一种功率因数校正电路制造技术

本发明专利技术涉及一种功率因数校正电路（PFC），包括主电路和驱动电路，所述主电路包括一个电感元件，一个第一开关元件，和一个二极管,所述电感元件包括一个主绕组，所述主绕组与所述第一开关元件和所述二极管连接，当第一开关元件关断时，所述主绕组通过所述二极管释放储能，所述电感元件还包括一个驱动绕组，所述驱动电路根据所述驱动绕组产生的感应电压信号驱动所述第一开关元件，并控制所述第一开关元件的导通时间。本发明专利技术用分立元件构成的控制线路替代了PFC的控制芯片，降低了成本。同时该PFC电路方案应用广泛，不仅可以应用于升压电路中，而且还可以应用于降压电路和升降压等多种非隔离的电路拓扑中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电路，尤其是涉及一种功率因数校正电路。
技术介绍
为了控制电气和电子设备对供电电网的谐波干扰，许多国家和地区都制定了控制特定设备发射谐波电流的限制标准，如IEC61000-3-2，国标GB17625等等。为了满足这些条例的规定，许多电源，特别是开关电源，在满足一定条件时，如针对照明，在输入有功功率大于25W，都会加入有源功率因数校正电路，实现线电流跟随线电压变化，把线电流高次谐波含量减低到标准限定范围以内。图1是目前常用的带有功率因数校正电路的开关电源系统框图。图1中，开关电源系统包括，保险EMI滤波单元、整流桥、差模滤波和功率因数校正(PFC)主电路。保险EMI滤波单元与市电输入连接，在保险EMI滤波单元中，保险的主要作用是避免后续电路发生短路故障时影响电网正常工作，同时避免后续电路发生危险事故；EMI滤波主要是抗雷击浪涌和消除差模和共模电磁干扰。整流桥通常由四个高压二极管组成，把输入交流信号转化为直流信号。差模滤波则进一步把后面开关电源的高频差模信号进行滤除，抑制对电网的谐波影响。PFC主电路在差模滤波之后，用来实现输入电流跟随输入电压变化，同时控制输出电压Vo，并对负载提供一定功率。PFC主电路可以应用多种电路拓扑结构，如升压电路、降压电路、升降压电路、反激电路、半桥电路和全桥电路等等，电路拓扑根据不同功率和输入输出特性选择。图2是升压电路的不意图，包括输入电感L、第一开关兀件S、输出二极管D及输出滤波电容C。第一开关元件S可以是功率三极管，也可以是场效应管，一般工作状态分为截止和饱和导通，第一开关元件S在正常工作时处于高频，高频切换截止和饱和导通两个状态:当开关S饱和导通时，输入电感L储能；当开关S断开时，电感L通过二极管D向输出释放能量。高频输出电流经过滤波电容C之后，提供低纹波直流信号输出。但是现有的功率因数校正电路PFC —般使用控制芯片外加场效应管的电路方式实现，成本比较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低成本的功率因数校正电路，实现输入电流谐波控制的同时，限定输出电压范围。为实现上述目的，本专利技术提供一种功率因数校正电路，包括:主电路和驱动电路，所述主电路包括一个电感元件，一个第一开关元件，和一个二极管；所述电感元件包括一个主绕组，所述主绕组与所述第一开关元件和所述二极管连接，当第一开关元件关断时，所述主绕组通过所述二极管释放储能；其特征在于，所述电感元件还包括一个驱动绕组，所述驱动电路根据所述驱动绕组产生的感应电压信号驱动所述第一开关元件，并控制所述第一开关元件的导通时间。优选地，功率因数校正电路还包括一个控制电路和一个第二开关元件，所述第二开关元件与所述第一开关元件的控制端连接，所述控制电路控制所述第二开关元件的导通时间。优选地，控制电路包括一个输出反馈电路，所述输出反馈电路与所述主电路的输出端连接，当所述主电路的输出电压大于预定的阈值时，所述输出反馈电路控制所述第二开关元件导通时间。优选地，所述输出反馈电路是电阻分压电路或光耦隔离电路。优选地，功率因数校正电路还包括一个阻抗元件，所述阻抗元件与所述第一开关元件串联，根据流经所述第一开关元件的电流生成反馈电压。优选地，上述控制电路包括一个补偿电路，所述补偿电路根据所述驱动绕组的感应电压和所述反馈电压的叠加值控制所述第二开关元件的导通时间。优选地，所述阻抗元件是电阻或电流互感线路。优选地，上述功率因数校正电路还包括一个电容，所述电容与所述驱动绕组串联。上述功率因数校正电路的主电路为升压电路或者降压电路或者升降电路。与现有技术相比，本专利技术的功率因数校正电路采用了分立元件构成控制线路外加开关的方式，和使用PFC控制芯片方式相比，降低了成本。同时该技术方案应用的范围比较广，不仅可以应用于升压电路中，而且还可以应用于降压电路和升降压等多种非隔离的电路拓扑中。根据以下参考附图对本专利技术的描述，本专利技术的其他目标和效用将变得显而易见，并且读者可全面了解本专利技术。【附图说明】图1是现有技术的开关电源结构不意图； 图2是升压电路的意图； 图3是本专利技术功率因数校正电路的实施例一的电路示意图； 图4是本专利技术功率因数校正电路的实施例二的控制电路的一种实施方式的示意图； 图5是本专利技术功率因数校正电路的实施例二的控制电路的另一种实施方式的示意图； 图6是本专利技术功率因数校正电路的实施例二的控制电路的另一种实施方式的示意图； 图7是本专利技术功率因数校正电路的实施例三的电路示意图； 图8是本专利技术功率因数校正电路的实施例四的电路示意图。在上述附图中，相同附图标记指示相同、相似或相应的元件或功能。【具体实施方式】下文将参照图式通过实施例来详细描述本专利技术的具体实施例。实施例一: 参见图3，该图是本专利技术功率因数校正电路的实施例一的示意图。本专利技术实施例中功率因数校正电路(PFC电路)30包括主电路300 (图3中虚线框包围的部分)和驱动电路301。其中主电路300包括，电感元件L、第一开关元件S及二极管D。电感元件L包括主绕组L1和驱动绕组L2。主绕组L1与第一开关元件S串联，二极管D连接在主绕组L1和第一开关元件S的连接点上。图3的功率因数校正电路30中还包括阻抗元件R，阻抗元件R串联在第一开关元件S下方。输入电压Vin加在主绕组L1、第一开关元件S和阻抗元件R串联的电路两端。主电路300采用的是升压电路，但是也是可以采用降压和升降压电路。图3中电感元件L是一个电感，通过在电感上增加一个绕组作为驱动绕组L2，该驱动绕组L2与驱动电路301串联，驱动绕组L2两端的感应电压通过驱动电路301控制第一开关元件S的导通时间。图3中的黑点为电感元件L的两个绕组L1、L2的同名端，同名端分别位于两个绕组L1、L2的相对的一端。在实施例一中，该驱动绕组L2一端接地，另一端通过驱动电路301连接到第一开关元件S的控制端，此时驱动电压等于驱动绕组的感应电压。第一开关元件S可以是功率三极管或场效应管，如果第一开关元件S是功率三极管，则控制端为基极；如果第一开关元件S是场效应管，则控制端为门极。驱动电路301可以是电阻、电容或者是电阻和电容的组合，驱动电路301会影响加在第一开关元件S控制端的电压电流波形，从而控制第一开关元件S的导通时间。第一开关元件S下方串联的阻抗元件R可以是电阻，或者是电流互感线路，该阻抗元件R主要是反馈流经第一开关元件S的电流信号，用于过流保护或者辅助第一开关元件S关断等作用。当第一开关元件S饱和导通后，驱动绕组L2同名端为正，通过驱动电路301和第一开关元件S下接阻抗元件R提供第一开关元件S控制端信号，并决定第一开关元件S导通时间，在这个时间内，电感元件L的主绕组L1电流线性上升；当第一开关元件S断开后，电感元件L的主绕组L1通过二极管D向输出释放能量，经过滤波电容C之后，提供低纹波直流信号输出，电感元件L的电流线性下降，驱动绕组L2同名端为负，只有当电感元件L的电流下降到零后，驱动绕组L2复位，驱动电路301提供能量触发开关S重新导通。通过上述PFC电路，实现了输入电流跟随输入电压变化，控制了电流高次谐波含量，同时限定输出电压范围。实施例二下面结合图4、图5和图6对本专利技术功率因数校正电路40、50、60的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数校正电路，包括主电路（300）和驱动电路（301、401、501、601、801），所述主电路包括一个电感元件（L），一个第一开关元件（S），和一个二极管（D）；所述电感元件（L）包括一个主绕组（L1），所述主绕组（L1）与所述第一开关元件（S）和所述二极管（D）连接，当第一开关元件（S）关断时，所述主绕组（L1）通过所述二极管（D）释放储能；其特征在于，所述电感元件还包括一个驱动绕组（L2），所述驱动电路（301、401、501、601、801）根据所述驱动绕组（L2）产生的感应电压信号驱动所述第一开关元件（S），并控制所述第一开关元件（S）的导通时间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：文威，武俊，
申请(专利权)人：欧普照明股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31