高性能功率因数校正整流控制电路及开关电源制造技术

本申请涉及一种高性能功率因数校正整流控制电路及开关电源，克服了传统有源式功率因数校正电路的缺点，结合了工作在

【技术实现步骤摘要】
高性能功率因数校正整流控制电路及开关电源


[0001]本申请涉及交直流电源转换控制的
，特别是涉及一种高性能功率因数校正整流控制电路及开关电源
。

技术介绍

[0002]由于非线性元件和储能元件的存在，当大量的谐波电流被带入电网中，降低了网侧的功率因数，使得电能的传输效率和电能质量下降
。
功率因数校正（
Passive Power Factor
， PFC
）是改善电网功率因数的重要措施，其包括无源式功率因数校正技术和有源式功率因数校正技术
。
[0003]无源式功率因数校正技术，采用电容或者电感等无源器件建立一个无源网络，一般是将电感加入到输出端与整流桥之间，起到过滤谐波和纹波的作用，也有一些电路将谐振电容加在交流输入端以达到滤波的目的
。
但无源式功率因数校正技术普遍具有非常大的体积和重量，无法有效抑制输入端的谐波电流，且对噪声的干扰十分敏感，使系统的功率因数仍处于较低的水平，此外，负载的大小
、
输入电压的频率以及输入电压的大小都会影响到校正电路的整体性能，因此通常只适用于功率小，对重量和体积没有要求的场合
。
[0004]有源式功率因数校正技术，随着功率开关器件和功率半导体的快速发展而被提出来，通过开关器件的导通和关断调节输入电流波形跟随输入电压波形，有源式功率因数校正技术主要以电感电流连续工作模式（
Continuous Conduction Mode
，
CCM<br/>）为主，在这种工作模式下开关管流过的电流有效值较小，且具有较高的功率因数，因此在大中功率场合下得到了十分广泛的使用
。
有源式功率因数校正技术还包括电感电流断续工作模式（
Discontinuous Conduction Mode
，
DCM
），其具有开关管零电流导通，二极管零电流关断及无反向恢复的优点，此外，恒定的开关频率使电感的设计更加方便，被广泛的应用于成本低
、
功率小的场合
。
[0005]一般的有源式功率因数校正器，工作在
CCM
模式时，尽管具有较高的功率因数，但由于无法实现开关管和二级管的零电流开关，使得电路的损耗难以降低；而工作在
DCM
模式时，尽管能够实现开关管和二级管的零电流开关，但由于流过开关管的电流有效值比
CCM
模式的电流有效值大，电流应力大，功率因数较低，无法应用在大功率的场合
。

技术实现思路

[0006]基于此，本申请提供一种高性能功率因数校正整流控制电路及开关电源，其控制电路工作在
DCM
模式下，通过改变功率因数校正电路的拓扑结构以减小流过开关管的电流有效值，降低电流应力，提高功率因数，能够满足于大功率应用场合
。
[0007]一方面，本申请提供一种高性能功率因数校正整流控制电路，用于开关电源，包括主电路单元；所述主电路单元包括第一开关管
S1、
第二开关管
S2、
储能电感
L
e
、
第一输出电感
L
o1
、
第二输出电感
L
o2
、
第一二极管
D1、
第二二极管
D2、
第一输出二极管
D
o1
、
第二输出二极管
D
o2
、
第一电容
C
i1
、
第二电容
C
i2
、
第一输出电容
C
o1
和第二输出电容
C
o2
；所述储能电感
L
e
的第一
端用于连接交流电源
V
in
的第一端；所述第一开关管
S1的第二端
、
所述第二开关管
S2的第一端
、
所述第一输出二极管
D
o1
的负端
、
所述第二输出二极管
D
o2
的正端
、
所述第一输出电容
C
o1
的第二端以及所述第二输出电容
C
o2
的第二端用于连接交流电源
Vin
的第二端；所述储能电感
L
e
的第二端与所述第一二极管
D1的正端
、
所述第二二极管
D2的负端连接；所述第一开关管
S1的第一端与所述第一二极管
D1的负端
、
所述第一电容
C
i1
的第一端连接；所述第一电容
C
i1
的第二端与所述第一输出二极管
D
o1
的正端
、
所述第一输出电感
L
o1
的第一端连接；所述第一输出电感
L
o1
的第二端与所述第一输出电容
C
o1
的第一端连接；所述第二开关管
S2的第二端与所述第二二极管
D2的正端
、
所述第二电容
C
i2
的第一端连接；所述第二电容
C
i2
的第二端与所述第二输出二极管
D
o2
的负端
、
所述第二输出电感
L
o2
的第一端连接；所述第二输出电感
L
o2
的第二端与所述第二输出电容
C
o2
的第一端连接；所述第一输出电感
L
o1
的第二端与所述第二输出电感
L
o2
的第二端之间构成所述整流控制电路的输出端，用于连接负载
R
o
。
[0008]在其中一个实施例中，还包括主控制单元和电压检测电路；所述电压检测电路连接在所述第一输出电感
L
o1
的第二端与所述第二输出电感
L
o2
的第二端之间，用于检测所述整流控制电路的输出端的输出电压，并将检测到的输出电压发送给所述主控制单元；所述主控制单元分别与所述第一开关管
S1和所述第二开关管
S2连接，并用于根据所述输出电压调节所述第一开关管
S1的占空比和所述第二开关管
S2的占空比
。
[0009]在其中一个实施例中，所述主控制单元包括乘法器
、
减法器
、
电压补偿器
C
V(s) 、PWM
调制器
K
PWM
和控制信号器
G
vd(s)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高性能功率因数校正整流控制电路，其特征在于，包括主电路单元；所述主电路单元包括第一开关管
S1、
第二开关管
S2、
储能电感
L
e
、
第一输出电感
L
o1
、
第二输出电感
L
o2
、
第一二极管
D1、
第二二极管
D2、
第一输出二极管
D
o1
、
第二输出二极管
D
o2
、
第一电容
C
i1
、
第二电容
C
i2
、
第一输出电容
C
o1
和第二输出电容
C
o2
；所述储能电感
L
e
的第一端用于连接交流电源
V
in
的第一端；所述第一开关管
S1的第二端
、
所述第二开关管
S2的第一端
、
所述第一输出二极管
D
o1
的负端
、
所述第二输出二极管
D
o2
的正端
、
所述第一输出电容
C
o1
的第二端以及所述第二输出电容
C
o2
的第二端用于连接交流电源
V
in
的第二端；所述储能电感
L
e
的第二端与所述第一二极管
D1的正端
、
所述第二二极管
D2的负端连接；所述第一开关管
S1的第一端与所述第一二极管
D1的负端
、
所述第一电容
C
i1
的第一端连接；所述第一电容
C
i1
的第二端与所述第一输出二极管
D
o1
的正端
、
所述第一输出电感
L
o1
的第一端连接；所述第一输出电感
L
o1
的第二端与所述第一输出电容
C
o1
的第一端连接；所述第二开关管
S2的第二端与所述第二二极管
D2的正端
、
所述第二电容
C
i2
的第一端连接；所述第二电容
C
i2
的第二端与所述第二输出二极管
D
o2
的负端
、
所述第二输出电感
L
o2
的第一端连接；所述第二输出电感
L
o2
的第二端与所述第二输出电容
C
o2
的第一端连接；所述第一输出电感
L
o1
的第二端与所述第二输出电感
L
o2
的第二端之间构成所述整流控制电路的输出端，用于连接负载
R
o
。2.
根据权利要求1所述的高性能功率因数校正整流控制电路，其特征在于，还包括主控制单元和电压检测电路；所述电压检测电路连接在所述第一输出电感
L
o1
的第二端与所述第二输出电感
L
o2
的第二端之间，用于检测所述整流控制电路的输出端的输出电压，并将检测到的输出电压发送给所述主控制单元；所述主控制单元分别与所述第一开关管
S1和所述第二开关管
S2连接，并用于根据所述输出电压调节所述第一开关管
S1的占空比和所述第二开关管
S2的占空比
。3.
根据权利要求2所述的高性能功率因数校正整流控制电路，其特征在于，所述主控制单元包括乘法器
、
减法器
、
电压补偿器
C
V(s) 、PWM
调制器
K
PWM
和控制信号器
G
vd(s)
；所述乘法器用于将所述电压检测电路所检测到的输出电压乘以系数
K
，所述减法器将所述乘法器的输出与基准电压
V
oref
做差得到未经过补偿误差，将未经过补偿误差带入电压补偿器
CV(s) 中得到补偿误差，再将补偿误差传入
PWM
调制器
K
PWM
中，得到占空比
d
，所述
PWM
调制器
K
PWM
将占空比
d
带入控制信号器
G
vd(s)
中产生控制信号，并根据该控制信号分别控制第一开关管
S1的占空比和第二开关管
S2的占空比
。4.
根据权利要求3所述的高性能功率因数校正整流控制电路，其特征在于，所述整流控制电路工作于正半周期，所述主控制单元控制所述主电路单元在
DCM
模式下工作于模态
1、
模态2和模态3；其中，模态1时，所述第一开关管
S1和所述第一二极管
D1导通；交流电源
V
in
的第一端输出电流给所述储能电感
L
e
充电，所述储能电感
L
e
储能，充电电流流经所述第一二极管
D1、
所述第一开关管
S1的第二端
、
所述第一开关管
S1的第一端回流至交流电源
V
in
的第二端形成充电回路；
所述第一电容
C
i1
放电给所述第一输出电感
L
o1
和所述第一输出电容
C
o1
传递能量充电，所述第一输出电感
L
o1
储能以及所述第一输出电容
C
o1
储能，电流从所述第一电容
C
i1
的第二端流出，流向所述第一输出电感
L
o1
以及所述第一输出电容
C
o1
，流经所述第一开关管
S1后回到所述第一电容
C
i1
的第一端形成充放电回路；同时，所述第一输出电容
C
o1
和所述第二输出电容
C
o2
用于向外部的负载
R
o
提供能量；模态1结束，进入模态2时，所述第一开关管
S1关断，所述第一二极管
D1和所述第一输出二极管
D
o1
导通；交流电源
V
in
的第一端输出电流流经所述储能电感
L
e
，所述储能电感
L
e
释能，电流从所述储能电感
L
e
的第二端流出后，流经所述第一二极管
D1，流向所述第一电容
C
i1
为其充电，所述第一电容
C
i1
储能，电流从所述第一电容
C
i1
的第二端流出后，部分电流流经所述第一输出二极管
D
o1
回到交流电源
V
in

【专利技术属性】
技术研发人员：林俊容，吴享林，朱合进，张桂东，贺子杰，陶伟元，吴忠斌，李青霞，刘凯，
申请(专利权)人：中山市宝利金电子有限公司，
类型：发明
国别省市：