專利名稱：有源功率因數(shù)修正單元電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
有源功率因數(shù)修正單元電路本實(shí)用新型涉及照明電路領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于交流電子鎮(zhèn)流器上的有源功 率因數(shù)修正單元電路。隨著綠色照明的推廣，節(jié)能高效的熒光燈及其電子鎮(zhèn)流器得到大規(guī)模的應(yīng)用?，F(xiàn) 有的交流電壓(AC)輸入，專業(yè)型電子鎮(zhèn)流器均采用有源功率因數(shù)修正進(jìn)行電路升壓，以獲 得高功率因數(shù)，同時(shí)得到穩(wěn)定的鎮(zhèn)流器直流工作電壓(DC)，供給半橋逆變單元電路，再由 LC諧振點(diǎn)燈單元電路恒功率點(diǎn)燈?，F(xiàn)階段為適應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)，國(guó)際國(guó)內(nèi)對(duì)電子鎮(zhèn)流器的能耗 標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求，并對(duì)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)增項(xiàng)，以往只制定9KHz-30MHz的傳導(dǎo)輻 射限值要求，新標(biāo)準(zhǔn)又增加了 30MHz-300MHz發(fā)射限值要求，由現(xiàn)有技術(shù)中的有源功率因數(shù) 修正單元電路組合而制成的電子鎮(zhèn)流器已不能滿足以上的新標(biāo)準(zhǔn)限值要求?，F(xiàn)有技術(shù)中的有源功率因數(shù)修正單元電路如

圖1所示，其中，儲(chǔ)能電感L、快恢復(fù) 二級(jí)管VD、不定頻峰值電流型控制芯片IC(如現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品中的斷續(xù)模式、不定頻率峰值 電流控制、APFC升壓變換器)、場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT和濾波電容C，上述元器件組成的電路利用 升壓原理，以此得到功率因數(shù)的修正，并得到恒定的輸出電壓，供給電子鎮(zhèn)流器逆變點(diǎn)燈的 電源(DC)，圖1為一個(gè)硬開(kāi)關(guān)的有源功率因數(shù)修正單元電路，在場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通時(shí)， 快恢復(fù)二級(jí)管VD的反向恢復(fù)電流全部損耗在場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT導(dǎo)通過(guò)程中，使場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān) 管VT的開(kāi)關(guān)損耗加大，另場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT在關(guān)斷時(shí)，由于場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的延遲時(shí)間及 拖尾特性，使電流不能立即為零，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT源極、漏極兩端電壓快速上升，場(chǎng)效 應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT兩端源極、漏極電壓電流同時(shí)并存，形成功率三角區(qū)，使場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT產(chǎn)生 瞬時(shí)電應(yīng)力，增加電能損耗及電磁騷擾?，F(xiàn)有技術(shù)的有源功率因數(shù)修正單元電路是一個(gè)典型的硬開(kāi)關(guān)電路，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管 VT不能在零電流和零電壓狀態(tài)下進(jìn)行開(kāi)關(guān)，因此場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT在開(kāi)關(guān)過(guò)程中電能損耗 較大；場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT在開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生很大dv/dt (即電壓上升率)和di/dt (電流上 升率)，由此產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁輻射，以現(xiàn)有技術(shù)的有源功率因數(shù)修正單元電路組合成的電子 鎮(zhèn)流器不能滿足新的能效標(biāo)準(zhǔn)及新的EMC標(biāo)準(zhǔn)的要求。本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有源功率因數(shù)修正單元 電路，具有低耗能和低電磁輻射的特點(diǎn)。本實(shí)用新型提供的有源功率因數(shù)修正單元電路，包括儲(chǔ)能電感(L)、快恢復(fù)二級(jí) 管(VD)、不定頻峰值電流型控制芯片(IC)、場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)和濾波電容(C)，儲(chǔ)能電感 (L) 一端為脈動(dòng)直流電輸入端，另一端與快恢復(fù)二級(jí)管(VD)正極相連，快恢復(fù)二級(jí)管(VD) 的負(fù)極接濾波電容(C) 一端作為直流電正輸出，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的柵極與不定頻峰值電流 型控制芯片(IC)連接，還包括一緩沖電感(Li)、二極管(VDl)和無(wú)感電容二(C2)，所述的緩沖電感(Li)連接于場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)漏極和快恢復(fù)二級(jí)管VD的正極之間；所述的二極 管(VDl)的正負(fù)極分別連接于場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)漏極與無(wú)感電容二(C2) —端之間，所述 場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)的源極、無(wú)感電容二(C2)的另一端、濾波電容(C)的另一端一同接地， 作為電源輸出負(fù)極。其中，有源功率因數(shù)修正單元電路還包括二極管二(VD2)、二極管三(VD3) ’二 極管二(VD2)的正極與無(wú)感電容二(C2)的非接地端相連，負(fù)極與二極管三(VD3)的正極 相連；二極管三(VD3)的負(fù)極與濾波電容(C)的非接地端連接；二極管二(VD2)、二極管三 (VD3)構(gòu)成了無(wú)感電容二(C2)與濾波電容(C)之間的通路；當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)關(guān)斷后， 無(wú)感電容二(C2)充滿電荷，當(dāng)下一工作周期即場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)下一次關(guān)斷前，無(wú)感電容 二(C2)通過(guò)二極管二(VD2)、二極管三(VD3)放電，并將無(wú)感電容二(C2)電能轉(zhuǎn)換至電源 輸出正極。其中，有源功率因數(shù)修正單元電路還包括無(wú)感電容一(Cl)，其一端與二極管 (VD2)負(fù)極相連，另一端與快恢復(fù)二級(jí)管(VD)正極相連。其中，所述不定頻峰值電流型控制芯片(IC)是型號(hào)為L(zhǎng)6562的系列型芯片。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型的有源功率因數(shù)修正單元電路，受控于不定頻峰值電流型控制芯片IC 的場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT和該緩沖電感Ll、無(wú)感電容二 C2和二極管一 VDl構(gòu)成無(wú)損緩沖電路，使 場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT由硬開(kāi)關(guān)工作模式轉(zhuǎn)化為具有零電流開(kāi)通，零電壓關(guān)斷的軟開(kāi)關(guān)工作模 式，減小了場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT在開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電壓電流同時(shí)存在的時(shí)間，從而減小場(chǎng)效應(yīng)開(kāi) 關(guān)管VT的開(kāi)關(guān)損耗；并且可同時(shí)降低場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT開(kāi)關(guān)過(guò)程中的電應(yīng)力及產(chǎn)生dv/dt， di/dt的強(qiáng)度，使電磁輻射源減小，滿足了對(duì)于電子鎮(zhèn)流器30MHz-300MHz輻射的標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí) 用新型有源功率因數(shù)修正單元電路是在現(xiàn)有技術(shù)上增加了緩沖電感、無(wú)感電容和二極管組 件，而應(yīng)用在電子鎮(zhèn)流器，單極效率可達(dá)97%，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，節(jié)約成本。另外，本實(shí)用新型通過(guò)增加二極管二 VD2和二極管三VD3作為無(wú)感電容二 C2與濾 波電容C之間的通路，使得無(wú)感電容二 C2的電能可以作為直流電源DC輸出而不至于浪費(fèi)， 達(dá)到了節(jié)約能源的目的。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的有源功率因數(shù)修正單元電路的電路圖；圖2為本實(shí)用新型有源功率因數(shù)修正單元電路的電路圖。為更進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合 附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本實(shí)用新型提出的有源功率因數(shù)修正單元電路，其具體實(shí)施方 式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，說(shuō)明如后。本實(shí)用新型提供的有源功率因數(shù)修正單元電路，如圖2所示，包括儲(chǔ)能電感L、快 恢復(fù)二級(jí)管VD、不定頻峰值電流型控制芯片IC、場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT、濾波電容C、緩沖電感Li、 二極管一 VD1、無(wú)感電容二 C2等源器件，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT與緩沖電感Li、二極管一 VD1、無(wú) 感電容二 C2構(gòu)成無(wú)損緩沖電路，而使場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT工作在零電流開(kāi)通，零電壓關(guān)斷工作模式，降低了場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生dv/dt，di/dt的強(qiáng)度，從而減小了電磁輻射 源，降低了電磁輻射，滿足了對(duì)于電子鎮(zhèn)流器30MHz-—300MHz輻射的標(biāo)準(zhǔn)。儲(chǔ)能電感L 一端為脈動(dòng)直流電輸入端，另一端與快恢復(fù)二級(jí)管VD正極相連，快恢 復(fù)二級(jí)管VD的負(fù)極接濾波電容C作為DC輸出，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的柵極與不定頻峰值電流 型控制芯片IC連接，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的漏極連接緩沖電感Ll的下端，緩沖電感Ll的上端 連接快恢復(fù)二級(jí)管VD的正極，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的漏極同時(shí)與二極管一 VDl正極連接，二極 管一 VDl負(fù)極與無(wú)感電容二 C2上端連接，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的源極、無(wú)感電容二 C2、濾波電 容C下端一同接地，作為直流電源輸出負(fù)極，以上所描述電路完成本實(shí)用新型的功能，即場(chǎng) 效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT零電流開(kāi)通、零電壓關(guān)斷。另本實(shí)施例中的電路中還包括二極管二 VD2、二極管三VD3和無(wú)感電容一 Cl，其功 能是當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT關(guān)斷后，無(wú)感電容二 C2充滿電荷，當(dāng)下一工作周期即場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管 VT下一次關(guān)斷前，要將無(wú)感電容二 C2電能放掉，因此設(shè)置了二極管二 VD2、二極管三VD3作 為放電通道，并將無(wú)感電容二 C2電能轉(zhuǎn)換至電源輸出正極。本實(shí)施例的所述不定頻峰值電流型控制芯片IC是型號(hào)為L(zhǎng)6562的系列芯片。緩 沖電感Ll使脈動(dòng)直流電流流經(jīng)儲(chǔ)能電感L時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的電流緩慢上升，實(shí)現(xiàn)零電 流導(dǎo)通。本實(shí)用新型應(yīng)用于電子鎮(zhèn)流器中，電子鎮(zhèn)流器在工作時(shí)，儲(chǔ)能電感L 一端輸入是 經(jīng)全橋整流器電路輸入的脈動(dòng)直流電壓和電流，脈動(dòng)直流電流通過(guò)儲(chǔ)能電感L時(shí)將儲(chǔ)能電 感L的鐵芯磁化，即電轉(zhuǎn)化為磁，第一時(shí)刻，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT受控于不定頻峰值電流型控制 芯片IC而導(dǎo)通，脈動(dòng)直流電流經(jīng)儲(chǔ)能電感L，緩沖電感Ll和場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT漏極、源極至 脈動(dòng)直流的地端，在儲(chǔ)能電感L進(jìn)行儲(chǔ)能過(guò)程中，脈動(dòng)直流電流經(jīng)緩沖電感Ll時(shí)，其上的電 流不能突變，流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的電流緩慢上升，實(shí)現(xiàn)零電流導(dǎo)通。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT 受控于不定頻峰值電流型控制芯片IC關(guān)斷時(shí)，無(wú)感電容二 C2兩端電壓不能突變，緩慢上 升，即由于無(wú)感電容本身的特性，當(dāng)直流電壓加在電容兩端時(shí)，電容處于充電過(guò)程，電荷量 逐漸增加，電位緩慢上升，無(wú)感電容二 C2電位不能立即上升。二極管一 VDl作為場(chǎng)效應(yīng)開(kāi) 關(guān)管VT漏極和無(wú)感電容二 C2的通路，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT漏極電壓經(jīng)過(guò)二極管一 VDl，在同一 時(shí)刻場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT漏極的電壓等于無(wú)感電容二 C2的電壓。即無(wú)感電容二 C2電位不能 立即上升，致使二極管一 VDl負(fù)極電位不能立即上升，導(dǎo)致二極管一 VDl的正極即場(chǎng)效應(yīng)開(kāi) 關(guān)管VT的漏極電位也不能立即上升，故而使場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷。二極管二 VD2和二極管三VD3作為無(wú)感電容二 C2與濾波電容C之間的通路，使得 無(wú)感電容二 C2的電能轉(zhuǎn)換至電源輸出正極而不至于浪費(fèi)，達(dá)到了節(jié)約能源。本實(shí)用新型的有源功率因數(shù)修正單元電路中，受控于不定頻峰值電流型控制芯片 IC的場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT和緩沖電感Li、無(wú)感電容二 C2和二極管一 VDl組成無(wú)損緩沖電路， 使場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT工作在零電流開(kāi)通、零電壓關(guān)斷的模式下，減小了場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT在開(kāi) 關(guān)過(guò)程中的電壓電流同時(shí)存在的時(shí)間，從而減小場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的開(kāi)關(guān)損耗，并且可同時(shí) 降低場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生dv/dt，di/dt的強(qiáng)度，使電磁輻射源減小，滿足了對(duì) 于電子鎮(zhèn)流器30MHz-300MHz輻射的標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)用新型有源功率因數(shù)修正單元電路是在現(xiàn) 有技術(shù)上增加了緩沖電感、無(wú)感電容和二極管等器件，而應(yīng)用在電子鎮(zhèn)流器中，單極效率可 達(dá)97 %，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可節(jié)約成本。[0023] 在此說(shuō)明書中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述，但是，很顯然仍可以 做出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，本實(shí)用新型的說(shuō)明書和附 圖被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求一種有源功率因數(shù)修正單元電路，包括儲(chǔ)能電感(L)、快恢復(fù)二級(jí)管(VD)、不定頻峰值電流型控制芯片(IC)、場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)和濾波電容(C)，儲(chǔ)能電感(L)一端為脈動(dòng)直流電輸入端，另一端與快恢復(fù)二級(jí)管(VD)正極相連，快恢復(fù)二級(jí)管(VD)的負(fù)極接濾波電容(C)一端作為直流電輸出正極，場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管VT的柵極與不定頻峰值電流型控制芯片(IC)連接，其特征在于，還包括一緩沖電感(L1)、二極管(VD1)和無(wú)感電容二(C2)，所述的緩沖電感(L1)連接于場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)漏極和快恢復(fù)二級(jí)管VD的正極之間；所述的二極管(VD1)的正負(fù)極分別連接于場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)漏極與無(wú)感電容二(C2)一端之間，所述場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)的源極、無(wú)感電容二(C2)的另一端、濾波電容(C)的另一端一同接地，作為電源輸出負(fù)極。
2.如權(quán)利要求1所述的有源功率因數(shù)修正單元電路，其特征在于，還包括二極管二 (VD2)、二極管三(VD3) ；二極管二(VD2)的正極與無(wú)感電容二(C2)的非接地端相連，負(fù)極 與二極管三(VD3)的正極相連；二極管三(VD3)的負(fù)極與濾波電容(C)的非接地端連接；二 極管二(VD2)、二極管三(VD3)構(gòu)成了無(wú)感電容二(C2)與濾波電容(C)之間的通路；當(dāng)場(chǎng) 效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT)關(guān)斷后，無(wú)感電容二(C2)充滿電荷，當(dāng)下一工作周期即場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管(VT) 下一次關(guān)斷前，無(wú)感電容二(C2)通過(guò)二極管二(VD2)、二極管三(VD3)放電，并將無(wú)感電容 二(C2)電能轉(zhuǎn)換至電源輸出正極。
3.如權(quán)利要求2所述的有源功率因數(shù)修正單元電路，其特征在于，還包括無(wú)感電容一 (Cl)，其一端與二極管(VD2)負(fù)極相連，另一端與快恢復(fù)二級(jí)管(VD)正極相連。
4.如權(quán)利要求3所述的有源功率因數(shù)修正單元電路，其特征在于，所述不定頻峰值電 流型控制芯片(IC)是型號(hào)為L(zhǎng)6562的系列型芯片。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)的有源功率因數(shù)修正單元電路，在現(xiàn)有的有源功率因數(shù)修正單元電路中增加緩沖電感、二極管和無(wú)感電容，所述的緩沖電感連接于場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管漏極和快恢復(fù)二級(jí)管的正極之間；快恢復(fù)二極管負(fù)極作為直流正輸出。所述的二極管的正負(fù)極分別連接于場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管漏極與無(wú)感電容二的一端之間，所述場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管的源極、無(wú)感電容二的另一端、濾波電容的另一端一同接地，作為電源輸出負(fù)極。本實(shí)用新型可減小場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗，同時(shí)降低場(chǎng)效應(yīng)開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生dv/dt(電壓上升率)，di/dt(電流上升率)的強(qiáng)度，使電磁輻射源減小，滿足了對(duì)于電子鎮(zhèn)流器30MHz-300MHz輻射的標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)H05B41/14GK201754644SQ20102020686
公開(kāi)日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者楊建華 申請(qǐng)人:楊建華