一种三开关无桥SEPICPFC变换器制造技术

本发明专利技术公开了一种三开关无桥SEPIC PFC变换器，本发明专利技术拓扑结构包括3个功率开关管(S1、S2、S3)、两个电感(L1、L2)、3个二极管(D1、D2、D3)和两个电容(C、C

【技术实现步骤摘要】
一种三开关无桥SEPIC PFC变换器


[0001]本专利技术涉及一种电源系统的功率因数校正电路设备，特别是涉及一种无桥SEPIC PFC变换器拓扑结构，应用于单相电源系统整流及功率因数校正


技术介绍

[0002]SEPIC功率因数校正(PFC)变换器在单相电源系统中得到广泛应用。传统SEPICPFC变换器输入端采用二极管整流桥，其电流流通路径上的半导体器件数量多，半导体器件损耗大，效率不高。为了优化其效率，无桥型SEPIC PFC变换器，通过消除输入二极管整流桥，可有效地降低电流流通路径上的半导体器件数量，进而降低半导体器件损耗，提高电源效率。但是，现有的无桥SEPICPFC变换器普遍存在拓扑结构复杂、磁性器件多、输出电解电容多的缺点，不利于提高功率密度。现有技术公开了一种无桥SEPIC PFC变换器拓扑结构(M.Mahdavi andH.Farzanehfard,“Bridgeless SEPIC PFC rectifier with reduced components and conduction losses,”IEEE Trans.Ind.Electron,vo1.58,no.9,pp.4153
‑
4160,Sep.2011)，该变换器具有拓扑结构简单的优点，但是其半导体器件的导通损耗仍然较高。因此，针对以上现有无桥SEPIC PFC变换器存在的缺陷，构建具有高效率拓扑结构简单的无桥SEPICPFC变换器具有良好的应用潜力与实际工程意义。

技术实现思路

[0003]为了解决现有无桥SEPICPFC变换器存在的技术问题，本专利技术提出一种三开关管无桥SEPICPFC变换器，具有高效率低拓扑复杂度的优点。在相同的工况下，本专利技术可实现相比于传统有桥SEPICPFC变换器和现有技术的伪图腾柱无桥SEPICPFC变换器更高的效率。相比于其它现有无桥SEPICPFC变换器，本专利技术采用更少的元器件数量，特别是大体积的功率电感和电解电容数量更少。
[0004]为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种三开关管无桥SEPICPFC变换器，其拓扑结构包括3个功率开关管、两个电感、3个二极管、两个电容和1个负载电阻；
[0006]第一电感的一端与交流输入电源相连，第一电感的另一端与第一二极管和第一开关管的公共端相连接；
[0007]第二电感的一端与第一电容和第三二极管的公共端相连接，第二电感的另一端与第一开关管、第二开关管、第三开关管、输出电容的公共端相连接；
[0008]第一二极管的一端与第一电感和第一开关管的公共端相连接，第一二极管的另一端与第二二极管、第三开关管、第一电容的公共端相连接；
[0009]第二二极管的一端与第一二极管、第三开关管、电容的公共端相连接，第二二极管的另一端与输入电源和第二开关管的公共端相连接；
[0010]第三二极管的一端与第一电容、第二电感的公共端相连接，第三二极管的另一端与输出电容、负载电阻的公共端相连接；
[0011]第一开关管的一端与第一电感、第一二极管的公共端相连接，第一开关管的另一端与第二开关管、第三开关管、第二电感、输出电容的公共端相连接；
[0012]第二开关管的一端与第二二极管、交流输入电源的公共端相连接，第二开关管的另一端与第一开关管、第二开关管、第二电感、输出电容的公共端相连接；
[0013]第三开关管的一端与第一二极管、第为二极管、第一电容的公共端相连接，第三开关管的另一端与第一开关管、第二开关管、第二电感、输出电容的公共端相连接；
[0014]第一电容的一端与第一二极管、第二二极管、第三开关管的公共端相连接，第一电容的另一端与第二电感、第三二极管的公共端相连接；
[0015]输出电容与输出负载并联。
[0016]优选地，三个功率开关管采用相同的控制信号控制。
[0017]优选地，三个功率开关管共地，采用非隔离驱动电路进行驱动。
[0018]优选地，在工频正半周期中的一个开关周期内，采用DCM模式，存在三个工作状态：
[0019]状态一：当3个功率开关管导通，交流输入电源通过第一开关管和第二开关管给第一电感充电；同时第一电容通过第三开关管给第二电感充电；输出电容给负载电阻提供能量；
[0020]状态二：当3个功率开关管关断后，交流输入电源和第一电感通过第一二极管、第三二极管和第二开关管给第一电容和负载电阻提供能量；同时，第二电感通过第三二极管向负载电阻放电；
[0021]状态三：当3个功率开关管仍处于关断状态，使第一电感和第二电感的电流相等且恒定；此时输出电容给负载电阻提供能量。
[0022]本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
[0023]1.相比于传统SEPIC PFC变换器，本专利技术通过消除输入端的二极管整流桥，减少了电流流通路径上的半导体器件数量，可有效降低半导体器件的损耗，实现更高的效率；相比于伪图腾柱无桥SEPIC PFC变换器，本专利技术的半导体器件导通损耗更低、效率更高；
[0024]2.相比于其它现有无桥SEPIC PFC变换器，本专利技术无桥SEPIC PFC变换器拓扑结构简单、器件数量少，特别是大体积的功率电感和电解电容数量更少，有利于提高电源的功率密度；
[0025]3.本专利技术的三个开关管可以采用相同的控制信号控制，有利于简化控制电路的复杂度；
[0026]4.本专利技术的三个开关管均非浮地类型，可以采用非隔离驱动电路驱动，有利于简化驱动电路的复杂度。
附图说明
[0027]图1是本专利技术三开关无桥SEPIC PFC变换器拓扑结构图。
[0028]图2是传统SEPIC PFC变换器拓扑结构图。
[0029]图3是现有技术的伪图腾柱无桥SEPIC PFC变换器拓扑结构图。
[0030]图4是本专利技术三开关管无桥SEPIC PFC变换器电流断续模式下工频正半周期内的工作原理图。
具体实施方式
[0031]以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本专利技术的优选实施例详述如下：
[0032]实施例一：
[0033]在本实施例中，参见图1，一种三开关无桥SEPIC PFC变换器，其拓扑结构包括3个功率开关管S1、S2、S3、两个电感L1、L2、3个二极管D1、D2、D3、两个电容C、C
o
和1个负载电阻R；
[0034]第一电感L1的一端与交流输入电源V
in
相连，第一电感L1的另一端与第一二极管D1和第一开关管S1的公共端相连接；
[0035]第二电感L2的一端与第一电容C和第三二极管D3的公共端相连接，第二电感L2的另一端与第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、输出电容C
o
的公共端相连接；
[0036]第一二极管D1的一端与第一电感L1和第一开关管S1的公共端相连接，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三开关管无桥SEPIC PFC变换器，其特征在于：其拓扑结构包括3个功率开关管(S1、S2、S3)、两个电感(L1、L2)、3个二极管(D1、D2、D3)、两个电容(C、C
o
)和1个负载电阻(R)；第一电感(L1)的一端与交流输入电源(V
in
)相连，第一电感(L1)的另一端与第一二极管(D1)和第一开关管(S1)的公共端相连接；第二电感(L2)的一端与第一电容(C)和第三二极管(D3)的公共端相连接，第二电感(L2)的另一端与第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、输出电容(C
o
)的公共端相连接；第一二极管(D1)的一端与第一电感(L1)和第一开关管(S1)的公共端相连接，第一二极管(D1)的另一端与第二二极管(D2)、第三开关管(S3)、第一电容(C)的公共端相连接；第二二极管(D2)的一端与第一二极管(D1)、第三开关管(S3)、电容(C)的公共端相连接，第二二极管(D2)的另一端与输入电源(V
in
)和第二开关管(S2)的公共端相连接；第三二极管(D3)的一端与第一电容(C)、第二电感(L2)的公共端相连接，第三二极管(D3)的另一端与输出电容(C
o
)、负载电阻(R)的公共端相连接；第一开关管(S1)的一端与第一电感(L1)、第一二极管(D1)的公共端相连接，第一开关管(S1)的另一端与第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、第二电感(L2)、输出电容(C
o
)的公共端相连接；第二开关管(S2)的一端与第二二极管(D2)、交流输入电源(V
in
)的公共端相连接，第二开关管(S2)的另一端与第一开关管(S1)、第二开关管(S3)、第二电感(L2)、输出电容(C
o
)的公共端相连接；第三开关管(S...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建，林翔，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：