[發明專利]一種有源控制的填谷電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201310277987.7
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN103312144A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 邵蘊奇
• 申請（專利權）人: 上海路千電子科技有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 馮子玲

技術領域

本發明涉及供電電路領域，具體涉及一種有源控制的填谷電路及其控制方法，主要應用于開關電源的前級功率因數校正和儲能。

技術背景

目前，開關電源以其高效率，小體積的優點已經廣泛的進入到工業，民用的各個領域。開關電源電路包括前級功率因數校正電路和后級開關電源電路，前級功率因數校正電路的作用是提高用電設備的功率因數，減小無功電流，降低無功電流對電網的污染。當前常見的功率因數校正電路主要有兩種，分別如圖1和圖2所示。

圖1是當前的一種有源功率因數校正電路，被廣泛使用在各種開關電源的前級預穩壓和功率因數校正方面，其中。電感103，場效應管106和二極管104組成開關升壓電路拓補，電容105用于輸出電壓濾波和儲能，電阻108和109用于產生交流電相位電壓信號，電阻111和112用于檢測輸出電壓信號，二者饋入PFC控制電路，產生一個與輸出電壓和交流電波形包絡相關的信號，控制流過電阻110的電流，進一步地，使流過場效應管106，電感103的電流波形與交流電相位電壓相關，幅值與輸出電壓相關，達到功率因數校正的目的。該方案可達到接近于1的高功率因數性能，缺點是電路復雜和成本高，另外，輸出電壓必須高于輸入交流電壓的峰值，需要后級開關電源的半導體開關器件承受更高的電壓應力，而這需要更高的半導體器件成本。

圖2是當前作為功率因數校正和儲能的無源填谷電路，其特點是二極管205、206和207與儲能電容203和204構成了儲能電容203和204充電時串聯連接、放電時并聯連接的電路形式，工作模式如下：

在交流電201相位電壓大于儲能電容203和204兩者電壓之和時，二極管206和207截止，二極管205和整流橋202導通，交流電通過整流橋202和二極管205給儲能電容204和205供電，同時也給負載供電，在這期間，儲能電容204和205分別被充電到交流電201峰值的一半電壓；在交流電201相位電壓小于其峰值電壓一半時，儲能電容203通過二極管206、儲能電容204通過二極管207對負載放電，此時整流橋202和二極管205均反向截止；在交流電201的相位電壓在其峰值和峰值的一半電壓時，交流電201通過整流橋202直接向負載供電，二極管205、206和207均反向截止，儲能電容電壓維持不變。該方案的功率因數比圖1所示的有源功率因數校正電路低，但電路比較簡單，成本也較低，廣泛應用在節能燈、LED照明等功率較小，成本敏感的產品中。該無源填谷電路的輸出電壓最低值為交流電峰值的一半以下，這要求后級開關電源必須適應較寬的輸入電壓范圍，因而導致了后級開關電源的性能指標降低和成本增加，也導致了該填谷電路的應用受限。

因而，仍然需要一種功率因數校正電路，輸出電壓無附加升高和輸出電壓波動范圍小的功率因數校正電路。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷，本發明要解決的技術問題是：提供一種功率因數高且電路成本低，電路簡單，輸出電壓不高于交流電峰值和輸出電壓波動范圍小的有源控制的填谷電路。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案是：一種有源控制的填谷電路，包括一交流電源、一整流器和一負載，交流電源與整流器的輸入端相連接，整流器的輸出端與負載相連接，其特征在于：還包括一儲能電容、一開關電路、一控制電路；所述開關電路包含功率通道的兩個功率端和一個控制端，儲能電容與開關電路的兩個功率端串聯后并聯在整流器的輸出端，開關電路的控制端與控制電路相連接。

作為優選方案，所述開關電路包括一充電開關和一放電開關，充電開關與放電開關的兩個功率端并聯構成開關電路的功率通道；所述充電開關導通時，交流電給儲能電容充電，所述放電開關導通時，儲能電容給負載放電。

優選地，所述放電開關為場效應管、三極管、可控硅或等效電子開關器件。

優選地，所述充電開關為二極管或等效電子開關器件。

作為優選方案，控制電路為一誤差放大電路，所述誤差放大電路的輸出端與開關電路控制端相連接，所述誤差放大電路的參考地與開關電路一功率端相連接。

作為優選方案，所述控制電路包括兩個電阻，所述兩個電阻串聯后并聯在開關電路的兩個功率端，所述兩個電阻的串聯交匯點與放電開關的控制端相連接。

作為優選方案，所述整流器包括一全橋整流電路和一二極管，所述二極管串聯在整流橋的輸出回路。

作為優選方案，所述控制電路的輸入端檢測與交流電相位相關的信號，當交流電相位電壓低于設定門限時，控制電路的輸出控制放電開關導通，當交流電相位電壓高于設定門限時，控制電路的輸出控制放電開關關斷。