專利名稱：軟開關功率因數(shù)校正器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種功率因數(shù)校正器，尤其涉及一種軟開關功率因數(shù)校正器。
背景技術：
隨著電子設備的大規(guī)模使用，電子設備產生的諧波成為影響電能質量的重要因素。20世紀90年代以前，為了解決此問題，通常采用無源技術對基波進行相移補償或抑制某些指定的諧波，也就是常說的被動式PFC。通常實現(xiàn)方法為采用電感補償方法，減小交流輸入的基波電流與電壓之間相位差，從而達到提高功率因數(shù)的目的。但采用被動式PFC 的電源，功率因數(shù)只能達到0. 7 0. 8，而且由于采用電感、電容進行補償，體積、重量相對較大。20世紀90年代以后，隨著電力電子技術的廣泛使用，解決諧波問題的方法取得了較大的進步，主要有效途徑有兩條一種是在電網公用負載端并接一個專用的功率變換電路， 對無功及諧波電流進行補償，這就是有源濾波器(Active Filter)，它將電網電流補償為與電網電壓同相的正弦電流；另一種是在整流電路與濾波電容之間增加一個功率變換電路， 這就是有源功率因數(shù)校正APFC (Active Power Factor Correction,簡稱APFC)，它將整流器輸入電流校正成與電網電壓同相的正弦波，消除了諧波和無功電流，因而功率因數(shù)可提高到近似為1.0。有源功率因數(shù)校正技術從20世紀80年代后期成為電力電子技術研究的熱點，各國學者從電路拓撲、控制策略、建模分析等角度正進行著深入地研究和分析。從目前研究的情況來看，在APFC電路中，DC/DC變換級普遍采用PWM硬開關技術，由于硬開關技術的再提高開管頻率等方面的缺點，限制了功率因數(shù)校正電路性能的提高，即只能在數(shù)百瓦內的小功率范圍使用。若在功率因數(shù)校正電路中使用軟開關技術，便可大大減小功率管的開關損耗以及電磁干擾(EMI)，工作頻率和功率可進一步提高，從而獲得較高的工作效率。
發(fā)明內容為了克服以往功率因數(shù)校正器的缺陷，本實用新型的目的是提供一種高工作效率、高功率密度，小體積的軟開關功率因數(shù)校正器。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是—種軟開關功率因數(shù)校正器，包括橋式整流電路及直流開關升壓電路，所述橋式整流電路由四個整流二極管組成，整流二極管的共陰極和電源負極相連，共陽極和電源正極相連，所述直流開關升壓電路由電感，主開關管和第五二極管組成，電感一端和上述整流二極管陰極相連，另一端連接主開關管的集電極和第五二極管的陽極，主開關管的發(fā)射極和上述整流二極管的陽極相連并接地，其特征在于所述軟開關功率因數(shù)校正器還包括輔助電路，所述輔助電路由諧振電感、電容、輔助開關管、第六二極管和第七二極管構成，電容的兩極分別與主開關管的集電極和發(fā)射極相連，諧振電感一端連接上述電感和第五二極管的陽極，另一端連接第六二極管和第七二極管的陽極，第七二極管的陰極連接輔助開關管的集電極，第五二極管和第六二極管的陰極相連。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點是本實用新型的高效率軟開關功率因數(shù)校正器包括橋式整流電路及由電感L，主開關管Qmain和第五二極管構成的直流開關升壓電路，還包括有諧振電感Lr，電容Cr，輔助開關管Qzvt、第六二極管和第七二極管組成的輔助電路，該功率因數(shù)校正器結構簡單，由于利用輔助電路的輔助電感Lr，電容構成諧振電路，既能實現(xiàn)主開關的零電壓開關，主二極管的零電壓關斷，又能實現(xiàn)輔助開關輔助開關管、第六二極管和第七二極管的零電壓開關， 能有效地減小功率損耗，增大開關頻率，提高功率密度，顯著改善校正器的工作效率。
圖1是本實用新型的結構示意圖，圖2為一個開關周期中電路的工作過程示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明進行進一步說明。參見圖1，一種軟開關功率因數(shù)校正器，包括橋式整流電路及直流開關升壓電路， 所述橋式整流電路由四個整流二極管D1、D2、D3、D4組成，整流二極管的共陰極和電源負極相連，共陽極和電源正極相連，所述直流開關升壓電路由電感L，主開關管Qmain和第五二極管D5組成，電感L 一端和上述整流二極管陰極相連，另一端連接主開關管Qmain的集電極和第五二極管D5的陽極，主開關管Qmain的發(fā)射極和上述整流二極管的陽極相連并接地，其特征在于所述軟開關功率因數(shù)校正器還包括輔助電路，所述輔助電路由諧振電感 Lr、電容Cr、輔助開關管Qzvt、第六二極管D6和第七二極管D7構成，電容Cr的兩極分別與主開關管Qmain的集電極和發(fā)射極相連，諧振電感Lr 一端連接上述電感L和第五二極管D5 的陽極，另一端連接第六二極管D6和第七二極管D7的陽極，第七二極管D7的陰極連接輔助開關管Qzvt的集電極，第五二極管D5和第六二極管D6的陰極相連。
參見圖2，本實用新型的軟開關功率因數(shù)校正器的工作過程如下1)輸出電容足夠大，從而保證輸出電壓恒定且紋波相對較?。?)輸入電源為理想電源；3)斬波器電感遠遠大于諧振電感Lr ；4)在輔助開關Qzvt導通之前，諧振電感Lr，電容Cr上的電流均為零。參見圖2，t(Ttl前初始至to時間內，主開關管關閉，第五二極管D5導通，流過全部負載電流Ιο。在t0時刻，輔助開關管Qzvt導通，隨著輔助開關Qzvt的導通，諧振電感 Lr中的電流呈線性上升，直至Iin，此時，第五二極管D5中的電流向下滑，當二極管電流達到0時，第五二極管關閉(即D5軟關閉)，在實際電路中為二極管的反向恢復。期間，在tl時諧振電感Lr的電流達到Iin，并且諧振電感Lr，電容Cr開始諧振， 該諧振周期為電容Cr開始放電直至它的電壓為0。該周期結束時，主開關管Qmain的體二極管導通。期間，在該階段開始時，開關的漏極電壓已達到0V，體二極管也已導通，通過二極管的電流是由零電壓過渡電感驅動的。電感上的電壓為0，因此電流是自由輪回的。此時， 主開關Qmain可以導通，實現(xiàn)零電壓開關。期間，在t3時，UC3855檢測到主開關管Qmain的漏極電壓降為0。使主開關管Qmain導通，關閉輔助開關管Qzvt，諧振電感Lr中的能量呈線性通過D6釋放到負載。期間，在t4時刻，第六二極管D6中的電流降為0，此時電路按照傳統(tǒng)boost工作。期間，該階段也和傳統(tǒng)直流升壓電路一樣工作。主開關管Qmain關閉時的漏源結電容充電到輸出電壓Uo，主開關管Qmain開始供電流到負載，此時，節(jié)點電容起始保持漏電壓到0V，關閉損耗有效降低。
權利要求1. 一種軟開關功率因數(shù)校正器，包括橋式整流電路及直流開關升壓電路，所述橋式整流電路由四個整流二極管(Dl、D2、D3、D4)組成，整流二極管的共陰極和電源負極相連，共陽極和電源正極相連，所述直流開關升壓電路由電感(L)，主開關管(Qmain)和第五二極管 (D5)組成，電感(L) 一端和上述整流二極管陰極相連，另一端連接主開關管(Qmain)的集電極和第五二極管(D5)的陽極，主開關管(Qmain)的發(fā)射極和上述整流二極管的陽極相連并接地，其特征在于所述軟開關功率因數(shù)校正器還包括輔助電路，所述輔助電路由諧振電感 (Lr)、電容(Cr)、輔助開關管(Qzvt)、第六二極管(D6)和第七二極管(D7)構成，電容(Cr) 的兩極分別與主開關管(Qmain)的集電極和發(fā)射極相連，諧振電感(Lr) 一端連接上述電感 (L)和第五二極管(D5)的陽極，另一端連接第六二極管(D6)和第七二極管(D7)的陽極， 第七二極管(D7)的陰極連接輔助開關管Oizvt)的集電極，第五二極管(D5)和第六二極管 (D6)的陰極相連。
專利摘要本實用新型涉及一種功率因數(shù)校正器，尤其涉及一種軟開關功率因數(shù)校正器?，F(xiàn)有技術在再提高開關頻率方面存在著缺陷，限制了功率因數(shù)校正電路性能的提高。為了克服現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型采用的技術方案是一種軟開關功率因數(shù)校正器，包括橋式整流電路及直流開關升壓電路，還包括輔助電路，所述輔助電路由諧振電感、電容、輔助開關管、第六二極管和第七二極管構成。本實用新型利用輔助電路的電感電容構成諧振電路，既能實現(xiàn)主開關的零電壓開關，主二極管的零電壓關斷，又能實現(xiàn)輔助開關輔助開關管、第六二極管和第七二極管的零電壓開關，大大提高了開關電路的功率。
文檔編號H02M1/42GK201994843SQ201020577609
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權日2011年2月16日
發(fā)明者李翔, 陸地 申請人:西安建筑科技大學