自激式BJT型无桥Buck-Boost PFC整流电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及PFC整流电路，应用于交流输入、直流输出的高质量电能变换场合， 如：微能量收集系统、新能源发电系统、蓄电池充电系统、LED照明系统等，尤其是一种无桥 Buck-BoostPFC整流电路。
【背景技术】
[0002] PFC整流电路是一种具有功率因数校正（PFC)功能的能将交流电能转换成直流电 能的电路，可提高直流负载对交流电源的利用率并且减小电流谐波对交流母线或交流电网 的污染。
[0003] 传统Buck-BoostPFC整流电路是一种PFC整流电路，其主电路一般由桥式整流电 路级联Buck-Boost电路而成。为了减小桥式整流电路的损耗，无桥Buck-BoostPFC整流 电路应运而生。无桥Buck-BoostPFC整流电路主要通过减少通路中导通器件数目的办法 来达到提升电路效率的目的。
[0004] 早期，Si材料的BJT具有较大的驱动损耗、较高的开关损耗、较大的器件动态阻抗 等缺点。因此，为了获得低功耗，中小功率的无桥Buck-BoostPFC整流电路中的全控型器 件大多采用M0SFET。但是，MOSFET是电压型驱动器件，与电流型驱动器件BJT相比，MOSFET 的驱动电路要比BJT的驱动电路更复杂。尤其在超低压或高压的工作环境中，MOSFET驱动 电路的设计难度相当大。
【发明内容】
[0005] 为克服现有MOS阳T型无桥Buck-BoostPFC整流电路中MOS阳T驱动电路复杂、驱 动效率较低、自启动性能较差的不足，本发明提供一种简化驱动电路结构、驱动效率较高、 同时获得易自启动的性能的自激式BJT型无桥Buck-BoostPFC整流电路。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] 一种自激式BJT型无桥Buck-BoostPFC整流电路，包括输入电容Ci、PNP型BJT 管QUPNP型BJT管Q2、NPN型BJT管Q3、NPN型BJT管Q4、PNP型BJT管Q5、PNP型BJT管 Q6、二极管D1、电感11、输出电容Co、电阻RU电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和 用于通过端口a控制PNP型BJT管Ql的基极电流从而实现对PNP型BJT管Ql工作状态的 控制W及通过端口b控制PNP型BJT管Q2的基极电流从而实现对PNP型BJT管Q2工作状 态的控制的受控电流源组M1，输入电容Ci的一端同时与交流电源vac的正端、电阻R4的一 端、PNP型BJT管Ql的发射极、PNP型BJT管Q5的发射极、NPN型BJT管Q3的发射极W及 电阻R2的一端相连，PNP型BJT管Ql的集电极同时与电阻R3的一端、电阻R6的一端、PNP 型BJT管Q2的集电极、二极管Dl的阴极W及电感Ll的一端相连，二极管Dl的阳极同时与 输出电容Co的一端、输出电压Vo的正端W及负载Zl的一端相连，输出电容Co的另一端同 时与输出电压Vo的负端、负载Zl的另一端、电感Ll的另一端、NPN型BJT管Q3的集电极 W及NPN型BJT管Q4的集电极相连，NPN型BJT管Q4的发射极同时与电阻R5的一端、PNP 型BJT管Q6的发射极、PNP型BJT管Q2的发射极、电阻Rl的一端、输入电容Ci的另一端W及交流电源vac的负端相连，NPN型BJT型Q3的基极与电阻Rl的另一端相连，NPN型BJT 管Q4的基极与电阻R4的另一端相连，PNP型BJT管Q5的基极同时与电阻R2的另一端W 及电阻R3的另一端相连，PNP型BJT管Q6的基极同时与电阻R5的另一端W及电阻R6的 另一端相连，PNP型BJT管Ql的基极同时与PNP型BJT管Q5的集电极W及受控电流源组 Ml的端口a相连，PNP型BJT管Q2的基极同时与PNP型BJT管Q6的集电极W及受控电流 源组Ml的端口b相连。
[000引进一步，电阻Rl两端并联加速电容Cl,电阻R3两端并联加速电容C2,电阻R4两 端并联加速电容C3,电阻R6两端并联加速电容C4。该方案能加速所述自激式BJT型无桥 Buck-BoostPFC整流电路的动态特性。
[0009] 再进一步，所述受控电流源组Ml包括NPN型BJT管化UNPN型BJT管化2、NPN型 BJT管化3、NPN型BJT管化4、电阻RaU电阻Ra2、电阻Ra3、电阻Ra4、电阻RaS和电阻Ra6， NPN型BJT管Qal的集电极为受控电流源组Ml的端口a,NPN型BJT管Qa3的集电极为受 控电流源组Ml的端口b，NPN型BJT管Qal的发射极同时与电阻Ra2的一端W及电阻RaS 的一端相连，NPN型BJT管Qa2的基极与电阻Ra2的另一端相连，NPN型BJT管化2的集电 极同时与NPN型BJT管化1的基极W及电阻Ral的一端相连，电阻Ral的另一端与交流电 源vac的正端相连，NPN型BJT管化3的发射极同时与电阻Ra5的一端W及电阻Ra6的一 端相连，NPN型BJT管Qa4的基极与电阻Ra5的另一端相连，NPN型BJT管Qa4的集电极同 时与NPN型BJT管Qa3的基极W及电阻Ra4的一端相连，电阻Ra4的另一端与交流电源vac 的负端相连，NPN型BJT管化2的发射极同时与电阻Ra3的另一端、电阻Ra6的另一端、NPN 型BJT管Qa4的发射极W及输出电压Vo的负端相连。所述自激式BJT型无桥Buck-Boost PFC整流电路具有输入电流限流保护功能。
[0010] 更进一步，所述受控电流源组Ml包括NPN型BJT管邮1、NPN型BJT管邮2、NPN 型BJT管邮3、NPN型BJT管邮4、二极管化1、二极管化2、电阻化1、电阻化2、电阻化3、电 阻化4、电阻化5、电阻化6、电阻化7、电阻化8和电容Cbl,电阻化3的一端为受控电流源组 Ml的端口曰，电阻化6的一端为受控电流源组Ml的端口b，电阻化3的另一端与NPN型BJT 管邮1的集电极相连，NPN型BJT管邮1的基极同时与电阻化2的一端W及二极管化1的 阴极相连，电阻化2的另一端同时与电阻化1的一端W及NPN型BJT管邮2的集电极相连， 电阻化1的另一端同时与交流电源vac的正端、NPN型BJT管邮3的发射极W及二极管化2 的阳极相连，电阻化6的另一端与NPN型BJT管邮3的集电极相连，NPN型BJT管邮3的基 极同时与电阻化5的一端W及二极管化2的阳极相连，电阻化5的另一端同时与电阻化4 的一端W及NPN型BJT管邮4的集电极相连，电阻化4的另一端同时与交流电源vac的负 端、NPN型BJT管邮1的发射极W及二极管化1的阳极相连，NPN型BJT管邮2的基极同时 与NPN型BJT管邮4的基极、电容Cbl的一端、电阻化8的一端W及电阻化7的一端相连， 电阻化7的另一端同时与输出电压Vo的正端、电容Cbl的另一端、NPN型BJT管邮2的发 射极W及NPN型BJT管邮4的发射极相连，电阻化8的另一端与输出电压Vo的负端相连。 所述自激式BJT型无桥Buck-BoostPFC整流电路具有输出稳压功能。
[0011] 本发明的技术构思为：随着新型半导体材料器件的发展，新材料（如SiC)的BJT 已表现出了较小的驱动损耗、很低的电阻系数、较快的开关速度、较小的溫度依赖性、良好 的短路能力W及不存在二次击穿等诸多优点。在中小功率的无桥Buck-BoostPFC整流电 路中采用新材料的BJT，不但可W获得低功耗，而且还可W简单化全控型器件的驱动电路。 [001引无桥Buck-BoostPFC整流电路中的全控型器件采用BJT，利用BJT工作性能的优 点并运用自激电路技术可同时实现电路简单、高效率、易自启动等性能。
[0013] 本发明的有益效果主要表现在：自激式BJT型无桥Buck-BoostPFC整流电路具有 将交流电能高质量地转换成直流电能的能力，而且输出直流电压的绝对值可W大于、小于 或等于输入交流电压的幅值，电路简单、驱动效率高、自启动容易、适合于多种控制方法。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明基本的电路结构示意图。
[0015] 图2是本发明加速动态特性后的电路结构示意图。
[0016] 图3是本发明实施例1的电路图。
[0017] 图4是本发明实施例2的电路图。
[0018] 图5是本发明实施例1的仿真工作波形图。
[0019] 图6是本发明实施例1的仿真工作波形细节图。
[0020] 图7是本发明实施例2的仿真工作波形图。
[0021] 图8是本发明实施例2的仿真工作波形细节图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0023] 参照图1和图2, 一种自激式BJT型无桥Buck-BoostPFC整流电路，包括输入电 容Ci、PNP型BJT管QUPNP型BJT管Q2、NPN型BJT管Q3、NPN型BJT管Q4、PNP型BJT管 Q5、PNP型BJT管Q6、二极管D1、电感11、输出电容Co、电阻RU电阻R2、电阻R3、电阻R4、电 阻R5、电阻R6和用于通过端口a控制PNP型BJT管Ql的基极电流从而实现对PNP型BJT 管Ql工作状态的控制W及通过端口b控制PNP型BJT管Q2的基极电流从而实现对PNP型 BJT管Q2工作状态的控制的受控电流源组M1，输入电容Ci的一端同时与交流电源vac的 正端、电阻R4的一端、PNP型BJT管Ql的发射极、PNP型BJT管Q5的发射极、NPN型BJT管 Q3的发射极W及电阻R2的一端相连，PNP型BJT管Ql的集电极同时与电阻R3的一端、电 阻R6的一端、PNP型BJT管Q2的集电极、二极管Dl的阴极W及电感