[實用新型]單級非隔離式三路正向電壓輸出的DCM無橋CukPFC變換器

有效

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• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN206302336U
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設計）人: 王武;林賢麟;阮慧珊;林瓊斌;蔡逢煌;柴琴琴
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/217
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本實用新型涉及一種單級非隔離式三路正向電壓輸出的DCM無橋Cuk PFC變換器，適用于低壓小功率場合，屬于電力電子變換器技術領域。

背景技術

隨著電力電子技術的發(fā)展，大量的電力電子產品得到應用，電力系統(tǒng)的諧波污染問題便受到廣泛關注。功率因數校正變換器作為一種將交流電轉變?yōu)橹绷麟姷碾娏﹄娮幼儞Q裝置，在實現單位功率因數的同時實現電壓的調節(jié)變換，在不間斷電源系統(tǒng)、電子儀器儀表、各類工業(yè)控制設備、LED照明等諸多領域起著關鍵作用。傳統(tǒng)的Boost PFC由于Boost電路的固有特性，只能實現升壓變換，要得到低壓輸出則需要級聯DC-DC變換器實現降壓調節(jié)，效率低、成本高。若采用Buck PFC單級實現，需解決輸入電壓低于輸出電壓而產生的死區(qū)問題，且Buck PFC輸入電流不連續(xù)，影響功率因數的提高。Cuk PFC與其他拓撲結構相比較，存在如下優(yōu)點：因其存在輸入輸出電感，使輸入輸出電流均連續(xù)、THD小，減小了濾波器體積，開機及過載時可抑制浪涌電流，較低的EMI影響等等。而傳統(tǒng)的整流橋+Cuk PFC變換器，前端整流橋的導通損耗在很大程度上降低了變換器的效率，尤其是在低壓輸入時。想要提高變換器的效率，減少導通損耗，電流流通路徑中的功率器件數目必須減少。由此，消除前端二極管整流橋是提高整機效率的首要環(huán)節(jié)。同時在各類電子儀器儀表以及工控設備中，往往需要多電壓等級輸出，傳統(tǒng)的做法是前級PFC變換器級聯多個DC-DC變換器的兩級變換，這種方式效率低、成本高。直接由PFC單級實現多路輸出的研究尚不多見，為此，研究具備高效率、高功率因數、多路輸出的單級無橋功率因數校正變換器具有重要意義。

發(fā)明內容

本實用新型的目的在于提供一種單級非隔離式三路正向電壓輸出的DCM無橋Cuk PFC變換器，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：一種單級非隔離式三路正向電壓輸出的DCM無橋Cuk PFC變換器，包括：電網電壓Vac，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3，第一電容C1、第二電容C2、第三電容Co1、第四電容Co2、第五電容Co3，第一開關管Qm1、第二開關管Qm2、第三開關管Qs1、第四開關管Qs2、第五開關管Qs3，第一二極管Dm1、第二二極管Dm2、第三二極管Ds1、第四二極管Ds2、第五二極管Ds3；所述第一電感L1的一端接入交流電網電壓Vac的一端，所述第一電感L1的另一端分別與所述第一開關管Qm1的源極以及所述第一電容C1的一端連接；所述電網電壓Vac的另一端與所述第二開關管Qm2的源極以及第二電容C2的一端連接；所述第一電容C1的另一端分別與所述第一二極管Dm1的陰極以及第二電感L2的一端連接；所述第二電容C2的另一端分別與所述第二二極管Dm2的陰極以及所述第三電感L3的一端連接；所述第二電感L2的另一端分別與所述第三電感L3的另一端、所述第三開關管Qs1的漏極、所述第四開關管Qs2的漏極以及所述第五開關管Qs3的漏極連接；所述第三開關管Qs1的源極與所述第三二極管Ds1的陽極連接；所述第四開關管Qs2的源極與所述第四二極管Ds2的陽極連接；所述第五開關管Qs3的源極與所述第五二極管Ds3的陽極連接；所述第三二極管Ds1的陰極分別與所述電容Co1的一端以及第一負載R1的一端連接；所述第四二極管Ds2的陰極分別與所述第四電容Co2的一端以及第二負載R2的一端連接；所述第五二極管Ds3的陰極分別與所述第五電容Co3的一端以及第三負載R3的一端連接；所述第一開關管Qm1的漏極、所述第二開關管Qm2的漏極、所述第一二極管Dm1的陽極、所述第二二極管Dm2的陽極、所述第三電容Co1的另一端、所述第四電容Co2的另一端、所述第五電容Co3的另一端、所述第一負載R1的另一端、所述第二負載R2的另一端、所述第三負載R3的另一端連接，并接地；所述第一開關管Qm1至所述第五開關管Qs3的柵極分別對應連接控制信號。

相較于現有技術，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型提供的一種單級非隔離式三路正向電壓輸出的DCM無橋Cuk PFC變換器，完全消除了二極管整流橋，僅采用單個輸入電感，電感利用率高，通態(tài)損耗低。相比于傳統(tǒng)Cuk PFC變換器，該變換器可實現正向電壓輸出，解決了Cuk拓撲的反向電壓輸出問題。同時通過分時復用控制方法實現單級非隔離式三路電壓輸出。該變換器工作于DCM模式下，可使輸入電流自然跟蹤輸入電壓，實現單位功率因數，同時可確保主開關管的零電流開通與主二極管的零電流關斷，有效解決了主二極管的反向恢復問題，提高了變換器效率。

附圖說明