專利名稱：一種新的高功率因數(shù)直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及AC TO DC轉(zhuǎn)換電路，尤其涉及單級(jí)高功率因數(shù)電源轉(zhuǎn)換電路。
背景技術(shù)：
AC TO DC轉(zhuǎn)換電路廣泛應(yīng)用于各種電器如LCD電視，計(jì)算機(jī)電源，傳統(tǒng)電源沒(méi)有高 功率因數(shù)校正會(huì)照成很大的諧波電流，這種諧波電流不僅使得交流電源利用效率下降還會(huì) 對(duì)交流電源起破壞性作用，二級(jí)高功率因數(shù)電源線路如圖1，功率因數(shù)可作很好但由于增加 功率因數(shù)校正線路，效率降低了，另外由于電壓提高了，DC TO DC轉(zhuǎn)換線路可靠性降低同時(shí) 增加電路得成本和復(fù)雜性，還有初始沖擊電流(inrush current)，本發(fā)明克服了二級(jí)高功 率因數(shù)電源線路缺點(diǎn)，提高線路效率，提高可靠性，沒(méi)有初始沖擊電流(inrush current)。
圖1是二級(jí)高功率因數(shù)電源線路；圖2是本發(fā)明單開關(guān)管雙初級(jí)線圈電源線路；圖3是圖二管電源線路一種擴(kuò)展線路；圖4是本發(fā)明雙開關(guān)管雙初級(jí)線圈電源線路；圖5是本發(fā)明雙開關(guān)管單初級(jí)線圈電源線路；簡(jiǎn)要說(shuō)明本發(fā)明的基本出發(fā)點(diǎn)之一，用簡(jiǎn)當(dāng)?shù)木€路實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正；本發(fā)明的基本出發(fā)點(diǎn)之二，用適當(dāng)電路結(jié)構(gòu)提高高功率因數(shù)電源效率；本發(fā)明的基本出發(fā)點(diǎn)之三，用適當(dāng)電路結(jié)構(gòu)提高電路可靠性；本發(fā)明的基本出發(fā)點(diǎn)之四，用適當(dāng)電路結(jié)構(gòu)降低高功率因數(shù)電源成本；本發(fā)明的基本原理用二極管隔離輸入電壓與儲(chǔ)能電容的直聯(lián)系，用小電容限制儲(chǔ) 能電容充電電流、控制儲(chǔ)能電容的電壓、防止變壓器飽和。用變壓器的余能結(jié)合輸入電能作 為儲(chǔ)能電容充電電能。當(dāng)輸入電壓高時(shí)，直接用輸入電能作為轉(zhuǎn)換電能；當(dāng)輸入電壓低時(shí)， 用電容的儲(chǔ)能電能作為轉(zhuǎn)換電能。具體說(shuō)明必須說(shuō)明本發(fā)明的基本原理用二極管隔離輸入電壓與儲(chǔ)能電容的直聯(lián)系，用小電 容限制儲(chǔ)能電容充電電流控制儲(chǔ)能電容電壓、防止變壓器飽和、用變壓器的余能結(jié)合輸入 電能作為儲(chǔ)能電容充電電能，不僅局限于某一具體的線路，可以發(fā)展成其他具體線路。參考圖2一高效高功率因數(shù)電源，包括整流橋D110，二極管(Dill、D112、D113、D114、 D115)，電容(C130、C132)，變壓器(主線圈，輔助線圈，次級(jí)線圈)，開關(guān)管Q120及電感L150組成。整流橋DllO輸入端接交流電源；電感L150有第一接線端，第二接線端，電感L150第一接線端接整流橋DllO輸出正極端。第一二極管Dlll的陽(yáng)極接電感L150第二接線端；第一電容C130有第一接線端，第二接線端，第一電容C130第一接線端接電感L150
第二接線端；第二二極管D112的陽(yáng)極接第二電容C130第二接線端；第三二極管D113的陽(yáng)極接整流橋DllO輸出的負(fù)極端；第四二極管D114的陽(yáng)極接第三二極管D113的陰極；第五二極管D115的陽(yáng)極接第三二極管D113的陰極、第四二極管D114的陽(yáng)極；第 五二極管D115的陰極接整流橋DllO輸出正極端和電感L150第一接線端；第二電容C132有正極接線端和負(fù)極接端，第二電容C132正極接線端接第一二極 管Dlll的陰極，第二電容C132負(fù)極接線端接第三二極管D113的陰極、第四二極管D114的 陽(yáng)極、第五二極管D115的陽(yáng)極；變壓器主線圈T140pl有第一接線端，第二接線端，變壓器主線圈T140pl第一接線 端接第二電容C132正極和第一二極管Dlll的陰極；變壓器輔助線圈Τ140ρ2有第一接線端，第二接線端，變壓器輔助線圈Τ140ρ2第一 接線端接第四二極管D114的陰極，變壓器輔助線圈Τ140ρ2第二接線端第二二極管D112的 陽(yáng)極及第一電容C130第二接線端；變壓器次級(jí)線圈接次級(jí)線路；開關(guān)管Q120有第一接線端，第二接線端和控制端，開關(guān)管Q120第一接線端接變壓 器主線圈T140pl第二接線端及第二二極管D112的陰極，開關(guān)管Q120第二接線端接整流橋 DllO輸出負(fù)極端及第三二極管D113的陽(yáng)極；工作原理當(dāng)輸入電壓在峰值附近，輸入電流通過(guò)電感L150、二極管D111，變壓器 主線圈T140pl、開關(guān)管Q120 ；同時(shí)輸入電流通過(guò)電感L150、電容C130、二極管D112、開關(guān)管 Q120給第一電容充電；這時(shí)次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電。當(dāng)開關(guān)管Q120斷開時(shí)， 初級(jí)附助線圈Τ140ρ2的感應(yīng)電壓及電容C130上的電壓通過(guò)二極管Dlll和二極管Dl 14給 電容C132充電；電感L150的感應(yīng)電壓通過(guò)二極管Dlll和二極管D115給電容C132充電。 當(dāng)輸入電壓在低電壓值時(shí)，電容C132通過(guò)變壓器主線圈，、開關(guān)管Q120，、二極管D113放電 同時(shí)輸入電流通過(guò)電感L150、電容C130、二極管D112、開關(guān)管Q120給第一電容充電；這時(shí) 次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電；當(dāng)開關(guān)管Q120斷開時(shí)，初級(jí)附助線圈Τ140ρ2的感應(yīng) 電壓及電容C130上的電壓通過(guò)二極管Dlll和二極管D114給電容C132充電。電容C130 作用是限制電容C132充電電流控制電容C132電壓、防止變壓器Τ140飽和。二極管Dl 13 作用隔離輸入電壓與電容C132的直聯(lián)系、避免輸入電壓對(duì)電容C132直接充電。參考圖加是在圖2基礎(chǔ)上增加二個(gè)二極管(D100a、D100b)整流橋DllO輸出直接 加變壓器主線圈T140pl和開關(guān)管Q120串聯(lián)電路Q120兩端參考圖3一高效高功率因數(shù)電源，包括整流橋D210，二極管(D211、D212、D213、D214)，電容 (C201、C202)，變壓器T240 (主線圈，輔助線圈，次級(jí)線圈)，開關(guān)管(Q231，Q232)，電感L220組成。整流橋D210輸入端接交流電源
電感L220有第一接線端，第二接線端，電感第一接線端接整流橋D210輸出正極 端。第一二極管D211的陽(yáng)極接電感第二接線端；第一電容C201有第一接線端，第二接線端，第一電容C201第一接線端接電感L220
第二接線端；第二二極管D212的陽(yáng)極接整流橋D210輸出的負(fù)極端；第三二極管D213的陽(yáng)極接第二二極管D212的陰極；第四二極管D214的陽(yáng)極接第三二極管D213的陽(yáng)極及第二二極管D212的陰極；第 四二極管D214的陰極接整流橋D210輸出正極端和電感L220第一接線端；第二電容C202有正極接線端和負(fù)極接線端，第二電容C202正極接線端接第一二 極管D211的陰極，第二電容C202負(fù)極接線端接第二二極管D212的陰極、第四二極管D214 的陽(yáng)極和第三二極管D213的陽(yáng)極；變壓器主線圈T240pl有第一接線端、第二接線端，變壓器主線圈T240pl第一接線 端接第二電容C202正極和第一二極管D211的陰極；變壓器輔助線圈Τ240ρ2有第一接線端、第二接線端，變壓器輔助線圈Τ240ρ2第一 接線端接第三二極管D213的陰極，變壓器輔助線圈Τ240ρ2第二接線端接第一電容C201的
第二接線端；開關(guān)管Q231有第一接線端，第二接線端和控制端，開關(guān)管Q231的第一接線端接變 壓器輔助線圈Τ240ρ2第二接線端、第一電容C201第二接線端，開關(guān)管Q231第二接線端接 整流橋D210輸出負(fù)極端及第二二極管D212的陽(yáng)極；開關(guān)管Q232有第一接線端，第二接線端和控制端，開關(guān)管Q232第一接線端接變壓 器主線圈T140pl第二接線端，開關(guān)管Q232第二接線端接整流橋D210輸出負(fù)極端及第二二 極管D212的陽(yáng)極級(jí)開關(guān)管Q231第二接線端；工原理當(dāng)輸入電壓在峰值附近，開關(guān)管Q231，當(dāng)開關(guān)管Q232開通，輸入電流通 過(guò)電感L220、二極管D211、變壓器主線圈T240pl及開關(guān)管Q232 ；同時(shí)輸入電流通過(guò)電感 L220、電容C201及開關(guān)管Q231 ；這時(shí)變壓器次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電；當(dāng)開關(guān) 管Q231及開關(guān)管Q232斷開時(shí)，變壓器初級(jí)附助線圈Τ240ρ2的感應(yīng)電壓及電容C201上的 電壓通過(guò)二極管D211和二極管D213給電容C202充電；電感L220的感應(yīng)電壓通過(guò)二極管 D211和二極管D214給電容C202充電。當(dāng)輸入電壓在低電壓值時(shí)，電容C202通過(guò)變壓器主 線圈T240pl、開關(guān)管Q232及二極管D212放電同時(shí)輸入電流通過(guò)電感L220、電容C201及開 關(guān)管Q231 ；這時(shí)變壓器次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電；當(dāng)開關(guān)管Q231、開關(guān)管Q231 斷開時(shí)，變壓器初級(jí)附助線圈Τ240ρ2的感應(yīng)電壓及電容C201上的電壓通過(guò)二極管D211和 二極管D213給電容C202充電，電感L220的感應(yīng)電壓通過(guò)二極管D211和二極管D214。電容 201作用是一、限制電容202充電電流控制電容202電壓(一般控制電容202電壓在4/5 峰值附近)，二、防止變壓器飽和。開關(guān)管Q231作用是當(dāng)負(fù)載輕，停止工作避免電容C202上 有過(guò)高電壓。二極管D212作用是隔離輸入電壓與電容C202的直聯(lián)系、避免輸入電壓對(duì)電 容C202直接充電。參考圖4一高效高功率因數(shù)電源，包括整流橋D310，二極管(D311、D312、D313、D314、D315、 D316)，電容(C301、C302、C303)，變壓器(主線圈、次級(jí)線圈)，開關(guān)管(Q320、Q321)、電感L330組成。整流橋D310輸入端接交流電源；電感L330有第一接線端，第二接線端，電感L330第一接線端接整流橋D310輸出 正極端。第一二極管D311的陽(yáng)極接電感L330第二接線端；第一電容C301有第一接線端，第二接線端，第一電容C301第一接線端接電感L330
第二接線端；第二二極管D312的陽(yáng)極接第二電容C330第二接線端；第四二極管D314的陽(yáng)極接整流橋D310輸出的負(fù)極端，第四二極管D314的陰極接 第一電容C301第二接線端；第五二極管D315的陽(yáng)極接第四二極管D314的陰極；第五二極管D315的陰極接整 流橋D310輸出正極端和電感L330第一接線端；第二電容C302有正極接線端和負(fù)極接端，第二電容C302負(fù)極接線端接第四二極 管D314的陰極、第二二極管D312的陽(yáng)極及第一電容C301第二接線端；第三二極管D313的陰極接第二電容C302正極；變壓器主線圈T340pl有第一接線端，第二接線端，變壓器主線圈T340pl第一接線 端接第一二極管D311的陰極；變壓器主線圈Τ340ρ2第二接線端接第二二極管D312的陰 極、第三二極管D313的陰極；，第一開關(guān)管Q320有第一接線端，第二接線端和控制端，第一開關(guān)管Q320第一接線 端接變壓器主線圈T340pl第二接線端、第二二極管D312的陰極及第三二極管D313的陽(yáng) 極；第一開關(guān)管Q320第二接線端接整流橋D310輸出負(fù)極端及第四二極管D314的陽(yáng)極；第二開關(guān)管Q321有第一接線端、第二接線端和控制端，第二開關(guān)管Q321第一接線 端接第三二極管D313的陰極及第二電容C302正極，第二開關(guān)管Q321第二接線端接第一二 極管D311陰極及變壓器主線圈T340pl第一接線端；變壓器次級(jí)線圈有第一接線端和第二接線端；第六二極管D316的陽(yáng)極接變壓器次級(jí)線圈第一接線端；第三電容C303正極接第六二極管D316的陰極，第三電容C303負(fù)極接變壓器次級(jí)
線圈第二接線端；工原理當(dāng)輸入電壓在峰值附近，輸入電流通過(guò)電感L330、二極管D211、變壓器主 線圈T340pl，、第一開關(guān)管Q320 ；同時(shí)輸入電流通過(guò)電感L330、電容C301、二極管D312、開 關(guān)管Q320;對(duì)正激式電元，這時(shí)次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電。當(dāng)開關(guān)管Q321和開 關(guān)管Q320斷開時(shí)，(對(duì)反激式電源，這時(shí)次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電)，變壓器主 線圈Τ340ρ 1的感應(yīng)電壓及電容C301上的電壓通過(guò)二極管D311和二極管D313給電容C302 充電；電感L330的感應(yīng)電壓通過(guò)二極管D311、二極管D315和二極管D313給電容C132充 電。當(dāng)輸入電壓在低電壓值時(shí)，電容C302通過(guò)開關(guān)管Q321、變壓器主線圈，開關(guān)管Q320，二 極管D314放電同時(shí)輸入電流通過(guò)電感L330、電容C301、二極管D312、開關(guān)管Q320 ；對(duì)正激 式電源，這時(shí)次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電；當(dāng)開關(guān)管Q321和開關(guān)管Q320斷開時(shí)， 變壓器主線圈T140pl的感應(yīng)電壓及電容C301上的電壓通過(guò)二極管D311和二極管D313給 電容C302充電；(對(duì)反激式電源，這時(shí)次級(jí)線圈的感應(yīng)電壓給次級(jí)線路充電)開關(guān)管Q321 是一單通道開關(guān)管既電流從開關(guān)管Q321第一接線端到第二接線端。電容301作用是一、限制電容302充電電流控制電容302電壓(一般控制電容302的電壓在4/5峰值附近)， 二、防止變壓器飽和；二極管D312作用是隔離輸入電壓與電容C302的直聯(lián)系、避免輸入電 壓對(duì)電容C302直接充電。
權(quán)利要求
1.一高效高功率因數(shù)電源，包括整流橋D100，二極管(D111、D112、D113、D114、D115)， 電容(C130、C132)，變壓器T140(主線圈，輔助線圈，次級(jí)線圈)，開關(guān)管Q120及電感L150組成。整流橋DlOO輸入端接交流電源；電感L150有第一接線端，第二接線端，電感L150第一接線端接整流橋DlOO輸出正極 端。第一二極管Dlll的陽(yáng)極接電感L150第二接線端；第一電容C130有第一接線端，第二接線端，第一電容C130第一接線端接電感L150第 二接線端、第一二極管Dlll的陽(yáng)極；第二二極管D112的陽(yáng)極接第二電容C130第二接線端； 第三二極管D113的陽(yáng)極接整流橋DllO輸出的負(fù)極端； 第四二極管D114的陽(yáng)極接第三二極管D113的陰極；第五二極管D115的陽(yáng)極接第三二極管D113的陰極、第四二極管D114的陽(yáng)極；第五二 極管D115的陰極接整流橋DlOO輸出正極端和電感L150第一接線端；第二電容C132有正極接線端和負(fù)極接端，第二電容C132正極接線端接第一二極管 Dlll的陰極，第二電容C132負(fù)極接線端接第三二極管D113的陰極、第四二極管D114的陽(yáng) 極、第五二極管D115的陽(yáng)極；變壓器主線圈T140pl有第一接線端，第二接線端，變壓器主線圈T140pl第一接線端接 第二電容C132正極和第一二極管Dlll的陰極；變壓器輔助線圈Τ140ρ2有第一接線端，第二接線端，變壓器輔助線圈Τ140ρ2第一接線 端接第四二極管D114的陰極，變壓器輔助線圈Τ140ρ2第二接線端第二二極管D112的陽(yáng)極 及第一電容C130第二接線端；開關(guān)管Q120有第一接線端，第二接線端和控制端，開關(guān)管Q120第一接線端接變壓器主 線圈T140pl第二接線端及第二二極管D112的陰極，開關(guān)管Q120第二接線端接整流橋DlOO 輸出負(fù)極端及第三二極管D113的陽(yáng)極；
2.一高效高功率因數(shù)電源，包括整流橋D210，二極管(D211、D212、D213、D214)，電容 (C201、C202)，變壓器T240(主線圈，輔助線圈，次級(jí)線圈)，開關(guān)管(Q23LQ232)，電感L220 組成。整流橋D210輸入端接交流電源電感L220有第一接線端，第二接線端，電感第一接線端接整流橋D210輸出正極端。 第一二極管D211的陽(yáng)極接電感第二接線端；第一電容C201有第一接線端，第二接線端，第一電容C201第一接線端接電感L220第 二接線端；第二二極管D212的陽(yáng)極接整流橋D210輸出的負(fù)極端； 第三二極管D213的陽(yáng)極接第二二極管D212的陰極；第四二極管D214的陽(yáng)極接第三二極管D213的陽(yáng)極及第二二極管D212的陰極；第四二 極管D214的陰極接整流橋D210輸出正極端和電感L220第一接線端；第二電容C202有正極接線端和負(fù)極接端，第二電容C202正極接線端接第一二極管 D211的陰極，第二電容C202負(fù)極接線端接第二二極管D212的陰極、第四二極管D214的陽(yáng) 極和第三二極管D213的陽(yáng)極；變壓器主線圈T240pl有第一接線端、第二接線端，變壓器主線圈T240pl第一接線端接 第二電容C202正極和第一二極管D211的陰極；變壓器輔助線圈Τ240ρ2有第一接線端、第二接線端，變壓器輔助線圈Τ240ρ2第一接線 端接第三二極管D213的陰極，變壓器輔助線圈Τ240ρ2第二接線端接第一電容C201第二接 線端；開關(guān)管Q231有第一接線端、第二接線端和控制端，開關(guān)管Q231第一接線端接變壓器輔 助線圈Τ240ρ2第二接線端、第一電容C201第二接線端，開關(guān)管Q231第二接線端接整流橋 D210輸出負(fù)極端及第二二極管D212的陽(yáng)極；開關(guān)管Q232有第一接線端、第二接線端和控制端，開關(guān)管Q232第一接線端接變壓器主 線圈T140pl第二接線端，開關(guān)管Q232第二接線端接整流橋D210輸出負(fù)極端、第二二極管 D212的陽(yáng)極級(jí)、開關(guān)管Q231第二接線端；
3. 一高效高功率因數(shù)電源，包括整流橋D310，二極管(D311、D312、D313、D314、D315、 D316)，電容(C301、C302、C303)，變壓器(主線圈、次級(jí)線圈)，開關(guān)管(Q320、Q321)、電感 L330組成。整流橋D310輸入端接交流電源；電感L330有第一接線端，第二接線端，電感L330第一接線端接整流橋D310輸出正極 端；第一二極管D311的陽(yáng)極接電感L330第二接線端；第一電容C301有第一接線端、第二接線端，第一電容C301第一接線端接電感L330第 二接線端；第二二極管D312的陽(yáng)極接第二電容C301第二接線端；第四二極管D314的陽(yáng)極接整流橋D310輸出的負(fù)極端，第四二極管D314的陰極接第一 電容C301第二接線端、第二二極管D312的陽(yáng)極；第五二極管D315的陽(yáng)極接第四二極管D314的陰極；第五二極管D315的陰極接整流橋 D310輸出正極端和電感L330第一接線端；第二電容C302有正極接線端和負(fù)極接線端，第二電容C302負(fù)極接線端接第四二極管 D314的陰極、第二二極管D312的陽(yáng)極及第一電容C301第二接線端； 第三二極管D313的陰極接第二電容C302正極；變壓器主線圈T340pl有第一接線端、第二接線端，變壓器主線圈T340pl第一接線端接 第一二極管D311的陰極；變壓器主線圈Τ340ρ2第二接線端接第二二極管D312的陰極、第 三二極管D313的陽(yáng)極；第一開關(guān)管Q320有第一接線端、第二接線端和控制端，第一開關(guān)管Q320第一接線端接 變壓器主線圈T340pl第二接線端、第二二極管D312的陰極及第三二極管D313的陽(yáng)極；第 一開關(guān)管Q320第二接線端接整流橋D310輸出負(fù)極端及第四二極管D314的陽(yáng)極；第二開關(guān)管Q321有第一接線端、第二接線端和控制端，第二開關(guān)管Q321第一接線端接 第三二極管D313的陰極及第二電容C302正極，第二開關(guān)管Q321第二接線端接第一二極管 D311陰極及變壓器主線圈T340pl第一接線端； 變壓器次級(jí)線圈有第一接線端和第二接線端； 第六二極管D316的陽(yáng)極接變壓器次級(jí)線圈第一接線端；第三電容C303正極接第六二極管D316的陰極，第三電容C303負(fù)極接變壓器次級(jí)線圈第二接線端；
4.根據(jù)權(quán)利要求1、根據(jù)權(quán)利要求2、根據(jù)權(quán)利要求3，一高效高功率因數(shù)電源，其特征 在于用二極管(D113或D212或D314)隔離輸入電壓與儲(chǔ)能電容(C132或C202或C302) 的直聯(lián)系，使得輸入電壓不能直接對(duì)儲(chǔ)能電容充電；
5.根據(jù)權(quán)利要求1、根據(jù)權(quán)利要求2、根據(jù)權(quán)利要求3，一高效高功率因數(shù)電源，其特征 在于用小電容(C130或C201或C301)限制儲(chǔ)能電容(C132或C202或C302)充電電流、控 制儲(chǔ)能電容的電壓、防止變壓器飽和；
6.根據(jù)權(quán)利要求1、根據(jù)權(quán)利要求2、根據(jù)權(quán)利要求3，一高效高功率因數(shù)電源，其特征 在于用電感限制小電容(C130或C201或C301)充電電流以免過(guò)大的電流通過(guò)開關(guān)管。
全文摘要
一種新的高功率因數(shù)直流電源，用二極管隔離輸入電壓與儲(chǔ)能電容的直聯(lián)系，用小電容限制儲(chǔ)能電容充電電流控制儲(chǔ)能電容電壓、防止變壓器飽和、用變壓器的余能結(jié)合輸入電能作為儲(chǔ)能電容充電電能；當(dāng)輸入電壓高時(shí)，直接用輸入電能作為轉(zhuǎn)換電能；當(dāng)輸入電壓低時(shí)，用電容的儲(chǔ)能電能作為轉(zhuǎn)換電能。
文檔編號(hào)H02M1/42GK102064686SQ20101029753
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月21日
發(fā)明者林福泳 申請(qǐng)人:林福泳, 林福祥