功率因素修正电路制造技术

一种功率因素修正电路，是在传统交换式电源供应器的ＡＣ／ＤＣ整流电路中的桥式整流器与电解电容的正极端之间串接一绕线组及一二极管，并在该电解电容的正极端与该电源供应器的ＤＣ／ＤＣ转换器之间，串接另一绕线组，使该两个绕线组共用同一磁芯，藉由控制该两个绕线组的极性作用，使该二极管在逆向及顺向偏压状态之间切换，使交流电源在其交流正弦电压的每一个相位内，均可将其输入电流导入该电解电容，可有效改善该交换电源供应器的输入电源的功率因数，提高其用电效能及品质。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率因素修正电路，尤指一种完全无需改变传统以交流电源为输入电源的交换式电源供应器(off-lineswitchlng power supply)的原线路设计，仅需增加设置一简单电路，即可有效修正及改善该交换式电源供应器的输入电源的功率因数(power factor)，以符合电流谐波法规IEC-1000-3-2中A类或D类的规定。传统的以交流电源为输入电源的交换式电源供应器，参阅附图说明图1所示，主要是由一交流对直流(AC/DC)整流电路(rectifier circuit)1及一直流对直流(DC/DC)转换器(converter)2所组成。由于，在该整流电路1中，一电解电容C1是连接在一桥式整流器DB1后，以作为一滤波器。因此，输入该整流电路1的交流电源VS1，仅在其输入电压高于该电解电容C1的电压时，该桥式整流器DB1开始导通，对该电解电容C1进行充电，因此其输入电流IPC为一脉冲式电流(pulsating current)，参阅图2所示，通过该整流电路1使得该传统交换式电源供应器的输入电源的功率因数大幅降低，仅为50％左右，其输入电流总谐波失真(total harmonics distortion，简称THD)值则高达100％以上，造成电流谐波的严重失真，用电品质恶化。如此，电厂持续运转所提供的交流电源，自然无法被正常且有效地利用，形成能源上极大的浪费。对此，先进国家着手制定各种电流谐波法规(如IEC1000-3-2)，期望能藉此迫使电源供应器的制造厂商，有效改善其产品特性，使其所制造的电源供应器的电流波形能符合各个电流谐波法砚的要求，进而提高电源供应器的用电效能及品质。为适应各国电流谐波法规的要求，各电源供应器的制造厂商及研究开发人员，均已对传统以交流电源为输入电源的交换式电源供应器的电路，进行若干研究，并藉下列设计方式，改善其功率因数(1)电感式功率因素修正电路参阅图3所示，主要是在传统电源供应器的桥式整流器DB1与电解电容C1之间，串接一类似于修正目光灯功率因素的镇流器所使用的低频大型绕线组L1，使该绕线组L1与该电容C1形成一低通滤波器，以对输入DC/DC转换器2的电流波形进行整形；但是，该绕线组L1具有体积大、功率因数改善效果有限及容易产生高温的缺点。(2)主动式功率因素修正电路参阅图4所示，该电路除需重新设计传统电源供应器的AC/DC整流电路，将其与DC/DC转换器形成一双级电路外，还需加设一组复杂的控制电路(control circuit)11及一大功率的开关元件Q1。这种设计方式虽可改善功率因数的效果，但是，其电路设计颇为复杂，且制造成本较高。(3)高频振荡式(Dither type)单级单开关的功率因素修正电路参阅图5所示，该电路的结构虽较为简单，但是，仍需重新设计传统电源供应器的电路，且其在使用上有下列缺点(a)需配置高耐压的电解电容当其DC/DC转换器2在连续导通模式(continuous current mode)运作下，若负载由重载瞬间降至轻载时，其电解电容C1上的直流链电压Vdc将立即升高1～2倍，因此，必需改用更高耐压的电解电容C1。(b)电压涟波升高由于开关Q1导通时，交流电源VS1端电流的交流成份将被导入，故其DC/DC转换器2的输出端，将受120Hz交流作用的影响，而使其电压涟波值升高。(c)连续导通摸式下功率因素改善效果不佳该电路中所设置的大型绕线组L1，在连续导通摸式运作下，并不能使其获得良好的功率因素改善效果。(4)S·Teramoto在1994年申请的第5,301,095号美国专利参阅图6所示，该专利的电路结构主要是将前述高频振荡式单级单开关的功率因素修正电路中的二极管D2去除，而以一极小值的电容C3取代，以改善其功率因数；但是，其余两个缺点仍未有效解决。(5)Fu-Sheng Tsai在1997年申请的第5,600,546号美国专利参阅图7所示，该专利的电路结构主要是在前述高频振荡式单级单开关的功率因素修正电路中，再加入一绕线组L3与二极管D2串联，藉由调低其DC/DC转换器2的初级绕线组LP与绕线组L1之间的电感比LP/L1或升高该绕线组L3与初级绕线组LP之间的电感比L3/LP，以解决其DC/DC转换器2在连续导通摸式运作下，电解电容C1上直流链电压Vdc升高的问题，但是，其余两个缺点则仍然存在。本专利技术的目的是提供一种可以克服上述各种现有技术缺陷的功率因素修正电路，本专利技术的目的是这样实现的其主要是在一电源供应器的一AC/DC整流电路中的一桥式整流器与一电解电容的正极端之间，依序串接一绕线组及一二极管，并在该电解电容的正极端与该电源供应器的一DC/DC转换器之间，串接另一绕线组，且使该二绕线组共用同一磁芯，藉该DC/DC转换器控制该两个绕线组的极性，使该二极管在逆向及顺向偏压状态之间切换，进而使交流电源在其交流正弦电压的每一个相位内，均可将其输入电流导入该电解电容。其中该DC/DC转换器包括一变压器，该变压器的初级绕线组是分别藉一电力开关元件及该另一绕线组跨接在该电解电容的两端，形成一串联回路，该变压器的次级线圈则与一次级侧整流二极管分别跨接在一次级侧输出平滑滤波电容的两端，形成另一串联回路；一控制电路，该控制电路是连接在该电力开关元件与该DC/DC转换器的输出端之间，以监测该输出端的电压，并产生一控制信号，调整该电力开关元件的导通时间，使该输出端的电压值保持在一稳态固定值。其中该桥式整流器的两个直流电压输出端上，可跨接一高频滤波电容，以滤除电路中所产生的高频杂讯，使该桥式整流器的输出端电流更为平滑。其中该桥式整流器的交流输入端上，可跨接一高频滤波电容，以滤除电路中所产生的高频杂讯，使交流电源输入端所输入的电流更为平滑。本专利技术的特点是通过在传统交换式电源供应器的AC/DC整流电路中的桥式整流器与电解电容的正极端之间串接一绕线组及一阻断二极管，并在该电解电容的正极端与其DC/DC转换器之间，串接另一绕线组，使该两个绕线组共用同一磁芯，通过控制该两个绕线组的极性作用，使该二极管在逆向及顺向偏压状态之间切换，进而使交流电源在其交流正弦电压的每一个相位内，均可将其输入电流导入该电解电容，并可藉适当调整该两个绕线组的电感比，有效改善该交换电源供应器的功率因素值达0.9以上，以符合电流谐波法规IEC-1000-3-的中A类或D类的规定，且其DC/DC转换器在连续导通模式运作下，负载由重载瞬间降至轻载时，其电解电容上不致发生直流链电压升高的问题，DC/DC转换器的输出电压也不再受120Hz电压涟波的影响。下面配合附图及若干实施例，详细说明本专利技术的
技术实现思路
如下图1是传统交换式电源供应器的电路结构示意图；图2是传统交换式电源供应器中通过该整流电路的输入电流的波形示意图；图3是电感式功率因素修正电路的结构示意图；图4是主动式功率因素修正电路的结构示意图；图5是高频振荡式单级单开关的功率因素修正电路的结构示意图；图6是第5,301,095号美国专利的电路结构示意图；图7是第5,600,546号美国专利的电路结构示意图；图8是本专利技术的一实施例的电路结构示意图；图9是本专利技术的一实施例中，DC/DC转换器为一驰返式转换器的电路结构示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因素修正电路，其特征在于：主要是在一电源供应器的一ＡＣ／ＤＣ整流电路中的一桥式整流器与一电解电容的正极端之间，依序串接一绕线组及一二极管，并在该电解电容的正极端与该电源供应器的一ＤＣ／ＤＣ转换器之间，串接另一绕线组，且使该两个绕线组共用同一磁芯，藉该ＤＣ／ＤＣ转换器控制该两个绕线组的极性，使该二极管在逆向及顺向偏压状态之间切换，进而使交流电源在其交流正弦电压的每一个相位内，均可将其输入电流导入该电解电容。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁锦宏，
申请(专利权)人：天网电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]