專利名稱：一種感容并聯(lián)型被動(dòng)式pfc電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及被動(dòng)式PFC電路，具體的說是一種感容并聯(lián)型被 動(dòng)式PFC電路，尤其是指平板電視開關(guān)電源的無源PFC電路。
背景技術(shù)：
為滿足ccc對(duì)諧波電流的要求，目前大多數(shù)平板電視電源均采用 有源PFC電路，功率因數(shù)均在0. 9以上。有源PFC電路是通過一系列 的功率控制使輸入電流跟隨輸入電壓變化，所以PF很高，在低壓時(shí) 可以接近理想的1，諧波電流低，效率高，輸出電壓有一定的穩(wěn)定性; 但也有其缺點(diǎn)，如電路復(fù)雜，成本高，電路工作可靠性降低，加工 測試成本增加等。而且，由于主電解電容的插入，當(dāng)輸入電壓在高端 時(shí)(輸入電壓高端指輸入電壓在185 264V之間，常見于中國、澳大 利亞等國家電網(wǎng)中)，會(huì)使整機(jī)電路的PF值下降，諧波電流增加，無 法滿足CCC對(duì)電源的8°/。諧波要求。
無源PFC電路常見于PC電源中，當(dāng)電感器選擇恰如其分時(shí)，具 有電路簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，在輸入交流電壓的每半個(gè)周期中，電壓 上升到濾波電容上的直流電壓Vdc時(shí)，整流二極管導(dǎo)通，電流將通過 整流二極管，電感L對(duì)電容C充電，同時(shí)為負(fù)載供電。在輸入正弦電 壓Vac高于Vdc電壓的時(shí)間內(nèi)，電感儲(chǔ)存能量。當(dāng)輸入正弦電壓低至 Vdc電壓時(shí)，電感為了維持電流不變，電壓極性開始反向，電感由存 儲(chǔ)能量轉(zhuǎn)向釋放能量，此時(shí)交流輸入電壓Vac和電感電壓串聯(lián)，通過 整流二極管繼續(xù)為負(fù)載供電，直到能量放完，電感電壓為零，半周期 工作結(jié)束。由此可知，由于電感的限流作用和半周工作期內(nèi)能量的存 儲(chǔ)和釋放作用，與一般電容濾波電路相比，LC整流濾波電路降低了 輸入電流幅值，增加了半周期中整流二極管的導(dǎo)通時(shí)間，不論是功率因數(shù)還是輸入電流總諧波失真(THD)均得到了改善。但缺點(diǎn)也不容忽
視PFC電感體積大而且很笨重，對(duì)整機(jī)振動(dòng)可靠性影響很大，需要 專門考慮加固等問題。因此不適合直接應(yīng)用到平板電視中使用。

實(shí)用新型內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種感
容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路，電路簡單，成本低廉，對(duì)整機(jī)振動(dòng)可靠性 影響很小，符合CCC對(duì)電源的8%諧波要求，因?yàn)槭沟肞FC校正電感 高頻化，PFC電感重量大大減輕。
為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是 一種感容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路，其特征在于硅橋式整流器的 引腳1和電容C1的一端連接，引腳2和電容C1的另一端均接地，二 極管Dl、 D2的正極均和硅橋式整流器的引腳1連接，二極管Dl的負(fù) 極分別和電容C2的正極、反激變壓器T1F的初級(jí)線圈一端連接，電 容C2的負(fù)極接地，二極管D2的負(fù)極和高頻電感L4F串聯(lián)后與反激變 壓器T1F的初級(jí)線圈的中心抽頭連接，場效應(yīng)管Q1的柵極空置，源 極接地，漏極與反激變壓器T1F的初級(jí)線圈另一端連接。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，硅橋式整流器的型號(hào)為T6KB60 BD1， 反激變壓器T1F的型號(hào)為TR-EP3220，高頻電感L4F的型號(hào)為RM8 96UH。
本實(shí)用新型所述的感容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路，電路簡單，成本 低廉，對(duì)整機(jī)振動(dòng)可靠性影響很小，符合CCC對(duì)電源的8Q/。諧波要求， 因?yàn)槭沟肞FC校正電感高頻化，PFC電感重量大大減輕。本實(shí)用新型 是一種新型電感電容并聯(lián)型無源PFC電路，可以應(yīng)用于平板電視開關(guān) 電源的無源PFC電路。

本實(shí)用新型有如下附圖
圖1感容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路的電路原理圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本實(shí)用新型所述的感容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路的電路原理 圖，硅橋式整流器的引腳1和電容C1的一端連接，引腳2和電容C1 的另一端均接地，二極管Dl、 D2的正極均和硅橋式整流器的引腳1 連接，二極管D1的負(fù)極分別和電容C2的正極、反激變壓器T1F的初 級(jí)線圈一端連接，電容C2的負(fù)極接地，二極管D2的負(fù)極和高頻電感 L4F串聯(lián)后與反激變壓器T1F的初級(jí)線圈的中心抽頭連接，場效應(yīng)管 Ql的柵極空置，源極接地，漏極與反激變壓器T1F的初級(jí)線圈另一 端連接。本實(shí)用新型給出的技術(shù)方案的特點(diǎn)是將電感疊加在主變壓 器上(也就是開關(guān)電源中)使其高頻化，整流后的100Hz波動(dòng)電壓加 在電感一端，使得電流跟隨100Hz波動(dòng)電壓變化達(dá)到高頻電流包絡(luò)跟 隨100Hz波動(dòng)電壓的變化，達(dá)到輸入電壓與電流無相位差而校正PF 值。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，硅橋式整流器的型號(hào)為T6KB60 BD1， 反激變壓器T1F的型號(hào)為TR-EP3220，高頻電感L4F的型號(hào)為腿8 96UH。
本實(shí)用新型是一種應(yīng)用在中小功率的電路，應(yīng)用中小功率的消費(fèi) 類電子產(chǎn)品當(dāng)中，例如可以應(yīng)用于平板電視開關(guān)電源的無源PFC電 路。PFC校正電感從AC支路放到高頻支路中來，所以可以高頻化、 小型化。讓其工作在開關(guān)電源的工作頻率下，疊加在高頻開關(guān)電源上， 參與其工作。工作原理可以概括為將傳統(tǒng)的無源PFC校正電感放于高 頻開關(guān)電源支路當(dāng)中，使其高頻化，降低體積與成本，而同樣可以達(dá) 到校正PFC值的效果，而且可以做得更高。分為兩個(gè)支路， 一個(gè)電容 支路， 一個(gè)電感支路，這兩個(gè)支路一起疊加在反激變壓器上面，利用高頻反激開關(guān)電源的特性與電感，電容的特性，將輸入的電流校正成
70KHz的高頻電流，消除大電解100Hz充電，70KHz放電的特性，增 加整流二極管的導(dǎo)通角，從而校正了PF值，降低了諧波電流。本實(shí) 用新型還可以應(yīng)用于反激，半橋，全橋等拓?fù)?，為了方便具體描述其 工作原理，我們將以普通反激為例來設(shè)計(jì)本實(shí)用新型技術(shù)在反激中的 應(yīng)用，其他的拓?fù)浞绞嚼淄?，不再遨述。本?shí)用新型的工作原理概要 如下在反激電路中，如果將PFC校正電感從所串聯(lián)的交流支路放到 高頻支路中來，就可以使電感高頻化與小型化。主電路的反激拓?fù)涔?作在67KHz，如果將PFC校正電感連接在中心抽頭上，這樣就疊加在 了高頻開關(guān)電源上，并參與其工作。為了其正常工作我們加入了兩個(gè) 隔離二極管Dl與D2，如圖1所示。這樣我們可以看到分為兩個(gè)支路， 一個(gè)電容支路， 一個(gè)電感支路，這兩個(gè)支路一起疊加在反激變壓器上 面。利用高頻反激開關(guān)電源的特性與電感，電容的特性，將輸入的電 流校正成70KHz的高頻電流，消除大電解100Hz充電，70KHz放電的
特性，增加整流二極管的導(dǎo)通角，從而校正了PF值，降低了諧波電 流。
如圖1所示，本實(shí)用新型的工作過程如下
在電源開機(jī)的瞬間，電流通過D1，對(duì)大電解C2充電，形成于正 常工作電流10 20倍的沖擊電流，充電時(shí)間與電解的容量與輸入電 壓有關(guān)，當(dāng)電解上的電壓達(dá)到輸入電壓的峰值時(shí)，充電截止。當(dāng)電解 充滿電荷后，反激電路進(jìn)入正常工作的狀態(tài)。
一路的電流通過D2、 L4F、 T1F、 Ql對(duì)地形成一個(gè)支路，由于電 感L4F的感量較大，加上變壓器T1F的一半線圈，使得電流線性上升， 在場效應(yīng)管Ql關(guān)斷時(shí)達(dá)到一個(gè)頂峰，L4F上感應(yīng)出一個(gè)左正右負(fù)的 電動(dòng)勢。
另一個(gè)支路的電流通過電解放電，通過T1F、 Ql也形成一個(gè)電流 支路。當(dāng)Q1關(guān)斷時(shí)，T1F中存儲(chǔ)的能量通過次級(jí)向負(fù)載釋放，而L4F 中存儲(chǔ)的能量只能通過T1F的上半線圈與電解形成一個(gè)放電的回路，
6L4F中形成一個(gè)左負(fù)右正的電動(dòng)勢，通過T1F上半線圈、C2、 D2回到 L4F，所以L4F將在Ql導(dǎo)通期間存儲(chǔ)的能量在Ql截止時(shí)釋放到電容 中，以便下個(gè)導(dǎo)通時(shí)間到來時(shí)電解電容不需要通過D1向電網(wǎng)補(bǔ)充電 荷。所以工作的支路有兩條，在Q1導(dǎo)通時(shí)給變壓器的氣隙存儲(chǔ)能量 的同時(shí)也給LF4F存儲(chǔ)能量，截止時(shí)主變壓器T1F在釋放能量的同時(shí)， Dl的截止讓電感LF4F正好可以補(bǔ)充大電解電容損失的能量。
電感右端接變壓器中點(diǎn)，為典型反激波形，在左端因?yàn)殡姼械睦m(xù) 流搶占了一定的占空比，所以電感兩端電壓波形的占空比是不一樣 的，其占空比為續(xù)流時(shí)間加導(dǎo)通時(shí)間。所以利用電感在導(dǎo)通期間存儲(chǔ) 能量，Ql截止期間利用對(duì)電容補(bǔ)充電荷，這樣使大電解在70KHz的 充電，與70KHz的放電，不會(huì)有100Hz的大電流充電現(xiàn)象，增大了整 流二極管的導(dǎo)通角度，抑制了高次諧波電流。
上面我們分析了如何降低諧波電流，但實(shí)際中總諧波失真與PF 值并沒有太大的關(guān)系。我們知道，PF值是有功功率與視在功率的之 比存在的相位角取余弦。所以即使電流波行失真很大，但功率因數(shù)可 能會(huì)還很高，只要沒有相位差。
THD《％》- /^. - 1
而PF=KD*Kd>，就可以知道諧波失真與功率因數(shù)的關(guān)系。
pF ——…"….
下面來分析下過程，當(dāng)反激在工作過程中，只要將標(biāo)準(zhǔn)的100Hz 波動(dòng)電壓與反激動(dòng)的工作波形通過電感疊加，就可以讓電感電流跟隨 整流后100Hz脈動(dòng)電壓的變化，形成一個(gè)與脈動(dòng)電壓波形一樣包烙的 電流波形。如式V(t)二L(di/dt)
輸入的脈動(dòng)電壓波形是時(shí)間的函數(shù)，而電壓與電感電流的正比關(guān) 系，就形成了電感電流跟隨輸入電壓的變化，校正了電壓與電流的相 位，需要注意的是，需要加入隔離二極管阻止在谷底時(shí)其電流反向流過電感如D2。
而由于D2的截止作用，在脈動(dòng)電壓波形的電壓谷底，C2的電荷 是不能通過電感反向?qū)Φ匦纬呻娏?，在谷底主要依靠電容的電荷來維 持電源的正常工作，所以電容上的電壓也同樣是跟脈動(dòng)電壓波形的電 壓高低隨時(shí)間而變的。在谷頂?shù)臅r(shí)候，由于D2導(dǎo)通，Ql截止期間， L4F通過T1F到C2形成續(xù)流回路，給大電解充電其電解上電位也會(huì) 高。
本電路唯一的缺點(diǎn)是電解電容上面的紋波電壓大，因?yàn)?00Hz的 變化是跟隨輸入來變化的。在輸出端紋波電壓也會(huì)較一般的反激電路 大。這一缺點(diǎn)可以采用只做單路輸出的電路可以通過反饋環(huán)來對(duì) 100Hz紋波電壓進(jìn)行抑制，加以實(shí)現(xiàn)。
本實(shí)用新型給出的技術(shù)方案擁有無源電感器PFC校正的低成本 優(yōu)點(diǎn)，又擁有有源PFC電路無奇次諧波電流，高PF值的優(yōu)點(diǎn)，是LCD-TV 電源模塊中的首選方案，具有非常高的經(jīng)濟(jì)效益與可靠性價(jià)值。本實(shí) 用新型用高頻電感用來校正PF值與諧波電流，直接連接在高頻開關(guān) 電源變壓器中心抽頭上，利用高頻開關(guān)電源的特性，將整流后的饅頭 波疊加在電感一端，另一端為變壓器中心抽頭，使其電感電流跟隨饅 頭波電壓包絡(luò)，提升了PF值。在MOS關(guān)斷時(shí)電感能量利用變壓器續(xù) 流對(duì)大電解充電，解決了一般無PFC電路的100Hz充電，70KHz放電 使導(dǎo)通角變小，解決了諧波電流超標(biāo)的現(xiàn)象。所說的饅頭波是指正弦 交流電電壓整流后的波形。本實(shí)用新型利用簡單幾個(gè)校正元器件可以 基本達(dá)到有源PFC電路的校正效果，但成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于有源PFC電路， 而且具有高可靠性。而且通過將無源PFC電感高頻化而不使用控制芯 片與復(fù)雜檢測電路，直接利用高頻開關(guān)電源來校正PF值，省去控制 部分與功率導(dǎo)體器件。在主變壓器上繞制一個(gè)線圈，電感與電容分別 位于線圈的兩端，高頻工作期間，電感的能量傳給電容，電容來維持 工作的電荷，從而改善初級(jí)二極管的導(dǎo)通角，改善PF值與諧波電流。
權(quán)利要求1.一種感容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路，其特征在于硅橋式整流器的引腳1和電容C1的一端連接，引腳2和電容C1的另一端均接地，二極管D1、D2的正極均和硅橋式整流器的引腳1連接，二極管D1的負(fù)極分別和電容C2的正極、反激變壓器T1F的初級(jí)線圈一端連接，電容C2的負(fù)極接地，二極管D2的負(fù)極和高頻電感L4F串聯(lián)后與反激變壓器T1F的初級(jí)線圈的中心抽頭連接，場效應(yīng)管Q1的柵極空置，源極接地，漏極與反激變壓器T1F的初級(jí)線圈另一端連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的感容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路，其特征在 于硅橋式整流器的型號(hào)為T6KB60 BD1，反激變壓器T1F的型號(hào)為 TR-EP3220，高頻電感L4F的型號(hào)為RM8 96UH。
專利摘要一種感容并聯(lián)型被動(dòng)式PFC電路，涉及被動(dòng)式PFC電路，硅橋式整流器的引腳1和電容C1的一端連接，引腳2和電容C1的另一端均接地，二極管D1、D2的正極均和硅橋式整流器的引腳1連接，二極管D1的負(fù)極分別和電容C2的正極、反激變壓器T1F的初級(jí)線圈一端連接，電容C2的負(fù)極接地，二極管D2的負(fù)極和高頻電感L4F串聯(lián)后與反激變壓器T1F的初級(jí)線圈的中心抽頭連接，場效應(yīng)管Q1的柵極空置，源極接地，漏極與反激變壓器T1F的初級(jí)線圈另一端連接。本實(shí)用新型電路簡單，成本低廉，對(duì)整機(jī)振動(dòng)可靠性影響很小，符合CCC對(duì)電源的8％諧波要求，因?yàn)槭沟肞FC校正電感高頻化，PFC電感重量大大減輕。
文檔編號(hào)H02M1/42GK201328080SQ20082018350
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者強(qiáng) 孫 申請(qǐng)人:深圳晶辰電子科技股份有限公司