[發明專利]無橋式PFC交流直流電源變換器

在審

• 申請號: 201410323190.0
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104065283A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 范劍平
• 申請（專利權）人: 蘇州奧曦特電子科技有限公司
• 主分類號: H02M7/06
• 分類號: H02M7/06;H02M5/293;H02M1/42;H02M1/38
• 代理公司: 暫無信息
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背景介紹

發明所屬領域

本專利是屬于電源變換領域里的一項發明，更具體地說是一種不用整流橋而可以完成功率因數調整(PFC)和直流變換功能的交流直流電源變換器電路結構和相關的控制操作方法。該種變換器結構使用單級變換電路來實現功率因數調整和直流電源變換功能，具有高效率和低成本的優點。

相關領域的描述

隨著日益迫切的環境保護的需求人們越來越廣泛地要求在各個領域使用綠色能源。這在電能使用領域里勢必要求用電設備和電能轉換裝置進一步提高效率并消耗盡量少的零件和材料。另一個勢在必行的要求則是對交流用電裝置的功率因數的提高以提高裝機容量利用率并減少電能的傳輸損耗。在我們的日常生活中眾多的半導體電子設備都需要有一個把交流電能轉換成直流電能的電源變換裝置以便于從交流市電網絡取得操作所需的直流電能。在這種情形下，如果能設計制造出一個高效率，低成本，低材料消耗并具有功率因數調節的交流-直流電源變換器，其對人們所帶來的廣泛的環境和經濟價值是顯而易見的。

目前具有功率因數調整功能(PFC)的交流-直流電源變換器通常采用兩種普遍的做法。在小功率應用時可以使用單級反激變換電路同時實現功率因數調整和直流電壓變換的雙重功能，其典型電路結構如圖1(A)所示。在圖一中交流輸入電壓經整流橋B1整流后成為正弦脈動直流電壓V1，如圖1(B)中所示，再經電容器C1進行濾波。這里C1的電容量特意地選得比較小，只是濾去反激開關Q1高頻操作所產生的紋波，對V1的工頻正弦波形不造成影響。反激開關Q1的高頻開關操作通過脈寬調制來控制電流I1的峰值包絡線跟隨V1的脈動正弦波形，如圖1(B)所示，而輸出電壓的大小則通過I1包絡線的幅值大小來進行調節。注意圖案(B)中的脈動正弦波形V1主要是為了說明I1的電流調制原理，并不具有具體幅值的意義。這種電路使用元件少，成本低，但效率比較低，所以通常只適用于功率較小的場合。

在用電功率較大時交流-直流電源變換器一般都需要采用雙端式變換電路如半橋或全橋式直流變換電路配以獨立的功率因數調整(PFC)電路來實現整個功能。這樣的典型電路如圖2所示。在圖2電路中電子開關Q11，電感L11，二極管D11和電容C11組成了功率因數調整電路。電子開關Q11的開關操作通過脈寬調制使得I1，也即電感L11的電流波形的包絡線跟隨整流后的直流脈動正弦電壓波形。這里C1同樣取較小的值而不至于影響V1的工頻脈動正弦波形。這樣從整流橋BG1交流輸入端AC1，AC2所輸入的交流電流自然也維持正弦波形并且與輸入電壓同相，從而可以使功率因數達到接近于1的理想狀態。圖2中的直流變換部分使用由Q1和Q2所組成的半橋電路來驅動變壓器TF1，TF1的次級繞組輸出經D1和D2整流后從C2兩端輸出直流電壓。除了半橋電路以外，其它電路結構如全橋，推挽電路等均可用來完成DC-DC變換功能。