功率因数改善电路和电源装置制造方法及图纸

功率因数改善电路(1)具备：线圈(11)和MOSFET(21、22)，其对输入电压进行升压，生成升压电压；电容器(41)，其一端连接到输出端子(53)，另一端连接到中间节点(Nm)；以及电容器(42)，其一端连接到中间节点(Nm)，另一端连接到输出端子(54)。当在第1动作模式中输入正电压时，将升压电压施加到电容器(41)的两端，当在第1动作模式中输入负电压时，将升压电压施加到电容器(42)的两端，在第2动作模式中，将升压电压施加到串联连接的电容器(41、42)的两端。由此，提供能够高效率地适应大范围的输入电压的功率因数改善电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率因数改善电路和使用了它的电源装置。
技术介绍
以往，已知包含串联连接的2个电容器而不包含二极管桥的倍压型无桥功率因数改善电路。2个电容器中的一方在输入正电压时存储电力，另一方在输入负电压时存储电力。根据倍压型无桥功率因数改善电路，使用了串联连接的2个电容器，能够减小升压比。另外，由于不包含二极管桥，因此能够降低电力损耗。图18是日本特开2012-19637号公报所述的倍压型无桥功率因数改善电路的电路图。图18所示的功率因数改善电路9具备：线圈L1；FET(FieldEffectTransistor:场效应晶体管):T1、T2；二极管D1～D4；以及电容器C1、C2。功率因数改善电路9的输入侧连接有交流电源7，输出侧连接有负载8。在输入正电压时(交流电源7的第1端子(在附图中为上侧的端子)的电位高于第2端子的电位时)，FET:T1启动(swiching)。在FET:T1为导通状态时，能量存储到线圈L1。在FET:T1为截止状态时，能量从线圈L1释放，升压后的电力被充电到电容器C1中。在输入负电压时(交流电源7的第1端子的电位低于第2端子的电位时)，FET:T2启动。在FET:T2为导通状态时，能量存储到线圈L1。在FET:T2为截止状态时，能量从线圈L1释放，升压后的电力被充电到电容器C2中。负载8由串联连接的电容器C1、C2供电。因此，施加到负载8的电压成为由包含线圈L1和FET:T1的升压电路生成的电压的2倍。功率因数改善电路9通过控制FET:T1、T2的占空比(在1个周期之中FET为导通状态的时间的比例)使输入电流与输入电压成正比，来改善功率因数。功率因数改善电路9在输入侧不包含由4个二极管形成的二极管桥。因此能够抑制电流通过二极管时的电力损耗。另外，与一般的升压型功率因数改善电路相比，升压比为一半，因此能够提高效率。然而，对于图18所示的功率因数改善电路9，当扩大能够适应的输入电压(交流电源7的输出电压)的范围时，会有输出电压(升压后的直流电压)变高的问题。例如使功率因数改善电路9适应商用电源的电压为100V的地区和200V的地区这两者时会发生该问题。在世界各国均能使用(换言之，能够适应100V～240V的输入电压)的不是倍升压型的升压型功率因数改善电路中，输出电压大多为400V左右。因此，按照这一情况，功率因数改善电路9设计成当输入电压为100V(峰值电压为141V)时输出电压为400V。在这样设计的功率因数改善电路9中，即使不进行升压动作，当输入电压为200V(峰值电压为282V)时输出电压也会成为564V，当输入电压为240V(峰值电压为338V)时输出电压也会成为677V。输出电压越高，越需要具有高耐压的部件，因此，功率因数改善电路的电路规模、成本会增大。另外，功率元件在开关时的损耗会增大，因此，功率因数改善电路的效率会下降。另外，在图18所示的功率因数改善电路9中需要4个二极管D1～D4。其中，二极管D3、D4主要具有防止电流的倒流的功能。二极管D4防止在输入正电压时电流从交流电源7的第1端子经由FET:T2的寄生二极管和线圈L1持续流到交流电源7的第2端子。二极管D3防止在输入负电压时电流从交流电源7的第2端子经由线圈L1和FET:T1的寄生二极管持续流到交流电源7的第1端子。优选功率因数改善电路所包含的整流元件(二极管)的个数少。整流元件的个数越少，越能够将电路小型化、低成本化。另外，整流元件的个数越少，也越能够抑制电流通过整流元件时的电力损耗。从这一点来看，图18所示的功率因数改善电路9有应改善之处。
技术实现思路
因此，本专利技术目的在于，提供能够高效率地适应大范围的输入电压的功率因数改善电路、高效率且部件数量少的功率因数改善电路以及使用了它们的电源装置。第1方面是功率因数改善电路，能切换动作模式，其特征在于，具备：第1输入端子和第2输入端子，其用于输入输入电压；第1输出端子和第2输出端子；线圈；开关电路，其与上述线圈协作，对上述输入电压进行升压，生成升压电压；第1电容器，其一端连接到上述第1输出端子，另一端连接到中间节点；以及第2电容器，其一端连接到上述中间节点，另一端连接到上述第2输出端子，在第1动作模式中，当上述第1输入端子的电位高于上述第2输入端子的电位时，将上述升压电压施加到上述第1电容器的两端而使得一端的电位高于另一端的电位，在第1动作模式中，当上述第1输入端子的电位低于上述第2输入端子的电位时，将上述升压电压施加到上述第2电容器的两端而使得一端的电位高于另一端的电位，在第2动作模式中，将上述升压电压施加到串联连接的上述第1电容器和上述第2电容器的两端而使得上述第1电容器的一端的电位高于上述第2电容器的另一端的电位。第2方面的特征在于，在第1方面中，上述开关电路是双向开关，包含：第1晶体管，其连接到第1节点与连接节点之间；以及第2晶体管，其连接到上述连接节点与第2节点之间，上述功率因数改善电路还具备：模式切换电路，其一端连接到上述第2节点，另一端连接到上述中间节点，在第1动作模式中为导通状态，在第2动作模式中为截止状态；第1整流元件，其连接到上述第1节点与上述第1电容器的一端之间而使得电流从上述第1节点侧流过来；第2整流元件，其连接到上述第1节点与上述第2电容器的另一端之间而使得电流流向上述第1节点侧；第3整流元件，其连接到上述第2节点与上述第1电容器的一端之间而使得电流从上述第2节点侧流过来；以及第4整流元件，其连接到上述第2节点与上述第2电容器的另一端之间而使得电流流向上述第2节点侧，上述线圈连接到上述第1输入端子与上述第1节点之间以及上述第2输入端子与上述第2节点之间中的至少一方。第3方面的特征在于，在第2方面中，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的源极端子和连接到上述连接节点的漏极端子的MOSFET或者HEMT，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的漏极端子和连接到上述第2节点的源极端子的MOSFET或者HEMT。第4方面的特征在于，在第2方面中，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的发射极端子和连接到上述连接节点的集电极端子的IGBT或者双极晶体管，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的集电极端子和连接到上述第2节点的发射极端子的IGBT或者双极晶体管。第5方面的特征在于，在第2方面中，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的漏极端子和连接到上述连接节点的源极端子的MOSFET或者HEMT，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的源极端子和连接到上述第2节点的漏极端子的MOSFET或者HEMT。第6方面的特征在于，在第2方面中，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的集电极端子和连接到上述连接节点的发射极端子的IGBT或者双极晶体管，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的发射极端子和连接到上述第2节点的集电极端子的IGBT或者双极晶体管。第7方面的特征在于，在第2～第6的任一方面中，上述第3整流元件是具有连接到上述第1电容器的一端的漏极端子和连接到上述第2节点的源极端子的MOSFET，上述第4整流元件是具有连接到上述第2节点的漏极端子和连接到上述第2电容器的另一端的源极端子的MOSFET。第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数改善电路，能切换动作模式，其特征在于，具备：第1输入端子和第2输入端子，其用于输入输入电压；第1输出端子和第2输出端子；线圈；开关电路，其与上述线圈协作，对上述输入电压进行升压，生成升压电压；第1电容器，其一端连接到上述第1输出端子，另一端连接到中间节点；以及第2电容器，其一端连接到上述中间节点，另一端连接到上述第2输出端子，在第1动作模式中，当上述第1输入端子的电位高于上述第2输入端子的电位时，将上述升压电压施加到上述第1电容器的两端而使得一端的电位高于另一端的电位，在第1动作模式中，当上述第1输入端子的电位低于上述第2输入端子的电位时，将上述升压电压施加到上述第2电容器的两端而使得一端的电位高于另一端的电位，在第2动作模式中，将上述升压电压施加到串联连接的上述第1电容器和上述第2电容器的两端而使得上述第1电容器的一端的电位高于上述第2电容器的另一端的电位。

【技术特征摘要】
2015.06.26 JP 2015-129107;2015.09.09 JP 2015-177351.一种功率因数改善电路，能切换动作模式，其特征在于，具备：第1输入端子和第2输入端子，其用于输入输入电压；第1输出端子和第2输出端子；线圈；开关电路，其与上述线圈协作，对上述输入电压进行升压，生成升压电压；第1电容器，其一端连接到上述第1输出端子，另一端连接到中间节点；以及第2电容器，其一端连接到上述中间节点，另一端连接到上述第2输出端子，在第1动作模式中，当上述第1输入端子的电位高于上述第2输入端子的电位时，将上述升压电压施加到上述第1电容器的两端而使得一端的电位高于另一端的电位，在第1动作模式中，当上述第1输入端子的电位低于上述第2输入端子的电位时，将上述升压电压施加到上述第2电容器的两端而使得一端的电位高于另一端的电位，在第2动作模式中，将上述升压电压施加到串联连接的上述第1电容器和上述第2电容器的两端而使得上述第1电容器的一端的电位高于上述第2电容器的另一端的电位。2.根据权利要求1所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述开关电路是双向开关，包含：第1晶体管，其连接到第1节点与连接节点之间；以及第2晶体管，其连接到上述连接节点与第2节点之间，上述功率因数改善电路还具备：模式切换电路，其一端连接到上述第2节点，另一端连接到上述中间节点，在第1动作模式中为导通状态，在第2动作模式中为截止状态；第1整流元件，其连接到上述第1节点与上述第1电容器的一端之间而使得电流从上述第1节点侧流过来；第2整流元件，其连接到上述第1节点与上述第2电容器的另一端之间而使得电流流向上述第1节点侧；第3整流元件，其连接到上述第2节点与上述第1电容器的一端之间而使得电流从上述第2节点侧流过来；以及第4整流元件，其连接到上述第2节点与上述第2电容器的另一端之间而使得电流流向上述第2节点侧，上述线圈连接到上述第1输入端子与上述第1节点之间以及上述第2输入端子与上述第2节点之间中的至少一方。3.根据权利要求2所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的源极端子和连接到上述连接节点的漏极端子的MOSFET或者HEMT，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的漏极端子和连接到上述第2节点的源极端子的MOSFET或者HEMT。4.根据权利要求2所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的发射极端子和连接到上述连接节点的集电极端子的IGBT或者双极晶体管，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的集电极端子和连接到上述第2节点的发射极端子的IGBT或者双极晶体管。5.根据权利要求2所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的漏极端子和连接到上述连接节点的源极端子的MOSFET或者HEMT，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的源极端子和连接到上述第2节点的漏极端子的MOSFET或者HEMT。6.根据权利要求2所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的集电极端子和连接到上述连接节点的发射极端子的IGBT或者双极晶体管，上述第2晶体管是具有连接到上述连接节点的发射极端子和连接到上述第2节点的集电极端子的IGBT或者双极晶体管。7.根据权利要求2～6中的任一项所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述第3整流元件是具有连接到上述第1电容器的一端的漏极端子和连接到上述第2节点的源极端子的MOSFET，上述第4整流元件是具有连接到上述第2节点的漏极端子和连接到上述第2电容器的另一端的源极端子的MOSFET。8.根据权利要求2～7中的任一项所述的功率因数改善电路，其特征在于，还具备：第3电容器，其连接到上述第2节点与上述第1电容器的一端之间，与上述第3整流元件并联连接；以及第4电容器，其连接到上述第2节点与上述第2电容器的另一端之间，与上述第4整流元件并联连接，从上述第1节点经由上述第3电容器到达上述第2节点的配线路径比从上述第1节点经由上述第3整流元件到达上述第2节点的配线路径短，从上述第2节点经由上述第4电容器到达上述第1节点的配线路径比从上述第2节点经由上述第4整流元件到达上述第1节点的配线路径短。9.根据权利要求1所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述开关电路包含：第1晶体管，其连接到第1节点与第2节点之间；以及第2晶体管，其连接到上述第2节点与第3节点之间，上述功率因数改善电路还具备：模式切换电路，其一端连接到上述第2节点，另一端连接到上述中间节点，在第1动作模式中为导通状态，在第2动作模式中为截止状态；第1整流元件，其连接到上述第1节点与上述第1电容器的一端之间而使得电流从上述第1节点侧流过来；第2整流元件，其连接到上述第3节点与上述第2电容器的另一端之间而使得电流流向上述第3节点侧；第3整流元件，其连接到上述第1节点与第4节点之间而使得电流流向上述第1节点侧；以及第4整流元件，其连接到上述第3节点与上述第4节点之间而使得电流从上述第3节点侧流过来，上述线圈连接到上述第2输入端子与上述第2节点之间以及上述第1输入端子与上述第4节点之间中的至少一方。10.根据权利要求9所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的漏极端子和连接到上述第2节点的源极端子的MOSFET或者HEMT，上述第2晶体管是具有连接到上述第2节点的漏极端子和连接到上述第3节点的源极端子的MOSFET或者HEMT。11.根据权利要求9所述的功率因数改善电路，其特征在于，上述第1晶体管是具有连接到上述第1节点的集电极端子和连接到上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：片冈耕太郎，野村胜，若生周治，五十岚弘树，柴田晃秀，岩田浩，盐见竹史，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP