功率因数校正电路制造技术

一种功率因数校正电路，用于通过开关元件Ｑ１的接通／关断操作，对ＡＣ电源Ｖｉｎ的ＡＣ输入电压的整流后的整流电压执行升压和功率因数校正，并且向利用由第一脉冲信号驱动的ＤＣ－ＤＣ变换器提供升压后的输出电压。该功率因数校正电路包括延迟电路，用于接收具有对应于所述ＤＣ－ＤＣ变换器的输出电压的脉冲宽度的第一脉冲信号，响应于第一脉冲信号的接通脉冲而生成具有对应于整流后的电压的脉冲宽度的延迟脉冲信号，并且将第一脉冲信号和延迟脉冲信号合成为第二脉冲信号。该功率因数校正电路还包括驱动器，用于根据第二脉冲信号来驱动开关元件。

【技术实现步骤摘要】
功率因数校正电路
.本专利技术涉及一种用来应对高频下的限制和单个电压电源(AC/DC)的能 源之星(ENERGYSTAR)需求的功率因数校正电路。
技术介绍
图1是用来说明根据现有技术的包括功率因数校正电路的AC-DC变换 器的电路示意图。在图1中，AC-DC变换器具有用来将来自AC电源的 AC输入电压整流成整流后的电压的整流器103、用来对整流后的电压进行 升压的升压斩波器104、以及用来将升压后的电压变换成稳定的DC电压的 DC-DC变换器105。AC-DC变换器还具有PWM电路106、单稳多谐振荡器(one-shot multivibrator) 107、脉沖合成器108、以及比较器109。PWM电路106根据DC-DC变换器105的输出电压生成脉沖信号Vpa 并且向单稳多谐振荡器107和脉冲合成器108提供作为第一脉冲信号的脉 冲信号Vpa。基于PWM电路106的脉冲信号Vpa和单稳多谐振荡器107的延迟脉 冲VpD,脉冲合成器108生成脉冲信号Vpb,脉冲信号Vpb的脉冲宽度比 脉冲信号Vpa的脉沖宽度要窄延迟脉沖VpD的脉沖宽度。比较器109比较来自升压斩波器104的升压电压V0和参考电压Vref， 并且如果V0小于Vref，则停止生成延迟脉冲VpD。在曰本未审查专利申请公开号No. H07-135774中公开了上述的现有技术。
技术实现思路
现有技术中的AC-DC变换器所使用的延迟脉冲VpD是不可变化的， 因此现有技术不能获得高频限制所指定的功率因数校正比率。由于不变的延迟脉冲VpD，现有技术的升压斩波器104在通过整流器103从AC输入 电压生成的全波整流后的波形的底部，展现出很差的升压比和不充分的功 率因数校正比率。由于上述的相同原因，现有技术不能满足由美国的EPA规定的关于单 个输出电源的能源之星的新需求等级V。对于AC 115V/230V的输入电压， 等级V要求功率因数大于或等于0.9。本专利技术提供了一种简单的、价格便宜的、并且能够满足能源之星的等 级V的功率因数校正电路。根据本专利技术的第一方面，提供了一种功率因数校正电路，用来通过开 关元件Q1的接通(ON) /关断(OFF)操作，对AC输入电压的整流后的 整流电压执行升压和功率因数校正，并且向以第一脉沖信号驱动的DC-DC 变换器提供升压后的输出电压。该功率因数校正电路包括延迟电路，用于 接收具有对应于DC-DC变换器的输出电压的脉沖宽度的第一脉冲信号，响 应于第一脉冲信号的接通脉冲而生成具有对应于整流后的电压的脉冲宽度 的延迟脉冲信号，并且将第一脉沖信号和延迟脉沖信号合成为第二脉沖信 号。该功率因数校正电路还包括驱动器，用于根据第二脉冲信号来驱动开 关元件。根据本专利技术的第二方面，延迟电路具有校正器，用于在升压后的输出 电压小于预定电压时将延迟脉冲信号的脉冲宽度变窄。根据本专利技术的第三方面，由延迟电路生成的第二脉冲信号的脉冲宽度 比第 一脉冲信号的脉冲宽度窄延迟脉冲信号的脉冲宽度。 附图说明电路示意图2是说明根据本专利技术的实施例1的包括功率因数校正电路的AC-DC 变换器的电路示意图3是说明图2所示的功率因素校正电路中的PFC控制器的细节的电 路示意图；图4说明了由AC输入电压制备的、图3所示的PFC控制器中的整流 且分压后的电压信号；图5是说明图3所示的PFC控制器中的延迟电路的信号的时序图，其 中在额定负载下，在整流且分压后的电压信号的顶部区域内生成这些信号；图6是说明图3所示的PFC控制器中的延迟电路中的信号的时序图， 其中在额定负载下，在整流且分压后的电压信号的底部区域内生成这些信 号；图7说明了从AC输入电压获得的整流且分压后的电压信号f和流经 图3所示的PFC控制器中的开关元件Q1的漏电流PFCId;图8说明了根据实施例1的AC输入电压与PFC输出电压之间的关系； 图9是说明在轻载负载下，图2所示的功率因数校正电路中的信号的 波形的时序图10是说明根据本专利技术的实施例2的功率因数校正电路中的PFC控 制器的细节的电路示意图11说明了根据实施例2的AC输入电压与PFC输出电压之间的关系；图12是说明根据实施例2的功率因数校正电路中的具有过电压检测器 的PFC控制器的细节的电路示意图13是说明根据本专利技术的实施例3的功率因数校正电路中的PFC控 制器的细节的电路示意图14说明了由AC输入电压制备的、图13所示的PFC控制器中的整 流且分压后的电压信号；图15是说明图13所示的PFC控制器中的延迟电路的信号的时序图， 其中在额定负载下，在整流且分压后的电压信号的顶部区域内生成这些信号；图16是说明图13所示的延迟电路中的信号的时序图，其中在额定负 载下，在整流且分压后的电压信号的中间区域内生成这些信号；以及图17是说明图13所示的延迟电路中的信号的时序图，其中在额定负 载下，在整流且分压后的电压信号的底部区域内生成这些信号。具体实施例方式将会参考附图，对根据本专利技术的实施例的功率因数校正电路作出详细 的说明。 实施例1图2是说明根据本专利技术的实施例1的包括功率因数校正电路的AC-DC 变换器的电路示意图。AC-DC变换器包括将来自AC电源Vin的AC输入 电压整流成整流后的电压的整流器DB、连接到整流器DB的输出端的平滑 电容Cl、升压整流后的电压并且校正该电压的功率因数的功率因数校正 (PFC)电路2、以及将来自功率因数校正电路2的升压后的电压变换成 DC电压并且向负载提供DC电压的DC-DC变换器3。DC-DC变换器3具有串联电路，该串联电路包括变压器Tl的初级线 圏PI和由MOSFET构成的开关元件Q2，该串联电路与功率因数校正电路 2的电容C2相连。变压器T1的次级线圈SI的两端与包括二极管Ds和电 容Cs的串联电路相连接。电容Cs的两端连接到电压检测放大器(VAMP) 30以检测电容Cs的输出电压。电压检测放大器30与光耦合器PCI相连。 光耦合器PCI将对应于电压检测放大器30检测到的输出电压的电流输出 到DC-DC变换器的控制器(在下文中称为"DD控制器")20。变压器T1的辅助线圈P2的两端连接到包括二极管D2和电容C3的串 联电路。二极管D2和电容C3的连接点连接到DD控制器20和用来启动 DD控制器20的电阻R3的第 一端上。DD控制器20生成脉冲宽度对应于光耦合器PCI的输出电压的脉冲信 号。脉冲信号接通/关断开关元件Q2以便将输出电压控制为预定值。下面将会详细说明功率因数校正电路2。功率因数校正电路2被用作 升压斩波器。平滑电容C1的两端连接到包括升压电抗器L1和由MOSFET 构成的开关元件Ql的串联电路。开关元件Ql的漏极与源极之间连接的是 包括二极管Dl和电容C2的串联电路。整流器DB的输出端连接到包括电阻Rl和R2的串联电路。电阻Rl 和R2的连接点与功率因数校正控制器(在下文中称为"PFC控制器")10相连。PFC控制器10从DC-DC变换器3的DD控制器20接收用于开关元 件Q2的栅极脉冲信号(称为"脉冲信号")并且将脉冲信号应用到开关元 件Ql的栅极。基于用于开关元件Q2的脉冲信号和通过电阻Rl和R2分 压整流器DB整流后的电压而获得的电压，PFC控制器10接通/关断开关 元件Q1，由此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数校正电路，用于通过开关元件的接通／关断操作，对ＡＣ输入电压的整流后的电压执行升压和功率因数校正，并且向以第一脉冲信号驱动的ＤＣ－ＤＣ变换器提供升压后的输出电压，所述功率因数校正电路包括：　延迟电路，用于接收具有对应于所述Ｄ Ｃ－ＤＣ变换器的输出电压的脉冲宽度的第一脉冲信号，响应于所述第一脉冲信号的接通脉冲而生成具有对应于整流后的电压的脉冲宽度的延迟脉冲信号，并且将所述第一脉冲信号和所述延迟脉冲信号合成为第二脉冲信号；和　驱动器，用于根据所述第二脉冲信号来 驱动所述开关元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹内岁郎，
申请(专利权)人：三垦电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]