專利名稱：利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減補(bǔ)償控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，涉及單級有源反激式功率因數(shù)校正電路，具體涉及一 種在高輸入電壓或輕載條件下有效降低輸入電流諧波的新型補(bǔ)償控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)90年代以來，隨著有源功率校正技術(shù)的推廣，全球?qū)τ陔娋W(wǎng)諧波電流的 規(guī)定和限制越來越嚴(yán)格，例如國際電工委員會61000-3-2諧波標(biāo)準(zhǔn)中的D類規(guī)定75W以上 個(gè)人計(jì)算機(jī)等電子產(chǎn)品的電源要進(jìn)行功率校正，另外61000-3-2諧波標(biāo)準(zhǔn)中的C類規(guī)定和 國家標(biāo)準(zhǔn)GB17625. 1-2003對包括LED固體照明光源在內(nèi)的所有照明設(shè)備的諧波電流限制 做了更為嚴(yán)格的規(guī)定。基于以上要求，臨界導(dǎo)電模式(CRM)的反激式有源功率因數(shù)校正裝置在中小功率 場合(300W以下)得到了廣泛應(yīng)用。CRM模式器件應(yīng)力較斷續(xù)模式要小，且解決了連續(xù)導(dǎo)電 模式下的二極管反向恢復(fù)問題。相較于升壓型功率因數(shù)校正裝置，反激式具有原副邊隔離、 低壓輸出的優(yōu)點(diǎn)，使其在如LED照明等需要低壓輸出的應(yīng)用場合廣受歡迎。但是CRM模式的反激式有源功率因數(shù)校正裝置由于原邊電感電流不連續(xù)而導(dǎo)致 輸入電流畸變，在寬范圍輸入電壓和需要變載的應(yīng)用場合，例如帶有調(diào)光功能的全電壓范 圍的LED照明產(chǎn)品的電源，在高壓和輕載時(shí)會引入大量的諧波，致使整個(gè)功率因數(shù)校正效 果變差而無法滿足相關(guān)的規(guī)定和諧波限制。目前針對以上問題，還沒有提出什么可行有效的解決方法，因而成為臨界導(dǎo)電模 式的反激式有源功率因數(shù)校正裝置的一大缺陷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新的補(bǔ)償控制方法及其電路，旨在解決現(xiàn)有 的臨界導(dǎo)電模式的反激式功率因數(shù)校正裝置在高輸入電壓和輕載時(shí)的輸入電流畸變問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波 削減的補(bǔ)償控制電路，其反激式功率因數(shù)校正裝置包括與交流電源并聯(lián)的EMI濾波電路 F9、接在EMI濾波電路輸出端的整流濾波電路F10、變壓器Tl、與變壓器原邊TPl并聯(lián)的吸 收電路F11、接在變壓器原邊的開關(guān)管Q1、連接于開關(guān)管Ql源極和原邊地GNDl之間的原 邊電感電流采樣電阻R1、接在變壓器副邊TSl的二極管D1、接在主電路正輸出端和副邊地 GND2之間的輸出電容Cl、接主電路負(fù)輸出端和副邊地GND2之間的輸出電流采樣電阻R2、接 在變壓器輔助繞組TS2兩端的輔助參考電源F12以及接在變壓器副主繞組TS3兩端的輔助 電源F13 ；補(bǔ)償控制電路包括參考信號采樣電路F1、第一運(yùn)算電路F2、第二運(yùn)算電路F3、比 較電路F4、PWM控制及驅(qū)動電路F5、電流采樣電路F6、隔離電路F7和輸出采樣反饋電路F8 ； 原邊電感電流參考信號采樣點(diǎn)為整流濾波電路輸出端與變壓器Tl原邊線圈TPl正端的連 接點(diǎn)，參考信號采樣電路Fl的輸入端與變壓器Tl的原邊線圈TPl的正端相連，參考信號采 樣電路Fl的輸出端與第一運(yùn)算電路F2的輸入端相連，第一運(yùn)算電路F2的輸出端和第二運(yùn)算電路F3的輸入端1相連，第二運(yùn)算電路的另一個(gè)輸入端2與隔離電路F7的信號端3相 連，第二運(yùn)算電路F3的輸出端與比較電路F4的正輸入端相連，比較電路F4的負(fù)輸入端與 電流采樣電路F6的輸出端相連，比較電路F4的輸出端與PWM控制及驅(qū)動電路F5的輸入端 相連，PWM控制及驅(qū)動電路F5的輸出端連接開關(guān)管Ql的門極，電流采樣電路F6的輸入端 與開關(guān)管Ql的源極相連，輸出采樣反饋電路F8的正向輸入端與輸出電流采樣電阻R2和主 電路負(fù)輸出端的連接點(diǎn)相連，輸出采樣反饋電路F8的負(fù)向輸入端與輔助參考電源F12的輸 出端相連，輸出采樣反饋電路F8的輸出端與隔離電路F7的信號端1相連，隔離電路F7的 信號端4與輔助電源F13的輸出端相連。作為本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的改 進(jìn)參考信號采樣電路Fl包括電阻R3、R4、R5和電容C9，電阻R3 —端分別與整流濾波電路 FlO的輸出端和變壓器Tl原邊線圈TPl正端相接，電阻R3的另一端與電阻R4的一端相連， 電阻R4的另一端分別與電阻R5、電容C9的一端相連，電阻R5的另一端分別與電容C9的另 一端和原邊地GNDl相連接。作為本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的進(jìn) 一步改進(jìn)第一運(yùn)算電路F2即乘法器U1，乘法器Ul的差分輸入端Xl與電阻R3、R4的連接 點(diǎn)相連，乘法器Ul的差分輸入端Yl與電阻R3、R4的連接點(diǎn)相連，乘法器Ul的差分輸入端 X2和Y2分別與原邊地GNDl相連接，Ul的負(fù)電源供電端接原邊地GNDl，乘法器Ul的高阻抗 總和輸入端Z分別與電阻R4、R5的連接點(diǎn)相連，乘法器Ul的正供電電源端接輔助電源F13 輸出端，乘法器Ul的輸出端W即第二運(yùn)算電路F2的輸出端。作為本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的進(jìn) 一步改進(jìn)第二運(yùn)算電路F3、比較電路F4和PWM控制及驅(qū)動電路F5的功能均由控制芯片 U2實(shí)現(xiàn)，除控制芯片U2外還包括變壓器輔助繞組TS4、二極管D7和一些阻容元件；控制芯 片U2的反饋電壓輸入端與電容C8、電阻RlO的一端相連，電阻RlO的另一端接隔離電路F7 的信號端3，即與光耦U4輸出光電三極管U4B的發(fā)射極相接，電容C8的另一端分別與控制 芯片U2的內(nèi)部乘法器輸入端及電阻Rll的一端相連，控制芯片U2內(nèi)部乘法器的另一輸入 端與第一運(yùn)算電路F2的輸出端，即乘法器Ul的輸出端相連，控制芯片U2的開關(guān)管電流采 樣端與電流采樣電路F6的輸出端相連，控制芯片U2的過零點(diǎn)檢測端與電阻R13的一端相 連，電阻R13的另一端與變壓器輔助繞組TS4的一端相連，變壓器輔助繞組TS4的另一端接 原邊地GND1，控制芯片U2的參考地端接原邊地，控制芯片U2的驅(qū)動信號輸出端接二極管 D7的陰極，二極管D7的陽極接開關(guān)管Ql的柵極，電阻R12并接于二極管D7兩端，控制芯片 U2的供電電源端接輔助電源F13的輸出端。作為本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的進(jìn) 一步改進(jìn)電流采樣電路F6包括電阻R14和電容ClO ；電阻R14的一端與開關(guān)管Ql源極和 原邊電感電流采樣電阻Rl的連接點(diǎn)相連，電阻R14的另一端分別與控制芯片U2的開關(guān)管 電流采樣端和電容ClO的一端相連，電容ClO的另一端與原邊地GNDl相連接。作為本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的進(jìn) 一步改進(jìn)輸出采樣反饋電路F8包括雙運(yùn)放芯片U3、穩(wěn)壓管ZD2、二極管D8和一些阻容元 件；雙運(yùn)放芯片U3的運(yùn)放U3A的同相輸入端分別與電阻R20的一端和電容C16的一端相 連，電阻R20的另一端與輸出采樣電阻R2和主電路負(fù)輸出端的連接點(diǎn)相連，電容C16的另一端接副邊地GND2，運(yùn)放U3A的反相輸入端與電阻R22的一端相連，電阻R22的另一端分別 與電阻R23和運(yùn)放U3A的輸出端相連，電阻R23的另一端接副邊地GND2，電阻R21的一端與 運(yùn)放U3A的輸出相連，另一端分別與二極管D8的陰極、運(yùn)放U3B的同相輸出端和電容C15 的一端相連接，二極管D8的陽極與穩(wěn)壓管ZD2的陽極相連，穩(wěn)壓管ZD2的陰極與主電路的 正輸出端相連，電容C15的另一端與副邊地GND2相連；運(yùn)放U3B的反相輸入端分別與電阻 R17、電阻R18和電容C14的一端相連，電阻R17的另一端與輔助參考電源F12的輸出端相 接，電阻R19分別與電阻R18的另一端、電容C14的另一端和運(yùn)放U3B的輸出端相連，電阻 R19的另一端(即輸出采樣反饋電路F8輸出端)接隔離電路F7的信號端1 (即光耦U4的光 電二極管U4A的陽極)。作為本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的進(jìn) 一步改進(jìn)隔離電路F7包括光耦U4、Y電容CY和電阻R9 ；光耦U4的光電二極管U4A的陽 極接輸出采樣反饋電路F8輸出端，光耦U4的光電二極管U4A的陰極接副邊地GND2，Y電容 CY 一端接原邊地GNDl，另一端接副邊地GND2，光耦U4的光電三極管U4B的集電極接輔助電 源F13的輸出端，光耦U4的光電三極管U4B的發(fā)射極接電阻R9的一端，電阻R9的另一端 接原邊地GNDl。作為本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的進(jìn) 一步改進(jìn)第一運(yùn)算電路F2中的乘法器Ul為AD633芯片。本發(fā)明的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路，其反激式 功率因數(shù)校正裝置包括與交流源輸入端并聯(lián)的EMI濾波電路，接在EMI濾波電路輸出端的 整流濾波電路，變壓器，與變壓器原邊并聯(lián)的吸收電路，接在變壓器原邊的開關(guān)管，連接于 開關(guān)管源極和原邊地GNDl之間的原邊電感電流采樣電阻，接在變壓器副邊的二極管，接在 主電路正輸出端和副邊地之間的輸出電容，接主電路負(fù)輸出端和副邊地的輸出電流采樣電 阻，接在變壓器第二輔助繞組的輔助參考電源，以及接在變壓器第三輔助繞組兩端的輔助 電源。補(bǔ)償控制電路包括參考信號采樣電路、第一運(yùn)算電路、第二運(yùn)算電路、比較電路、PWM 控制及驅(qū)動電路、電流采樣電路、隔離電路和輸出采樣反饋電路。原邊電感電流參考信號采 樣點(diǎn)為整流濾波電路輸出端與變壓器原邊線圈正端的連接點(diǎn)，參考信號采樣電路的輸入端 與變壓器的原邊線圈的正端相連，參考信號采樣電路的輸出端與第一運(yùn)算電路的輸入端相 連，第一運(yùn)算電路的輸出端和第二運(yùn)算電路的輸入端相連，第二運(yùn)算電路的另一個(gè)輸入端 與隔離電路的三號信號端相連，第二運(yùn)算電路的輸出端與比較電路的正輸入端相連，比較 電路的負(fù)輸入端與電流采樣電路的輸出端相連，比較電路的輸出端與PWM控制及驅(qū)動電路 的輸入端相連，PWM控制及驅(qū)動電路的輸出端連接開關(guān)管的門極，電流采樣電路的輸入端與 開關(guān)管的源極相連，輸出采樣反饋電路的正向輸入端與輸出電流采樣電阻和負(fù)輸出端的連 接點(diǎn)相連，輸出采樣反饋電路的負(fù)向輸入端與輔助參考電源的輸出端相連，輸出采樣反饋 電路的輸出端與隔離電路的一號信號端相連，隔離電路的四號信號端與輔助電源的輸出端 相連。相較于傳統(tǒng)的補(bǔ)償控制電路，本發(fā)明中利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削 減的補(bǔ)償控制電路在原邊電感電流參考信號中注入了正弦平方量，有利于輸入電流中低次 諧波的削減，其補(bǔ)償控制電路的工作原理為整流濾波電路輸出端的整流電壓信號，經(jīng)過參 考信號采樣電路產(chǎn)生兩個(gè)不同幅值的正弦整流電壓信號，一個(gè)經(jīng)乘法器兩個(gè)輸入端輸入得
6到正弦整流信號的平方量，正弦整流信號的平方量經(jīng)加法器與另一個(gè)正弦整流信號相加得 到第一運(yùn)算電路輸出信號，主電路輸出信號經(jīng)輸出采樣反饋電路和隔離電路后得到的輸出 反饋信號，第一運(yùn)算電路輸出信號和輸出反饋信號經(jīng)乘法器相乘得到原邊電感電流參考信 號，用電流采樣電路采樣原邊電感電流，經(jīng)比較電路與原邊電感電流參考信號進(jìn)行比較，由 比較電路輸出的結(jié)果通過PWM控制及驅(qū)動電路來控制開光管的工作。通過在傳統(tǒng)的原邊電 感電流參考信號中注入正弦整流信號的平方量，有利于減少在高輸入電壓和輕載時(shí)輸入電 流中的低次諧波。本發(fā)明的主要特點(diǎn)是在電網(wǎng)電壓正弦整流信號的采樣值中注入了正弦整流信號 的平方量，作為原邊電感電流的參考信號。這一參考量的使用有利于改善臨界導(dǎo)電模式的 有源反激式功率因數(shù)校正裝置存在的輸入電流波峰處畸變，其有效性在電網(wǎng)電壓較高和電 路輕載是得到更強(qiáng)的體現(xiàn)。有助于臨界導(dǎo)電模式的有源反激式功率因數(shù)校正裝置在全輸入 電壓范圍內(nèi)和變載情況下滿足相關(guān)的電網(wǎng)電流諧波規(guī)定。相較于傳統(tǒng)的控制方法，本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是通過一個(gè)乘法器和加法器的增加 實(shí)現(xiàn)了控制方法的改進(jìn)，有效地削減的輸入電流諧波分量，簡單易于實(shí)現(xiàn)，可靠性有效性 高，具有廣泛的應(yīng)用范圍。
圖1是一種利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的控制 原理框圖。圖2是本發(fā)明的補(bǔ)償控制電路控制信號產(chǎn)生原理圖。圖3是一種利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的具體 實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。參照圖1，一種利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路，其反 激式功率因數(shù)校正裝置包括接在交流源輸入端的保險(xiǎn)絲FS，與輸入并聯(lián)的EMI濾波電路 F9，接在EMI濾波電路輸出端的整流濾波電路F10，變壓器Tl，與變壓器原邊TPl并聯(lián)的吸 收電路F11，接在變壓器原邊的開關(guān)管Q1，連接于開關(guān)管Ql源極和原邊地GNDl之間的原邊 電感電流采樣電阻R1，接在變壓器副邊TSl的二極管D1，接在正輸出端和副邊地GND2之 間的輸出電容Cl，接負(fù)輸出端和副邊地GND2的輸出電流采樣電阻R2，接在變壓器輔助繞組 TS2的輔助參考電源F12，以及接在變壓器副主繞組TS3兩端的輔助電源F13。補(bǔ)償控制電路包括參考信號采樣電路F1、第一運(yùn)算電路F2、第二運(yùn)算電路F3、比 較電路F4、PWM控制及驅(qū)動電路F5、電流采樣電路F6、隔離電路F7和輸出采樣反饋電路F8。 原邊電感電流參考信號采樣點(diǎn)為整流濾波電路輸出端與變壓器Tl原邊線圈TPl正端的連 接點(diǎn)，參考信號采樣電路Fl的輸入端與變壓器Tl的原邊線圈TPl的正端相連，參考信號采 樣電路Fl的輸出端與第一運(yùn)算電路F2的輸入端相連，第一運(yùn)算電路F2的輸出端和第二運(yùn) 算電路F3的輸入端1相連，第二運(yùn)算電路的另一個(gè)輸入端2與隔離電路F7的信號端3相 連，第二運(yùn)算電路F3的輸出端與比較電路F4的正輸入端相連，比較電路F4的負(fù)輸入端與電流采樣電路F6的輸出端相連，比較電路F4的輸出端與PWM控制及驅(qū)動電路F5的輸入端 相連，PWM控制及驅(qū)動電路F5的輸出端連接開關(guān)管Ql的門極，電流采樣電路F6的輸入端 與開關(guān)管Ql的源極相連，輸出采樣反饋電路F8的正向輸入端與輸出電流采樣電阻R2和負(fù) 輸出端的連接點(diǎn)相連，輸出采樣反饋電路F8的負(fù)向輸入端與輔助參考電源F12的輸出端相 連，輸出采樣反饋電路F8的輸出端與隔離電路F7的信號端1相連，隔離電路F7的信號端 4與輔助電源F13的輸出端相連。圖3是一種利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路的具體 實(shí)施例電路圖。圖例中參考信號采樣電路Fl包括電阻R3、R4、R5和電容C9，電阻Rl —端 和整流濾波電路FlO的輸出端與變壓器Tl原邊線圈TPl正端的連接點(diǎn)相接，電阻R3的另 一端與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端與電阻R5、電容C9的一端相連，電阻R5的另 一端和電容C9的另一端與原邊地GNDl相連接。第一運(yùn)算電路F2即乘法器U1，乘法器Ul的差分輸入端XI、Yl與電阻R3、R4的 連接點(diǎn)相連，乘法器Ul的差分輸入端X2和Y2與原邊地GNDl相連接，Ul的負(fù)電源供電端 也接原邊地GNDl，乘法器Ul的高阻抗總和輸入端Z與電阻R4、R5的連接點(diǎn)相連，乘法器Ul 的正供電電源端接輔助電源F13輸出端，乘法器Ul的輸出端W即第二運(yùn)算電路F2的輸出端。第二運(yùn)算電路F3、比較電路F4和PWM控制及驅(qū)動電路F5的功能均由控制芯片U2 實(shí)現(xiàn)，還包括變壓器輔助繞組TS4、二極管D7和一些阻容元件。控制芯片U2的反饋電壓輸 入端與電容C8、電阻RlO的一端相連，電阻RlO的另一端接隔離電路F7的信號端3，即與光 耦U4輸出光電三極管U4B的發(fā)射極相接，電容C8的另一端與控制芯片U2的內(nèi)部乘法器輸 入端及電阻Rll的一端相連，控制芯片U2內(nèi)部乘法器的另一輸入端與第一運(yùn)算電路F2的 輸出端，即乘法器Ul的輸出端相連，控制芯片U2的開關(guān)管電流采樣端與電流采樣電路F6 的輸出端相連，控制芯片U2的過零點(diǎn)檢測端與電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與 變壓器輔助繞組TS4的一端相連，變壓器輔助繞組TS4的另一端接原邊地GND1，控制芯片 U2的參考地端接原邊地，控制芯片U2的驅(qū)動信號輸出端接二極管D7的陰極，二極管D7的 陽極接開關(guān)管Ql的柵極，電阻R12并接于二極管D7兩端，控制芯片U2的供電電源端接輔 助電源F13的輸出端。電流采樣電路F6包括電阻R14和電容C10。電阻R14的一端與開關(guān)管Ql源極和 原邊電感電流采樣電阻Rl的連接點(diǎn)相連，電阻R14的另一端與控制芯片U2的開關(guān)管電流 采樣端、電容ClO的一端相連，電容ClO的另一端與原邊地GNDl相連接。輸出采樣反饋電路F8包括雙運(yùn)放芯片U3、穩(wěn)壓管ZD2、二極管D8和一些阻容元 件。雙運(yùn)放芯片U3的運(yùn)放U3A的同相輸入端與電阻R20的一端及電容C16的一端相連，電 阻R20的另一端與輸出采樣電阻R2和主電路負(fù)輸出端的連接點(diǎn)相連電容C16的另一端接 副邊地GND2，運(yùn)放U3A的反相輸入端與電阻R22的一端相連，電阻R22的另一端與電阻R23 及運(yùn)放U3A的輸出端相連，電阻R23的另一端接副邊地GND2，電阻R21的一端與運(yùn)放U3A的 輸出相連，另一端與二極管D8的陰極、運(yùn)放TOB的同相輸出端及電容C15的一端相連接，二 極管D8的陽極與穩(wěn)壓管ZD2的樣機(jī)相連，穩(wěn)壓管ZD2的陰極與主電路的正輸出端相連，電 容C15的另一端與副邊地GND2相連。運(yùn)放U3B的反相輸入端與電阻R17、電阻R18和電容 C14的一端相連，電阻R17的另一端與輔助參考電源F12的輸出端相接，電阻R19與電阻R18的另一端、電容C14的另一端及運(yùn)放U3B的輸出端相連，電阻R19的另一端，即輸出采樣反 饋電路F8輸出端接隔離電路F7的信號端1，即光耦U4的光電二極管U4A的陽極。隔離電路F7包括光耦U4、Y電容CY和電阻R9。光耦U4的光電二極管U4A的陽 極接輸出采樣反饋電路F8輸出端，光耦U4的光電二極管U4A的陰極接副邊地GND2，Y電容 CY 一端接原邊地GNDl，另一端接副邊地GND2，光耦U4的光電三極管U4B的集電極接輔助電 源F13的輸出端，光耦U4的光電三極管U4B的發(fā)射極接電阻R9的一端，電阻R9的另一端 接原邊地GNDl。在具體實(shí)施例中，乘法器Ul選用AD633，控制芯片選用L6561，，雙運(yùn)放芯片選用 0058，光耦U4選用PC817，開關(guān)管Ql選用M0SFET。傳統(tǒng)有源反激式功率因數(shù)校正裝置的控制方法的原邊電感電流參考信號為正 弦信號，本發(fā)明中利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路在原邊電感 電流參考信號中注入了正弦平方量，有利于輸入電流中低次諧波的削減，補(bǔ)償控制電路的 工作原理(控制信號產(chǎn)生原理圖如圖2所示)
參考信號采樣電路Fl輸入端接到整流濾波電路FlO輸出端，采樣整流電壓信號Si，經(jīng) 過電阻R3、R4和R5分壓，產(chǎn)生兩個(gè)不同幅值的正弦整流電壓信號S2和S3，S2經(jīng)乘法器兩 個(gè)輸入端輸入得到正弦整流電壓信號的平方量S4, S4經(jīng)加法器與另一個(gè)正弦整流電壓信 號S3相加得到第一運(yùn)算電路F2的輸出信號S5，S6為經(jīng)輸出采樣反饋電路和隔離電路后得 到的輸出反饋信號，S5和輸出反饋信號S6經(jīng)乘法器相乘得到原邊電感電流參考信號S7, 用電流采樣電路F6采樣原邊電感電流信號S8，經(jīng)比較電路F4與原邊電感電流參考信號S7 進(jìn)行比較，由比較電路F4輸出的控制信號S9通過PWM控制及驅(qū)動電路F5來產(chǎn)生PWM信號 SlO控制開光管Ql的工作。在正弦整流信號S3中注入正弦整流信號的平方量S4有利于減 少在高輸入電壓和輕載時(shí)輸入電流中的低次諧波，改善峰值畸變，有助于臨界導(dǎo)電模式的 有源反激式功率因數(shù)校正裝置在全輸入電壓范圍內(nèi)和變載情況下滿足相關(guān)的電網(wǎng)電流諧 波規(guī)定。以上列舉的僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實(shí)施例，還 可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有 變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路，其反激式功率因數(shù)校 正裝置包括與交流電源并聯(lián)的EMI濾波電路F9、接在EMI濾波電路輸出端的整流濾波電路 F10、變壓器Tl、與變壓器原邊TPl并聯(lián)的吸收電路F11、接在變壓器原邊的開關(guān)管Q1、連接 于開關(guān)管Ql源極和原邊地GNDl之間的原邊電感電流采樣電阻R1、接在變壓器副邊TSl的 二極管D1、接在主電路正輸出端和副邊地GND2之間的輸出電容Cl、接主電路負(fù)輸出端和副 邊地GND2之間的輸出電流采樣電阻R2、接在變壓器輔助繞組TS2兩端的輔助參考電源F12 以及接在變壓器副主繞組TS3兩端的輔助電源F13 ；其特征是補(bǔ)償控制電路包括參考信號 采樣電路Fl、第一運(yùn)算電路F2、第二運(yùn)算電路F3、比較電路F4、PWM控制及驅(qū)動電路F5、電 流采樣電路F6、隔離電路F7和輸出采樣反饋電路F8 ；原邊電感電流參考信號采樣點(diǎn)為整流 濾波電路輸出端與變壓器Tl原邊線圈TPl正端的連接點(diǎn)，參考信號采樣電路Fl的輸入端 與變壓器Tl的原邊線圈TPl的正端相連，參考信號采樣電路Fl的輸出端與第一運(yùn)算電路 F2的輸入端相連，第一運(yùn)算電路F2的輸出端和第二運(yùn)算電路F3的輸入端1相連，第二運(yùn)算 電路的另一個(gè)輸入端2與隔離電路F7的信號端3相連，第二運(yùn)算電路F3的輸出端與比較 電路F4的正輸入端相連，比較電路F4的負(fù)輸入端與電流采樣電路F6的輸出端相連，比較 電路F4的輸出端與PWM控制及驅(qū)動電路F5的輸入端相連，PWM控制及驅(qū)動電路F5的輸出 端連接開關(guān)管Ql的門極，電流采樣電路F6的輸入端與開關(guān)管Ql的源極相連，輸出采樣反 饋電路F8的正向輸入端與輸出電流采樣電阻R2和主電路負(fù)輸出端的連接點(diǎn)相連，輸出采 樣反饋電路F8的負(fù)向輸入端與輔助參考電源F12的輸出端相連，輸出采樣反饋電路F8的 輸出端與隔離電路F7的信號端1相連，隔離電路F7的信號端4與輔助電源F13的輸出端 相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電 路，其特征是參考信號采樣電路Fl包括電阻R3、R4、R5和電容C9，電阻R3 —端分別與整 流濾波電路FlO的輸出端和變壓器Tl原邊線圈TPl正端相接，電阻R3的另一端與電阻R4 的一端相連，電阻R4的另一端分別與電阻R5、電容C9的一端相連，電阻R5的另一端分別與 電容C9的另一端和原邊地GNDl相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電 路，其特征是第一運(yùn)算電路F2即乘法器Ul，乘法器Ul的差分輸入端Xl與電阻R3、R4的 連接點(diǎn)相連，乘法器Ul的差分輸入端Yl與電阻R3、R4的連接點(diǎn)相連，乘法器Ul的差分輸 入端X2和Y2分別與原邊地GNDl相連接，Ul的負(fù)電源供電端接原邊地GNDl，乘法器Ul的 高阻抗總和輸入端Z分別與電阻R4、R5的連接點(diǎn)相連，乘法器Ul的正供電電源端接輔助電 源F13輸出端，乘法器Ul的輸出端W即第二運(yùn)算電路F2的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電 路，其特征是第二運(yùn)算電路F3、比較電路F4和PWM控制及驅(qū)動電路F5的功能均由控制芯 片U2實(shí)現(xiàn)，除控制芯片U2外還包括變壓器輔助繞組TS4、二極管D7和一些阻容元件；控制 芯片U2的反饋電壓輸入端與電容C8、電阻RlO的一端相連，電阻RlO的另一端接隔離電路 F7的信號端3，即與光耦U4輸出光電三極管U4B的發(fā)射極相接，電容C8的另一端分別與控 制芯片U2的內(nèi)部乘法器輸入端及電阻Rll的一端相連，控制芯片U2內(nèi)部乘法器的另一輸 入端與第一運(yùn)算電路F2的輸出端，即乘法器Ul的輸出端相連，控制芯片U2的開關(guān)管電流 采樣端與電流采樣電路F6的輸出端相連，控制芯片U2的過零點(diǎn)檢測端與電阻R13的一端相連，電阻R13的另一端與變壓器輔助繞組TS4的一端相連，變壓器輔助繞組TS4的另一端 接原邊地GND1，控制芯片U2的參考地端接原邊地，控制芯片U2的驅(qū)動信號輸出端接二極 管D7的陰極，二極管D7的陽極接開關(guān)管Ql的柵極，電阻R12并接于二極管D7兩端，控制 芯片U2的供電電源端接輔助電源F13的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電 路，其特征是電流采樣電路F6包括電阻R14和電容ClO ；電阻R14的一端與開關(guān)管Ql源 極和原邊電感電流采樣電阻Rl的連接點(diǎn)相連，電阻R14的另一端分別與控制芯片U2的開 關(guān)管電流采樣端和電容ClO的一端相連，電容ClO的另一端與原邊地GNDl相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電 路，其特征是輸出采樣反饋電路F8包括雙運(yùn)放芯片U3、穩(wěn)壓管ZD2、二極管D8和一些阻容 元件；雙運(yùn)放芯片U3的運(yùn)放U3A的同相輸入端分別與電阻R20的一端和電容C16的一端相 連，電阻R20的另一端與輸出采樣電阻R2和主電路負(fù)輸出端的連接點(diǎn)相連，電容C16的另 一端接副邊地GND2，運(yùn)放U3A的反相輸入端與電阻R22的一端相連，電阻R22的另一端分別 與電阻R23和運(yùn)放U3A的輸出端相連，電阻R23的另一端接副邊地GND2，電阻R21的一端與 運(yùn)放U3A的輸出相連，另一端分別與二極管D8的陰極、運(yùn)放U3B的同相輸出端和電容C15 的一端相連接，二極管D8的陽極與穩(wěn)壓管ZD2的陽極相連，穩(wěn)壓管ZD2的陰極與主電路的 正輸出端相連，電容C15的另一端與副邊地GND2相連；運(yùn)放U3B的反相輸入端分別與電阻 R17、電阻R18和電容C14的一端相連，電阻R17的另一端與輔助參考電源F12的輸出端相 接，電阻R19分別與電阻R18的另一端、電容C14的另一端和運(yùn)放U3B的輸出端相連，電阻 R19的另一端接隔離電路F7的信號端1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電 路，其特征是隔離電路F7包括光耦U4、Y電容CY和電阻R9 ；光耦U4的光電二極管U4A的 陽極接輸出采樣反饋電路F8輸出端，光耦U4的光電二極管U4A的陰極接副邊地GND2，Y電 容CY —端接原邊地GNDl，另一端接副邊地GND2，光耦U4的光電三極管U4B的集電極接輔 助電源F13的輸出端，光耦U4的光電三極管U4B的發(fā)射極接電阻R9的一端，電阻R9的另 一端接原邊地GNDl。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電 路，其特征是第一運(yùn)算電路F2中的乘法器Ul為AD633芯片。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利于有源反激式功率因數(shù)校正裝置諧波削減的補(bǔ)償控制電路，其反激式功率因數(shù)校正裝置包括與交流電源并聯(lián)的EMI濾波電路F9、接在EMI濾波電路輸出端的整流濾波電路F10、變壓器T1、吸收電路F11、開關(guān)管Q1、原邊電感電流采樣電阻R1、二極管D1、輸出電容C1、輸出電流采樣電阻R2、輔助參考電源F12以及輔助電源F13；補(bǔ)償控制電路包括參考信號采樣電路F1、第一運(yùn)算電路F2、第二運(yùn)算電路F3、比較電路F4、PWM控制及驅(qū)動電路F5、電流采樣電路F6、隔離電路F7和輸出采樣反饋電路F8等。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的臨界導(dǎo)電模式的反激式功率因數(shù)校正裝置在高輸入電壓和輕載時(shí)的輸入電流畸變問題。
文檔編號H02M1/12GK102075071SQ20111002262
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者王園園, 錢照明, 陳敏 申請人:浙江大學(xué)