换器效率以及功率密度限制的问题，在结构中取消了整流桥，可以进一步提高变换器的效率。一步提高变换器的效率。一步提高变换器的效率。
【技术实现步骤摘要】
一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路
[0001]本专利技术属于电力电子领域，具体涉及一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路。
技术介绍
[0002]随着消费电子和便携式设备的发展，人们对电源适配器的效率提出了更高的要求。为了避免设备在接入电网时为电网带来大量的电流谐波，PFC电路常被用来作为电源适配器中的前端电路。通常情况下，PFC电路由Buck、Boost、Buck-Boost等PWM变换器构建，然而这类变换器因其硬开关的特性不利于提高适配器的效率，而且大电感的存在也极大地限制了功率密度的提高。同时，因为结构简单、控制方便，由上述PWM变换器构建的有桥PFC电路常被业界采用。但是，有桥PFC电路因其整流桥内二极管压降的存在，限制了变换器效率。
技术实现思路
[0003]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路解决了现有技术中变换器效率被限制的问题。
[0004]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路，包括交流电压源V
AC
和输入滤波电感L1；
[0005]所述交流电压源V
AC
的一端与输入滤波电感L1的一端连接，所述交流电压源V
AC
的另一端分别与输入滤波电容C1的一端、谐振电感L
r1
的一端、工频开关管S
n1
的一端和工频开关管S
p2
的一端连接，所述输入滤波电感L1的另一端分别与输入滤波电容C1的另一端和高频开关管S1的一端连接，所述高频开关管S1的另一端分别与高频开关管S2的一端、工频开关管S
n2
的一端和工频开关管S
p1
的一端连接，所述高频开关管S2的另一端与谐振电感L
r1
的另一端连接，所述工频开关管S
p1
的另一端与谐振电容C
r1
的一端连接，所述谐振电容C
r1
的另一端分别与谐振电容C
r2
的一端、二极管D1的正极和二极管D2的负极连接，所述谐振电容C
r2
的另一端与工频开关管S
n1
的另一端连接，所述二极管D1的负极与谐振电感L
r2
的一端连接，所述谐振电感L
r2
的另一端分别与工频开关管S
n2
的另一端、工频开关管S
p2
的另一端、输出电容C
out
的一端和负载电阻R
L
的一端连接，所述二极管D2的正极分别与输出电容C
out
的另一端和负载电阻R
L
的另一端连接。
[0006]进一步地，所述无桥功率因数校正电路包括正半工频周期的三种模态和负半工频周期的三种模态。
[0007]进一步地，所述正半工频周期的三种模态均令频开关管S
p1
和工频开关管S
p2
保持导通，其他开关管断开，谐振电容C
r1
接入回路，所述正半工频周期的三种模态具体为：
[0008]第一模态：令高频开关管S1导通、二极管D1零电流导通和谐振电容C
r1
和谐振电感L
r2
参与谐振，通过输出电容C
out
保持输出电压V
out
；
[0009]第二模态：令高频开关管S1断开、高频开关管S2导通、二极管D1导通、二极管D2零电流导通以及谐振电容C
r1
和谐振电感L
r1
参与谐振，使谐振电感L
r1
的电流正弦上升，使谐振电
感L
r2
不参与谐振，其电流线性下降为零；
[0010]第三模态：令高频开关管S1保持关断、高频开关管S2保持导通以及谐振电感L
r1
的电流谐振至零，使二极管D2零电流关断。
[0011]进一步地，所述负半工频周期的三种模态均令工频开关管S
n1
和工频开关管S
n2
保持导通，其他开关管断开，谐振电容C
r2
接入回路，所述负半工频周期的三种模态具体为：
[0012]第四模态：令高频开关管S1导通、二极管D1零电流导通和谐振电容C
r2
和谐振电感L
r2
参与谐振，通过输出电容C
out
保持输出电压V
out
；
[0013]第五模态：令高频开关管S1断开、高频开关管S2导通、二极管D1导通、二极管D2零电流导通以及谐振电容C
r2
和谐振电感L
r1
参与谐振，使谐振电感L
r1
的电流正弦上升，使谐振电感L
r2
不参与谐振，其电流线性下降为零；
[0014]第六模态：令高频开关管S1保持关断、高频开关管S2保持导通以及谐振电感L
r1
的电流谐振至零，使二极管D2零电流关断。
[0015]进一步地，所述无桥功率因数校正电路的功率因数PF为：
[0016][0017]其中，π表示圆周率，V
m
表示输入电压的幅值，V
out
表示输出电压。
[0018]进一步地，所述无桥功率因数校正电路的总谐波失真THD为：
[0019][0020]本专利技术的有益效果为：
[0021](1)本专利技术通过实现开关管的零电流开关，从而解决了变换器效率以及功率密度限制的问题。
[0022](2)本专利技术在结构中取消了整流桥，可以进一步提高变换器的效率。
[0023](3)本专利技术结构简单，方便控制，同时对变换器效率无限制，拥有广阔的应用前景。
附图说明
[0024]图1为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路结构图；
[0025]图2为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路在正半工频周期的第一模态；
[0026]图3为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路在正半工频周期的第二模态；
[0027]图4为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路在正半工频周期的第三模态；
[0028]图5为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路在负半工频周期的第四模态；
[0029]图6为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路在负半工频周期的第五模态；
[0030]图7为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路在负半工频周期的第六模态；
[0031]图8为本专利技术提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路在工频周期和开关周期内的关键波形图；...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路，其特征在于，包括交流电压源V
AC
和输入滤波电感L1；所述交流电压源V
AC
的一端与输入滤波电感L1的一端连接，所述交流电压源V
AC
的另一端分别与输入滤波电容C1的一端、谐振电感L
r1
的一端、工频开关管S
n1
的一端和工频开关管S
p2
的一端连接，所述输入滤波电感L1的另一端分别与输入滤波电容C1的另一端和高频开关管S1的一端连接，所述高频开关管S1的另一端分别与高频开关管S2的一端、工频开关管S
n2
的一端和工频开关管S
p1
的一端连接，所述高频开关管S2的另一端与谐振电感L
r1
的另一端连接，所述工频开关管S
p1
的另一端与谐振电容C
r1
的一端连接，所述谐振电容C
r1
的另一端分别与谐振电容C
r2
的一端、二极管D1的正极和二极管D2的负极连接，所述谐振电容C
r2
的另一端与工频开关管S
n1
的另一端连接，所述二极管D1的负极与谐振电感L
r2
的一端连接，所述谐振电感L
r2
的另一端分别与工频开关管S
n2
的另一端、工频开关管S
p2
的另一端、输出电容C
out
的一端和负载电阻R
L
的一端连接，所述二极管D2的正极分别与输出电容C
out
的另一端和负载电阻R
L
的另一端连接。2.根据权利要求1所述的基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路，其特征在于，所述无桥功率因数校正电路包括正半工频周期的三种模态和负半工频周期的三种模态。3.根据权利要求2所述的基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路，其特征在于，所述正半工频周期的三种模态均令频开关管S
p1
和工频开关管S
p2
保持导通，其他开关管断开，谐振电容C
r1
接入回路，所述正半工频周期的三种模态具体为：第一模态：令...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈章勇，韩雨伯，刘翔宇，吴云峰，冯晨晨，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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