双降压高功率因数恒流电路及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种双降压高功率因数恒流电路及装置，该电路包括相互耦合的前级电路和后级电路，该前级电路为用于实现功率因数校正的降压电路；该后级电路用于实现直流-直流变换的降压变换电路；其中，该前级电路和后级电路共用同一个开关管以及母线电容。本发明专利技术的电路结构相比双级结构更为简单，有利于降低电路成本，而且相比单级式结构可以大大减小输出的纹波电流。

【技术实现步骤摘要】
双降压高功率因数恒流电路及装置
本专利技术涉及开关电源技术，尤其涉及一种双降压高功率因数恒流电路及装置。
技术介绍
目前，大多数用电设备在接入电网时，输入交流电流无法随输入电压波形呈正弦变化，因而电流波形畸变严重，存在功率因数(PF)很低，谐波干扰严重，甚至影响周围其它用电设备的正常工作的问题。国际电工委员会(IEC)制定了 IEC61000-3-2谐波电流限制的标准，用以限制谐波干扰可能造成的不利影响。与此同时，为保证人在使用用电设备时的安全性，大部分交流-直流变换器都要求采用隔离式功率级设计，因而需采用光耦或其它隔离器件以实现控制电路的隔离，这样必然会增加控制电路的成本和复杂性。为了解决低功率因数的问题，单级或两级功率因数校正(PFC)电路技术已被广泛应用于交流-直流功率变换器。相对于单级功率因数校正技术，两级功率因数校正技术具有输出纹波小，功率因数高的特点，被广泛应用于功率因数校正电路中，其基本的原理框图如图1所示。输入交流电压经整流桥整流后输入到第一级功率因数校正变换器101，第一级功率因数校正变换器101常用以实现有源功率因数校正，常见的拓扑有升压(Boost)，升降压(Buck-boost)以及降压(Buck)结构。由于输入电流要跟随输入电压的波形变化，因而输入功率是脉动的功率，故在第一级功率因数校正变换器101和第二级直流-直流变换器102之间通常有一个大容量的储能电容Cbulk,用以平衡脉动的交流输入功率和平稳的直流输出功率。第二级直流-直流变换器102能对输出的电压或电流实现有效的调整。但是，由于图1所示的方案存在两级功率电路，控制电路也需要对应的两部分，因而增加了电路的复杂性，且成本相对较高，损耗较大。另一种现有技术的单级功率因数校正电路如图2所示。其中，交流输入源接整流桥201的两个输入端，整流桥201的正输出端接电容Cin的第一端和变压器T的原边绕组Wp的同名端，变压器T的原边绕组Wp的异名端接开关管Q1的漏极，开关管Q1的源极接采样电阻Rsm的第一端，采样电阻Rsm的第二端接原边地，整流桥201的负输出端接电容Cin的第二端并同时接到原边地，副边电流模拟模块202的第一输入端接采样电阻Rsm的第一端，副边电流模拟模块202的第二输入端接变压器T的辅助绕组Wa的异名端，副边电流模拟模块202的输出端接PFC控制和驱动模块203的第一输入端，PFC控制和驱动模块203的第二输入端接变压器辅助绕组Wa的异名端，PFC控制和驱动模块203的输出端接开关管Q1的栅极。图2中，副边电流模拟模块202通过采样电阻Rsm获得原边开关电流信息，并模拟出副边电流信息，然后送入PFC控制和驱动模块203，以产生可调节输出恒流和PFC控制的驱动信号来控制开关管Q1，从而在单级变换电路中实现了输入功率因数校正和输出恒流。采用单级功率因数校正电路技术，需要在保证稳定输出直流电信号的同时实现高功率因数。采用这种方式，简化了功率电路结构以及控制电路的复杂性，变换器效率密度高，成本低，但存在输出电流纹波较大等缺点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种双降压高功率因数恒流电路及装置，其电路结构相比双级结构更为简单，有利于降低电路成本，而且相比单级式结构可以大大减小输出的纹波电流。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种双降压高功率因数恒流电路，包括相互耦合的前级电路和后级电路，其中，该前级电路为用于实现功率因数校正的降压电路；该后级电路用于实现直流-直流变换的降压变换电路；其中，该前级电路和后级电路共用同一个开关管以及母线电容。根据本专利技术的一个实施例，所述前级电路包括:输入电容,其第一端连接正输入端,其第二端连接负输入端；所述开关管，其第一功率端连接所述输入电容的第一端，其控制端接收外部的驱动信号；第三二极管，其阳极连接所述开关管的第二功率端；第二二极管，其阴极连接所述第三二极管的阴极，其阳极连接所述输入电容的第二端所述母线电容，其第一端连接所述第三二极管的阴极；第一电感，其第一端连接所述输入电容的第二端，其第二端连接所述母线电容的A-Ap ~?上山弟_~-? ；所述后级电路包括:所述母线电容；所述开关管；第一二极管，其阴极连接所述开关管的第一功率端，其阳极连接所述母线电容的弟觸；采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端；第二电感，其第一端连接所述采样电阻的第二端；第四二极管，其阴极连接所述开关管的第二功率端，其阳极连接所述母线电容的A-Ap ~?上山弟一觸。根据本专利技术的一个实施例，所述后级电路还包括:输出负载，其第一端连接所述第二电感的第二端，其第二端连接所述第四二极管的阳极，所述输出负载为输出电容、负载或者输出电容与负载的并联中的任意一种。根据本专利技术的一个实施例，所述开关管导通时，所述前级电路的信号回路为:所述正输入端的信号经由所述开关管、第三二极管以及母线电容传输至所述负输入端，所述后级电路的信号回路为:所述母线电容的第一端的信号经由所述第一二极管、开关管、采样电阻、第二电感、输出负载传输至所述母线电容的第二端；所述开关管断开时，所述前级电路的信号回路为:流经所述第一电感的电流经由所述第二二极管和母线电容续流返回至所述第一电感；所述后级电路的信号回路为:流经所述第二电感的电流经由所述输出负载、第四二极管以及采样电阻续流返回至所述第二电感。根据本专利技术的一个实施例，所述前级电路包括:输入电容，其第一端连接正输入端，其第二端连接负输入端；第一电感,其第一端连接所述输入电容的第一端；所述开关管，其第一功率端连接所述第一电感的第二端，其控制端接收外部的驱动信号；采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端；第二电感，其第一端连接所述采样电阻的第二端；所述母线电容，其第一端连接所述开关管的第一功率端；第一二极管，其阳极连接所述母线电容的第二端，其阴极连接所述输入电容的第一端; 所述后级电路包括:所述母线电容；所述开关管；所述采样电阻；所述第二电感；第二二极管，其阴极连接所述母线电容的第二端，其阳极连接所述输入电容的第~?丄山一觸；第四二极管，其阳极连接所述第二二极管的阳极，其阴极连接所述开关管的第二功率端。根据本专利技术的一个实施例，所述前级电路和后级电路还包括:输出负载，其第一端连接所述第二电感的第二端，所述输出负载为输出电容、负载或者输出电容与负载的并联中的任意一种。根据本专利技术的一个实施例，所述开关管导通时，所述前级电路的信号回路为:所述正输入端的信号经由所述第一电感、开关管、采样电阻、第二电感以及输出负载传输至所述负输入端，所述后级电路的信号回路为:所述母线电容的第一端的信号经由所述开关管、采样电阻、第二电感、输出负载和第二二极管传输至所述母线电容的第二端；所述开关管断开时，所述前级电路的信号回路为:流经所述第一电感的电流经由所述母线电容和第一二极管续流返回至所述第一电感；所述后级电路的信号回路为:流经所述第二电感的电流经由所述输出负载、第四二极管以及采样电阻续流返回至所述第二电感。根据本专利技术的一个实施例，所述前级电路包括:输入电容,其第一端连接正输入端,其第二端连接负输入端；第一二极管，其阴极连接所述输入电容的第一端；第一电感，其第一端连接所述输入电容的第一端；母线电容，其第一端连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双降压高功率因数恒流电路，包括相互耦合的前级电路和后级电路，其特征在于，该前级电路为用于实现功率因数校正的降压电路；该后级电路用于实现直流?直流变换的降压变换电路；其中，该前级电路和后级电路共用同一个开关管以及母线电容。

【技术特征摘要】
1.一种双降压高功率因数恒流电路，包括相互耦合的前级电路和后级电路，其特征在于， 该前级电路为用于实现功率因数校正的降压电路； 该后级电路用于实现直流-直流变换的降压变换电路； 其中，该前级电路和后级电路共用同一个开关管以及母线电容。2.根据权利要求1所述的双降压高功率因数恒流电路，其特征在于，所述前级电路包括: 输入电容，其第一端连接正输入端，其第二端连接负输入端； 所述开关管，其第一功率端连接所述输入电容的第一端，其控制端接收外部的驱动信号; 第三二极管，其阳极连接所述开关管的第二功率端； 第二二极管，其阴极连接所述第三二极管的阴极，其阳极连接所述输入电容的第二端; 所述母线电容，其第一端连接所述第三二极管的阴极； 第一电感，其第一端连接所述输入电容的第二端，其第二端连接所述母线电容的第二端; 所述后级电路包括: 所述母线电容； 所述开关管； 第一二极管，其阴极连接所述开关管的第一功率端，其阳极连接所述母线电容的第一端; 采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端； 第二电感，其第一端连接所述采样电阻的第二端； 第四二极管，其阴极连接所述开关管的第二功率端，其阳极连接所述母线电容的第二端。3.根据权利要求2所述的双降压高功率因数恒流电路，其特征在于，所述后级电路还包括: 输出负载，其第一端连接所述第二电感的第二端，其第二端连接所述第四二极管的阳极，所述输出负载为输出电容、负载或者输出电容与负载的并联中的任意一种。4.根据权利要求3所述的双降压高功率因数恒流电路，其特征在于，所述开关管导通时，所述前级电路的信号回路为:所述正输入端的信号经由所述开关管、第三二极管以及母线电容传输至所述负输入端，所述后级电路的信号回路为:所述母线电容的第一端的信号经由所述第一二极管、开关管、采样电阻、第二电感、输出负载传输至所述母线电容的第二端；所述开关管断开时，所述前级电路的信号回路为:流经所述第一电感的电流经由所述第二二极管和母线电容续流返回至所述第一电感；所述后级电路的信号回路为:流经所述第二电感的电流经由所述输出负载、第四二极管以及采样电阻续流返回至所述第二电感。5.根据权利要求1所述的双降压高功率因数恒流电路，其特征在于，所述前级电路包括: 输入电容，其第一端连接正输入端 ，其第二端连接负输入端；第一电感，其第一端连接所述输入电容的第一端； 所述开关管，其第一功率端连接所述第一电感的第二端，其控制端接收外部的驱动信号; 采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端； 第二电感，其第一端连接所述采样电阻的第二端； 所述母线电容，其第一端连接所述开关管的第一功率端； 第一二极管，其阳极连接所述母线电容的第二端，其阴极连接所述输入电容的第一端; 所述后级电路包括: 所述母线电容； 所述开关管； 所述采样电阻； 所述第二电感； 第二二极管，其阴极连接所述母线电容的第二端，其阳极连接所述输入电容的第二端; 第四二极管，其阳极连接所述第二二极管的阳极，其阴极连接所述开关管的第二功率端。6.根据权利要求5所述的双降压高功率因数恒流电路，其特征在于，所述前级电路和后级电路还包括:输出负载，其第一端连接所述第二电感的第二端，所述输出负载为输出电容、负载或者输出电容与负载的并联中的任意一种。7.根据权利要求6所述的双降压高功率因数恒流电路，其特征在于，所述开关管导通时，所述前级电路的信号回路为:所述正输入端的信号经由所述第一电感、开关管、采样电阻、第二电感以及输出负载传输至所述负输入端，所述后级电路的信号回路为:所述母线电容的第一端的信号经由所述开关管、采样电阻、第二电感、输出负载和第二二极管传输至所述母线电容的第二端；所述开关管断开时，所述前级电路的信号回路为:流经所述第一电感的电流经由所述母线电容和第一二极管续流返回至所述第一电感；所述后级电路的信号回路为:流经所述第二电感的电流经由所述输出负载、第四二极管以及采样电阻续流返回至所述第二电感。8.根据权利要求1所述的双降压高功率因数恒流电路，其特征在于，所述前级电路包括: 输入电容，其第一端连接正输入端，其第二端连接负输入端； 第一二极管，其阴极连接所述输入电容的第一端； 第一电感，其第一端连接所述输入电容的第一端； 母线电容，其第一端连接所述第一电感的第二端，其第二端连接所述第一二极管的阳极； 第三二极管，其阳极连接所述母线电容的第二端； 开关管，其第一功率端连接所述第三二极管的阴极，其控制端接收外部的驱动信号； 采样电阻，其第一端连接所述输入电容的第二端，其第二端连接所述开关管的第二功率端；所述后级电路包括: 所述母...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，叶美盼，汪丞辉，蔡拥军，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：