專利名稱：高頻無源pfc電路的制作方法
技術領域：
高頻無源PFC電路
J支術令頁t或本實用新型涉及電源電路，特別是涉及功率因數校正電路。
技術背景現有技術中常用的PFC (功率因數校正)電路包括有兩種LC濾波無源 PFC電路和有源PFC電路。
LC無源PFC電路如圖11所示，在電路中串聯一個電感L1，為了保證有一定的電感量， 通常采用有鐵芯電感，在交流輸入電壓的每一半周期內，電壓上升到濾波電容Cl上的直流 電壓值時，電流將通過電感L1和整流二極管，橋堆BD1里的兩整流二極管對電容C1充電， 同時流入高頻變壓器T的主繞組及開關管Ql。在輸入正弦電壓高于電容C1上的電壓時，電 感Ll上的極性如圖11所示，電感存儲能量。當輸入正弦電壓低至電容C1電壓時，電感為 了維持電流不變，感應電勢極性開始反相，電感由存儲能量轉為釋放能量，此時交流輸入電 壓和電感電勢同向串聯，通過橋堆BD1里的兩整流二極管繼續為高頻變壓器T的主繞組及開 關管Q1供電，直到能量釋放完畢，電感電勢為零，半周期工作結東。
無源PFC電路，由于電感的限流作用和半周期工作能量的存儲和釋放作用，與一般的 沒有加PFC電路相比，無源PFC電路降低了輸入電流幅值，增加了半周期中整流二極管導通 時間，不論是功率因素還是輸入電流總諧波失真THD均得到了改善。這種電路簡單可靠，功 率因數可達到0.8以上，THD約為60y。。但存在以下不足體積大，不能達到高功率因數的
要求，效率低，電感用銅量大。
有源PFC電路如圖12所示。有源功率因數校正能對變化的諧波進行迅速的動態校正， 而且特性不受電網阻抗和負載阻抗的影響，和無源功率因數校正相比具有校正更徹底的優點， 有源功率因數校正是抑制諧波電流、提高功率因數的有效方法。如圖12所示，其工作原理是 交流輸入電壓經橋堆BD1整流，再經L1、 Dl、 C2、 R2、 R3、 Ql、 R1和PFC芯片等元器 件組成的PFC電路，通過相應的控制使輸入電流平均值跟隨橋堆BD1整流輸出電壓基準值， 并保持輸出電壓穩定。有源PFC有兩個反饋環路電壓控制環路和電流控制環路，電流控制環路使PFC電路輸入電流與BD1整流電壓波形相同，輸出電壓控制環路使PFC電路輸出直 流電壓穩定，為一直流穩壓源。有源PFC電路工作原理是通過控制電路強迫輸入電流跟蹤輸 入電壓，實現輸入電流正'弦化，并與輸入電壓同步，其作用相當于一個純電阻。有源PFC電 路的優點是有平滑的輸入交流波形；高功率因數，其功率因數PF值可達0.99以上；低諧 波失真，THD<10%;輸入電壓范圍寬；直流輸出電壓穩定。但同時存在以下不足使用元器 件較多，電路復雜；降低了電路的總體效率；電磁輻射干擾大；成本高
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題在于避免上述現有技術的不足之處而 提出一種成本低，體積小，符合國家諧波標準的高頻無源PFC電路。
本實用新型解決所述技術問題可以通過采用以下技術方案來實現
設計、使用一種高頻無源PFC電路，包括交流輸入電路、 一次低頻整流電路BD1、高 頻變壓器T和輸出濾波電容，還包括二次低頻整流二極管D1、高頻延時電感L2和高頻整流 二極管D2以及高頻變壓器T的反饋繞組A-B;所述二次低頻整流二極管Dl陽極與高頻延時 電感L2的一端電連接后共同連接到一次低頻整流電路BD1的正輸出端，該高頻延時電感L2 的另 一端同高頻整流二極管D2陽極電連接，該高頻整流二極管D2陰極同所述高頻變壓器T 的反饋繞組A-B —端電連接，低頻整流二極管Dl陰極同所述高頻變壓器T的反饋繞組A-B 的另一端電連接后共同連接至輸出濾波電容的正極；
所述一次低頻整流電路BD1整流輸出電壓分兩路給所述輸出濾波電容充電， 一路由所 述二次低頻整流二極管Dl先導通給所述輸出濾波電容充電，另一路是經過所述高頻延時電 感L2延時后，所述高頻整流二極管D2導通經過高頻變壓器T的反饋繞組A-B給輸出濾波 電容充電。
由于電感L1的限流作用及高頻變壓器的A-B繞組能量存儲和釋放作用，降低了輸入電 流的幅值，增加高頻整流二極管D2的導通角度，使輸入電流正弦化，并且與電壓同步，從 而提高了功率因素，減少了諧波的產生。與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果 使用元器件少，電路簡單，電路整體效率高，電磁輻射小，成本低，諧波對電網污染小。
圖1是本實用新型高頻無源PFC電路原理圖； 圖2是所述高頻無源PFC電路實施例一的電路原理圖； 圖3是所述高頻無源PFC電路實施例二的電路原理圖； 圖4是圖1中二極管D2低頻半周期的電流波形示意圖； 圖5是圖1中二極管D2低頻全周期的電流波形示意圖； 圖6是圖1中二極管D1低頻半周期的電流波形示意圖； 圖7是圖1中二極管Dl低頻全周期的電流波形示意圖； 圖8是圖1中二極管D2高頻全周期的電流波形示意圖； 圖9是圖1中電容C2的紋波電壓波形示意圖； 圖IO是圖3中輸出電壓Voc的波形示意圖； 困11是現有技術中無源PFC電路原理圖； 圖12是現有技術中有源PFC電路原理圖。
具f本實力包方式
以下結合附圖所示之最佳實施例作進一步詳述。 如圖3所示，本發明高頻無源PFC電路組成及元器件作用如下
虛線部分為高頻無源P FC電路，電路組成元器件為電容C1、電感L2、 二極管D1、 二極管D2和高頻變壓器的A-B繞組。電容C1正極同二極管D1陽極及電感L2—端電連接， L2另 一端同二極管D2陽極電連接，二極管D2陰極同高頻變壓器A-B繞組的A端電連接， 二極管D2陰極同高頻變壓器A-B繞組的B端電連接。電容C1作用是濾掉紋波及雜訊，抑 制EMI的產生。電感L2的作用是與高頻變壓器的A-B繞組串聯組成PFC電感。二極管Dl 的作用是二次低頻整流。二極管D2的作用是隔離、高頻整流。
所述高頻無源PFC電路工作原理如下
啟動時， 一次低頻整流電路即橋堆BD1整流輸出電壓分兩路給輸出濾波電容C2充電， 一路由二極管D1先導通給電容C2充電，另一路是由經過電感L2延時后，二極管D2導通經過高頻變壓器的反饋繞組A-B給電容C2充電。當PWM芯片工作時，在第一個周期，開 關管Q1導通時高頻變壓器T的反饋繞組A-B產生感應電勢A"+"， B 二極管D2截止， 電容C2儲存的電能供電。當開關管Q1截止時，高頻變壓器T的反饋繞組A-B感生電勢A B "+"， 二極管D2整流導通，橋堆BD1低頻整流輸出電壓和高頻變壓器T的反饋繞 組A-B產生的感生電勢經過二極管D2高頻整流疊加給輸出濾波電容C2充電。當電容C1上 的電壓低于輸出電容C2上的電壓時二極管Dl截止，當電容C1上的電壓高于電容C2上的 電壓時，二極管Dl導通，第一個周期完成。當進入第二個周期時，重復第一周期的動作， 如此往復。由于電感Ll的限流作用及高頻變壓器的反饋繞組A-B能量存儲和釋放作用，降 低了輸入電流的幅值，增加了高頻整流二極管D2的導通角度，使輸入電流正弦化，并且與 電壓同步，從而提高功率因素，減少諧波的產生。
本發明實施例 一的電路原理圖如圖2所示，抑制電磁干擾EMI的電容Cl的 一端同時與 二極管Dl陽極及高頻延時電感Ll 一端電連接，該電感Ll另一端與高頻整流二極管D2陽 極電連接，該二極管D2陰極與高頻變壓器的反饋繞組A-B之A端電連接，二極管D1陰極 同高頻變壓器反饋繞組A-B的B端電連接。具體工作過程如下
市電交流輸入電壓通過一次低頻整流電路BD1變成單向脈動直流電壓，在交流輸入電 壓第一個單向脈動電壓半周期， 一次低頻整流輸出電壓上升到輸出濾波電容C2的電壓值時 低頻整流二極管D1導通，導通頻率為巿電頻率的兩倍，電流將通過二極管Dl向輸出濾波電 容C2充電。當高頻變壓器的反饋繞組A-B產生感應電壓，A、 B兩端電位高低交替變化，高 頻變壓器繞組A端處于低電位時，二極管D2導通，低頻整流輸出電壓同高頻變壓器的反饋 繞組A-B產生的感應電勢經過D2高頻整流疊加給輸出電容C2充電，導通頻率同高頻變壓器 感應電勢的頻率相同。當髙頻變壓器的繞組A端處于高電位時，二極管D2截止。在低頻單 向脈動電壓半周期內，由于電感L2的延時作用，二極管D2始終有電流通過，而且電流的變 化跟隨電壓的變化，從而提高功率因數，減少諧波電流的產生，第一個半周期完成，第二個 半期重復第一周期的工作，如此循環工作。圖4為二極管D2低頻半周期電流波形圖。圖5 為低頻全周期二極管D2電流波形示意圖。圖6為二極管D1低頻半周期電流波形圖。圖7為二極管Dl低頻全周期電流波形示意圖。圖8為二極管D2髙頻全周期電流波形示意圖。圖9 電容C2紋波電壓波形示意圖。
本發明實施例二的電路原理圖如圖2所示，抑制EMI的電容C1之一端正極同二極管 Dl陽極及電感L2—端之連接點電連接，L2另一端同二極管D2陽極電連接，二極管D2陰 極同高頻變壓器反饋繞組A-B之A端電連接，二極管D1陰極同高頻變壓器反饋繞組A-B的 B端電連接，二極管Dl陰極同二極管D3陰極及輸出電容C2正極電連接，二極管D3陽極 同二極管D4陰極及電解電容C3正極電連接，輸出電容C2負極同二極管D4陽極電連接， 電解電容C3負極同二極管D5陽極電連接。工作過程同實施例一相同，不同之處是將實施例 一中的輸出濾波電容C2用填谷整流濾波電路(D3， C2, D4, C3， D5組成)所取代。圖10 是輸出電壓Vdc的波形示意圉。
權利要求1. 一種高頻無源PFC電路，包括交流輸入電路、一次低頻整流電路(BD1)、高頻變壓器(T)和輸出濾波電容，其特征在于還包括二次低頻整流二極管(D1)、高頻延時電感(L2)和高頻整流二極管(D2)以及高頻變壓器(T)的反饋繞組(A-B)；所述二次低頻整流二極管(D1)陽極與高頻延時電感(L2)的一端電連接后共同連接到一次低頻整流電路(BD1)的正輸出端，該高頻延時電感(L2)的另一端同高頻整流二極管(D2)陽極電連接，該高頻整流二極管(D2)陰極同所述高頻變壓器(T)的反饋繞組(A-B)一端電連接，低頻整流二極管(D1)陰極同所述高頻變壓器(T)的反饋繞組(A-B)的另一端電連接后共同連接至輸出濾波電容的正極；所述一次低頻整流電路(BD1)整流輸出電壓分兩路給所述輸出濾波電容充電，一路由所述二次低頻整流二極管(D1)先導通給所述輸出濾波電容充電，另一路是經過所述高頻延時電感(L2)延時后，所述高頻整流二極管(D2)導通經過高頻變壓器(T)的反饋繞組(A-B)給輸出濾波電容充電。
2. 如權利要求1所述的高頻無源PFC電路，其特征在于還包括用于抑制電磁干擾的電容(Cl),該電容(Cl )的正極分別與二次低頻整流二極管(Dl)的陽極及高頻延時電感 (Ll)的一端電連接。
3. 如權利要求1所述的高頻無源PFC電路，其特征在于還包括用于填谷整流濾波的第一二 極管(D3)、第二二極管(D4)和第三二極管(D5),所述輸出電容為兩個，所述二次低 頻整流二極管(Dl)的陰極分別與第一二極管(D3)的陰極和第一輸出電容(C2)的正 極電連接，該第一二極管D3的陽極分別與第二二極管D4的陰極和第二輸出電容C3正極 電連接，第一輸出電容(C2)負極與第二二極管(D4)陽極電連接，第二輸出電容(C3) 負極與第三二極管D5正極電連接后共同接殼。
專利摘要本實用新型涉及一種高頻無源PFC電路，二次低頻整流二極管(D1)陽極與高頻延時電感(L2)的一端電連接后共同連接到一次低頻整流電路(BD1)的正輸出端，該高頻延時電感(L2)的另一端同高頻整流二極管(D2)陽極電連接，高頻整流二極管(D2)陰極同高頻變壓器(T)的反饋繞組一端電連接，低頻整流二極管(D1)陰極同高頻變壓器(T)的反饋繞組的另一端電連接；分兩路給輸出濾波電容充電，一路由二次低頻整流二極管(D1)先導通給輸出濾波電容充電，另一路是延時后高頻整流二極管(D2)導通經高頻變壓器(T)的反饋繞組給其充電。本實用新型具有以下有益效果使用元器件少，電路簡單，電路整體效率高，電磁輻射小，成本低，諧波對電網污染小。
文檔編號H02M1/42GK201252480SQ200820146828
公開日2009年6月3日 申請日期2008年8月20日 優先權日2008年8月20日
發明者毛秋翔, 王國求 申請人:深圳桑達百利電器有限公司;深圳市桑達實業股份有限公司