Boost功率因数校正变换器制造技术

本发明专利技术涉及电能变换技术领域，具体而言，涉及一种Boost功率因数校正变换器。本发明专利技术提供的Boost功率因数校正变换器，通过控制第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管和第六功率开关管的开关状态，使该Boost功率因数校正变换器能够在正、负输入电压条件下实现功率因数校正功能，无需二极管整流桥，较小体积，降低导通损耗，提高器件利用率。且本发明专利技术实施例提供的Boost功率因数校正变换器采用三电平拓扑结构，有效降低第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管和第六功率开关管的电压应力，方便功率开关管的选型、降低开关损耗和通态损耗，以及可以提高输出电压等级等。

Boost power factor correction converter

The invention relates to the field of electrical energy conversion technology, in particular, a Boost power factor correction converter. The present invention provides Boost power factor correction converter, the first power control switch, second power switches and third power switches and fourth power switches, switch fifth power switches and sixth power switches, the Boost power factor correction converter can realize the function of power factor correction in positive and negative input voltage conditions without a diode rectifier, smaller volume, lower conduction loss, improve the utilization rate of devices. Boost power factor and the embodiment of the invention provides a correction converter with three level topology, effectively reduce the first power switches and second power switches and third power switches and fourth power switches, the voltage of fifth power switches and sixth power switch stress, convenient selection, reduce the switching power switch loss and conduction loss, and can improve the output voltage level.

【技术实现步骤摘要】
Boost功率因数校正变换器
本专利技术涉及电能变换
，具体而言，涉及一种Boost功率因数校正变换器。
技术介绍
随着电力电子技术的发展，对电能变换装置中输入电流谐波和输入功率因数要求越来越高，功率因数校正变换器得到了广泛应用。Boost电路因其输入电流连续，拓扑结构简单，效率高等特点，是有源功率因数校正变换器中研究和应用最广泛的拓扑。Boost电路是一种单极性增益DC/DC变换器，需要与整流电路一起构成传统的Boost功率因数校正变换器。由于二极管整流桥的导通损耗较大，约占传统Boost功率因数校正变换器损耗的30％～60％。随着Boost功率因数校正变换器输入功率的增加，二极管整流桥旳损耗将严重影响Boost功率因数校正变换器的效率，限制了Boost功率因数校正变换器在大功率场合的应用。因此，减小二极管整流桥的导通损耗是进一步提高Boost功率因数校正变换器的有效手段。一些无桥功率因数校正变换器相继被提出，如图腾柱式无桥功率因数校正变换器和采用双向开关的无桥功率因数校正变换器等。这些无桥功率因数校正变换器虽然在结构上省去了二极管整流桥，利用开关管的导通损耗比二极管整流桥导通损耗低的特点，实现功率因数校正功能的同时提高了变换器效率，但是它们需要采用两套Boost电路分别工作于交流输入电压的正、负半周，并且只有一个输出储能电容。由于Boost电路具有升压特性，在高输入电压的情况下，对应的高输出电压会使电路中的储能电容电压过高，使功率开关管承受很高的电压应力。这样，一方面增加了功率开关管的开关损耗和通态损耗；另一方面，功率开关管的电压应力过高给功率开关管选型带来了困难。因此传统的无桥功率因数校正变换器具有利用率低、耐压要求高、体积大等缺点，不能广泛应用于实际场合。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种Boost功率因数校正变换器，以解决上述问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：本专利技术实施例提供一种Boost功率因数校正变换器，所述Boost功率因数校正变换器包括：输入电感、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元、第一输出电容、第二输出电容，所述第一开关单元包括第一功率开关管及与所述第一功率开关管反向并联的第一二极管，所述第二开关单元包括第二功率开关管及与所述第二功率开关管反向并联的第二二极管，所述第三开关单元包括第三功率开关管及与所述第三功率开关管反向并联的第三二极管，所述第四开关单元包括第四功率开关管及与所述第四功率开关管反向并联的第四二极管，所述第五开关单元包括第五功率开关管及与所述第五功率开关管反向并联的第五二极管，所述第六开关单元包括第六功率开关管及与所述第六功率开关管反向并联的第六二极管；所述第一开关单元的一端通过所述输入电感与交流电源的一端连接、另一端与所述第二开关单元串联后与所述交流电源的另一端连接，其中，所述第一二极管的负极通过所述输入电感与交流电源的一端连接、正极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述交流电源的另一端连接；所述第三开关单元的一端连接在所述输入电感与所述第一开关单元之间、另一端与所述第一输出电容连接，其中，所述第三二极管的正极连接在所述输入电感与所述第一开关单元之间、负极与所述第一输出电容连接；所述第一输出电容的一端与所述第三开关单元电连接、另一端与所述第二输出电容串联后与所述第六开关单元连接，所述第一输出电容和所述第二输出电容串联后与负载并联；所述第四开关单元的一端连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间、另一端与所述第五开关单元串联后连接在所述第一输出电容和所述第二输出电容之间，其中，所述第四二极管的负极连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间、正极与所述第五二极管的正极连接，所述第五二极管的负极连接在所述第一输出电容和所述第二输出电容之间；所述第六开关单元的一端连接在所述第二开关单元与所述交流电源之间、另一端连接在所述第二输出电容和所述负载之间，其中，第六二极管的负极连接在所述第二开关单元与所述交流电源之间、正极连接在所述第二输出电容和所述负载之间。本专利技术实施例提供的Boost功率因数校正变换器，通过控制第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管和第六功率开关管的开关状态，使该Boost功率因数校正变换器能够在正、负输入电压条件下实现功率因数校正功能，无需二极管整流桥，较小体积，降低导通损耗，提高器件利用率。且本专利技术实施例提供的Boost功率因数校正变换器采用三电平拓扑结构，有效降低第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管和第六功率开关管的电压应力，方便功率开关管的选型、降低开关损耗和通态损耗，以及可以提高输出电压等级等。进一步地，所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管和第六功率开关管为n型金属氧化物半导体场效应晶体管；所述第一功率开关管的漏极通过所述输入电感与所述交流电源的一端连接、源极与所述第二功率开关管的源极连接，所第二功率开关管的漏极与所述交流电源的另一端连接；所述第三功率开关管的源极连接在所述输入电感与所述第一功率开关管的漏极之间、漏极与所述第一输出电容连接；所述第四功率开关管的漏极连接在所述第一功率开关管的的源极与所述第二功率开关管的的源极之间、源极与所述第五功率开关管的的源极连接，所述第五功率开关管的漏极连接在所述第一输出电容和所述第二输出电容之间；所述第六功率开关管的漏极连接在所述第二功率开关管的漏极与所述交流电源之间、源极连接在所述第二输出电容和所述负载之间；所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管及第六功率开关管的栅极与控制芯片连接。进一步地，所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管和第六功率开关管为p型金属氧化物半导体场效应晶体管；所述第一功率开关管的源极通过所述输入电感与所述交流电源的一端连接、漏极与所述第二功率开关管的漏极连接，所第二功率开关管的源极与所述交流电源的另一端连接；所述第三功率开关管的漏极连接在所述输入电感与所述第一功率开关管的源极之间、源极与所述第一输出电容连接；所述第四功率开关管的源极连接在所述第一功率开关管的的漏极与所述第二功率开关管的的漏极之间、漏极与所述第五功率开关管的的漏极连接，所述第五功率开关管的源极连接在所述第一输出电容和所述第二输出电容之间；所述第六功率开关管的源极连接在所述第二功率开关管的源极与所述交流电源之间、漏极连接在所述第二输出电容和所述负载之间；所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管及第六功率开关管的栅极与控制芯片连接。进一步地，所述第一功率开关管、第二功率开关管、第三功率开关管、第四功率开关管、第五功率开关管和第六功率开关管为绝缘栅双极型晶体管；所述第一功率开关管的漏极通过所述输入电感与所述交流电源的一端连接、源极与所述第二功率开关管的源极连接，所第二功率开关管的漏极与所述交流电源的另一端连接；所述第三功率开关管的源极连接在所述输入电感与所述第一功率开关管的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Boost功率因数校正变换器，其特征在于，包括：输入电感(Lin)、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元、第一输出电容(CO1)、第二输出电容(CO2)，所述第一开关单元包括第一功率开关管(S1)及与所述第一功率开关管(S1)反向并联的第一二极管(DS1)，所述第二开关单元包括第二功率开关管(S2)及与所述第二功率开关管(S2)反向并联的第二二极管(DS2)，所述第三开关单元包括第三功率开关管(S3)及与所述第三功率开关管(S3)反向并联的第三二极管(DS3)，所述第四开关单元包括第四功率开关管(S4)及与所述第四功率开关管(S4)反向并联的第四二极管(DS4)，所述第五开关单元包括第五功率开关管(S5)及与所述第五功率开关管(S5)反向并联的第五二极管(DS5)，所述第六开关单元包括第六功率开关管(S6)及与所述第六功率开关管(S6)反向并联的第六二极管(DS6)；所述第一开关单元的一端通过所述输入电感(Lin)与交流电源的一端连接、另一端与所述第二开关单元串联后与所述交流电源的另一端连接，其中，所述第一二极管(DS1)的负极通过所述输入电感(Lin)与交流电源的一端连接、正极与所述第二二极管(DS2)的正极连接，所述第二二极管(DS2)的负极与所述交流电源的另一端连接；所述第三开关单元的一端连接在所述输入电感(Lin)与所述第一开关单元之间、另一端与所述第一输出电容(CO1)连接，其中，所述第三二极管(DS3)的正极连接在所述输入电感(Lin)与所述第一开关单元之间、负极与所述第一输出电容(CO1)连接；所述第一输出电容(CO1)的一端与所述第三开关单元电连接、另一端与所述第二输出电容(CO2)串联后与所述第六开关单元连接，所述第一输出电容(CO1)和所述第二输出电容(CO2)串联后与负载(RL)并联；所述第四开关单元的一端连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间、另一端与所述第五开关单元串联后连接在所述第一输出电容(CO1)和所述第二输出电容(CO2)之间，其中，所述第四二极管(DS4)的负极连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间、正极与所述第五二极管(DS5)的正极连接，所述第五二极管(DS5)的负极连接在所述第一输出电容(CO1)和所述第二输出电容(CO2)之间；所述第六开关单元的一端连接在所述第二开关单元与所述交流电源之间、另一端连接在所述第二输出电容(CO2)和所述负载(RL)之间，其中，第六二极管(DS6)的负极连接在所述第二开关单元与所述交流电源之间、正极连接在所述第二输出电容(CO2)和所述负载(RL)之间。...

【技术特征摘要】
1.一种Boost功率因数校正变换器，其特征在于，包括：输入电感(Lin)、第一开关单元、第二开关单元、第三开关单元、第四开关单元、第五开关单元、第六开关单元、第一输出电容(CO1)、第二输出电容(CO2)，所述第一开关单元包括第一功率开关管(S1)及与所述第一功率开关管(S1)反向并联的第一二极管(DS1)，所述第二开关单元包括第二功率开关管(S2)及与所述第二功率开关管(S2)反向并联的第二二极管(DS2)，所述第三开关单元包括第三功率开关管(S3)及与所述第三功率开关管(S3)反向并联的第三二极管(DS3)，所述第四开关单元包括第四功率开关管(S4)及与所述第四功率开关管(S4)反向并联的第四二极管(DS4)，所述第五开关单元包括第五功率开关管(S5)及与所述第五功率开关管(S5)反向并联的第五二极管(DS5)，所述第六开关单元包括第六功率开关管(S6)及与所述第六功率开关管(S6)反向并联的第六二极管(DS6)；所述第一开关单元的一端通过所述输入电感(Lin)与交流电源的一端连接、另一端与所述第二开关单元串联后与所述交流电源的另一端连接，其中，所述第一二极管(DS1)的负极通过所述输入电感(Lin)与交流电源的一端连接、正极与所述第二二极管(DS2)的正极连接，所述第二二极管(DS2)的负极与所述交流电源的另一端连接；所述第三开关单元的一端连接在所述输入电感(Lin)与所述第一开关单元之间、另一端与所述第一输出电容(CO1)连接，其中，所述第三二极管(DS3)的正极连接在所述输入电感(Lin)与所述第一开关单元之间、负极与所述第一输出电容(CO1)连接；所述第一输出电容(CO1)的一端与所述第三开关单元电连接、另一端与所述第二输出电容(CO2)串联后与所述第六开关单元连接，所述第一输出电容(CO1)和所述第二输出电容(CO2)串联后与负载(RL)并联；所述第四开关单元的一端连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间、另一端与所述第五开关单元串联后连接在所述第一输出电容(CO1)和所述第二输出电容(CO2)之间，其中，所述第四二极管(DS4)的负极连接在所述第一开关单元与所述第二开关单元之间、正极与所述第五二极管(DS5)的正极连接，所述第五二极管(DS5)的负极连接在所述第一输出电容(CO1)和所述第二输出电容(CO2)之间；所述第六开关单元的一端连接在所述第二开关单元与所述交流电源之间、另一端连接在所述第二输出电容(CO2)和所述负载(RL)之间，其中，第六二极管(DS6)的负极连接在所述第二开关单元与所述交流电源之间、正极连接在所述第二输出电容(CO2)和所述负载(RL)之间。2.根据权利要求1所述的Boost功率因数校正变换器，其特征在于，所述第一功率开关管(S1)、第二功率开关管(S2)、第三功率开关管(S3)、第四功率开关管(S4)、第五功率开关管(S5)和第六功率开关管(S6)为n型金属氧化物半导体场效应晶体管；所述第一功率开关管(S1)的漏极通过所述输入电感(Lin)与所述交流电源的一端连接、源极与所述第二功率开关管(S2)的源极连接，所第二功率开关管(S2)的漏极与所述交流电源的另一端连接；所述第三功率开关管(S3)的源极连接在所述输入电感(Lin)与所述第一功率开关管(S1)的漏极之间、漏极与所述第一输出电容(CO1)连接；所述第四功率开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，王勇博，
申请(专利权)人：南京凌鸥创芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32