專利名稱：正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種單相有源功率因數(shù)校正升壓器，特別是一種直接接交流而輸出正、負(fù)雙電壓的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，即正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高電源的功率因數(shù)、減小用電無功損耗，通常都采用功率因數(shù)校正電路來提高電源設(shè)備的功率因數(shù)，而現(xiàn)有的單相有源功率因數(shù)校正電路，即單相有源功率因數(shù)校正升壓器，一般都是由儲能電感L、整流二極管D、輸出濾波電容C、開關(guān)管S、專用的脈寬調(diào)制集成電路和其外圍組件構(gòu)成的開關(guān)管開關(guān)控制器4與輸入電壓信號采樣器1、輸入電流信號采樣器2及輸出電壓信號采樣器3構(gòu)成的，如附圖1所示，開關(guān)管開關(guān)控制器4依據(jù)檢取的輸入電壓信號、輸入電流信號和輸出電壓負(fù)反饋信號控制構(gòu)成的功率因數(shù)校正升壓器工作，一般接在整流器DZ的輸出端使用，輸出僅為單電壓(正電壓或負(fù)電壓)，由于輸出不能直接接逆變電路，而在逆變時，中間還需設(shè)置隔離裝置，因而制造的AC-AC電源電路復(fù)雜，制造成本高，除此之外，這樣的功率因數(shù)校正升壓器接在整流器DZ輸出端制造的電源，還由于需主整流器DZ且主整流器DZ要承擔(dān)用電負(fù)載、容量要求大，增加制造成本。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有的單相有源功率因數(shù)校正升壓器單電壓輸出之不足，而提供一種直接接交流而輸出正、負(fù)雙電壓的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，即正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為這種直接接交流而輸出正、負(fù)雙電壓的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，即正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，它是由儲能電感L、正電壓輸出整流二極管D1與正電壓輸出濾波電容C1、負(fù)電壓輸出整流二極管D2與負(fù)電壓輸出濾波電容C2、全波整流器6、開關(guān)管S、專用的脈寬調(diào)制集成電路和其外圍組件構(gòu)成的開關(guān)管開關(guān)控制器4、輸入電壓信號采樣器1和其輸出端連接的有源正向精密檢波器7、輸入電流信號采樣器2及正電壓輸出信號采樣器31、正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K1、負(fù)電壓輸出信號采樣器32、負(fù)電壓輸出信號反相器9、負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K2、輸入交流信號采樣器5及其輸出端連接的控制信號發(fā)生器8構(gòu)成的，輸入交流信號采樣器5輸出端連接的控制信號發(fā)生器8是一過零觸發(fā)器，輸出與輸入交流同頻同相的方波信號，控制正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K1和負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K2于輸入交流正、負(fù)半周內(nèi)輪流工作，而整流器6接在儲能電感L的輸出端，開關(guān)管S接在整流器6的輸出端，開關(guān)管開關(guān)控制器4的輸入電壓信號輸入端與有源正向精密檢波器7的輸出端相連、輸入電流信號輸入端與輸入電流信號采樣器2的輸出端相連，儲能電感L、接在儲能電感L輸出端的整流器6及接在整流器6輸出端的開關(guān)管S和接在儲能電感L輸出端的正電壓輸出整流二極管D1與正電壓輸出濾波電容C1構(gòu)成正電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器，儲能電感L、接在儲能電感L輸出端的整流器6及接在整流器6輸出端的開關(guān)管S和接在儲能電感L輸出端的負(fù)電壓輸出整流二極管D2與負(fù)電壓輸出濾波電容C2構(gòu)成負(fù)電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器，正、負(fù)電壓輸出信號采樣器(31、32)的輸入端分別與正、負(fù)電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器的輸出端相連，正電壓輸出信號采樣器31的輸出端通過正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K1與開關(guān)管開關(guān)控制器4的輸出電壓反饋信號輸入端相連，負(fù)電壓輸出信號采樣器32的輸出端與負(fù)電壓輸出信號反相器9的輸入端相連，負(fù)電壓輸出信號反相器9的輸出端通過負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K2與開關(guān)管開關(guān)控制器4的輸出電壓反饋信號輸入端相連，輸入交流信號采樣器5接在交流輸入端、其輸出端連接的控制正電壓輸出信號反饋模擬開關(guān)K1和負(fù)電壓輸出信號反饋模擬開關(guān)K2輪流工作的控制信號發(fā)生器8的輸出端與控制正電壓輸出信號反饋的模擬開關(guān)K1控制端和控制負(fù)電壓輸出信號反饋的模擬開關(guān)K2控制端相連。這樣的正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，有源正向精密檢波器7用于在輸入交流負(fù)半周內(nèi)將輸入電壓信號采樣器1檢取的輸入電壓信號反相變?yōu)闃O性與輸入電壓信號采樣器1在輸入交流正半周內(nèi)檢取的輸入電壓信號相同而僅反映輸入電壓幅值的輸入電壓信號，這樣，在輸入交流的正半周內(nèi)，構(gòu)成的正電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器由開關(guān)管開關(guān)控制器4依據(jù)實(shí)際檢取的輸入電壓信號、輸入電流信號和通過正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K1反饋的正輸出電壓負(fù)反饋信號控制工作；而在輸入交流的負(fù)半周內(nèi)，構(gòu)成的負(fù)電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器即可由開關(guān)管開關(guān)控制器4依據(jù)檢取并經(jīng)有源正向精密檢波器7反相而僅反映輸入電壓幅值的輸入電壓信號、輸入電流信號和通過負(fù)電壓輸出信號反相器9反相并通過負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K2反饋的負(fù)輸出電壓負(fù)反饋信號控制工作。
本實(shí)用新型所提供的這種正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，將輸出正電壓與輸出負(fù)電壓的兩套功率因數(shù)校正電路巧妙地結(jié)合在了一起，解決了現(xiàn)有的單相有源功率因數(shù)校正升壓器單電壓輸出不能直接接逆變電路的問題，不僅能提高電源的功率因數(shù)，減小用電無功損耗，而且還使制造的AC-AC電源電路簡化、成本降低，而直接接交流輸入的無主整流器技術(shù)方案，使電路更簡化、節(jié)能，也使電源制造成本更低、可靠性更高。
圖1為現(xiàn)有使用中的單相有源功率因數(shù)校正升壓器的電原理圖。
圖2為本實(shí)用新型所提供的正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器的電原理圖。
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器的電原理圖。
具體實(shí)施方式
參照附圖2、3，本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的這種正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，它是由儲能電感L、正電壓輸出整流二極管D1與正電壓輸出濾波電容C1、負(fù)電壓輸出整流二極管D2與負(fù)電壓輸出濾波電容C2、全波整流器6、開關(guān)管S、UC3854型脈寬調(diào)制集成電路和其外圍組件構(gòu)成的開關(guān)管開關(guān)控制器4、輸入電壓信號采樣器1和其輸出端連接的有源正向精密檢波器7、輸入電流信號采樣器2及正電壓輸出信號采樣器31、正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K1、負(fù)電壓輸出信號采樣器32、負(fù)電壓輸出信號反相器9、負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K2、輸入交流信號采樣器5及其輸出端連接的控制信號發(fā)生器8構(gòu)成的，所述的有源正向精密檢波器7由運(yùn)算放大器T1、運(yùn)算放大器T1輸出端連接的檢波二極管D3及跨接在檢波二極管D3輸出端與運(yùn)算放大器T1反相輸入端間的電阻R1和電容C3構(gòu)成，運(yùn)算放大器T1反相輸入端與輸入電壓信號采樣器1輸出端相連；所述的負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K2是一個組合開關(guān)，由兩模擬開關(guān)(K21、K22)組合構(gòu)成，模擬開關(guān)K21的控制端通過限流電阻R7接高電位并通過模擬開關(guān)K22接低電位；所述的輸入交流信號采樣器5由分壓電阻(R2、R3)和與電阻R3并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管Dw構(gòu)成，其輸出端連接的控制信號發(fā)生器8是一過零觸發(fā)器，由運(yùn)算放大器T2和其同相輸入端偏置分壓電阻(R4、R5)及跨接在運(yùn)算放大器T2輸出端與其同相輸入端間的電阻R6構(gòu)成，輸出與輸入交流同頻同相的方波信號，控制正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K1和負(fù)電壓輸出信號反饋控制組合模擬開關(guān)K2于輸入交流正、負(fù)半周內(nèi)輪流工作，而整流器6接在儲能電感L的輸出端，開關(guān)管S接在整流器6的輸出端，開關(guān)管開關(guān)控制器4的輸入電壓信號輸入端與有源正向精密檢波器7的檢波二極管D3的輸出端相連、輸入電流信號輸入端與輸入電流信號采樣器2的輸出端相連，儲能電感L、接在儲能電感L輸出端的整流器6及接在整流器6輸出端的開關(guān)管S和接在儲能電感L輸出端的正電壓輸出整流二極管D1與正電壓輸出濾波電容C1構(gòu)成正電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器，儲能電感L、接在儲能電感L輸出端的整流器6及接在整流器6輸出端的開關(guān)管S和接在儲能電感L輸出端的負(fù)電壓輸出整流二極管D2與負(fù)電壓輸出濾波電容C2構(gòu)成負(fù)電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器，正、負(fù)電壓輸出信號采樣器(31、32)的輸入端分別與正、負(fù)電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器的輸出端相連，正電壓輸出信號采樣器31的輸出端通過正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)K1與開關(guān)管開關(guān)控制器4的輸出電壓反饋信號輸入端相連，負(fù)電壓輸出信號采樣器32的輸出端與負(fù)電壓輸出信號反相器9的輸入端相連，負(fù)電壓輸出信號反相器9的輸出端通過負(fù)電壓輸出信號反饋控制組合模擬開關(guān)K2的模擬開關(guān)K21與開關(guān)管開關(guān)控制器4的輸出電壓反饋信號輸入端相連，輸入交流信號采樣器5接在交流輸入端、其輸出端連接的控制正電壓輸出信號反饋模擬開關(guān)K1和負(fù)電壓輸出信號反饋模擬開關(guān)K2輪流工作的控制信號發(fā)生器8的輸出端與控制正電壓輸出信號反饋的模擬開關(guān)K1控制端和控制負(fù)電壓輸出信號反饋的組合模擬開關(guān)K2的模擬開關(guān)K22控制端相連。
圖中，U+—正直流電。
權(quán)利要求1.一種正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，具有儲能電感(L)、整流二極管與輸出濾波電容、開關(guān)管(S)、專用的脈寬調(diào)制集成電路和其外圍組件構(gòu)成的開關(guān)管開關(guān)控制器(4)、輸入電壓信號采樣器(1)、輸入電流信號采樣器(2)及輸出信號采樣器，其特征在于它是由儲能電感(L)、正電壓輸出整流二極管(D1)與正電壓輸出濾波電容(C1)、負(fù)電壓輸出整流二極管(D2)與負(fù)電壓輸出濾波電容(C2)、全波整流器(6)、開關(guān)管(S)、專用的脈寬調(diào)制集成電路和其外圍組件構(gòu)成的開關(guān)管開關(guān)控制器(4)、輸入電壓信號采樣器(1)和其輸出端連接的有源正向精密檢波器(7)、輸入電流信號采樣器(2)及正電壓輸出信號采樣器(31)、正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)(K1)、負(fù)電壓輸出信號采樣器(32)、負(fù)電壓輸出信號反相器(9)、負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)(K2)、輸入交流信號采樣器(5)及其輸出端連接的控制信號發(fā)生器(8)構(gòu)成的，輸入交流信號采樣器(5)輸出端連接的控制信號發(fā)生器(8)是一過零觸發(fā)器，而整流器(6)接在儲能電感(L)的輸出端，開關(guān)管(S)接在整流器(6)的輸出端，開關(guān)管開關(guān)控制器(4)的輸入電壓信號輸入端與有源正向精密檢波器(7)的輸出端相連、輸入電流信號輸入端與輸入電流信號采樣器(2)的輸出端相連，儲能電感(L)、接在儲能電感(L)輸出端的整流器(6)及接在整流器(6)輸出端的開關(guān)管(S)和接在儲能電感(L)輸出端的正電壓輸出整流二極管(D1)與正電壓輸出濾波電容(C1)構(gòu)成正電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器，儲能電感(L)、接在儲能電感(L)輸出端的整流器(6)及接在整流器(6)輸出端的開關(guān)管(S)和接在儲能電感(L)輸出端的負(fù)電壓輸出整流二極管(D2)與負(fù)電壓輸出濾波電容(C2)構(gòu)成負(fù)電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器，正、負(fù)電壓輸出信號采樣器(31、32)的輸入端分別與正、負(fù)電壓輸出功率因數(shù)校正升壓器的輸出端相連，正電壓輸出信號采樣器(31)的輸出端通過正電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)(K1)與開關(guān)管開關(guān)控制器(4)的輸出電壓反饋信號輸入端相連，負(fù)電壓輸出信號采樣器(32)的輸出端與負(fù)電壓輸出信號反相器(9)的輸入端相連，負(fù)電壓輸出信號反相器(9)的輸出端通過負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)(K2)與開關(guān)管開關(guān)控制器(4)的輸出電壓反饋信號輸入端相連，輸入交流信號采樣器(5)接在交流輸入端、其輸出端連接的控制正電壓輸出信號反饋模擬開關(guān)(K1)和負(fù)電壓輸出信號反饋模擬開關(guān)(K2)輪流工作的控制信號發(fā)生器(8)的輸出端與控制正電壓輸出信號反饋的模擬開關(guān)(K1)控制端和控制負(fù)電壓輸出信號反饋的模擬開關(guān)(K2)控制端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，其特征在于所述的負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)(K2)是一個組合開關(guān)，由兩模擬開關(guān)(K21、K22)組合構(gòu)成，模擬開關(guān)(K21)的控制端通過限流電阻(R7)接高電位并通過模擬開關(guān)(K22)接低電位，負(fù)電壓輸出信號反相器(9)的輸出端通過組合模擬開關(guān)(K2)的模擬開關(guān)(K21)與開關(guān)管開關(guān)控制器(4)的輸出電壓反饋信號輸入端相連，控制信號發(fā)生器(8)的輸出端與組合模擬開關(guān)(K2)的模擬開關(guān)(K22)控制端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，其特征在于所述的有源正向精密檢波器(7)是由運(yùn)算放大器(T1)、運(yùn)算放大器(T1)輸出端連接的檢波二極管(D3)及跨接在檢波二極管(D3)輸出端與運(yùn)算放大器(T1)反相輸入端間的電阻(R1)和電容(C3)構(gòu)成的，運(yùn)算放大器(T1)反相輸入端與輸入電壓信號采樣器(1)輸出端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，其特征在于所述的輸入交流信號采樣器(5)是由分壓電阻(R2、R3)和與電阻(R3)并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管(Dw)構(gòu)成的，其輸出端連接的控制信號發(fā)生器(8)由運(yùn)算放大器(T2)和其同相輸入端偏置分壓電阻(R4、R5)及跨接在運(yùn)算放大器(T2)輸出端與其同相輸入端間的電阻(R6)構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，其特征在于所述的輸入交流信號采樣器(5)是由分壓電阻(R2、R3)和與電阻(R3)并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管(Dw)構(gòu)成的，其輸出端連接的控制信號發(fā)生器(8)由運(yùn)算放大器(T2)和其同相輸入端偏置分壓電阻(R4、R5)及跨接在運(yùn)算放大器(T2)輸出端與其同相輸入端間的電阻(R6)構(gòu)成。
專利摘要一種正、負(fù)雙電壓輸出的單相有源功率因數(shù)校正升壓器，由儲能電感、正負(fù)電壓輸出整流二極管、正負(fù)電壓輸出濾波電容、全波整流器、開關(guān)管及其開關(guān)控制器、輸入電壓信號采樣器和其輸出端連接的有源正向精密檢波器、輸入電流信號采樣器及正負(fù)電壓輸出信號采樣器、正負(fù)電壓輸出信號反饋控制模擬開關(guān)、負(fù)電壓輸出信號反相器、輸入交流信號采樣器及其輸出端連接的控制信號發(fā)生器構(gòu)成，解決了單相有源功率因數(shù)校正升壓器單電壓輸出不能直接接逆變電路的問題，不僅能提高電源的功率因數(shù)，減小用電無功損耗，而且還使制造的AC－AC電源電路簡化、成本降低，而直接接交流輸入的無主整流器技術(shù)方案，使電路更簡化、節(jié)能，也使電源制造成本更低、可靠性更高。
文檔編號H02J3/18GK2591836SQ02247979
公開日2003年12月10日 申請日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者陳冀生, 張耀南, 王國華, 韓廣明, 楊東亮 申請人:石家莊國耀電子科技有限公司