專利名稱：單級(jí)高功率因數(shù)直流電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高頻直流電源，特別是一種高功率因素高頻直流電源。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的高頻直流電源是在整流硅橋后直接接一個(gè)濾波電容，但是這種結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生大量的非線性電流并污染交流電網(wǎng)，同時(shí)它對電網(wǎng)所傳送電力的利用效率較低。為了減少非線性電流達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)ENG1000-3-2，人們提出很多方法來提高電源的功率因素，其中有無源高功率校正電路，其功率因素一般在80％--90％之間。還一種是有源電路，此種線路功率因素可以達(dá)到99％。有源功率校正電路以二階功率校正最為成功。其原理是先將整流后的波動(dòng)直流電壓提高到一定電壓形成穩(wěn)定的直流電壓再將此電壓變換成的直流電壓輸出。這種線路存在一些缺點(diǎn)，一是它的開始沖擊電流，二是它將現(xiàn)有的電壓提高增加了對后繼功率轉(zhuǎn)換元件的要求(即開關(guān)管的要求)，目前高功率因素電源的損壞多屬于這個(gè)原因。三是由于增加了一階線路，增加了電源自身的損耗，此外人們還提出了許多單階高功率因素校正線路，這些線路多以犧牲線路可靠性為代價(jià)，是不可取的。本人提出一種既發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種可穩(wěn)定可靠、高效節(jié)能、成本較低的新的PFC高頻直流電源。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣的單級(jí)高功率因數(shù)直流電源，包括整流硅橋B1、二極管(D1、D2、D6)、開關(guān)管Q1、變壓器的初級(jí)線圈(TP1、TP2)、繼流電路(17)和電容C1；整流硅橋B1的輸入端連接交流電源，電容(C1)并接在整流硅橋B1的輸出端。初級(jí)線圈TP1的一端接整流硅橋B1的輸出正極；二極管D1、D2的陽極接初級(jí)線圈TP1的另一端；二極管D1的陰極連接開關(guān)管Q1的漏極、變壓器初級(jí)線圈TP2的一端；變壓器的初級(jí)線圈TP2的另一端(此端與初級(jí)線圈TP1接整流硅橋B1的輸出正極的那一端為同名端)和二極管D6的陰極相連；二極管D6的陽極接繼流電路(17)、二極管D2的陰極。開關(guān)管Q1的源極接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。次級(jí)線圈接次級(jí)回路(一般是整流電路)。
繼流電路(17)包括電容(C2、C 3、C4)、二極管(D5、D3、D4)。電容C2、C4的正極和二極管D4的陰極共同連接二極管D2的陰極、D6的陽極，電容C2的負(fù)極分別連接二極管D5的陰極、二極管D3的陽極。二極管D3的陰極分別連接二極管D4的陽極和電容C3正極，電容C3、C4的負(fù)極和二極管D5的陽極共同接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。
繼流電路(17)也可以是由一個(gè)電容C2組成，電容C2的負(fù)極連接整流硅橋B1輸出負(fù)極；電容C2的正極和連接二極管D2的陰極和二極管D6的陽極。
單級(jí)高功率因數(shù)直流電源，包括整流硅橋(B2)、二極管D11、D12、開關(guān)管Q11、變壓器的初級(jí)線圈TP11、TP12、和電容C11。整流硅橋B2的輸入端連接交流電源，電容C11并接在整流硅橋B1的輸出端。初級(jí)線圈TP11的一端接整流硅橋B1的輸出正極，二極管D12的陽極接初級(jí)線圈TP11的另一端。二極管D11的陽極接B2的輸出正極，二極管D11的陰極連接初級(jí)線圈TP12的一端(此端與初級(jí)線圈TP11接整流硅橋B2的輸出正極的那一端為同名端)、繼流電路(27)和二極管D12的陰極。初級(jí)線圈TP12的另一端連接開關(guān)管Q2的漏極；開關(guān)管Q2的源極接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。
繼流電路(27)包括電容(C12、C13、C14)、二極管(D15、D13、D14)，電容C12、C13的正極和二極管D13的陰極共同連接二極管D12、D11的陰極和初級(jí)線圈TP12的一端。電容C13的負(fù)極分別連接二極管D14的陽極、二極管D15的陰極。二極管D14的陰極分別連接二極管D13的陽極和電容C14正極。電容C14、C12的負(fù)極和二極管D15的陽極共同同接整流硅橋B2的輸出負(fù)極。
繼流電路(27)也可以是由一個(gè)電容C12組成，電容C12的負(fù)極連接整流硅橋B2輸出負(fù)極；電容C12的正極和連接二極管D12、D11的陰極和初級(jí)線圈TP12的一端。
一種新的PFC高頻直流電源，包括整流硅橋B2、二極管D11、D12、D17、T18開關(guān)管Q11、變壓器的初級(jí)線圈TP11、TP12、和電容C11；整流硅橋B2的輸入端連接交流電源，電容C11并接在整流硅橋B1的輸出端。二極管D17、D18的陽極分別接整流硅橋輸入端；二極管D17、D18的陰極共同接初級(jí)線圈TP11的一端。二極管D12的陽極接初級(jí)線圈TP11的另一端；二極管D11的陽極接B2的輸出正極，二極管D11的陰極連接初級(jí)線圈TP12的一端(此端與初級(jí)線圈TP11接整流硅橋B2的輸出正極的那一端為同名端)、繼流電路(27)和二極管D12的陰極；初級(jí)線圈TP12的另一端連接開關(guān)管Q2的漏極；開關(guān)管Q2的源極接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。
繼流電路(27)包括電容(C12、C13、C14)、二極管(D15、D13、D14)，電容C12、C13的正極和二極管D13的陰極共同連接二極管D12、D11的陰極和初級(jí)線圈TP12的一端。電容C13的負(fù)極分別連接二極管D14的陽極、二極管D15的陰極。二極管D14的陰極分別連接二極管D13的陽極和電容C14正極。電容C14、C12的負(fù)極和二極管D15的陽極共同同接整流硅橋B2的輸出負(fù)極。
繼流電路(27)也可以是由一個(gè)電容C12組成，電容C12的負(fù)極連接整流硅橋B2輸出負(fù)極；電容C12的正極和連接二極管D12、D11的陰極和初級(jí)線圈TP12的一端。
采用上述方案后，本發(fā)明克服二階有源PFC電路的缺點(diǎn)，用一種有源與無源相結(jié)合的方式，在交流峰值及其附近值，直接將整流后波動(dòng)直流直接轉(zhuǎn)換成次級(jí)直流電壓(并儲(chǔ)存電能在初級(jí)電路中)。在交流波谷及附近用初級(jí)電路存有的電能，轉(zhuǎn)化成次級(jí)直流電壓，并存電能在初級(jí)電路中。它用正激式將初級(jí)的電能轉(zhuǎn)化成次級(jí)的電能，用反激式將波動(dòng)直流電壓與開關(guān)關(guān)斷后磁路存有的電能存在初級(jí)的電容上。從而具有穩(wěn)定可靠、高效節(jié)能、成本較低的特點(diǎn)。
圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的電路原理圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例二的電路原理圖。
圖3是本發(fā)明另一種單管PFC直流電源電路初級(jí)電路的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1的所示，本發(fā)明單管直流電源的實(shí)施例一為直流電源初級(jí)電路，包括整流硅橋B1、二極管(D1、D2、D6)、開關(guān)管Q1、變壓器的初級(jí)線圈(TP1、TP2)、繼流電路(17)和電容C1；整流硅橋B1的輸入端連接交流電源，電容(C1)并接在整流硅橋B1的輸出端。初級(jí)線圈TP1的一端接整流硅橋B1的輸出正極；二極管D1、D2的陽極接初級(jí)線圈TP1的另一端；二極管D1的陰極連接開關(guān)管Q1的漏極、變壓器初級(jí)線圈TP2的一端；變壓器的初級(jí)線圈TP2的另一端(此端與初級(jí)線圈TP1接整流硅橋B1的輸出正極的那一端為同名端)和二極管D6的陰極相連；二極管D6的陽極接繼流電路(17)、二極管D2的陰極。開關(guān)管Q1的源極接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。次級(jí)線圈接次級(jí)回路(一般是整流電路)。
繼流電路(17)包括電容(C2、C3、C4)、二極管(D5、D3、D4)。電容C2、C4的正極和二極管D4的陰極共同連接二極管D2的陰極、D6的陽極，電容C2的負(fù)極分別連接二極管D5的陰極、二極管D3的陽極。二極管D3的陰極分別連接二極管D4的陽極和電容C3正極，電容C3、C4的負(fù)極和二極管D5的陽極共同接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。
繼流電路(17)也可以是由一個(gè)電容C2組成，電容C2的負(fù)極連接整流硅橋B1輸出負(fù)極；電容C2的正極和連接二極管D2的陰極和二極管D6的陽極。
本發(fā)明實(shí)施例一的工作原理如下開始時(shí)，整流后的波動(dòng)直流直接、變壓器的初級(jí)線圈TP1和二極管D2、繼流電路(17)充電。
當(dāng)繼流電路(17)的電壓在交流電峰值以上時(shí)，整流后的波動(dòng)直流繼流電路(17)。只有在變壓器的初級(jí)線圈上存有感應(yīng)電壓才能對繼流電路(17)充電。當(dāng)整流后的波動(dòng)直流處于峰及附近時(shí)，場效應(yīng)管Q1，整流后波動(dòng)直流電能通過變壓器的初級(jí)線圈TP1、二極管D1、場效應(yīng)管Q1。此時(shí)在次級(jí)線路產(chǎn)生感應(yīng)電壓給次級(jí)供電。當(dāng)場效應(yīng)管Q1關(guān)斷，變壓器的初級(jí)線圈TP1產(chǎn)生的反向電壓加上波動(dòng)直流電壓通過變壓器的初級(jí)線圈TP1、二極管D2給繼流電路(17)充電。當(dāng)波動(dòng)直流電壓低于繼流電路(17)的電壓，場效應(yīng)管Q1開通時(shí)，繼流電路(17)的電能通過二極管D6、變壓器的初級(jí)線圈TP2，場效應(yīng)管Q1放電，此時(shí)在次級(jí)線路產(chǎn)生感壓電壓給次級(jí)供電。當(dāng)場效應(yīng)管Q1關(guān)斷在變壓器的初級(jí)線圈TP1產(chǎn)生的反向電壓加上波動(dòng)直流電壓通過二極管D2、給繼流電路(17)充電。在整個(gè)交流周期中，整流后的波動(dòng)直流電壓高時(shí)，整流后的波動(dòng)直流電一方面直接提供次級(jí)電能，另一方面提供較大的充電電流給繼流電路(17)充電，同時(shí)繼流電路(17)放電電流小。整流后的波動(dòng)直流電壓低時(shí)，整流后的波動(dòng)直流直接提供次級(jí)電能少，同時(shí)整流后的波動(dòng)直流也提供較小的充電電流給繼流電路充電，而繼流電路(17)放電電流大，供給次級(jí)電能多。上述電路中在場效應(yīng)管Q1開通時(shí)用正激式將初級(jí)的電能轉(zhuǎn)換成次級(jí)的電能。在場效應(yīng)管Q1關(guān)斷時(shí)，用反激式將變壓器中的漏感磁能轉(zhuǎn)換為充電電能。電容C1的作用是校正輸入電流波形，此電容越大，由此電容供給次級(jí)的電能就越大。根據(jù)不同功率電源，選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜?，一般?.015～0.047WF之間。電路也可通過調(diào)節(jié)變壓器中的磁路氣隙來改變電路中的充電電流。
如圖2所示，本發(fā)明一種新的PFC高頻直流電源的實(shí)施例二包括整流硅橋(B2)、二極管D11、D12、開關(guān)管Q11、變壓器的初級(jí)線圈TP11、TP12、和電容C11；整流硅橋B2的輸入端連接交流電源，電容C11并接在整流硅橋B1的輸出端，初級(jí)線圈TP11的一端接整流硅橋B1的輸出正極，二極管D12的陽極接初級(jí)線圈TP11的另一端；二極管D11的陽極接B2的輸出正極，二極管D11的陰極連接初級(jí)線圈TP12的一端(此端與初級(jí)線圈TP11接整流硅橋B2的輸出正極的那一端為同名端)、繼流電路(27)和二極管D12的陰極；初級(jí)線圈TP12的另一端連接開關(guān)管Q2的漏極；開關(guān)管Q2的源極接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。
繼流電路(27)包括電容(C12、C13、C14)、二極管(D15、D13、D14)，電容C12、C13的正極和二極管D13的陰極共同連接二極管D12、D11的陰極和初級(jí)線圈TP12的一端。電容C13的負(fù)極分別連接二極管D14的陽極、二極管D15的陰極。二極管D14的陰極分別連接二極管D1 3的陽極和電容C14正極。電容C14、C12的負(fù)極和二極管D15的陽極共同同接整流硅橋B2的輸出負(fù)極。
繼流電路(27)也可以是由一個(gè)電容C12組成，電容C12的負(fù)極連接整流硅橋B2輸出負(fù)極；電容C12的正極和連接二極管D12、D11的陰極和初級(jí)線圈TP12的一端。
本實(shí)施例還增加兩個(gè)二極管(D17、D18)，D17、D18的陽極分別接整流硅橋的輸入端，陰極共同接初級(jí)線圈TP11的一端，去掉與整流輸出負(fù)極的連接。
本發(fā)明實(shí)施例二的工作原理如下開始時(shí)，整流后的波動(dòng)直流直接通過二極管D11給繼流電路(27)充電。
當(dāng)繼流電路(27)的電壓在交流電峰值以上時(shí)，整流后的波動(dòng)直流只有在變壓器的初級(jí)線圈上存有感應(yīng)電壓才能對繼流電路(27)充電。當(dāng)整流后的波動(dòng)直流處于峰及附近時(shí)，場效應(yīng)管Q2，整流后波動(dòng)直流電能通過二極管D11、變壓器的初級(jí)線圈TP12、場效應(yīng)管Q1。此時(shí)在次級(jí)線路產(chǎn)生感應(yīng)電壓給次級(jí)供電。當(dāng)場效應(yīng)管Q1關(guān)斷，變壓器的初級(jí)線圈TP11產(chǎn)生的反向電壓加上波動(dòng)直流電壓通過變壓器的初級(jí)線圈TP11、二極管D12給繼流電路(27)充電。當(dāng)波動(dòng)直流電壓低于繼流電路(27)的電壓，場效應(yīng)管Q1開通時(shí)，繼流電路(27)的電能通過變壓器的初級(jí)線圈TP12，場效應(yīng)管Q1放電，此時(shí)在次級(jí)線路產(chǎn)生感壓電壓給次級(jí)供電。當(dāng)場效應(yīng)管Q1關(guān)斷在變壓器的初級(jí)線圈TP11產(chǎn)生的反向電壓加上波動(dòng)直流電壓通過二極管D12、給繼流電路(27)充電。在整個(gè)交流周期中，整流后的波動(dòng)直流電壓高時(shí)，整流后的波動(dòng)直流電一方面直接提供次級(jí)電能，另一方面提供較大的充電電流給繼流電路(27)充電，同時(shí)繼流電路(27)放電電流小。整流后的波動(dòng)直流電壓低時(shí)，整流后的波動(dòng)直流直接提供次級(jí)電能少，同時(shí)整流后的波動(dòng)直流也提供較小的充電電流給繼流電路充電，而繼流電路(27)放電電流大，供給次級(jí)電能多。上述電路中在場效應(yīng)管Q1開通時(shí)用正激式將初級(jí)的電能轉(zhuǎn)換成次級(jí)的電能。在場效應(yīng)管Q1關(guān)斷時(shí)，用反激式將變壓器中的漏感磁能轉(zhuǎn)換為充電電能。電容C1的作用是校正輸入電流波形，此電容越大，由此電容供給次級(jí)的電能就越大。根據(jù)不同功率電源，選擇適當(dāng)?shù)碾娙葜担话阍?.015～0.047WF之間。電路也可通過調(diào)節(jié)變壓器中的磁路氣隙來改變電路中的充電電流。
本發(fā)明實(shí)施例三的工作原理如下與實(shí)施例二的工作原理相同，所不同的是變壓器初級(jí)線圈TP11一端直接用兩個(gè)二極管與電源輸入相連。
本發(fā)明一種新的PFC高頻直流電源可以用PWM脈沖控制IC來控制場效應(yīng)管的斷開和導(dǎo)通，如KA3842，用PFM脈沖控制IC來控制場效應(yīng)管就更理想。負(fù)載越大工作頻率就越高，負(fù)載越輕工作頻率就越低。
權(quán)利要求
1.一種新的PFC高頻直流電源，其特征在于包括整流硅橋B1、二極管(D1、D2、D6)、開關(guān)管Q1、變壓器的初級(jí)線圈(TP1、TP2)、繼流電路(17)和電容C1；整流硅橋B1的輸入端連接交流電源，電容C1并接在整流硅橋B1的輸出端，初級(jí)線圈TP1的一端接整流硅橋B1的輸出正極；二極管D1、D2的陽極接初級(jí)線圈TP1的另一端；二極管D1的陰極連接開關(guān)管Q1的漏極、變壓器初級(jí)線圈TP2的一端；變壓器的初級(jí)線圈TP2的另一端(此端與初級(jí)線圈TP1接整流硅橋B1的輸出正極的那一端為同名端)和二極管D6的陰極相連；二極管D6的陽極接繼流電路(17)、二極管D2的陰極。開關(guān)管Q1的源極接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。次級(jí)線圈接次級(jí)回路(一般是整流電路)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1其特征是初級(jí)線圈TP1與二極管D1轉(zhuǎn)換成次級(jí)直流電能的一通路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1其特征是初級(jí)線圈TP1與D2一起提供輸入波動(dòng)直流電能和變壓器的貯能給繼流電路(17)充電的通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1繼流電路(17)其特征包括電容(C2、C3、C4)、二極管(D5、D3、D4)。電容C2、C4的正極和二極管D4的陰極共同連接二極管D2的陰極、D6的陽極，電容C2的負(fù)極分別連接二極管D5的的陰極、二極管的D3陽極。二極管D3的陰極分別連接二極管D4的陽極和電容C3正極。電容C3、C4的負(fù)極和二極管D5的陽極共同接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1繼流電路(17)其特征也可以是由一個(gè)電容C2組成，電容C2的負(fù)極連接整流硅橋B1輸出負(fù)極；電容C2的正極和連接二極管D2的陰極和二極管D6的陽極。
6.一種新的PFC高頻直流電源，其特征在于包括整流硅橋B2、二極管D11、D12、D17、T18開關(guān)管Q11，變壓器的初級(jí)線圈TP11、TP12、和電容C11；整流硅橋B2的輸入端連接交流電源，電容C11并接在整流硅橋B1的輸出端。二極管D17、D18的陽極分別接整流硅橋輸入端；二極管D17、D18的陰極共同接初級(jí)線圈TP11的一端。二極管D12的陽極接初級(jí)線圈TP11的另一端；二極管D11的陽極接B2的輸出正極，二極管D11的陰極連接初級(jí)線圈TP12的一端(此端與初級(jí)線圈TP11接整流硅橋B2的輸出正極的那一端為同名端)、繼流電路(27)和二極管D12的陰極；初級(jí)線圈TP12的另一端連接開關(guān)管Q2的漏極；開關(guān)管Q2的源極接整流硅橋B1的輸出負(fù)極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6，一種新的PFC高頻直流電源，其特征在于兩個(gè)二極管，這兩個(gè)二極的陽極分別接整流輸入的兩端，陰極共同接變壓器初級(jí)線圈TP11的一端，去掉變壓器初級(jí)線圈TP11這一端的原有連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的PFC高頻直流電源，其采用一種有源與無源相結(jié)合的方式，在交流峰值及其附近值，直接將整流后波動(dòng)直流直接轉(zhuǎn)換成次級(jí)直流電壓(并儲(chǔ)存電能在初級(jí)電路中)。在交流波谷及附近用初級(jí)電路存有的電能，轉(zhuǎn)化成次級(jí)直流電壓，并存電能在初級(jí)電路中。它用正激式將初級(jí)的電能轉(zhuǎn)化成次級(jí)的電能，用反激式將波動(dòng)直流電壓與開關(guān)關(guān)斷后磁路存有的電能存在初級(jí)的電容上。從而具有穩(wěn)定可靠、高效節(jié)能、成本較低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02M3/335GK101071985SQ20061008164
公開日2007年11月14日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者林福泳 申請人:林福泳, 林福祥