PFC电路以及PFC变压器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种PFC电路以及PFC变压器，为解决现有PFC电路和PFC变压器输出的电压高，对各应用元器件要求耐压性高，造成电路成本高以及经济效益差等问题而设计。本实用新型专利技术PFC电路包括整流单元、电感、第一受控开关、电容、控制单元、单向导通管；所述控制单元，与所述电容的正极相连，提取反馈信号，控制第一受控开关的导通与断开；单向导通管为电感释放电能提供路径。第一受控开关导通时，电感将电能转换并储存为磁场能，并对外输出直流电压；第一受控开关断开时，电感将储存的磁场能转换为电能并释放，电感对所述电容充电，同时对外输出直流电压。本实用新型专利技术PFC变压器包括上述PFC电路，具有结构简单，成本低，使用方便功率因素高等特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种PFC电路和PFC变压器。
技术介绍
在交流转直流的电路中即AC-DC (交流变直流)的过程中，通常采用全桥整流电路对交流电进行整流再经过电容滤去高频率的交流，为后续电路(如直流变压装置)提供直流电压。首先电容是非线性电抗，导致电路中输入的电压和电流形成相位差，降低功率因素；其次，由于全桥整流电路利用的是二极管的单向导通原理，仅当电容上的电压低 于输入电压时，二极管才导通，这就造成成了电流波形的失真，同样也降低了功率因素。上述两个原因通常导致供电电路的谐波分量多，功率因素低下；功率因素通常维持在O. 5 O. 6之间。为了减少电网的干扰以及谐波分量的污染，通常用电设备都会在市电输入经全桥整流电路后，变压器之前通过PFC(Power Factor Correction)电路进行功率因素的校正。如图I所示为现在常见的PFC变压器，由PFC电路01和DC-DC直流变压器02共同构成。在PFC电路01中，市电输入后整流单元中的整流电路VBl与电感LI和受控开关Vl串联形成回路I ;同时，二极管VDl以及电容Cl与受控开关Vl并联，同时电容与后续电路并联，为后续电路提供直流电压。当受控开关在控制装置的控制下导通时，市电输入后在回路I中形成较大电流，电感LI将电能转换成磁场能储存起来；由于电路工作稳定后，电容内电荷累积电压升高，此时电容电压高于市电，而二级管VDl由于单向导通特性，此时处于截止状态，电容Cl对后续电路持续供电。通常状况下电容输出的电压高于最高市电电压的峰值。在通用线路输入下，最高AC线路电压往往达270V，通常电容输出的直流电压应该满足交流峰值ACmax*⑵1/2的条件，故电容Cl输出的电压少是380V，通常都设置在400V以上。当受控开关在控制装置控制下断开，由于LI放电与输入电压叠加与VB1-L1-VD1-C1形成通路对电容充电，最终由Cl将输出直流电压值变压器。电容Cl输出的电压将大于市电的原因是，在Cl充电阶段所受的电压是电感LI与市电的叠加，在高频率的控制装置控制线，Cl间隔性充电，最终会形成Cl电压大于市电且满足电路设计要求，形成输出的高压直流。功率因素PF =有效功率/视在功率=VI1WOSAA^Irms = I^COSAArms，其中，Vi是有效电压、I1为有效电流、Irms为基波电流，A为输入电压与回路中电流的的相位差，功率因素调整大的实现如下A、控制装置通过电路连接获取电容两端的电路形成反馈；B、控制装置根据反馈通过PFC分析比较模型的多重计算，控制开关管Vl的导通和闭合，使输入电流跟随输入电压，相位差为零，COSA = 1，同时使I·为正弦电以流消除谐波，使得I1Anos = 1，从而达到功率因素校正的目的。上述结构为PFC升压电路，技术相当成熟，功率因素经修正后可以达到O. 99，但是同时存在以下不足I、由于PFC升压电路的输出的直流电压达400V，要求电容耐压能力强，且必须能提供400V以上的电压，电容选择面较窄，且耐压性强的电容成本高。2、同时电容Cl输出的直流电压为后续的装置提供电压，电压高达400V，所以要求后续电路中的装置同样具有很强的耐压性能，如图I中所示的V2、V3、C2以及Tl均需要采用电压应力较高的器件，成本高
技术实现思路
针对上述问题，本技术提供一种对各用电元件耐压性能要求低、成本低廉的PFC电路以及PFC变压器。为达上述目的，本技术PFC电路包括整流单元，由依次连接的输入交流电的两输入端、整流模块以及两输出整流电压的输出端组成；串联在所述整流单元两输出端的第一受控开关、电感以及电容；控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述第一受控开关的导通和断开；单向导通元件，与所述电感以及所述电容串联形成单向导通的释能回路；其中，当所述第一受控开关导通时，所述整流单元与所述电感以及所述电容串联形成储能回路，所述单向导通元件截止，所述电感将电能转换并储存为磁场能，所述电容去除输入电流中的高频分量；当所述第一受控开关断开时，所述整流单元开路，所述单向导通元件导通，所述电感，将储存的磁场能转换为电能，通过所述单向导通元件对所述电容充电，同时对外输出直流电压。优选地，所述控制单元包括依次连接的反馈检测子单元、PFC分析比较子单元以及控制电平输出子单元；所述反馈检测子单元一端连接在所述电容的正极，根据所述电容输出的电压输出反馈信号；所述PFC分析比较子单元，接收所述反馈检测子单元输出的反馈信号，并根据接收的反馈信号和内置的PFC分析比较模型，生成并输出驱动控制信号；所述控制电平输出子单元，接收所述驱动控制信号生成所述控制信号；其中所述控制信号为控制电平；当所述控制电平为高电平时所述受控开关导通，当所述控制电平为低电平时所述受控开关断开。优选地，所述反馈检测子单元包括电阻R5、R6、低压直流电源、晶闸管以及光耦合器；所述电阻R5与R6串联后与所述电容并联；所述晶闸管的A极和G极分别连接在所述电阻R6两端；所述晶闸管的K极与所述低压直流电源正极相连；所述光耦合器的发光部分连接在由所述低压直流电源和晶闸管串联而成的回路中；所述光耦合器的受光部分与所述PFC分析比较子单元相连；当所述电容的电压超过额定电压，所述晶闸管的导通，所述光耦合器的受光部分根据其发光部分发光的光信号输出电流；所述输出电流为所述反馈信号。优选地，所述反馈检测子单元包括一用于根据所述电容两端电压输出电流的电流传感器；所述电流传感器的输出电流输入到所述PFC分析比较子单元；所述PFC分析比较子单元根据所述电流传感器输出的电流生成驱动控制信号。优选地，所述控制电平输出子单元为PWM电平输出装置，所述控制电平为低电平时，输出的电压值为零；所述PWM电平输出装置根据所述驱动控制信号，调整控制电平的占空比。优选地，所述整流单元两输入端或两输出端上串联有一保险丝； 所述PFC电路还包括并联在所述电容两端的短路保护回路，当所述受控开关异常持续导通致使所述电容两端的电压超过额定电压，则所述短路保护回路导通与所述整流单元的两输出端串联形成低阻抗导通回路，产生大电流致使所述保险丝熔断。优选地，所述短路保护回路分为导通控制子回路以及串联子回路；所述导通控制子回路包括一个电压比较模块，所述串联子回路为一个并联在所述电容两端的第二受控开关；所述电压比较模块第一输入端连接在所述电容的正极，第二输入端输入一个预设电压；当所述电容的输出的电压值大于所述预设电压时，所述电压比较模块输出一个正向电压给所述第二受控开关，所述第二受控开关导通；当所述电容的输出的电压值等于或小于所述预设电压时，所述电压比较模块输出一个负向电压给所述第二受控开关，所述第二受控开关断开以使所述串联子回路断开。优选地，所述第一受控开关可为三极管或MOSET管；所述三极管的发射极和集电极串联在所述储能回路和所述释能回路中，所述三极管的基极连接在所述控制回路中；所述MOSET的漏极和源极串联在所述储能回路和所述释能回路中，所述MOSET的门极连接在所述控制回路中。优选地，所述第一受控开关，串联在所述电感以及所述电容的后端，与所述整流单元的输出端的负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PFC电路，其特征在于，所述PFC电路包括：整流单元，由依次连接的输入交流电的两输入端、整流模块以及两输出整流电压的输出端组成；串联在所述整流单元两输出端的第一受控开关、电感以及电容；控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述第一受控开关的导通和断开；单向导通元件，与所述电感以及所述电容串联形成单向导通的释能回路；其中，当所述第一受控开关导通时，所述整流单元与所述电感以及所述电容串联形成储能回路，所述单向导通元件截止，所述电感将电能转换并储存为磁场能，所述电容去除输入电流中的高频分量；当所述第一受控开关断开时，所述整流单元开路，所述单向导通元件导通，所述电感，将储存的磁场能转换为电能，通过所述单向导通元件对所述电容充电，同时对外输出直流电压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝卫，辛晓光，
申请(专利权)人：青岛海信电器股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：