[發明專利]小功率APFC電路

在審

• 申請號: 201711372630.1
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108075657A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 徐前程
• 申請（專利權）人: 新奧泛能網絡科技股份有限公司
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

本發明提出一種小功率APFC電路，包括：Boost主電路和控制電路，其中，控制電路包含控制芯片，用于根據預設的電流控制模式，通過采集Boost主電路中的輸出電壓、整流后主回路電流以及電壓，并在控制芯片的內部對采集到的數據進行運算和補償，得到最終的調制信號，以便根據最終的調制信號驅動功率級MOS管使Boost主電路的輸入電流無畸變無相差跟隨輸入電壓。本發明能夠有效地減少諧波危害，保證電網安全穩定的運行。

技術領域

本發明涉及電力電子技術領域，特別涉及一種小功率APFC電路。

背景技術

隨著電力電子技術的快速發展，各種電氣設備中開始大量應用電力電子器件，從而使得諧波電流越來越嚴重。這些因素不僅使得諧波電流污染了商業環境，而且還嚴重污染了軍工企業和家庭環境。大量諧波造成的嚴重后果是輸入端的功率因數急劇下降，進而導致電網的供電質量降低。提高功率因數是節約能源，提高電能質量，保證電力系統安全穩定運行的要求。因此在用電設備中采用功率因數校正技術來提高功率因數具有非常重要的意義。

功率因數校正技術主要分為兩類：一類是無源功率因數校正，另一類是有源功率因數校正技術。

20世紀70年代，人們利用電感、電容和簡單電力二級管設計出了無源功率因數校正電路，其中最簡單的無源功率因數校正電路是由一個電感和幾個電力二極管組成的整流橋構成，如圖1所示。

進入20世紀70年代后期有源功率因數校正技術出現了，其中最簡單的有源功率校正電路是由晶閘管(Thyristor)、電感和電容構成的。伴隨著門極可關斷晶閘管(GTO)、電力雙極型晶體管(BJT)等全控器件的出現，在80年代時，現代APFC技術出現了。在結構上，它是建立在整流器和負載之間的DC-DC控制環節。在控制策略上它采用前饋和后反饋技術，以輸入電壓或輸入電流作為參考量，通過閉環控制實現輸入正弦電流無相差無畸變跟蹤同頻率輸入正弦電壓。在這個階段，研究重點主要集中在DC-DC電路的工作模式上。DC/DC變換器在高頻下工作，這使得它的體積和重量能夠被降低很多；由于功率因數可以達到0.99以上，故可以使電網的供電效率顯著提高。在80年代時，有相當多的一部分學者開始著力研究連續電流(CCM)下的BOOST拓撲結構，并且不斷把它應用到有源功率因數校正電路中。80年代后期，出現了斷續電流模式(Discontinuous Current Mode,DCM)的理念，與CCM相比，它的優點是僅僅需要檢測輸出電壓；同時由于電感中的電流斷續，避免了Boost電路中升壓二極管反向恢復的問題；此外電感的磁滯損耗小，不會產生電感發熱嚴重的現象。

90年代末是有源功率因數校正技術發展的分水嶺。各國都開始投入大量人力和物力研發新的有源功率因數校正技術。特別是PESC設立了功率因數校正專題，這被看作是有源功率因數校正發展的新標志。

從此，功率因數校正原理新的拓撲結構和控制方法接連出現。近年來，有源功率因數校正技術的研究得到了快速的發展。首先，在有源功率因數校正技術的研究中，其拓撲結構發展較快。現在拓撲結構Cuk、Sepic、Zeta、Boost、Buck、Buck-Boost、正激電路、反激電路等常被用在開關電源中。從理論上講這些電路拓撲都可以作為功率因數校正電路功率級的結構，而實際中由于不同拓撲結構各自的特點，Boost、Buck、Buck-Boost是比較理想的隔離型結構電路，正激電路和反激電路是較為理想的非隔離型結構電路。它們都有著各自的特點，根據實際情況采用不同的拓撲結構。而對于功率因數校正技術來說除了主電路拓撲結構外，控制方法的研究也是研究的重點。根據不同的工作模式，功率因數校正技術的控制方法主要分為三類。而不同工作模式的劃分，則是根據電感電流是否連續。電感電流連續的工作模式稱為連續電流模式(Continuous Current Mode,CCM)；電感電流不連續的工作模式稱為不連續電流模式(Discontinuous Current Mode,DCM)；電感電流介于二者之間的工作模式成為臨界電流模式BCM(Boundary Current Mode)。不同的控制方式有著各自的特點。