专利名称：一种单级功率因数校正电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子领域，更具体地说，它是一种单级功率因数校正电路。
背景技术：
目前广泛采用的功率因数校正电路往往是传统的两级型功率因数校正技术，但其电路元件多，成本较高，而且电路复杂，不适用于中小功率应用场合。为降低双级功率因数校正电路的成本，近年来人们提出了多种单级功率因数校正技术。一般的单级功率因数校正电路是通过控制电感电流工作于不连续导电模式，自动实现功率因数校正功能。为了平衡输入输出功率，需采用一个低频电容进行储存能量。由于输入电流不连续，含有大量的输入电流谐波，所以需要在输入端加上电磁干扰抑制电路，整个电路就比较复杂。
发明内容
本发明是一种单级功率因数校正电路，由于输入电流连续，功率因数相对传统的单级功率因数高，谐波含量较小，尤其适用于小功率应用场合，而且它简化了输入滤波器的设计。
本发明提供的是一种单级功率因数校正电路，如图1所示，其电路主要包括整流桥Q，两个反激变压器T1(主变压器)和T2(辅助变压器)，开关管S，输入电感Ls，二极管D1、D2、D3、D4、D5和输入电容C1、无极性电容C3。整流桥Q的阴极与输入电感Ls的一端相连，输入电感Ls的另一端分别与二极管D1的阴极、输入电容C1的一端、主变压器T1的原边的同名端以及D2的阴极连接；整流桥Q的阳极分别与二极管D1的阳极、输入电容C1的另一端、开关管S的源极以及辅助变压器T2的原边的同名端相连；主变压器T1的原边的异名端与开关管S的漏极相连，二极管D2的阳极与二极管D3的阴极连接，主变压器T1的原边的异名端和开关管S的漏极之间的连接点与二极管D2、D3之间的连接点通过无极性电容C3相连接，二极管D3的阳极与辅助变压器T2的原边的异名端连接；主变压器T1副边的同名端与辅助变压器T2的副边的同名端连接，其连接点再与输出滤波电路的阴极连接；主变压器T1的副边的异名端与二极管D4的阳极连接，辅助变压器T2副边的异名端与二极管D5的阳极连接；二极管D4的阴极和二极管D5的阴极相连，其连接点再与输出滤波器的阳极连接。其中，主变压器T1用于储存能量；输入电感Ls、二极管D1、输入电容C1用于实现功率因数校正。
本发明的单级功率因数校正电路是通过电路理论的对偶原理对常规的功率因数校正电路进行对偶变换得到的。该电路通过控制电容电压工作于不连续导电模式，自动实现功率因数校正功能。为平衡输入输出功率，本发明采用反激式变压器T1作为感性储能元件；为减少开关应力，本发明采用了一种无损缓冲器，有效地吸收了电压尖峰，同时也提高了变换器的效率，此无损缓冲器的回路由辅助变压器T2、二极管D2、D3以及无极性电容C3构成。
本发明的优点在于其功率因数相对传统的单级功率因数高，谐波含量较小，它的无损缓冲器把缓冲的能量传输到输出端，克服了常规有损缓冲器带来的损耗，提高了整个变换器的效率，简化了输入滤波器的设计。
图1是本发明的电路图；图2是本发明的工作过程电路图；图3是本发明在两个开关周期内的C1和T1电压波形图；图4是本发明在工频模式下电容C1的电压波形图。
图4中1-电容电压波形2-输入电压整流后的电压波形具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步描述图2给出了本发明的工作过程电路图，在一个开关周期内，其工作过程如下t0～t1，如图2(a)，开关管S关断。输入端对电容C1进行充电，C1电压线性上升。上周期储存在主变压器T1的能量传给副边并向输出端传递。由于T1的漏感的存在，主变压器T1的原边电流不为零。电流流动回路为T1-C3-D2，电流对C3进行充电，漏感上的能量转移到C3上。同时，上一周期储存在辅助变压器T2上的能量由副边传给输出端。
t1～t2，如图2(b)，开关管S开通。电容C1通过T1-S进行放电。T1的原边上的电流线性上升，T1起储能作用。同时，C3上的能量通过C3-S-T2回路传给T2的副边。
t2～T，如图2(c)。电容C1放电完毕，电容C1上电压为0。电流沿回路T1-S-D1继续流动，D1起续流二极管作用。
图3给出了图1所示的C1和T1电压的波形图，VC1在每个开关周期内过零。VC1在工频模式下的电压波形见图4。如果把每个开关周期内VC1的平均值连成曲线，就刚好是输入电压整流后的电压波形。
为验证本发明的单级功率因数校正电路的功率因数校正能力和电压调节性能，我们进行了有关实验，并采用电流型控制技术对该电路进行控制。实验结果表明，功率因数和效率分别达到98％和75％。相对于传统的单级PFC电路，该发明的单级功率因数校正电路有两大优点一是不连续电容电压工作模式实现高功率因数；二是变压器代替了储能电容实现低频储能。由于输入电流工作于连续电流模式，减小了EMI和THD，相对于传统的单级PFC变换器功率因数有所提高，可以应用在一些小功率应用场合中。
权利要求
1.一种单级功率因数校正电路，主要包括整流桥Q，主变压器T1，辅助变压器T2，开关管S，输入电感Ls，二极管D1、D2、D3、D4、D5和输入电容C1、无极性电容C3，其特征在于，主变压器T1用于储存能量，输入电感Ls、二极管D1和输入电容C1用于实现功因数校正，所述整流桥Q的阴极与输入电感Ls的一端相连，所述输入电感Ls的另一端分别与二极管D1的阴极、输入电容C1的一端、主变压器T1的原边的同名端以及D2的阴极连接；整流桥Q的阳极分别与二极管D1的阳极、输入电容C1的另一端、开关管S的源极以及辅助变压器T2的原边的同名端相连；主变压器T1的原边的异名端与开关管S的漏极相连，二极管D2的阳极与二极管D3的阴极连接，主变压器T1的原边的异名端和开关管S的漏极之间的连接点与二极管D2、D3之间的连接点通过无极性电容C3相连接，二极管D3的阳极与辅助变压器T2的原边的异名端连接；主变压器T1副边的同名端与辅助变压器T2的副边的同名端连接，其连接点再与输出滤波电路的阴极连接；主变压器T1的副边的异名端与二极管D4的阳极连接，辅助变压器T2副边的异名端与二极管D5的阳极连接；二极管D4的阴极和二极管D5的阴极相连，其连接点再与输出滤波器的阳极连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型的单级功率因数校正电路，其特征在于，所述辅助变压器T2、二极管D2、D3以及无极性电容C3构成了无损缓冲器回路。
3.根据权利要求1所述的一种新型的单级功率因数校正电路，其特征在于，所述主变压器T1和辅助变压器T2采用反激变压器。
全文摘要
本发明涉及一种单级功率因数校正电路，主要包括整流桥Q，主变压器T
文档编号H02M3/335GK1545192SQ200310112238
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月21日 优先权日2003年11月21日
发明者张波, 谢仁践, 张 波 申请人:华南理工大学