一种无源高功率因数谐振变换器制造技术

本发明专利技术涉及一种无源高功率因数谐振变换器，包括输入电路，电荷泵PFC电路、单端半桥谐振变换器，具有低成本、高功率因数和高效率等优点。此外，在单端半桥谐振变换器输出回路中增加一个无损吸收谐振电路，不仅可以减小副边整流管的电压应力，使得可采用肖特基二极管代替快恢复二极管，从而提升变换器的效率，而且还可以参与到原边的谐振，帮助电荷泵对母线电容的充电，对变换器的THD有一定改善作用。对变换器的THD有一定改善作用。对变换器的THD有一定改善作用。

【技术实现步骤摘要】
一种无源高功率因数谐振变换器


[0001]本专利技术涉及一种无源高功率因数隔离型谐振变换器，属于开关电源


技术介绍

[0002]随着电力电子技术应用的不断发展，人们对于变换器的低能耗、高光效、更环保等要求越来越高。然而，变换器的非线性元件和储能元件使得电网侧交流输入电流发生畸变，产生大量谐波，因此，国际电工委员会要求输入有功功率大于25W的照明设备必须满足IEC 1000
‑3‑
2Class C标准。为了将变换器的输入电流谐波控制在标准规定范围内，变换器需要采用功率因数校正技术(PFC)。
[0003]根据采用的器件类型，功率因数校正技术可分为有源功率因数校正技术和无源功率因数校正技术。在中小功率的变换器中，为了提高其功率密度和降低成本，无源功率因数校正技术是首要选择。目前的典型无源功率因数校正技术有LC无源功率因数校正技术、填谷式功率因数校正技术以及电荷泵功率因数校正技术。其中，电荷泵功率因数校正技术由两个二极管、一个电容和一个高频电源组成，结构简单，高频电源可由开关变换器产生。
[0004]如图1所示，一种现有技术的基于电荷泵PFC的LLC谐振变换器中，其输入电流公式：
[0005]i
in
＝C
r
f
s
(V
in
+V
p_max
‑
V
p_min
‑
V
B
) (1)
[0006]由上式可以明显看出，当电压V/>p
的峰峰值等于母线电压V
B
，输入电流正比于输入电压，可以在理论上实现功率因数PF等于1。其技术往往与谐振型开关变换器结合起来，谐振型开关变换器可以实现原边侧开关管的零电压开通(ZVS)，提高谐振变换器的效率。因此该技术具有控制简单、成本低、功率密度高、效率高等特点。符合如今电力电子小功率的高频、高效、高功率密度和高性价比的趋势。
[0007]基于高效性、高功率密度和高功率因数的特点，本专利技术提出了一种基于电荷泵的新型高功率因数的隔离型谐振变换器，只需电容和二极管就能够实现高质量的功率因数校正，其各项性能指标，完全可以和有源功率因数校正相媲美。该拓扑的核心是电荷泵PFC电路和单端半桥谐振变换器。
[0008]如图2、图3所示，究其实质，是给电荷泵的泵电容反复充放电过程中，完成了单端半桥谐振变换器电磁能量的转换。可以将泵电容视为开关变换器产生的一个高频电压源。
[0009]这个能量转换与电荷泵充放电过程，保证整流桥在整个工频周期内都能向滤波电容提供充电电流，实现了功率因数校正。由功率因数校正过程的实质可知，只需要确保电荷泵的泵电压的峰峰值能够跟踪好母线电压，该变换器就拥有高质量的功率因数和总谐波失真(THD)。

技术实现思路

[0010]为了克服现有研究的不足，本专利技术提供了一种基于电荷泵PFC的无源高功率因数谐振变换电路，其目的是提供一种新型的高功率因数隔离变换器拓扑结构。控制电路接收
反映输出电压或者电流信息的反馈信号，同时采集整流桥后的电压作为补偿信号与所述反馈信号经补偿放大后的误差放大信号进行叠加，产生单端半桥谐振变换器的原边开关管Q1和Q2的控制信号，通过改变所述控制信号的频率，使得输出电压或电流稳定。
[0011]一种无源高功率因数谐振变换器，包括输入电路，电荷泵PFC电路、单端半桥谐振变换器；
[0012]所述输入电路由交流输入端口、滤波电容C
X
、滤波电感L
X
、整流桥D
B
组成；
[0013]所述电荷泵PFC电路由输入电容C
in
，泵二极管D
x
、泵二极管D
y
，续流电容C
y
，谐振电容C
r
，泵电容C
p
，母线电容C
B
，钳位二极管D
px
、钳位二极管D
py
组成；
[0014]所述单端半桥谐振变换器由谐振电容C
r
，谐振电感L
r
，母线电容C
B
，原边开关管Q1、原边开关管Q2、变压器T、副边整流管D
s
，输出电容C
o
和负载R
o
组成；
[0015]所述交流输入端口与交流电网相连，所述交流输入端口另一端与滤波电感L
X
串联，且与滤波电容C
X
并联，滤波电感L
X
的另一端与整流桥D
B
的输入端口相连，整流桥D
B
的另一个输入端口与滤波电容C
X
相连，整流桥D
B
的输出侧与输入电容C
in
并联。
[0016]所述电荷泵PFC电路中，输入电容C
in
与泵二极管D
x
的阳极串联，泵二极管D
y
的阳极分别与泵二极管D
x
的阴极、谐振电容C
r
的一端相连，泵二极管D
y
与电容C
y
并联，泵二极管D
y
的阴极与母线电容C
B
的正极相连，泵电容C
p
的一端分别与谐振电容C
r
、钳位二极管D
px
的阳极和钳位二极管D
py
的阴极相连，钳位二极管C
px
的阴极与母线电容C
B
的正极相连，钳位二极管C
py
的阳极接地。
[0017]所述单端半桥谐振变换器中，谐振电感L
r
的一端与谐振电容C
r
相连，谐振电感另一端与变压器T的原边绕组同名端相连，变压器T原边侧绕组另外一端与开关管Q1的漏极、开关管Q2的源极相连，开关管Q2的漏极与母线电容C
B
相连，开关管Q1的源极接地，谐振电容C
r
与谐振电感L
r
构成主要谐振腔；变压器输出端副边绕组的第一端与整流管D
s
的阳极相连，整流管D
s
的阴极接输出电容C
o
的正端，输出电容的负端接副边地和变压器副边绕组的第二端。
[0018]一种无源高功率因数谐振变换器还包括无损谐振吸收电路，所述无损谐振吸收电路包括副边谐振电容C
s
，副边谐振二极管D
S1
和副边谐振二极管D
S2
。副边谐振电容C
s
的一端与副边二极管Ds的阳极相连，副边谐振电容C
s
的另一端分别与二极管D
S1
的阳极、二极管D
S2
的阴极相连，二极管D
S2
的阳极接地，二极管D...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无源高功率因数谐振变换器，其特征在于：包括输入电路，电荷泵PFC电路、单端半桥谐振变换器；所述输入电路由交流输入端口、滤波电容C
X
、滤波电感L
X
、整流桥D
B
组成；所述电荷泵PFC电路由输入电容C
in
，泵二极管D
x
、泵二极管D
y
，续流电容C
y
，谐振电容C
r
，泵电容C
p
，母线电容C
B
，钳位二极管D
px
、钳位二极管Dpy组成；所述单端半桥谐振变换器由谐振电容C
r
，谐振电感L
r
，母线电容C
B
，原边开关管Q1、原边开关管Q2，变压器T、副边整流管D
s
，输出电容C
o
和负载R
o
组成；所述交流输入端口与交流电网相连，所述交流输入端口另一端与滤波电感L
X
串联，且与滤波电容C
X
并联，滤波电感L
X
的另一端与整流桥D
B
的输入端口相连，整流桥D
B
的另一个输入端口与滤波电容C
X
相连，整流桥D
B
的输出侧与输入电容C
in
并联。2.根据权利要求1所述的一种无源高功率因数谐振变换器，其特征在于：所述电荷泵PFC电路中，输入电容C
in
与泵二极管D
x
的阳极串联，泵二极管D
y
的阳极分别与泵二极管D
x
的阴极、谐振电容C
r
的一端相连，泵二极管D
y
与电容C
y
并联，泵二极管D
y
的阴极与母线电容C
B...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，郑家宝，劳民强，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：