無橋降壓apfc電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無橋降壓APFC電路，包括：控制器，開關(guān)管T1，開關(guān)管T2，二極管D1，二極管D2，電感L1，電感L2，電容C，以及負(fù)載R。本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案中，開關(guān)管T1、二極管D1、電感L1構(gòu)成第一buck電路，開關(guān)管T2、二極管D2、電感L2構(gòu)成第二buck電路；通過采用降壓的雙buck電路，系統(tǒng)可以取消單相整流橋，并實(shí)現(xiàn)單級的PFC和降壓功能，輸出低壓的直流電源。本發(fā)明技術(shù)方案在AC-DC變換的低壓直流電源應(yīng)用中，可以簡化電路級數(shù)，降低成本，減小體積，有重要的應(yīng)用價值；并解決現(xiàn)有的APFC電路存在的上述多種缺陷。
【專利說明】無橋降壓APFC電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種無橋降壓APFC電路。
【背景技術(shù)】
[0002]負(fù)載R設(shè)備過低的功率因數(shù)增加了電網(wǎng)的損耗，并且影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，有源功率因數(shù)校正(Active Power Factor Correction, APFC)作為提高功率因數(shù)的先進(jìn)技術(shù)手段，在用電設(shè)備中得到了廣泛研究和應(yīng)用。
[0003]APFC的拓?fù)淇捎卸喾N，如boost、反激、正激等結(jié)構(gòu)，其中boost電路得到了最廣泛的應(yīng)用。Boost拓?fù)涞腁PFC電路包括全橋整流和boost升壓電路，控制器檢測交流側(cè)電壓和電流，相乘后作為控制信息調(diào)制boost電路中開關(guān)管輸出的PWM波形，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和校正功率因數(shù)的目的。
[0004]實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的Boost拓?fù)銩PFC電路存在以下缺陷:
1、boost電路需要升高輸入電壓，導(dǎo)致后端直流側(cè)電壓偏高，提高了器件的耐壓等級，而往往后端的負(fù)載R需要低壓的直流輸出，這樣不得不再加一級DC-DC變換電路；
2JtSAPFC電路需要全橋整流電路，而全橋整流電路需要四只整流二極管，增加了成
本；
3JtSAPFC為兩級結(jié)構(gòu)，不利于效率提升；
4、APFC電路的主電路上沒有開關(guān)管，交流電源電壓直接加到后端負(fù)載R上，不利于保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種無橋降壓APFC電路，以解決現(xiàn)有的APFC電路存在的上述多種缺陷。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種無橋降壓APFC電路，包括:控制器，開關(guān)管Tl，開關(guān)管T2，二極管D1，二極管D2，電感LI，電感L2，電容C，以及負(fù)載R ;其中，所述開關(guān)管Tl的輸入端和所述開關(guān)管T2的輸入端分別作為無橋降壓APFC電路的正、負(fù)極輸入端，與交流側(cè)連接；所述開關(guān)管Tl的輸出端分別與所述二極管Dl的第一端和所述電感LI的第一端連接，所述開關(guān)管T2的輸出端分別與所述二極管D2的第一端和所述電感L2的第一端連接；所述電感LI的第二端和所述電感L2的第二端相連，并分別與所述電容C的第一端和所述負(fù)載R的第一端相連；所述二極管Dl的第二端和所述二極管D2的第二端相連，并分別與所述電容C的第二端和所述負(fù)載R的第二端相連；所述控制器的三個輸入端分別與所述正、負(fù)極輸入端以及所述電容C的第一端相連，所述控制器的輸出端與所述開關(guān)管Tl的控制端和所述開關(guān)管T2的控制端相連。
[0007]由上可見，本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案中，開關(guān)管Tl、二極管Dl、電感LI構(gòu)成第一 buck電路，開關(guān)管T2、二極管D2、電感L2構(gòu)成第二 buck電路；通過采用降壓的雙buck電路，系統(tǒng)可以取消單相整流橋，并實(shí)現(xiàn)單級的PFC和降壓功能，輸出低壓的直流電源。本發(fā)明技術(shù)方案在AC-DC變換的低壓直流電源應(yīng)用中，可以簡化電路級數(shù)，降低成本，減小體積，有重要的應(yīng)用價值；并解決現(xiàn)有的APFC電路存在的上述多種缺陷。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例和現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0009]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的無橋降壓APFC電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]本發(fā)明實(shí)施例提供一種無橋降壓APFC電路，以解決現(xiàn)有的APFC電路存在的上述多種缺陷。為了使本【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0011]請參考圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供一種無橋降壓APFC電路，可包括:
控制器(Controller)，開關(guān)管Tl，開關(guān)管T2，二極管D1，二極管D2，電感LI，電感L2，電容C，以及負(fù)載R ;其中 ，
所述開關(guān)管Tl的輸入端和所述開關(guān)管T2的輸入端分別作為無橋降壓APFC電路的正、負(fù)極輸入端，與交流側(cè)連接；所述開關(guān)管Tl的輸出端分別與所述二極管Dl的第一端和所述電感LI的第一端連接，所述開關(guān)管T2的輸出端分別與所述二極管D2的第一端和所述電感L2的第一端連接；所述電感LI的第二端和所述電感L2的第二端相連，并分別與所述電容C的第一端和所述負(fù)載R的第一端相連；所述二極管Dl的第二端和所述二極管D2的第二端相連，并分別與所述電容C的第二端和所述負(fù)載R的第二端相連；所述控制器的三個輸入端分別與所述正、負(fù)極輸入端以及所述電容C的第一端相連，所述控制器的輸出端與所述開關(guān)管Tl的控制端和所述開關(guān)管T2的控制端相連。
[0012]下面進(jìn)一步詳細(xì)說明:
如圖1，本發(fā)明實(shí)施例中，交流側(cè)輸出到所述正、負(fù)極輸入端的交流電的電壓為110廣22(^，頻率為50~60Hz。
[0013]圖1中，負(fù)載R是導(dǎo)致功率因數(shù)變低的用電設(shè)備；T1、T2為開關(guān)管，D1、D2為蓄流二極管，L1、L2為buck電路的功率電感，電容C為負(fù)載兩端的穩(wěn)壓和濾波電容！Controller為單相無橋降壓PFC的控制器。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例中，系統(tǒng)沒有全橋整流電路，使用兩個buck電路并聯(lián)，其中，所述開關(guān)管Tl、二極管D1、電感LI構(gòu)成第一 buck電路，所述開關(guān)管T2、二極管D2、電感L2構(gòu)成第二 buck電路,所述第一 buck電路工作在電壓的正半周期,所述第二 buck電路工作在電壓的副半周期。
[0015]并且，正半周期的電流流通路徑為開關(guān)管Tl，電感LI，電容C，負(fù)載R，以及二極管D2 ;副半周期的電流流通路徑為開關(guān)管T2，電感L2，電容C，負(fù)載R，以及二極管Dl。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例中，電感LI和L2如果設(shè)計成兩個電感，則會增加系統(tǒng)的體積和成本，在本設(shè)計中，可將兩個電感線圈繞組纏繞在一個磁芯上，由于兩個buck電路分別在單相電壓波形的正負(fù)半波的半周期內(nèi)，相互之間磁路上沒有影響，可以正常工作。這樣，將兩個電感合成為一個電感，可以減小體積和成本。
[0017]本發(fā)明實(shí)施例技術(shù)方案的工作基本機(jī)理為:
所述控制器用于根據(jù)通過所述三個輸入端采集到的交流側(cè)的網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流，通過所述輸出端輸出補(bǔ)償電流指令信號給所述開關(guān)管Tl和所述開關(guān)管T2，調(diào)節(jié)所述開關(guān)管Tl和所述開關(guān)管T2輸出的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號的占空比，以穩(wěn)定輸出功率和電壓。
[0018]具體的，所述控制器用于采集交流側(cè)的網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流，并經(jīng)信號調(diào)理電路將所述網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流的幅值范圍調(diào)整到控制器芯片的工作電壓范圍內(nèi)，然后將所述網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，將將網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流的數(shù)字信號相乘，提取乘積的相位信息，作為PFC校正的輸入信息；并采集所述電容C第一端的直流側(cè)電壓，作為電源輸出的反饋信息；根據(jù)所述輸入信息和反饋信息，計算所需要的補(bǔ)償電流指令信號，輸出相應(yīng)的開關(guān)脈沖控制信號給所述開關(guān)管Tl和所述開關(guān)管T2。
[0019]可見，本發(fā)明實(shí)施例中，所述控制器以數(shù)字信號處理器DSP為運(yùn)算核心器件，根據(jù)功率因數(shù)校正的補(bǔ)償目標(biāo)計算出所需的補(bǔ)償電流指令信號，并依據(jù)所需補(bǔ)償量與實(shí)際補(bǔ)償量之間的偏差關(guān)系，輸出相應(yīng)的開關(guān)控制脈沖信號，由驅(qū)動單元對該開關(guān)控制脈沖信號進(jìn)行功率放大后，用于驅(qū)動第一和開關(guān)管T2，使最終得出的補(bǔ)償電流時刻跟隨補(bǔ)償電流指令信號。這樣，網(wǎng)側(cè)就得到了理想的電流波形。
[0020]以上,本發(fā)明實(shí)施例基于雙buck拓?fù)?，提出了一種提聞功率因數(shù)的無橋降壓拓?fù)?，能夠直接輸出低壓的直流電源，滿足后端負(fù)載的低壓需求，不必再需要DC-DC降壓電路。
[0021]綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種無橋降壓APFC電路，其中，開關(guān)管Tl、二極管D1、電感LI構(gòu)成第一 buck電路，開關(guān)管T2、二極管D2、電感L2構(gòu)成第二 buck電路；通過采用降壓的雙buck電路，系統(tǒng)可以取消單相整流橋，并實(shí)現(xiàn)單級的PFC和降壓功能，輸出低壓的直流電源。本發(fā)明技術(shù)方案在AC-DC變換的低壓直流電源應(yīng)用中，可以簡化電路級數(shù)，降低成本，減小體積，有重要的應(yīng)用價值。
[0022]在上述實(shí)施例中，對各個實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個實(shí)施例中沒有詳細(xì)描述的部分，可以參見其它實(shí)施例的相關(guān)描述。
[0023]需要說明的是，對于前述的各方法實(shí)施例，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述動作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本發(fā)明所必須的。
[0024]以上對本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種無橋降壓APFC電路進(jìn)行了詳細(xì)介紹，但以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想，不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種無橋降壓APFC電路，其特征在于，包括: 控制器，開關(guān)管Tl，開關(guān)管T2，二極管D1，二極管D2，電感LI，電感L2，電容C，以及負(fù)載R;其中， 所述開關(guān)管Tl的輸入端和所述開關(guān)管T2的輸入端分別作為無橋降壓APFC電路的正、負(fù)極輸入端，與交流側(cè)連接； 所述開關(guān)管Tl的輸出端分別與所述二極管Dl的第一端和所述電感LI的第一端連接，所述開關(guān)管T2的輸出端分別與所述二極管D2的第一端和所述電感L2的第一端連接； 所述電感LI的第二端和所述電感L2的第二端相連，并分別與所述電容C的第一端和所述負(fù)載R的第一端相連； 所述二極管Dl的第二端和所述二極管D2的第二端相連，并分別與所述電容C的第二端和所述負(fù)載R的第二端相連； 所述控制器的三個輸入端分別與所述正、負(fù)極輸入端以及所述電容C的第一端相連，所述控制器的輸出端與所述開關(guān)管Tl的控制端和所述開關(guān)管T2的控制端相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無橋降壓APFC電路，其特征在于: 所述控制器用于根據(jù)通過所述三個輸入端采集到的交流側(cè)的網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流，通過所述輸出端輸出補(bǔ)償電流指令信號給所述開關(guān)管Tl和所述開關(guān)管T2，調(diào)節(jié)所述開關(guān)管Tl和所述開關(guān)管T2輸出的脈沖寬度調(diào)制PWM信號的占空比，以穩(wěn)定輸出功率和電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無橋降壓APFC電路，其特征在于: 所述控制器具體用于采集交流側(cè)的網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流，并經(jīng)信號調(diào)理電路將所述網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流的幅值范圍調(diào)整到控制器芯片的工作電壓范圍內(nèi)，然后將所述網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，將將網(wǎng)側(cè)電壓和負(fù)載R電流的數(shù)字信號相乘，提取乘積的相位信息，作為PFC校正的輸入信息；并米集所述電容C第一端的直流側(cè)電壓,作為電源輸出的反饋信息；根據(jù)所述輸入信息和反饋信息，計算所需要的補(bǔ)償電流指令信號，輸出相應(yīng)的開關(guān)脈沖控制信號給所述開關(guān)管Tl和所述開關(guān)管T2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無橋降壓APFC電路，其特征在于: 所述開關(guān)管Tl、二極管D1、電感LI構(gòu)成第一 buck電路，所述開關(guān)管T2、二極管D2、電感L2構(gòu)成第二 buck電路,所述第一 buck電路工作在電壓的正半周期,所述第二 buck電路工作在電壓的副半周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無橋降壓APFC電路，其特征在于: 正半周期的電流流通路徑為開關(guān)管Tl，電感LI，電容C，負(fù)載R，以及二極管D2 ;副半周期的電流流通路徑為開關(guān)管T2，電感L2，電容C，負(fù)載R，以及二極管Dl。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無橋降壓APFC電路，其特征在于: 交流側(cè)輸出到所述正、負(fù)極輸入端的交流電的電壓為IlOV~220V，頻率為50-60Ηζ。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無橋降壓APFC電路，其特征在于: 所述控制器以數(shù)字信號處理器DSP為運(yùn)算核心器件，根據(jù)功率因數(shù)校正的補(bǔ)償目標(biāo)計算出所需的補(bǔ)償電流指令信號，并依據(jù)所需補(bǔ)償量與實(shí)際補(bǔ)償量之間的偏差關(guān)系，輸出相應(yīng)的開關(guān)控制脈沖信號，由驅(qū)動單元對該開關(guān)控制脈沖信號進(jìn)行功率放大后，用于驅(qū)動第一和開關(guān)管Τ2，使最終得出的補(bǔ)償電流時刻跟隨補(bǔ)償電流指令信號。
【文檔編號】H02M1/42GK103795237SQ201410019485
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月16日
【發(fā)明者】翦志強(qiáng), 戴路加, 黃猛 申請人:深圳市金宏威技術(shù)股份有限公司