自激式BJT型無橋Buck PFC整流電路的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及PFC整流電路，應用于交流輸入、直流輸出的高質量電能變換場 合，如：微能量收集系統、新能源發電系統、蓄電池充電系統、LED照明系統等，尤其是一種 無橋Buck PFC整流電路。
【背景技術】
[0002] PFC整流電路是一種具有功率因數校正（PFC)功能的能將交流電能轉換成直流電 能的電路，可提高直流負載對交流電源的利用率并且減小電流諧波對交流母線或交流電網 的污染。
[0003] 傳統Buck PFC整流電路是一種PFC整流電路，其主電路一般由橋式整流電路級聯 Buck電路而成。為了減小橋式整流電路的損耗，無橋Buck PFC整流電路應運而生。無橋 Buck PFC整流電路主要通過減少通路中導通器件數目的辦法來達到提升電路效率的目的。
[0004] 早期，Si材料的BJT具有較大的驅動損耗、較高的開關損耗、較大的器件動態阻抗 等缺點。因此，為了獲得低功耗，中小功率的無橋Buck PFC整流電路中的全控型器件大多 采用M0SFET。但是，M0SFET是電壓型驅動器件，與電流型驅動器件BJT相比，M0SFET的驅 動電路要比BJT的驅動電路更復雜。尤其在超低壓或高壓的工作環境中，M0SFET驅動電路 的設計難度相當大。
【發明內容】
[0005] 為克服現有M0SFET型無橋Buck PFC整流電路中M0SFET驅動電路復雜、驅動效率 較低、自啟動性能較差的不足，本實用新型提供一種簡化驅動電路結構、驅動效率較高、同 時獲得易自啟動性能的自激式BJT型無橋Buck PFC整流電路。
[0006] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：
[0007] -種自激式BJT型無橋Buck PFC整流電路，包括輸入電容Ci、PNP型BJT管Q1、 PNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、PNP 型 BJT 管 Q5、PNP 型 BJT 管 Q6、二 極管D1、電感L1、輸出電容Co、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6和用于 通過端口 a控制PNP型BJT管Q1的基極電流從而實現對PNP型BJT管Q1工作狀態的控制 以及通過端口 b控制PNP型BJT管Q2的基極電流從而實現對PNP型BJT管Q2工作狀態的 控制的受控電流源組M1，輸入電容Ci的一端同時與交流電源vac的正端、電阻R4的一端、 PNP型BJT管Q1的發射極、PNP型BJT管Q5的發射極、NPN型BJT管Q3的發射極以及電阻 R2的一端相連，PNP型BJT管Q1的集電極同時與電阻R3的一端、電阻R6的一端、PNP型 BJT管Q2的集電極、二極管D1的陰極以及電感L1的一端相連，電感L1的另一端同時與輸 出電容Co的一端、輸出電壓Vo的正端以及負載Z1的一端相連，輸出電容Co的另一端同時 與輸出電壓Vo的負端、負載Z1的另一端、二極管D1的陽極、NPN型BJT管Q3的集電極以 及NPN型BJT管Q4的集電極相連，NPN型BJT管Q4的發射極同時與電阻R5的一端、PNP型 BJT管Q6的發射極、PNP型BJT管Q2的發射極、電阻R1的一端、輸入電容Ci的另一端以及 交流電源vac的負端相連，NPN型BJT型Q3的基極與電阻R1的另一端相連，NPN型BJT管 Q4的基極與電阻R4的另一端相連，PNP型BJT管Q5的基極同時與電阻R2的另一端以及電 阻R3的另一端相連，PNP型BJT管Q6的基極同時與電阻R5的另一端以及電阻R6的另一 端相連，PNP型BJT管Q1的基極同時與PNP型BJT管Q5的集電極以及受控電流源組Ml的 端口 a相連，PNP型BJT管Q2的基極同時與PNP型BJT管Q6的集電極以及受控電流源組 Ml的端口 b相連。
[0008] 進一步，電阻R1兩端并聯加速電容C1，電阻R3兩端并聯加速電容C2,電阻R4兩 端并聯加速電容C3,電阻R6兩端并聯加速電容C4。該優選的方案加速所述自激式BJT型 無橋Buck PFC整流電路的動態特性。
[0009] 再進一步，所述受控電流源組Ml包括NPN型BJT管Qal、NPN型BJT管Qa2、NPN型 BJT管Qa3、NPN型BJT管Qa4、電阻Ral、電阻Ra2、電阻Ra3、電阻Ra4、電阻Ra5和電阻Ra6， NPN型BJT管Qal的集電極為受控電流源組Ml的端口 a，NPN型BJT管Qa3的集電極為受 控電流源組Ml的端口 b，NPN型BJT管Qal的發射極同時與電阻Ra2的一端以及電阻Ra3 的一端相連，NPN型BJT管Qa2的基極與電阻Ra2的另一端相連，NPN型BJT管Qa2的集電 極同時與NPN型BJT管Qal的基極以及電阻Ral的一端相連，電阻Ral的另一端與交流電 源vac的正端相連，NPN型BJT管Qa3的發射極同時與電阻Ra5的一端以及電阻Ra6的一 端相連，NPN型BJT管Qa4的基極與電阻Ra5的另一端相連，NPN型BJT管Qa4的集電極同 時與NPN型BJT管Qa3的基極以及電阻Ra4的一端相連，電阻Ra4的另一端與交流電源vac 的負端相連，NPN型BJT管Qa2的發射極同時與電阻Ra3的另一端、電阻Ra6的另一端、NPN 型BJT管Qa4的發射極以及輸出電壓Vo的負端相連。所述自激式BJT型無橋Buck PFC整 流電路具有輸入電流限流保護功能。
[0010] 再進一步，所述受控電流源組Ml包括NPN型BJT管Qbl、NPN型BJT管Qb2、NPN型 BJT管Qb3、NPN型BJT管Qb4、電阻Rbl、電阻Rb2、電阻Rb3、電阻Rb4、電阻Rb5、電阻Rb6、 電阻Rb7、電阻Rb8和電容Cbl，電阻Rb3的一端為受控電流源組Ml的端口 a，電阻Rb6的 一端為受控電流源組Ml的端口 b，電阻Rb3的另一端與NPN型BJT管Qbl的集電極相連， NPN型BJT管Qbl的基極與電阻Rb2的一端相連，電阻Rb2的另一端同時與電阻Rbl的一 端以及NPN型BJT管Qb2的集電極相連，電阻Rbl的另一端與交流電源vac的正端相連，電 阻Rb6的另一端與NPN型BJT管Qb3的集電極相連，NPN型BJT管Qb3的基極與電阻Rb5 的一端相連，電阻Rb5的另一端同時與電阻Rb4的一端以及NPN型BJT管Qb4的集電極相 連，電阻Rb4的另一端與交流電源vac的負端相連，NPN型BJT管Qb2的基極同時與NPN型 BJT管Qb4的基極、電容Cbl的一端、電阻Rb8的一端以及電阻Rb7的一端相連，電阻Rb7的 另一端與輸出電壓Vo的正端相連，NPN型BJT管Qbl的發射極同時與NPN型BJT管Qb3的 發射極、NPN型BJT管Qb2的發射極、NPN型BJT管Qb4的發射極、電容Cbl的另一端、電阻 Rb8的另一端以及輸出電壓Vo的負端相連。所述自激式BJT型無橋Buck PFC整流電路具 有輸出穩壓功能。
[0011] 本實用新型的技術構思為：隨著新型半導體材料器件的發展，新材料（如Sic)的 BJT已表現出了較小的驅動損耗、很低的電阻系數、較快的開關速度、較小的溫度依賴性、良 好的短路能力以及不存在二次擊穿等諸多優點。在中小功率的無橋Buck PFC整流電路中 采用新材料的BJT，不但可以獲得低功耗，而且還可以簡單化全控型器件的驅動電路。
[0012] 無橋Buck PFC整流電路中的全控型器件采用BJT，利用BJT工作性能的優點并運 用自激電路技術可同時實現電路簡單、尚效率、易自啟動等性能。
[0013] 本實用新型的有益效果主要表現在：自激式BJT型無橋Buck PFC整流電路具有 將交流電能高質量地轉換成直流電能的能力，而且輸出直流電壓值小于輸入交流電壓的幅 值，電路簡單、驅動效率高、自啟動容易、適合于多種控制方法。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型基本的電路結構不意圖。
[0015] 圖2是本實用新型加速動態特性后的電路結構示意圖。
[0016] 圖3是本實用新型實施例1的電路圖。
[0017] 圖4是本實用新型實施例2的電路圖。
[0018] 圖5是本實用新型實施例1的仿真工作波形圖。
[0019] 圖6是本實用新型實施例1的仿真工作波形細節圖。
[0020] 圖7是本實用新型實施例2的仿真工作波形圖。
[0021] 圖8是本實用新型實施例2的仿真工作波形細節圖。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0023] 參照圖1和圖2, 一種自激式BJT型無橋Buck PFC整流電路，包括輸入電容Ci、PNP 型 BJT 管 Q1、PNP 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、PNP 型 BJT 管 Q5、PNP 型 BJT管Q6、二極管D1、電感L1、輸出電容Co、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電 阻R6和用于通過端口 a控制PNP型BJT管Q1的基極電流從而實現對PNP型BJT管Q1工 作狀態的控制以及通過端口 b控制PNP型BJT管Q2的基極電流從而實現對PNP型BJT管 Q2工作狀態的控制的受控電流源組M1，輸入電容Ci的一端同時與交流電源vac的正端、電 阻R4的一端、PNP型BJT管Q1的發射極、PNP型BJT管Q5的發射極、NPN型BJT管Q3的發 射極以及電阻R2的一端相連，PNP型BJT管Q1的集電極同時與電阻R3的一端、電阻R6的 一端、PNP型