[發明專利]一種抑制Boost PFC變換器寄生振蕩的新型電路

在審

• 申請號: 201811540748.5
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN111327184A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 李強;云珂;姚凱;劉力;李睿
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 吳明贊

本發明公開了一種抑制Boost PFC變換器寄生振蕩的新型電路，它的組成包括：AC交流源(1)、整流橋電路(2)、Boost電路(3)、RCD吸收電路(4)以及控制電路(5)；其特征在于，所述AC交流源的輸出端與整流橋電路的輸入端連接，整流橋電路的輸出端與Boost電路的輸入端連接，Boost電路的開關管兩端并聯RCD吸收電路，控制電路根據Boost PFC變換器的輸出控制Boost電路的開關管。本發明通過增加RCD吸收電路，以及采用新的參數設計方法，抑制Boost PFC工作在DCM模式下產生的寄生振蕩，從而減小輸入電流畸變，提高變換器的功率因數。

技術領域

本發明涉及開關電源功率因數校正變換器技術領域，尤其是Boost PFC變換器。

背景技術

傳統的交流電轉變為直流電是通過整流橋后接大容量濾波電容實現的，但是這種方法輸入電流諧波含量高，為了減小諧波對電網的干擾，提高變換器的功率因數，通常采用功率因數校正技術(Power Factor Correction，PFC)。有源PFC技術由于體積小，校正效果好以及不會向輸入端引入諧波電流等優點，成為目前的研究熱點。從理論上講，電力電子中常用的拓撲Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic和Zeta都可以作為單相PFC變換器。Boost電路的輸入電流連續、高頻紋波小，有利于EMI濾波器的設計；較大的輸出電容儲能；在寬輸入電壓范圍內都可以實現較高的功率因數；串聯在輸入端的升壓電感可以抑制沖擊電流，提高電路的可靠性等，所以Boost PFC的應用也最為廣泛。

Boost PFC變換器根據電感電流在開關周期內是否連續可以分為三種工作模式，連續導通模式(Continuous Conduction Mode，CCM)、斷續導通模式(DiscontinuousConduction Mode，DCM)和臨界導通模式(Critical Conduction Mode，CRM)。實際電路中的元器件都是非理想的，每個元器件中都包含許多寄生參數，這些附加的寄生參數會對變換器的性能產生一定的影響，因此，在電路設計和元器件選型時要盡可能的減小電路中的寄生參數。對Boost PFC變換器來說，工作在CCM模式時電路中的寄生參數對其影響較小，而工作在DCM模式時，在電感電流下降到零之后的階段，理論上電感電流應該等于零直到下個開關周期開始，但是由于電路中寄生參數的存在，電感會與寄生參數發生振蕩，會引起輸入電流波形發生畸變，從而導致變換器的性能下降。如果是按CCM模式設計，當負載減輕而是電感電流工作在DCM模式，這種振蕩的影響更嚴重，因為按CCM模式設計的變換器含有的寄生參數更大。所以，分析寄生參數導致輸入電流畸變的原因，尋找抑制DCM模式下Boost PFC變換器的寄生參數振蕩的方法很重要。

本發明通過在Boost電路中并聯RCD吸收電路可以有效減小振蕩階段電感電流的幅值，降低輸入電流畸變的程度，提高變換器的功率因數。其具有改善效果好、效率高、成本低等優點，是目前較好的一種解決輸入電流畸變的方案。但是RCD吸收電路應用在BoostPFC的場合少，而且也沒有給出具體的參數選取原則，都是基于實驗結果給出的經驗公式，所以，本發明主要是通過對含RCD電路的Boost PFC變換器運行在DCM模式時振蕩階段的過程進行建模，通過分析RCD參數與輸入電流畸變的關系，找到最優的RCD參數使得變換器的性能最優。

發明內容

本發明的目的在于提供抑制Boost PFC變換器寄生振蕩的一種新型電路及其參數設計方法。實現本發明的技術解決方案為：

1)抑制Boost PFC變換器寄生振蕩的一種新型電路，包括AC交流源1、整流橋電路2、Boost電路3、RCD吸收電路4以及控制電路5；其中：所述AC交流源1的輸出端與整流橋電路2的輸入端連接，整流橋電路2的輸出端與Boost電路3的輸入端連接，Boost電路3的開關管兩端并聯RCD吸收電路4，控制電路5根據Boost PFC變換器的輸出控制Boost電路3的開關管。