功率因子校正变换器制造技术

本发明专利技术的ＰＦＣ变换器包括桥式整流器；改善上述桥式整流器的功率因数的升压器；把上述升压器的输出从原边线圈感应到副边线圈上的变压器；对上述升压器的输出进行开关的开关部；对上述变压器的副边输出进行整流和平滑的输出部；检测上述输出部的输出电压并进行反馈来控制上述输出部的控制部；延迟部，用上述控制部的输出来控制升压器并把稳定的电压施加在变压器上，用延迟部的延迟后的输出来控制升压器以降低高次谐波电流，由此，把大容量电容器的电压维持为恒定，而提高功率因数。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及PFC(Power Factor Correction)变换器(Converter)，详细地说，涉及这样的PFC变换器，其包括为了降低高次谐波电流(HarmonicCurrent)而被控制的延迟电路，为了由此而把大容量电容器的电压维持为恒定，而提高功率因数，单级地控制构成为两级的PFC变换器和DC-DC变换器。通常，在流过供电线路中的电压中，形成周期性的波形，在该周期性的波形的各个成分中，除基波之外，还存在成为作为基波的n倍频率的第n次高次谐波的高次谐波噪声(Harmonic Noise)的高次谐波电流。但是，近年来，在各国中，在上述供电线路中供给电压时，为了降低供电损耗而提高电压来进行供电，随之而在作为构成电源供给装置的变压器的原边的输入端上在大容量(Bulk)电容器的前端提供线圈(Coil)，从而防止在大容量电容器上施加过电压，或包括升压(Boost-Up)电路，通过对进行供电而施加到电源供给装置上的上述电压进行开关，来进行斩波(Chopping)，而从输入给电源供给装置的电压中降低高次谐波电流，由此，来提高功率因数。附图说明图1是根据现有技术的平滑型变换器的电路图。现有技术的平滑型变换器包括对输入电压(Vi)进行整流的桥式整流器(Bridge Diode)10、从上述桥式整流器10的输出中降低高次谐波电流以改善功率因数的平滑部12、通过开关部Q的开关而使上述平滑部12的输出从原边线圈向副边线圈进行感应的变压器T、进行开关以通过控制部16的控制来对该平滑部12的输出进行脉宽调制的开关部Q、对上述变压器T的副边输出进行整流和平滑的输出部14、把上述输出部14的输出电压(Vo)进行反馈来控制开关部Q的控制部16。在上述这样构成的现有技术中的平滑型变换器，在输入电压Vi变为高于连接在平滑部12的第二二极管D2上的第一和第二电容器C1、C2的电位而施加时，按照上述第二电容器C2和第二二极管D2的正方向来对第一电容器C1进行充电。当输入电压Vi变为低于第一和第二电容器C1、C2的电位而施加时，通过由同第一电容器C1串联连接的第一二极管D1和接着同第二电容器C2串联连接的第三二极管D3构成的闭合回路而对第一和第二电容器C1、C2进行充电的电压，通过随着控制部16的控制而被开关的开关部Q的动作而被施加到变压器T上。当由输入电压Vi而使电流对平滑部12的第一和第二电容器C1、C2进行充电时，在上述输入电压Vi高于同第二二极管D2相连接的第一和第二电容器C1、C2的充电电压而施加的情况下，上述输入电压Vi对串联连接的第一和第二电容器C1、C2进行充电，但是，由于第一和第二电容器C1、C2中的电容器的容量较小，由输入电压Vi对上述第一和第二电容器C1、C2进行充电的充电电流导通角变宽，正是基于这个原因，改善了作为电源供给装置的变换器的功率因数。图2a是现有技术中的两级控制PFC变换器的电路图，图2b是现有技术中的单级控制PFC变换器的电路图。现有技术中的两级(TwoStage)控制PFC变换器的电路包括对输入电压(Vi)进行整流的桥式整流器(Bridge Diode)20、对第二开关元件Q2进行开关以改善上述桥式整流器20的输出功率因数的PFC的升压器22、检测施加在大容量电容器C上的电压并随之对升压器22的第二开关元件Q2进行开关的驱动器22a、使上述升压器22的输出从原边线圈向副边线圈进行感应的变压器T、进行开关以通过控制部26的控制来对该升压器22的输出进行脉宽调制的开关部Q、对上述变压器T的副边输出进行整流和平滑的输出部24、把上述输出部24的输出电压(Vo)进行反馈来控制开关部Q的控制部26。这样构成的现有技术中的两级控制PFC变换器的电路还另外包括作为变换器的升压器22，在进行电压控制的DC-DC变换器的前级实现功率因数改善。由此，通过使控制部26另外动作以使从变换器的输入端施加在大容量电容器C上的电压在输入电压Vi的变动上成为恒定的驱动器22a，来对升压器22的第二开关元件Q2进行开关，由此，在升压器22和DC-DC变换器的两级中动作以从施加在PFC的升压器22的线圈L的电流中降低高次谐波电流并改善功率因数。即，在桥式整流器20中对输入电压Vi进行整流，改善上述被整流的桥式整流器20的输出电压的功率因数，通过作为执行上述工作的PFC控制器(Controller)的驱动器22a，来检测并比较施加在大容量电容器C上的电压和施加在线圈L上的电压，而对第二开关元件Q2进行开关以在大容量电容器C上施加稳定的电压。接着，来自进行了开关的上述升压器22的输出把降低了高次谐波电流的电压提供给大容量电容器C，对上述大容量电容器C进行充电的电压根据控制部26的控制被进行开关以进行脉宽调制，从变压器T的原边线圈向副边线圈进行感应，由输出部24进行整流、平滑而发生输出电压Vo。为了使上述输出电压Vo的稳定的输出，把上述输出部24的输出电压Vo进行反馈，而由控制部26使开关部Q进行开关，来控制输出电压Vo。上述升压器22这样工作通过检测施加在大容量电容器C上的电压的驱动器22a，在由作为有源元件(Active Element)的晶体管的第二开关元件Q2中，通过对输入电压Vi进行开关，而向大容量电容器C供给稳定的电压，为此，而降低了由上述交流输入所施加的经过线圈L的输入电压Vi中的高次谐波。进一步设置升压器22以有效降低高次谐波并改善功率因数的PFC方式的变换器使用专用控制集成电路来独立进行控制以实现上述功率因数的改善，由此，而成为高功率因数，就能在110伏和220伏的输入电源上，不必切换上述输入电源就能使用，而在较宽的输入电源的范围内进行使用。图2b的现有技术中的单级控制(Single Phase)PFC变换器电路包括对输入电压(Vi进行整流的桥式整流器(Bridge Diode)20、由线圈L和二极管D以及大容量电容器C构成的用以改善上述桥式整流器20的输出的功率因数的功率因数改善部23、使上述功率因数改善部23的输出从原边线圈向作为输出部的副边线圈进行感应的变压器T、对施加在上述变压器T上的电压进行开关的开关部Q、对上述变压器T的副边输出进行整流和平滑的输出部24、检测上述输出部24的输出电压(Vo)并进行反馈以控制开关部Q的控制部26。这样构成的现有技术中的单级控制PFC变换器的电路为这样的方式以与另外设置升压器22的图2a的两级控制PFC变换器的电路不同的方式，来使功率因数改善变换器和DC-DC变换器为一个整体，上述升压器22是在进行电压控制的DC-DC变换器的前级实现功率因数改善的变换器。即，经过桥式整流器20的输入电压Vi由线圈L降低了高次谐波电流，降低了上述高次谐波电流的线圈L的输出通过各个二极管D而施加到大容量电容器C和开关部Q上，由此而改善了功率因数。这样，按上述那样工作的现有技术的单级控制PFC变换器的电路可以在一个变换器中同时进行功率改善和输出电压的控制，就省去了用于功率改善的控制集成电路，而减少了为了进行功率改善而重新追加的部件数量，因此，就能实现小型化和低价格化。但是，在上述各个现有技术中包括下列问题首先，现有技术的平滑型变换器把较高的电压施加到作为在输入端所使用的大容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＰＦＣ变换器，其特征在于，包括：桥式整流器，对输入电压进行整流；升压器，对上述桥式整流器的输出进行开关而发生恒定的输出电压；变压器，把上述升压器的输出施加到原边线圈上，随之感应到副边线圈上；开关部，对施加在上述变压器的原边线 圈上的上述升压器的输出进行开关；输出部，对上述变压器的副边输出进行整流和平滑；控制部，检测上述输出部的输出电压并把检测信号反馈给上述开关部，来控制上述输出部的输出；延迟部，把上述控制部的输出延迟预定时间，用延迟后的输出信号来控制 升压器的开关，随之，把上述升压器的输出电压维持为恒定，以改善功率因数。

【技术特征摘要】
KR 1997-7-31 36454/971.一种PFC变换器，其特征在于，包括桥式整流器，对输入电压进行整流；升压器，对上述桥式整流器的输出进行开关而发生恒定的输出电压；变压器，把上述升压器的输出施加到原边线圈上，随之感应到副边线圈上；开关部，对施加在上述变压器的原边线圈上的上述升压器的输出进行开关；输出部，对上述变压器的副边输出进行整流和平滑；控制部，检测上述输出部的输出电压并把检测信号反馈给上述开关部，来控制上述输出部的输出；延迟部，把上述控制部的输出延迟预定时间，用延迟后的输出信号来控制升压器的开关，随之，把上述升压器的输出电压维持为恒定，以改善功率因数。2.根据权利要求1所述的PFC变换器，其特征在于，上述升压器包括与桥式整流器相联结的线圈；与上述线圈并联连接并由延迟部的输出所控制的第一开关元件；其正极与上述线圈串联连接的二极管；与上述二极管的负极并联连接的大容量电容器，在上述第一开关元件的开关过程中，在上述大容量电容器的两端施加恒定的电压，以改善功率因数。3.根据权利要求2所述的PFC变换器，其特征在于，上述升压器的第一开关元件是N沟道场效应晶体管。4.根据权利要求1所述的PFC变换器，其特征在于，上述延迟部包括第一缓冲器，由把控制部的输出进行反向的第一反向元件所构成；第二缓冲器，对上述第一缓冲器的输出进行延迟并进行反向；放大器，对上述的控制部的输出进行放大；第三缓冲器，用上述放大器的输出来控制上述第二缓冲器的输出并进行输入；第四缓冲器，由作为对上述第三缓冲器的输出进行反向的第四反向元件构成。5.根据权利要求4所述的PFC变换器，其特征在于，上述第二缓冲器由第二反向元件构成，该第二反向元件把上述第一缓冲器的输出作为一个输入，另一个输入被第一电阻器和与上述第一电阻器并联连接的第一电容器C1进行延迟而输入并进行反向。6.根据权利要求4所述的PFC变换器，其特征在于，上述第三缓冲器由用上述放大器的输出进行控制的延迟电路和第三反向元件构成，该第三反向元件把上述第二缓冲器的输出作为一个输入，另一个输入是上述第二缓冲器的输出经过延迟电路被输入。7.根据权利要求4所述的PFC变换器，其特征在于，上述放大器由这样的放大器所构成上述控制部的输出被连接在反向输入端上，非反向输入端通过第四电阻器接地，第五电阻器连接在上述反向输入端和输出端之间，经过与输出端串联连接的第六电阻器而对输入信号进行放大并输出。8.根据权利要求7所述的PFC变换器，具特征在于，上述放大器是OP放大器。9.根据权利要求6所述的PFC变换器，其特征在于，上述延迟电路包括由上述放大器的输出所控制的第二开关元件；一端连接在上述第二开关元件的集电极上的第三电阻器；连接在上述第三电阻器的另一端与第二开关元件的发射极之间的第二电阻器；并联连接在上述第二电阻器的输出端上的第二电容器。10.根据权利要求4所述的PFC变换器，其特征在于，上述第一反向元件和第四反向元件是与非门。11.根据权利要求5所述的PFC变换器，其特征在于，上述第二反向元件是与非门。12.根据权利要求6所述的PFC变换器，其特征在于，上述第三反向元件是与非门。13.根据权利要求9所述的PFC变换器，其特征在于，上述第二开关元件是PNP型双极晶体管。14.一种PFC变换器，其特征在于，在由PFC变换器...

【专利技术属性】
技术研发人员：池昊均，李圭赞，赵普衡，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]