一種雙極性輸出的pfc拓?fù)潆娐芳皩?shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明創(chuàng)造提供一種雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐?，包括與市電串接的Boost升壓電感L1，與該Boost升壓電感L1串接的極性校正整流橋，與極性校正整流橋并聯(lián)的同步整流電路，升壓MOS管Q1的漏極分別接極性校正整流橋中第一二極管D1的陰極和第三二極管D3的陰極；升壓MOS管Q1的源極分別接極性校正整流橋中第二二極管D2的陽極和第四二極管D4的陽極。升壓MOS管Q1的源極和漏極之間并聯(lián)一穩(wěn)壓二極管和一第一電容，該穩(wěn)壓二極管的陰極接升壓MOS管Q1的漏極，穩(wěn)壓二極管的陽極接升壓MOS管Q1的源極。為UPS后級(jí)逆變電路的電路選擇提供了更廣泛的選擇空間，適合在新型小型化產(chǎn)品的應(yīng)用。
【專利說明】一種雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐芳皩?shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種輸出電路，特別是一種雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐芳捌鋵?shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]UPS(不間斷電源)、變頻器等產(chǎn)品主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)，應(yīng)用場(chǎng)合和領(lǐng)域都很廣泛。傳統(tǒng)電源輸入側(cè)直接接在電網(wǎng)上，電網(wǎng)通過不控整流后作為直流電給后級(jí)提供電能。二極管不控整流沒有對(duì)網(wǎng)側(cè)電流進(jìn)行控制，會(huì)使網(wǎng)側(cè)輸入電流諧波含量相當(dāng)高。所以這種結(jié)構(gòu)的電源在工作時(shí)的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)很低，這樣就對(duì)電網(wǎng)造成了諧波污染。在提倡清潔使用能源的今天，這樣的裝置顯然不符合綠色能源的要求。功率因數(shù)校正就是針對(duì)功率因數(shù)低的電力電子裝置，通過控制電壓電流相位關(guān)系，提高電力電子裝置工作時(shí)的功率因數(shù)。傳統(tǒng)的雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐吩O(shè)置在全波整流器與濾波電容之間，處理的是饅頭型半波電壓，按照通常的PFC拓?fù)潆娐返脑O(shè)置，一般只能獲得單極的母線電壓，如果想產(chǎn)生正負(fù)對(duì)稱的母線電壓，則需要對(duì)市電進(jìn)行倍壓整流，然后在進(jìn)行雙Boost升壓電路，需要多重控制和較多的磁性元件，對(duì)產(chǎn)品的可靠性、體積、效率都存在影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明創(chuàng)造要解決的問題是提供一種雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐芳捌鋵?shí)現(xiàn)方法，降低了 PFC控制過程中的器件數(shù)量，可以更容易的獲得正，負(fù)母線電壓，為UPS、變頻器等后級(jí)逆變電路的電路選擇提供了更廣泛的選擇空間。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明創(chuàng)造采用的技術(shù)方案是:一種雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐罚?
[0005]一與市電串接的Boost升壓電感LI ；
[0006]一與該Boost升壓電感LI串接的極性校正整流橋；
[0007]—升壓MOS管Q1，該升壓MOS管Ql的漏極分別接極性校正整流橋中第一二極管Dl的陰極和第三二極管D3的陰極；升壓MOS管Ql的源極分別接極性校正整流橋中第二二極管D2的陽極和第四二極管D4的陽極；
[0008]一與極性校正整流橋并聯(lián)的同步整流電路。
[0009]進(jìn)一步，升壓MOS管Ql的源極和漏極之間并聯(lián)一穩(wěn)壓二極管和一第一電容，該穩(wěn)壓二極管的陰極接升壓MOS管Ql的漏極，穩(wěn)壓二極管的陽極接升壓MOS管Ql的源極。
[0010]進(jìn)一步，Boost升壓電感LI分別串接同步整流電路中第一同步整流MOS管Q2的源極和第二同步整流MOS管Q3的漏極；第一同步整流MOS管Q2的漏極和極性校正整流橋中第四二極管D4的陰極之間串聯(lián)一第三電容C3后接輸出端BUS+ ;第二同步整流MOS管Q3的源極和極性校正整流橋中第三二極管D3的陽極之間串聯(lián)一第五電容C5后接輸出端BUS-；第一同步整流MOS管Q2的源極和漏極之間并聯(lián)一第一鉗位二極管和第二電容，第一同步整流MOS管Q2的源極接第一鉗位二極管的陽極，第一同步整流MOS管Q2的漏極接第一鉗位二極管的陰極；第二同步整流MOS管Q3的源極和漏極之間并聯(lián)一第二鉗位二極管和第四電容，第二同步整流MOS管Q3的源極接第二鉗位二極管的陽極，第二同步整流MOS管Q3的漏極接第一鉗位二極管的陰極。采用同步整流技術(shù)，用MOS管取代PFC升壓二極管，對(duì)第一同步整流MOS管Q2驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)零電壓開通。
[0011]采用該雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐穼?shí)現(xiàn)雙極性輸出的方法，在市電輸入與全橋整流電路之間串接該P(yáng)FC拓?fù)潆娐?，用于處理正弦電壓得到正，?fù)母線輸出電壓。
[0012]本發(fā)明創(chuàng)造具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:將本發(fā)明創(chuàng)造中PFC拓?fù)潆娐吩O(shè)置在市電輸入與全橋整流電路之間，同時(shí)處理的是正弦電壓，并且在功率管與市電輸入控制點(diǎn)之間有一只做極性校正用的整流橋，使得可以產(chǎn)生正負(fù)對(duì)稱的母線電壓，為UPS、變頻器等后級(jí)逆變電路的電路選擇提供了更廣泛的選擇空間。并采用同步整流技術(shù)，用MOS管取代PFC升壓二極管，對(duì)電源的整體效率，電源的可靠性都有提高，適合在新型小型化產(chǎn)品中的應(yīng)用。
[0013]本發(fā)明創(chuàng)造具有以下特點(diǎn):
[0014](I)通過將PFC拓?fù)潆娐贩胖迷谑须娸斎肱c全橋整流電路之間，處理正弦電壓，可以只利用一個(gè)電感，就可以得到正，負(fù)母線電壓。相對(duì)于圖1的控制方式，可以節(jié)省電感的
數(shù)量，減小產(chǎn)品的重量。
[0015](2)雙母線升壓可以產(chǎn)生正負(fù)母線電壓，在后續(xù)的逆變電路里，如果選用單母線電壓的逆變電路即只需要正負(fù)母線電壓上升至原先的一半電壓，或者可以選擇更多的雙電壓控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0016](3)利用同步整流的控制方式，可以實(shí)現(xiàn)同步整流MOS管Q2和Q3的軟開關(guān)，提高電源的效率，增強(qiáng)電源的可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是傳統(tǒng)的雙極性電源PFC拓?fù)潆娐返氖疽鈭D；
[0018]圖2是本發(fā)明創(chuàng)造雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐肥疽鈭D。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案做詳細(xì)說明。
[0020]如圖2所不,一種雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐?包括與市電串接的Boost升壓電感LI，與該Boost升壓電感LI串接的極性校正整流橋，與極性校正整流橋并聯(lián)的同步整流電路，升壓MOS管Ql的漏極分別接極性校正整流橋中第一二極管Dl的陰極和第三二極管D3的陰極；升壓MOS管Ql的源極分別接極性校正整流橋中第二二極管D2的陽極和第四二極管D4的陽極。升壓MOS管Ql的源極和漏極之間并聯(lián)一穩(wěn)壓二極管和一第一電容，該穩(wěn)壓二極管的陰極接升壓MOS管Ql的漏極，穩(wěn)壓二極管的陽極接升壓MOS管Ql的源極。Boost升壓電感LI分別串接同步整流電路中第一同步整流MOS管Q2的源極和第二同步整流MOS管Q3的漏極；第一同步整流MOS管Q2的漏極和極性校正整流橋中第四二極管D4的陰極之間串聯(lián)一第三電容C3后接輸出端BUS+ ;第二同步整流MOS管Q3的源極和極性校正整流橋中第三二極管D3的陽極之間串聯(lián)一第五電容C5后接輸出端BUS-;第一同步整流MOS管Q2的源極和漏極之間并聯(lián)一第一鉗位二極管和第二電容，第一同步整流MOS管Q2的源極接第一鉗位二極管的陽極，第一同步整流MOS管Q2的漏極接第一鉗位二極管的陰極；第二同步整流MOS管Q3的源極和漏極之間并聯(lián)一第二鉗位二極管和第四電容，第二同步整流MOS管Q3的源極接第二鉗位二極管的陽極，第二同步整流MOS管Q3的漏極接第一鉗位二極管的陰極。
[0021]該P(yáng)FC拓?fù)潆娐吩O(shè)置在市電輸入與全橋整流電路之間，同時(shí)處理的是正弦電壓，并且在功率管與市電輸入控制點(diǎn)之間有一只做極性校正用的整流橋，使得可以產(chǎn)生正負(fù)對(duì)稱的母線電壓，為UPS、變頻器等后級(jí)逆變電路的電路選擇提供了更廣泛的選擇空間。并采用同步整流技術(shù)，用升壓MOS管取代PFC升壓二極管，對(duì)同步整流MOS驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)零電壓開通。
[0022]當(dāng)產(chǎn)品開始工作時(shí)，市電產(chǎn)生正半周輸出，升壓MOS管Ql管導(dǎo)通時(shí)，電流通過Boost升壓電感LI，極性校正整流橋第一二極管Dl，第四二極管D4，升壓MOS管Ql形成回路，Boost升壓電感LI上儲(chǔ)存能量，輸出端通過第三電容C3對(duì)負(fù)載提供能量，保持正相端母線電壓。當(dāng)升壓MOS管Ql管關(guān)斷時(shí)，Boost升壓電感LI上能量通過第一同步整流MOS管Q2向輸出端釋放，通過調(diào)節(jié)第一同步整流MOS管Q2的開通狀態(tài)，在升壓MOS管Ql關(guān)斷后，Boost升壓電感LI電流對(duì)升壓MOS管Ql的結(jié)電容進(jìn)行充電，使第一同步整流MOS管Q2的結(jié)電容進(jìn)行放電，第一同步整流MOS管Q2的漏極電壓線性下降，當(dāng)漏極電壓下降到零之后，第一同步整流MOS管Q2的第一鉗位二極管就導(dǎo)通，將第一同步整流MOS管Q2的漏極電壓鉗位在零電壓狀態(tài)，這時(shí)，第一同步整流MOS管Q2的門極輸入高電壓，第一同步整流MOS管Q2實(shí)現(xiàn)零電壓開通，Boost升壓電感LI和第三電容C3同時(shí)向負(fù)載輸出能量。最終形成穩(wěn)定的正向母線電壓。在市電輸出負(fù)向電壓時(shí)，電流依然可以通過Boost升壓電感LI，極性校正整流橋第二二極管D2，第三二極管D3，升壓MOS管Ql形成回路。通過這樣的控制電路，便可以只利用一個(gè)Boost升壓電感LI和極性校正整流橋?qū)敵鲭妷哼M(jìn)行雙向調(diào)節(jié)，得到正負(fù)母線電壓。再通過對(duì)續(xù)流MOS管Q2和Q3的控制，對(duì)續(xù)流MOS管Q2和Q3的門極開啟電壓的時(shí)間進(jìn)行控制，使得續(xù)流MOS管Q2和Q3的漏極電壓下降到零時(shí)后再導(dǎo)通，最終實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的同步整流效果。通過對(duì)方案的驗(yàn)證，產(chǎn)品在只利用一個(gè)電感的同時(shí)，相對(duì)于使用兩個(gè)電感的雙Boost電路，仍能實(shí)現(xiàn)雙向母線電壓，而且重量和體積更小。采用同步整流之后，較少了 MOS管的開關(guān)損耗，提高了產(chǎn)品的效率，使用于現(xiàn)代產(chǎn)品發(fā)展的需要。
[0023]以上對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明創(chuàng)造范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐?，其特征在?包括: 一與市電串接的Boost升壓電感LI ； 一與該Boost升壓電感LI串接的極性校正整流橋； 一升壓MOS管Ql，該升壓MOS管Ql的漏極分別接極性校正整流橋中第一二極管Dl的陰極和第三二極管D3的陰極；升壓MOS管Ql的源極分別接極性校正整流橋中第二二極管D2的陽極和第四二極管D4的陽極； 一與極性校正整流橋并聯(lián)的同步整流電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐?，其特征在?升壓MOS管Ql的源極和漏極之間并聯(lián)一穩(wěn)壓二極管和一第一電容，該穩(wěn)壓二極管的陰極接升壓MOS管Ql的漏極，穩(wěn)壓二極管的陽極接升壓MOS管Ql的源極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐罚涮卣髟谟?B00st升壓電感LI分別串接同步整流電路中第一同步整流MOS管Q2的源極和第二同步整流MOS管Q3的漏極；第一同步整流MOS管Q2的漏極和極性校正整流橋中第四二極管D4的陰極之間串聯(lián)一第三電容C3后接輸出端BUS+ ;第二同步整流MOS管Q3的源極和極性校正整流橋中第三二極管D3的陽極之間串聯(lián)一第五電容C5后接輸出端BUS-;第一同步整流MOS管Q2的源極和漏極之間并聯(lián)一第一鉗位二極管和第二電容，第一同步整流MOS管Q2的源極接第一鉗位二極管的陽極，第一同步整流MOS管Q2的漏極接第一鉗位二極管的陰極；第二同步整流MOS管Q3的源極和漏極之間并聯(lián)一第二鉗位二極管和第四電容，第二同步整流MOS管Q3的源極接第二鉗位二極管的陽極，第二同步整流MOS管Q3的漏極接第一鉗位二極管的陰極。
4.采用權(quán)利要求3所述的雙極性輸出的PFC拓?fù)潆娐穼?shí)現(xiàn)雙極性輸出的方法，其特征在于:在市電輸入與全橋整流電路之間串接該P(yáng)FC拓?fù)潆娐?，用于處理正弦電壓得到正，?fù)母線輸出電壓。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK103683899SQ201310645755
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】張磊, 張海寶 申請(qǐng)人:天津航空機(jī)電有限公司