[實用新型]PFC電路以及PFC變壓器

有效

• 申請號: 201220335790.5
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN202652062U
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 郝衛;辛曉光
• 申請（專利權）人: 青島海信電器股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/12;H02M1/08;H02H3/08
• 代理公司: 北京中偉智信專利商標代理事務所 11325
• 代理人: 張岱

技術領域

本實用新型涉及一種PFC電路和PFC變壓器。

背景技術

在交流轉直流的電路中即AC-DC(交流變直流)的過程中，通常采用全橋整流電路對交流電進行整流再經過電容濾去高頻率的交流，為后續電路(如直流變壓裝置)提供直流電壓。

首先電容是非線性電抗，導致電路中輸入的電壓和電流形成相位差，降低功率因素；

其次，由于全橋整流電路利用的是二極管的單向導通原理，僅當電容上的電壓低于輸入電壓時，二極管才導通，這就造成成了電流波形的失真，同樣也降低了功率因素。

上述兩個原因通常導致供電電路的諧波分量多，功率因素低下；功率因素通常維持在0.5～0.6之間。

為了減少電網的干擾以及諧波分量的污染，通常用電設備都會在市電輸入經全橋整流電路后，變壓器之前通過PFC(Power?Factor?Correction)電路進行功率因素的校正。

如圖1所示為現在常見的PFC變壓器，由PFC電路01和DC-DC直流變壓器02共同構成。在PFC電路01中，市電輸入后整流單元中的整流電路VB1與電感L1和受控開關V1串聯形成回路1；同時，二極管VD1以及電容C1與受控開關V1并聯，同時電容與后續電路并聯，為后續電路提供直流電壓。當受控開關在控制裝置的控制下導通時，市電輸入后在回路1中形成較大電流，電感L1將電能轉換成磁場能儲存起來；由于電路工作穩定后，電容內電荷累積電壓升高，此時電容電壓高于市電，而二級管VD1由于單向導通特性，此時處于截止狀態，電容C1對后續電路持續供電。通常狀況下電容輸出的電壓高于最高市電電壓的峰值。在通用線路輸入下，最高AC線路電壓往往達270V，通常電容輸出的直流電壓應該滿足交流峰值AC_max*(2)^1/2的條件，故電容C1輸出的電壓少是380V，通常都設置在400V以上。

當受控開關在控制裝置控制下斷開，由于L1放電與輸入電壓疊加與VB1-L1-VD1-C1形成通路對電容充電，最終由C1將輸出直流電壓值變壓器。

電容C1輸出的電壓將大于市電的原因是，在C1充電階段所受的電壓是電感L1與市電的疊加，在高頻率的控制裝置控制線，C1間隔性充電，最終會形成C1電壓大于市電且滿足電路設計要求，形成輸出的高壓直流。

功率因素PF＝有效功率/視在功率＝V_I*I_I*COSA/V_I*I_rms＝I_I*COSA/I_rms，其中，V_I是有效電壓、I_I為有效電流、I_rms為基波電流，A為輸入電壓與回路中電流的的相位差，功率因素調整大的實現如下：

A、控制裝置通過電路連接獲取電容兩端的電路形成反饋；

B、控制裝置根據反饋通過PFC分析比較模型的多重計算，控制開關管V1的導通和閉合，使輸入電流跟隨輸入電壓，相位差為零，COSA＝1，同時使I_rms為正弦電以流消除諧波，使得I_I/I_rms＝1，從而達到功率因素校正的目的。

上述結構為PFC升壓電路，技術相當成熟，功率因素經修正后可以達到0.99，但是同時存在以下不足：

1、由于PFC升壓電路的輸出的直流電壓達400V，要求電容耐壓能力強，且必須能提供400V以上的電壓，電容選擇面較窄，且耐壓性強的電容成本高。

2、同時電容C1輸出的直流電壓為后續的裝置提供電壓，電壓高達400V，所以要求后續電路中的裝置同樣具有很強的耐壓性能，如圖1中所示的V2、V3、C2以及T1均需要采用電壓應力較高的器件，成本高。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提供一種對各用電元件耐壓性能要求低、成本低廉的PFC電路以及PFC變壓器。

為達上述目的，本實用新型PFC電路包括：

整流單元，由依次連接的輸入交流電的兩輸入端、整流模塊以及兩輸出整流電壓的輸出端組成；

串聯在所述整流單元兩輸出端的第一受控開關、電感以及電容；

控制單元，與所述電容的正極電連接，提取反饋信號，用以根據反饋信號和內置的PFC分析比較模型得出能提高功率因素的控制信號，從而控制所述第一受控開關的導通和斷開；

單向導通元件，與所述電感以及所述電容串聯形成單向導通的釋能回路；