[實用新型]一種帶APFC的半橋型功率變換器

有效

• 申請號: 201420198863.X
• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN203788181U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 張朝輝
• 申請（專利權）人: 張朝輝
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本實用新型涉及一種帶APFC的半橋型功率變換器，是一種高頻電子開關變換器，屬于電力電子技術領域。?

二、背景技術

目前，大功率節能燈電子鎮流器、LED驅動電源等開關功率變換器，一般要求高功率因數。功率因數校正電路分兩種，一種是被動型另一種是主動型。被動型功率因數校正電路(如填谷電路、電荷泵電路)結構較簡單，PF值在0.9以上，一般用于中小功率變換器。主動型功率因數校正電路(如Boost型APFC拓撲)結構與控制復雜，PF值在0.96以上，一般用于中大功率變換器。?

電子鎮流器和LED驅動電源是電力電子技術的典型應用領域。不但要求變換器具有高功率因數，而且還有專業的性能指標要求。對于大功率節能燈電子鎮流器來說，燈電流的波峰系數是重要的專業性能指標之一，國標要求波峰系數λ≤1.7；被動型功率因數校正電路很難滿足要求，尤其是在100～127Vac電網電壓的應用條件下。LED照明是新一代綠色照明，對LED驅動電源也就提出了更高的標準，一般要求功率因數在0.96以上；中大功率LED驅動電源大都采用兩級功率變換，即前級為主動型功率因數校正電路(多為Boost型APFC拓撲)，后級為DC-AC-DC變換(隔離或非隔離，恒流、恒壓或兼有之)。然而，Boost型APFC拓撲電路控制復雜、成本高，致使兩級功率變換電路的總成本高、總效率低，結構復雜、體積偏大，可靠性降低。?

本實用新型的目的是，克服上述現有技術的不足，提供一種帶APFC的半橋型功率變換器，它適用于100～127Vac電壓輸入，由單級半橋電路完成DC-AC(或DC-AC-DC)變換，同時實現主動功率因數校正(APFC)。該變換器拓撲精巧、控制簡易，成本低、效率高、可靠性高。可廣泛用于100～127Vac輸入的電子鎮流器、LED驅動電源等開關功率變換器。?

三、實用新型內容

本實用新型是這樣實現的：?

一種帶APFC的半橋型功率變換器，如圖1所示。其由輸入電容(Cx)、PFC電感(Lx)、二極管(D1、D2)、開關管(Q1、Q2)、直流電容(Cd)、半橋電容(Cs1、Cs2)和過流過壓保護器(1)、差模共模濾波器(2)、控制器(3)、等效負載(4)組成。?

等效負載(4)如圖2所示，可以分為兩種情況。圖2(a)是電子鎮流器的等效負載原理圖，其由濾波兼諧振電感(Ls)、濾波兼諧振電容(Cp)和熒光燈管(RL)構成。圖2(b)是LED驅動電?源的等效負載原理圖，其由變壓器初級繞組(Lp)、次級繞組(Ls1、Ls2)、整流二極管(Do1、Do2)、濾波電容(Co)和LED光源(Ro)組成。?

該變換器各元器件的連接關系是：100～127Vac交流電源通過過流過壓保護器(1)、差模共模濾波器(2)連接輸入電容(Cx)。二極管(D1)的陰極與直流電容(Cd)的一端相連作為節點Vd，二極管(D2)的陽極與直流電容(Cd)的另一端相連作為節點GND，二極管(D1)的陽極與二極管(D2)的陰極相連作為節點Va。開關管(Q1)的漏極連接節點Vd；開關管(Q2)的源極連接節點GND；開關管(Q1)的源極與開關管(Q2)的漏極相連作為節點Vb。半橋電容(Cs1)的一端連接節點Vd，半橋電容(Cs2)的一端連接節點GND，半橋電容(Cs1、Cs2)的另一端相連作為節點Vc。輸入電容(Cx)的一端連接節點Va，輸入電容(Cx)的另一端連接PFC電感(Lx)的一端，PFC電感(Lx)的另一端連接節點Vb。兩個開關管(Q1、Q2)的柵極連接控制器(3)。等效負載(4)的一端連接節點Vb，等效負載(4)的另一端連接節點Vc。?

半橋電容(Cs1、Cs2)可以去掉其中的任一個，從而進一步簡化電路，但這樣會增大直流電容(Cd)的高頻紋波電流。?

該變換器的工作原理簡述如下：?

開關管(Q1、Q2)輪流對稱通斷，不但實現給等效負載(4)供電的DC-AC變換，而且配合二極管(D1、D2)完成了主動功率因數校正(APFC)。?