一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電能變換中降壓型拓撲低輸入電流諧波、低壓輸出以及高效率的功率因數(shù)校正技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著建設(shè)高效節(jié)能社會的強勁勢頭現(xiàn)代電力電子技術(shù)得到了飛速發(fā)展，開關(guān)電源技術(shù)作為電力電子領(lǐng)域重要組成部分其應(yīng)用和研宄廣泛。普通開關(guān)電源經(jīng)整流接入電網(wǎng)時存在功率因數(shù)低下的問題，且在電網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)，因此需要對開關(guān)電源進行功率因數(shù)校正。開關(guān)電源功率因數(shù)矯正研宄的重點主要有兩種:一種是功率因數(shù)矯正電路拓撲的研宄，另一種是功率因數(shù)矯正控制旁路的研宄。原則上電力電子六種基本變換拓撲都能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)矯正，其中最為常見的是Boost拓撲，由于其輸入電感的存在使得輸入電流易連續(xù)，且控制容易實現(xiàn)功率因數(shù)接近I。但Boost變換器直流母線電壓高通常需接入400V以上耐壓大電容，現(xiàn)有工藝高壓大電容價格較高壽命不足等缺點，且對于后級應(yīng)用于LED驅(qū)動電路或后級需得到12V、5V等中小功率場合中對后級器件耐壓等提出了更高的要求，往往需要兩級拓撲才能實現(xiàn)，無法實現(xiàn)較高的功率密度。相比Boost型變換器，具有高功率因數(shù)的Buck拓撲更能適用中低壓的場合。
[0003]如圖1和圖2所示輸入電壓與電流波形，傳統(tǒng)Buck型變換器經(jīng)整流輸入電壓Vin小于輸出電壓Vo時，輸入電流Iin為零，即輸入存在一定的死區(qū)，這段死區(qū)使得Buck變換器輸入電流諧波大網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于提供一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷；本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，其特征在于，包括一第一輔助開關(guān)管(SI)、一第二輔助開關(guān)管(S2)以及以輔助電感(Ls);所述輔助電感(Ls)的一端與所述第一輔助開關(guān)管(SI)的一端相連，并與所述第二輔助開關(guān)管(S2)的一端相連；所述助電感(Ls)的另一端與一主開關(guān)管(S)的一端相連，并接入一整流橋電路的一輸出端；所述所述第一輔助開關(guān)管(SI)的另一端與所述整流橋電路的另一輸出端相連，并接入一二極管(D)的陽極；所述二極管(D)的陰極與所述第二輔助開關(guān)管(S2)的另一端相連，并分別接入所述開關(guān)管(S)的另一端以及一電感(L)的一端；所述電感(L)的另一端分別與一濾波電容(C)的一端以及一負載(R)的一端相連；所述濾波電容(C)的另一端與所述負載(R)的另一端相連，并接入所述二極管(D)的陽極。
[0006]在本實用新型一實施例中，所述整流橋電路包括第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)以及第四二極管(D4);所述第一二極管(Dl)的陽極與所述第二二極管(D2)的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第一輸入端；所述第三二極管(D3)的陽極與所述第四二極管(D4)的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第二輸入端；所述第一二極管(Dl)的陰極與所述第三二極管(D3)的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第一輸出端；所述第二二極管(D2)的陽極與所述第四二極管(D4)的陽極相連，并作為所述整流橋電路的第二輸入端。
[0007]在本實用新型一實施例中，還包括一檢測控制電路；所示檢測控制電路包輸入電壓檢測電路、輸出電壓檢測電路以及一控制器；所示輸入電壓檢測電路的輸入端與所述整流橋電路的輸出端相連；所述輸出電壓檢測電路的輸入端分別與所述負載(R)的兩端相連；所述輸入電壓檢測電路與所述輸出電壓檢測電路均與所述控制器相連；所述主開關(guān)管
(S)經(jīng)一主開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器；所述第一輔助開關(guān)管(SI)經(jīng)一第一輔助開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器；所述第二輔助開關(guān)管(S2)經(jīng)一第二輔助開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器。
[0008]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下有益效果:本實用新型所提出的一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，相對傳統(tǒng)Buck變換器拓撲電路，該改進的Buck型變換器拓撲電路能夠有效地提高功率因數(shù)；對于中小功率應(yīng)用場合，采用該改進的Buck型變換器拓撲電路僅需一級就能實現(xiàn)，有效提高了變換器功率密度；該改進的Buck型變換器拓撲電路的電路拓撲簡單，成本低，相比兩級拓撲體積可以做的更小，為降壓類型變換器功率因數(shù)矯正提供了一種有效的解決方案。
【附圖說明】
[0009]圖1是傳統(tǒng)Buck變換器拓撲電路圖。
[0010]圖2是傳統(tǒng)Buck變換器拓撲電路的輸入電壓電流波形圖。
[0011]圖3為本實用新型中提高功率因數(shù)的Buck型變換拓撲電路圖。
[0012]圖4為本實用新型一實施例中檢測控制電路的電路原理圖。
[0013]圖5為本實用新型中提高功率因數(shù)的Buck型變換拓撲電路的輸入電壓電流波形圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案進行具體說明。
[0015]本實用新型提供一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，如圖3所示，包括一第一輔助開關(guān)管S1、一第二輔助開關(guān)管S2以及以輔助電感Ls ;所述輔助電感Ls的一端與所述第一輔助開關(guān)管SI的一端相連，并與所述第二輔助開關(guān)管S2的一端相連；所述助電感Ls的另一端與一主開關(guān)管S的一端相連，并接入一整流橋電路的一輸出端；所述所述第一輔助開關(guān)管SI的另一端與所述整流橋電路的另一輸出端相連，并接入一二極管D的陽極；所述二極管D的陰極與所述第二輔助開關(guān)管S2的另一端相連，并分別接入所述開關(guān)管S的另一端以及一電感L的一端；所述電感L的另一端分別與一濾波電容C的一端以及一負載R的一端相連；所述濾波電容C的另一端與所述負載R的另一端相連，并接入所述二極管D的陽極。
[0016]進一步的，在本實施例中，所述整流橋電路包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3以及第四二極管D4 ;所述第一二極管Dl的陽極與所述第二二極管D2的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第一輸入端；所述第三二極管D3的陽極與所述第四二極管D4的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第二輸入端；所述第一二極管Dl的陰極與所述第三二極管D3的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第一輸出端；所述第二二極管D2的陽極與所述第四二極管D4的陽極相連，并作為所述整流橋電路的第二輸入端。
[0017]進一步的，在本實施例中，如圖4所示，還包括一檢測控制電路；所示檢測控制電路包輸入電壓檢測電路、輸出電壓檢測電路以及一控制器；所示輸入電壓檢測電路的輸入端與所述整流橋電路的輸出端相連；所述輸出電壓檢測電路的輸入端分別與所述負載R的兩端相連；所述輸入電壓檢測電路與所述輸出電壓檢測電路均與所述控制器相連；所述主開關(guān)管S經(jīng)一主開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器；所述第一輔助開關(guān)管SI經(jīng)一第一輔助開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器；所述第二輔助開關(guān)管S2經(jīng)一第二輔助開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器。
[0018]為了讓本領(lǐng)域技術(shù)人員進一步了解本實用新型所提出的一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，下面結(jié)合該Buck型變換器的控制方法進行具體說明；在該說明過程中所涉及的控制方法或現(xiàn)有軟件均不是本實用新型所保護的客體，本實用新型僅保護該電路的結(jié)構(gòu)及其連接關(guān)系。
[0019]在Buck型變換器拓撲電路輸入死區(qū)時，即輸入電壓檢測電路檢測到的輸入電壓Vin小于輸出電壓檢測電路檢測到的輸出電壓No時，切換到改進的Buck模式，控制器經(jīng)主開關(guān)驅(qū)動電路斷開主開關(guān)管S，并經(jīng)第一輔助開關(guān)驅(qū)動電路接通第一輔助開關(guān)管SI,輸入電壓Vin給輔助電感Ls充能一段時間后，斷開SI ;經(jīng)第二輔助開關(guān)驅(qū)動電路接通第二輔助開關(guān)管S2，將低輸入電壓升壓至高于輸出電壓而后往負載R供電；當檢測到輸入電壓Vin大于輸出電壓Vo，切換到傳統(tǒng)Buck模式，此時第一輔助開關(guān)管SI和第二輔助開關(guān)管S2均斷開，主開關(guān)管S正常工作，從而在一個工頻周期消除四段輸入死區(qū)，進而提高Buck變換器功率因數(shù)，其輸入電壓電流波形圖如圖5所示。
[0020]以上是本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本實用新型技術(shù)方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，其特征在于，包括一第一輔助開關(guān)管(SI)、一第二輔助開關(guān)管(S2)以及以輔助電感(Ls);所述輔助電感(Ls)的一端與所述第一輔助開關(guān)管(SI)的一端相連，并與所述第二輔助開關(guān)管(S2)的一端相連；所述輔助電感(Ls)的另一端與一主開關(guān)管(S)的一端相連，并接入一整流橋電路的一輸出端；所述所述第一輔助開關(guān)管(SI)的另一端與所述整流橋電路的另一輸出端相連，并接入一二極管(D)的陽極；所述二極管(D)的陰極與所述第二輔助開關(guān)管(S2)的另一端相連，并分別接入所述開關(guān)管(S)的另一端以及一電感(L)的一端；所述電感(L)的另一端分別與一濾波電容(C)的一端以及一負載(R)的一端相連；所述濾波電容(C)的另一端與所述負載(R)的另一端相連，并接入所述二極管(D)的陽極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，其特征在于，所述整流橋電路包括第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第三二極管(D3)以及第四二極管(D4);所述第一二極管(Dl)的陽極與所述第二二極管(D2)的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第一輸入端；所述第三二極管(D3)的陽極與所述第四二極管(D4)的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第二輸入端；所述第一二極管(Dl)的陰極與所述第三二極管(D3)的陰極相連，并作為所述整流橋電路的第一輸出端；所述第二二極管(D2)的陽極與所述第四二極管(D4)的陽極相連，并作為所述整流橋電路的第二輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，其特征在于，還包括一檢測控制電路；所示檢測控制電路包輸入電壓檢測電路、輸出電壓檢測電路以及一控制器；所示輸入電壓檢測電路的輸入端與所述整流橋電路的輸出端相連；所述輸出電壓檢測電路的輸入端分別與所述負載(R)的兩端相連；所述輸入電壓檢測電路與所述輸出電壓檢測電路均與所述控制器相連；所述主開關(guān)管(S)經(jīng)一主開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器；所述第一輔助開關(guān)管(SI)經(jīng)一第一輔助開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器；所述第二輔助開關(guān)管(S2 )經(jīng)一第二輔助開關(guān)驅(qū)動電路連接至所述控制器。
【專利摘要】本實用新型涉一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器，通過在傳統(tǒng)的Buck型變換器中設(shè)置一個輔助電感和兩支輔助開關(guān)管消除死區(qū)從而提高Buck變換器的功率因數(shù)。本實用新型所提出一種提高功率因數(shù)的Buck型變換器拓撲結(jié)構(gòu)原理簡單，并能實現(xiàn)高功率因數(shù)，為降壓類型變換器功率因數(shù)矯正提供了一種有效的解決方案。
【IPC分類】H02M1-42, H02M1-12
【公開號】CN204559387
【申請?zhí)枴緾N201520270605
【發(fā)明人】王武, 盧德祥, 蔡逢煌, 林瓊斌, 蔡琴琴
【申請人】福州大學
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月30日