[發(fā)明專利]具有電壓反饋的單級AC-DC變換電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910095565.1
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN101478247A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜德來;吳新科;華桂潮;鄒劍華
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛特電子（杭州）有限公司
• 主分類號: H02M7/02
• 分類號: H02M7/02;H02M1/42
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 沈孝敬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用耦合電感提高功率因數(shù)的單級AC-DC電路。更具體地 說，本發(fā)明涉及一種帶中心抽頭變壓器電壓反饋、耦合電感及箝位二極管的單級 功率因數(shù)校正電路。

背景技術(shù)

近些年來，國際上對用電設(shè)備諧波的限制要求越來越高，這也促使了濾波技 術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)的迅速發(fā)展。大功率AC-DC應(yīng)用，一般采用前級功率因 數(shù)校正提高功率因數(shù)，后級DC-DC實現(xiàn)隔離的方案。但是，在小功率場合，兩 級的結(jié)構(gòu)成本高，電路復(fù)雜。因此，能夠降低成本，提高系統(tǒng)可靠性的單級AC-DC 更受青睞。但是，單級結(jié)構(gòu)帶來的母線電壓較高、高功率因數(shù)與高效率的難以兼 顧等問題限制著這一技術(shù)的應(yīng)用范圍。

現(xiàn)有的單級AC-DC電路方案中，如圖1所示，利用變壓器的中心抽頭處的 高頻脈動電壓，使中心抽頭引出的電感L_B1中的電流的平均值跟蹤輸入電壓，獲 得較高的功率因數(shù)，并且可以通過調(diào)整中心抽頭的位置獲得高功率因數(shù)或者高效 率，但是高功率因數(shù)與高效率的無法同時滿足。采用多個中心抽頭的方式如圖2 可以提高功率因數(shù)，并且兼顧高效率，但是每個中心抽頭都需要一個對應(yīng)的獨立 電感，因此電路磁性元件個數(shù)增加，成本也增加。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提出一種高效、高功率因數(shù)、低電壓應(yīng) 力的電壓反饋單級AC-DC變換電路。通過耦合電感的方式，用一個磁芯實現(xiàn)一 個或多個中心抽頭的方式，在提高功率因數(shù)的同時，提高電路效率、簡化電路結(jié) 構(gòu)、降低產(chǎn)品成本。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種電壓反饋的單級AC-DC變換電路，包括 一個整流器、一對耦合電感、一個儲能電容器、一個高頻開關(guān)管和原邊繞組帶有 兩個中心抽頭的變壓器，其特征在于：

所述的整流器的輸入端接交流電源；

所述的一對耦合電感，其中第一耦合電感一端連接整流器的一個輸出端，另 一端接第二耦合電感的一端和第五二極管的陽極，第五二極管的陰極接變壓器的 第一中心抽頭；第二耦合電感的另一端接第七二極管的陽極，第七二極管的陰極 接變壓器的第二中心抽頭；

所述的高頻開關(guān)管的第一極接變壓器的非同名端，第二極接儲能電容器的一 端、整流器的另一輸出端和地，第三極接高頻控制信號；儲能電容器的另一端接 變壓器的同名端；

在所述的第二耦合電感的另一端和地之間還設(shè)有一個箝位二極管，所述的箝 位二極管用于降低第五二極管和/或第七二極管的過高電壓應(yīng)力，所述的箝位二 極管的陽極接地，陰極連接到第二耦合電感的另一端。

本發(fā)明的電壓反饋的單級AC-DC變換電路，其中整流器，用于將輸入的交 流電整流為雙脈波直流后傳輸?shù)今詈想姼胁槠涑潆?；所述的耦合電感，用于? 整流器的輸出電流傳輸?shù)綆е行某轭^的變壓器，并經(jīng)過變壓器將能量傳輸?shù)礁边? 輸出；所述的儲能電容器，用于平衡功率、減小輸出紋波；變壓器原邊繞組的第 一中間抽頭和第二中心抽頭之間的一段繞組構(gòu)成第一反饋繞組，變壓器原邊繞組 的第二中心抽頭和非同名端之間的一段繞組構(gòu)成第二反饋繞組，所述的第一反饋 繞組和第二反饋繞組構(gòu)成變壓器電壓反饋電路，用于將儲能電容器兩端的電壓反 饋到耦合電感，限制了儲能電容器電壓過高。所述的箝位二極管可降低第五二極 管和/或第七二極管的過高電壓應(yīng)力。

本發(fā)明的電壓反饋的單級AC-DC電路，通過采用一對耦合電感及具有中心 抽頭的變壓器，利用耦合電感減少磁性元件數(shù)量，利用中心抽頭的可調(diào)性控制功 率因數(shù)在合適的范圍，因此，在提升電路功率因數(shù)的同時，使電路結(jié)構(gòu)更為簡單 緊湊，且容易實現(xiàn)，還降低了產(chǎn)品成本。

本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，適用拓撲廣，不僅可使用在反激電路，也可適用于 橋式電路、正激電路等各種拓撲。

根據(jù)本發(fā)明，所述的整流器是由第一二極管、第二二極管、第三二極管和第 四二極管組成的橋式整流器，所述的整流器是由四個獨立分裝的普通二極管組 成，或者是單一的橋堆整流橋。所述的第五二極管以及與變壓器副邊繞組串聯(lián)的 第六二極管都是快恢復(fù)或超快恢復(fù)的二極管，其封裝是獨立的兩個二極管，可加 速電路的響應(yīng)速度，提高控制精度。所述的高頻開關(guān)管是N溝道或P溝道的功 率MOSFET，或者是包括IGBT的任何一種半導(dǎo)體開關(guān)器件。

作為本發(fā)明的更進一步改進，在整流器的兩個輸出端之間還設(shè)有輸入濾波電 容器。