一种ＢＯＯＳＴ与ＢＵＣＫ集成的无桥单级ＰＦＣ电路制造技术

本发明专利技术公开了一种ＢＯＯＳＴ电路与ＢＵＣＫ电路集成的无桥单级ＰＦＣ电路，包括交流输入源Ｖｉｎ，功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１，功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ２，二极管Ｄ１，二极管Ｄ２，二极管Ｄ３，二极管Ｄ４，二极管Ｄ５，二极管Ｄ６，二极管Ｄ７，储能电容Ｃ１，储能电容Ｃ２，电感Ｌ１，电感Ｌ２和负载等效电阻Ｒ１。其特征在于：通过功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１，储能电容Ｃ１和二极管Ｄ７结合了一个无桥ＢＯＯＳＴ电路与一个ＢＵＣＫ电路：功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１既作为无桥ＢＯＯＳＴ电路的开关管之一，又作为ＢＵＣＫ电路的开关管；储能电容Ｃ１作为无桥ＢＯＯＳＴ电路的输出电容储存无桥ＢＯＯＳＴ电路传输的能量，并作为ＢＵＣＫ电路的输入电容，给ＢＵＣＫ电路的负载提供能量。与现有技术相比，本发明专利技术的主要优点是：１、省略了输入整流桥，降低了导通损耗。２、将功率因数校正级电路和后级ＤＣ－ＤＣ电路结合在一起，用一个控制器就能同时完成功率因数校正和输出电压调节功能，器件较少，提高了效率，降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无桥单级功率因素校正(PFC)电路。更具体地说，本专利技术涉及一 种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路。
技术介绍
随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通和家庭 中的应用日益广泛。从交流电网整流供给直流电是电力电子技术中应用广泛的一种基本变 流方式，传统的整流器又二极管或晶间管组成不控或者相控整流电路，会产生大量电流谐 波和无功功率，给电网带来危害。其危害主要表现在以下三个方面造成供电质量下降；影 响电网的可靠性；造成电能利用率下降。正是由于谐波的危害日益严重，世界各国都对谐波 问题予以充分的重视，不少国家和国际权威组织(如IEC、IEEE等)组织都制定了限制电力 系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。这就迫使电力电子领域的研究人员对谐波的污染 问题给出有效的解决方案。解决谐波污染的主要途径有两条，一是采用无源滤波或有源滤 波电路来滤除谐波及谐波补偿，二是对电力电子装置进行改造，使其产生符合标准的谐波 且功率因数可控。对新型电力电子设备，多采用或一种方法，即加入功率因数校正级。现在较为成熟的PFC电路一般都由以下三部分组成整流桥，功率因数校正级电 路，后级DC-DC电路。这种PFC电路校正效果比较理想，但是在工作时，整流桥和功率因数校 正级电路同时有三个半导体功率器件导通，导通损耗比较高，而且能量要经过功率因数校 正级和后级DC-DC电路处理，存在元件多，费用高，电路效率低等问题。为了提高效率，减小 整流桥的损耗，Prasad N. Enjeti等人11993年首先提出无整流桥功率因数校正电路， 减少电路导通损耗，提高转换效率，在低输入电压和中大功率应用场合具有显著优点，无桥 PFC得到广泛的重视与研究。Milan M等人2又对现有PFC电路进行总结分析，指出无桥、 软开关和单级PFC是今后研究的方向。相对于传统的Boost型PFC拓扑，无桥PFC由于省 略了输入整流桥，效率可以提高约1%_2%。为了减少元件数量，降低成本，提高效率，希望将 功率因数校正级电路和后级DC-DC电路结合在一起，能量只被处理一次，用一个控制器就 能同时完成功率因数校正和输出电压调节功能，因此提出了单级PFC电路。实现既省略了 输入整流桥又将功率因数校正级电路和后级DC-DC电路结合在一起的PFC电路，以进一步 提高变换器转换效率。
技术实现思路
为了降低成本，提高效率，本专利技术提出了一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥 单级PFC电路。利用一个功率MOSFET管，一个二极管和一个储能电容将无桥BOOST电路与 后级直流Buck变换器电路结合起来成为无桥单级PFC电路。电路元器件数量少，结构简洁， 实现了省略整流桥和能量只被处理一次，提高了效率。为此，本专利技术采用以下的技术方案一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级 PFC电路，包括交流输入源Vin，功率MOSFET管Si，功率MOSFET管S2，二极管Dl，二极管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，二极管D7，储能电容Cl，储能电容C2，电感Li， 电感L2和负载等效电阻Rl。其特征在于通过功率MOSFET管Si，储能电容Cl和二极管D7 结合了一个无桥BOOST电路与一个BUCK电路功率MOSFET管Sl既作为无桥BOOST电路的 开关管之一，又作为BUCK电路的开关管；储能电容Cl作为无桥BOOST电路的输出电容储存 无桥BOOST电路传输的能量，并作为BUCK电路的输入电容，给BUCK电路的负载提供能量。与现有技术相比，本专利技术的主要优点是 1、省略了输入整流桥，降低了导通损耗。2、将功率因数校正级电路和后级DC-DC电路结合在一起，用一个控制器就能同时 完成功率因数校正和输出电压调节功能，器件较少，提高了效率，降低了成本。附图说明图1本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的具 体实现电路图。图2本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 一种工作模式图。图3本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 二种工作模式图。图4本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 三种工作模式图。图5本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 四种工作模式图。图6本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 五种工作模式图。图7本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 六种工作模式图。图8本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 七种工作模式图。图9本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路的第 八种工作模式图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。参照附图1，本专利技术提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电路 的具体实现电路图，包括交流输入源Vin，功率MOSFET管Si，功率MOSFET管S2，二极管Dl， 二极管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，二极管D7，储能电容Cl，储能电容 C2，电感Li，电感L2和负载等效电阻R1。图1的无桥单级PFC电路采用这样的连接方式所述的交流输入源Vin的一端接 二极管Dl的阳极，二极管D3的阳极，二极管D2的阴极和二极管D4的阴极；交流输入源Vin 的另一端接电感Ll的一端；电感Ll的另一端接功率MOSFET管Sl的源极，功率MOSFET管S2的漏极，二极管D5的阳极，二极管D6的阴极和电感L2的一端；电感L2的另一端接储能 电容C2的正极和电阻Rl的一端负载等效电阻Rl的另一端接储能电容Cl的负极，二极管D2 的阳极，二极管D6的阳极和储能电容C2的负极；储能电容Cl的正极接二极管Dl的阴极， 二极管D5的阴极和二极管D7的阳极；二极管D7的阴极接二极管D3的阴极和功率MOSFET 管Sl的漏极；二极管D4的阳极接功率MOSFET管S2的源极；功率MOSFET管Sl的栅源极， 功率MOSFET管S2的栅源极接各自的控制驱动信号。图1中的交流输入源Vin，功率MOSFET管Si，功率MOSFET管S2，二极管Dl，二极 管D2，二极管D3，二极管D4，二极管D5，二极管D6，储能电容Cl，电感Ll构成了无桥BOOST 电路；储能电容Cl，储能电容C2，二极管D7，功率MOSFET管Si，电感L2和负载等效电阻Rl 构成了 BUCK电路。功率MOSFET管Sl和功率MOSFET管S2高频工作，且控制驱动信号相同。 本专利技术提出的无桥单级PFC电路的八种工作模式如附图2，附图3，附图4，附图5，附图6，附 图7，附图8和附图9所示。图中实线部分为各模式中实际工作的电路回路，虚线部分为各 模式中未参与工作的电路部分。参照附图2，本专利技术中提出的一种BOOST电路与BUCK电路集成的无桥单级PFC电 路的第一种工作模式图。在这种工作模式下，交流输入源Vin左正右负，功率MOSFET管Sl 和功率MOSFET管S2导通，二极管D3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＢＯＯＳＴ电路与ＢＵＣＫ电路集成的无桥单级ＰＦＣ电路，包括交流输入源Ｖｉｎ，功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１，功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ２，二极管Ｄ１，二极管Ｄ２，二极管Ｄ３，二极管Ｄ４，二极管Ｄ５，二极管Ｄ６，二极管Ｄ７，储能电容Ｃ１，储能电容Ｃ２，电感Ｌ１，电感Ｌ２和负载等效电阻Ｒ１；其特征在于：交流输入源Ｖｉｎ，功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１，功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ２，二极管Ｄ１，二极管Ｄ２，二极管Ｄ３，二极管Ｄ４，二极管Ｄ５，二极管Ｄ６，储能电容Ｃ１，电感Ｌ１构成了无桥升压型电路；储能电容Ｃ１，储能电容Ｃ２，二极管Ｄ７，功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１，电感Ｌ２和负载等效电阻Ｒ１构成了ＢＵＣＫ降压型电路；功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１是无桥ＢＯＯＳＴ电路的开关管之一，又是ＢＵＣＫ电路的开关管；储能电容Ｃ１是无桥ＢＯＯＳＴ电路的输出电容储存无桥ＢＯＯＳＴ电路传输的能量，又是ＢＵＣＫ电路的输入电容，给ＢＵＣＫ电路的负载提供能量；功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ１和功率ＭＯＳＦＥＴ管Ｓ２高频工作，且控制驱动信号相同。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林维明，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]