[發明專利]一種輸出電壓可變的PFC電路

有效

• 申請號: 201810756386.7
• 申請日: 2018-07-11
• 公開（公告）號: CN108880298B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 何壘;劉湘
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種輸出電壓可變的PFC電路，包括整流網絡101、BOOST變換器102、輸出電壓采樣網絡106、控制IC和輸入電壓比較網絡107，本發明的BOOST變換器的輸出電壓為可變的輸出電壓。通過輸入電壓比較網絡107檢測交流輸入電壓，當輸入電壓較低時，BOOST變換器的輸出電壓為V_O1，當輸入電壓較高時，BOOST變換器的輸出電壓為V_O2。

技術領域

本發明涉及開關變換器領域，特別涉及有源功率因素校正的AC-DC變換器。

背景技術

隨著現代工業的高速發展，電力系統的非線性負荷日益增多。這些非線性負荷產生的諧波電流注入到電網，使公用電網的電壓波形產生畸變，嚴重地污染了電網的環境，威脅著電網中各種電氣設備的安全運行。為消除或盡量降低電網諧波的諸多危害，通常要求對設備產生的諧波進行限制，因此對功率因數有限制要求。目前對消耗功率大于75W以上的開關電源都有功率因數要求，即要求電路的工作電流波形基本和電壓波形相同。

為減小和消除諧波，應進行功率因數校正(PFC)，以提高設備的功率因數。目前主流的功率因數校正技術主要分為無源校正技術(以下簡稱無源PFC)和有源校正技術(以下簡稱有源PFC)。無源PFC技術是用電感、電容等無源器件組成的網絡來濾除部分階次的諧波；有源PFC技術則通過開關器件(如MOSFET、功率二極管等)，在整流電路和負載之間增加一級功率變換結構，使輸入電流的相位跟蹤輸入電壓的相位。無源PFC電路的優點是簡單、成本低、可靠性好，但是校正效果比較差，難以得到很高的功率因數，并且體積龐大，目前已經較小使用。有源PFC電路體積小，可以得到非常高的功率因數以及非常低的電流諧波失真，目前廣泛引用于各種開關電源當中。

現有有源PFC電路中通常選擇BOOST拓撲結構來實現。以臨界模式有源BOOST_PFC為例，如圖1所示。現有穩壓輸出的有源BOOST_PFC電路通常包括如下幾個部分:整流網絡101、BOOST變換器102、過零檢測網絡103、電流采樣網絡104、驅動網絡105、輸出電壓采樣網絡106及PFC控制芯片IC。

PFC控制IC引腳功能通常如下：

ZCD：零電流檢測引腳；

MULT:芯片內部乘法器的輸入引腳；

VCC:芯片的供電引腳；

GND:芯片的參考地引腳；

COMP:芯片電壓環的補償引腳；

INV:輸出電壓的反饋引腳；

GATE:芯片的驅動引腳；

CS：電流采樣引腳。

該電路方案通過INV引腳的基準電壓V_ref與輸出電壓采樣網絡106使BOOST變換器的輸出電壓穩定在固定電壓值，過零檢測網絡103檢測電感電流，當電感電流等于零時，控制芯片的GATE引腳輸出高電平，開關管導通，電流采樣網絡104采樣電阻R2上電壓與控制芯片內部乘法器輸出的半正弦信號進行比較，使輸入電流基本與輸入電壓同相位，從而獲得較高的功率因數值。

圖1所示的現有有源BOOST_PFC技術的特點是將交流輸入電壓經BOOST變換器升到一個固定電壓值，通常電壓高達400V及以上。然而在實現寬電壓范圍輸入，尤其是當輸入電壓處于低壓時(如85VAC)，現有技術方案磁芯體積大、效率低，降低電源整體的可靠性，還會影響電源的使用壽命。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種PFC電路，使BOOST的輸出電壓為可變的輸出電壓。通過輸入電壓比較網絡107檢測輸入電壓，當輸入電壓較低時，BOOST變換器的輸出電壓為V_O1，當輸入電壓較高時，BOOST變換器的輸出電壓為V_O2，且V_O1＜V_O2。