一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路，包括：交流輸入電源、整流橋、第一電感、耦合電感、第一電容、第二電容、開關(guān)管、第一二極管和負(fù)載；整流橋輸入端接交流輸入電源；整流橋一輸出端與耦合電感輸入端端之間接第一電感；耦合電感第一輸出端、開關(guān)管漏極與第一二極管陽極相連；第一二極管陰極與第二電容和負(fù)載的并聯(lián)電路一端相連；該并聯(lián)電路另一端、開關(guān)管源極和第一電容一端接整流橋另一輸出端；第一電容另一端接耦合電感第二輸出端。本發(fā)明所提出的功率因數(shù)校正電路可以實現(xiàn)輸入電流完全跟隨輸入電壓，功率因數(shù)值PF基本達到1，輸入紋波電流基本為零。
【專利說明】-種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種功率因數(shù)校正電路，特別是一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波 功率因數(shù)校正電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 電子設(shè)備在運用中存在電磁干擾EMI和電磁兼容EMC的問題，即電磁污染。針對 這一污染，世界各國非常重視，自上個世紀(jì)90年代以來都制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。雖然各標(biāo)準(zhǔn) 不是統(tǒng)一，存在一定的差異，但它們都是基于IEC和CISPR制定出來的。對于商用和工業(yè)運 用的設(shè)備為A級限值；對于民用設(shè)備為B級限值。那么考慮到此要求，在電子設(shè)備的電源電 路設(shè)計中就應(yīng)考慮該設(shè)備受到來自電網(wǎng)的干擾和自身是否干擾其它用電設(shè)備。
[0003] 目前單級功率因數(shù)校正電路PFC電路很普遍，如圖4所示，在功率相對較大的電源 設(shè)計中都會考慮使用單級功率因數(shù)校正電路PFC，以提高功率因數(shù)和電力利用率，但是電磁 干擾EMI問題很難解決。針對這一問題，通常在開關(guān)電源系統(tǒng)的輸入端都會增加降低電磁 干擾EMI的濾波器電路，且在功率相對較大時一般有幾組濾波電路。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種改進的單級功率因數(shù)校正電路，通過對該改進電路中 耦合電感的參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)該電路的輸入電流跟隨輸入電壓，降低電路的電磁干擾EMI，減少 使用電磁干擾EMI濾波器。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功 率因數(shù)校正電路，其特征在于，包括：交流輸入電源（Vac)、整流橋（DB)、第一電感（L1)、耦 合電感（Lc)、第一電容（C1)、第二電容（C2)、開關(guān)管（SW)、第一二極管（D1)和負(fù)載（LOAD); 所述交流輸入電源（Vac)的一端與所述整流橋（DB)的第一輸入端相連，所述交流輸入電源 (Vac)的另一端與所述整流橋（DB)的第二輸入端相連；所述整流橋（DB)的第一輸出端與所 述第一電感（L1)的一端相連；所述第一電感（L1)的另一端與所述稱合電感（Lc)的輸入端 相連；所述耦合電感（Lc)的第一輸出端與所述開關(guān)管（SW)的漏極相連，并接到所述第一二 極管（D1)的陽極；所述耦合電感（Lc)的第二輸出端與所述第一電容（C1)的一端相連；所 述第一電容（C1)的另一端與所述整流橋（DB)的第二輸出端相連；所述開關(guān)管（SW)的源極 與所述整流橋（DB)的第二輸出端相連；所述第二電容（C2)的一端與所述負(fù)載（LOAD)的一 端相連，并接到所述所述第一二極管（D1)的陰極；所述第二電容（C2)的另一端與所述負(fù)載 (LOAD)的另一端相連，并接到所述所述整流橋（DB)的第二輸出端。
[0006] 在本發(fā)明一實施例中，所述f禹合電感（Lc)包括：第一f禹合電感（Ldc)和第二f禹合 電感（Lac);所述第一耦合電感（Ldc)的非同名端作為所述耦合電感（Lc)的輸入端；所述第 一耦合電感（Ldc)的同名端與所述第二耦合電感（Lac)的同名端相連，并作為所述耦合電 感（Lc)的第一輸出端；所述第二耦合電感（Lac)的非同名端作為所述耦合電感（Lc)的第二 輸出端。
[0007] 在本發(fā)明一實施例中，在所述開關(guān)管（SW)的柵極接入控制信號PWM信號。
[0008] 在本發(fā)明一實施例中，所述第一稱合電感（Ldc)的感量和所述第二稱合電感 (Lac)的感量設(shè)置為與所述第一電感（L1)相等的感量；所述第一耦合電感（Ldc)和所述第 二耦合電感（Lac)的耦合系數(shù)設(shè)置為大于等于0. 95。
[0009] 相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果： 本發(fā)明提出了一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路，通過在該電 路中設(shè)置耦合電感電路并通過耦合電感參數(shù)的設(shè)置，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在正弦交流輸入電壓 (80V~264V)下，使得功率因數(shù)校正電路的輸入電流跟隨輸入電壓，功率因數(shù)值PF基本達到 1，最大限度的降低高頻斬波電流，降低電路的電磁干擾EMI，減少使用電磁干擾HMI濾波 器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為基本功率因數(shù)校正電路PFC電路工作于連續(xù)電流工作模式的輸入電壓電流 波形。
[0011] 圖2為本發(fā)明中改進的功率因數(shù)校正電路PFC電路輸入電壓電流波形。
[0012] 圖3為基本功率因數(shù)校正電路PFC電路工作于不連續(xù)電流工作模式的輸入電流波 形。
[0013] 圖4為基本功率因數(shù)校正電路PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0014] 圖5為本發(fā)明中改進的功率因數(shù)校正電路PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0015] 圖6為本發(fā)明中改進的功率因數(shù)校正電路PFC電路的實測輸入電壓電流波形。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體說明。
[0017] 一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路，其特征在于，如圖5所 示，包括：交流輸入電源Vac、整流橋DB、第一電感L1、耦合電感Lc、第一電容C1、第二電容 C2、開關(guān)管SW、第一二極管D1和負(fù)載LOAD ;所述交流輸入電源Vac的一端與所述整流橋DB 的第一輸入端相連，所述交流輸入電源Vac的另一端與所述整流橋DB的第二輸入端相連； 所述整流橋DB的第一輸出端與所述第一電感L1的一端相連；所述第一電感L1的另一端與 所述稱合電感Lc的輸入端相連；所述稱合電感Lc的第一輸出端與所述開關(guān)管SW的漏極相 連，并接到所述第一二極管D1的陽極；所述耦合電感Lc的第二輸出端與所述第一電容C1 的一端相連；所述第一電容C1的另一端與所述整流橋DB的第二輸出端相連；所述開關(guān)管 SW的源極與所述整流橋DB的第二輸出端相連；所述第二電容C2的一端與所述負(fù)載LOAD 的一端相連，并接到所述所述第一二極管D1的陰極；所述第二電容C2的另一端與所述負(fù)載 LOAD的另一端相連，并接到所述所述整流橋DB的第二輸出端。
[0018] 在本實施例中，所述稱合電感Lc包括：第一稱合電感Ldc和第二稱合電感Lac ;所 述第一稱合電感Ldc的非同名端作為所述稱合電感Lc的輸入端，即所述第一稱合電感Ldc 的①端；所述第一耦合電感Ldc的同名端與所述第二耦合電感Lac的同名端相連，即所述第 一耦合電感Ldc的②端與所述第二耦合電感Lac的④端相連，并作為所述耦合電感Lc的第 一輸出端；所述第二f禹合電感Lac的非同名端作為所述f禹合電感Lc的第二輸出端，即第二 奉禹合電感Lac的③端。在本實施例中，所述第一稱合電感Ldc和所述第二稱合電感Lac是 通過共用一個電感磁芯相互耦合在一起。
[0019] 在本實施例中，在所述開關(guān)管SW的柵極接入控制信號PWM信號。
[0020] 在本實施例中，在整流橋DB的輸出端不使用濾波電容，但使用濾波電容同樣也可 以達到本發(fā)明所述的效果。
[0021] 在本實施例中，第一電容C1的容值可根據(jù)開關(guān)頻率相應(yīng)的設(shè)定。
[0022] 在本實施例中，將所述第一耦合電感Ldc的感量和所述第二耦合電感Lac的感量 設(shè)置為與所述第一電感L1相等的感量；將所述第一耦合電感Ldc和所述第二耦合電感Lac 的耦合系數(shù)設(shè)置為大于等于〇. 95,較佳的，可以盡可能的靠近1。
[0023] 如圖1所示為基本功率因數(shù)校正電路PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輸入電壓電流波形，其中輸 入電壓為正弦輸入電壓經(jīng)過整流橋整流后得到的；電流波形為連續(xù)電流工作模式CCM 的功率因數(shù)校正電路PFC的輸入電流，而不連續(xù)電流工作模式DCM的功率因數(shù)校正電路PFC 的輸入電流內(nèi)部斬波電流會到達零點，如圖3所示。
[0024] 如圖2所示為本發(fā)明中所提出額改進后的功率因數(shù)校正電路PFC電路拓?fù)涞妮斎?電流波形，輸入電流跟隨輸入電壓，功率因數(shù)值PF趨近于1，由于輸入電流紋波基本被耦合 電感電路所吸收轉(zhuǎn)化，所以電磁干擾EMI會比較大的減少，有利于減少使用電磁干擾EMI濾 波器的數(shù)量。圖6為本發(fā)明中改進的功率因數(shù)校正電路PFC電路的實測輸入電壓電流波形， 由圖中可以看出，上邊為輸入電流是基本跟隨下邊的輸入電壓，與圖2效果一樣。
[0025] 以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術(shù)方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作 用未超出本發(fā)明技術(shù)方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路，其特征在于，包括：交 流輸入電源（Vac)、整流橋（DB)、第一電感（L1)、耦合電感（Lc)、第一電容（C1)、第二電容 (C2)、開關(guān)管（SW)、第一二極管（D1)和負(fù)載（LOAD);所述交流輸入電源（Vac)的一端與所述 整流橋（DB)的第一輸入端相連，所述交流輸入電源（Vac)的另一端與所述整流橋（DB)的第 二輸入端相連；所述整流橋（DB)的第一輸出端與所述第一電感（L1)的一端相連；所述第一 電感（L1)的另一端與所述稱合電感（Lc)的輸入端相連；所述稱合電感（Lc)的第一輸出端 與所述開關(guān)管（SW)的漏極相連，并接到所述第一二極管（D1)的陽極；所述耦合電感（Lc)的 第二輸出端與所述第一電容（C1)的一端相連；所述第一電容（C1)的另一端與所述整流橋 (DB)的第二輸出端相連；所述開關(guān)管（SW)的源極與所述整流橋（DB)的第二輸出端相連；所 述第二電容（C2)的一端與所述負(fù)載（LOAD)的一端相連，并接到所述所述第一二極管（D1) 的陰極；所述第二電容（C2)的另一端與所述負(fù)載（LOAD)的另一端相連，并接到所述所述整 流橋（DB)的第二輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路，其 特征在于：所述稱合電感（Lc)包括：第一稱合電感（Ldc)和第二稱合電感（Lac);所述第一 奉禹合電感（Ldc)的非同名端作為所述稱合電感（Lc)的輸入端；所述第一稱合電感（Ldc)的 同名端與所述第二耦合電感（Lac)的同名端相連，并作為所述耦合電感（Lc)的第一輸出 端；所述第二耦合電感（Lac)的非同名端作為所述耦合電感（Lc)的第二輸出端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路，其 特征在于：在所述開關(guān)管（SW)的柵極接入控制信號PWM信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種采用串聯(lián)耦合電感的無輸入紋波功率因數(shù)校正電路，其 特征在于：所述第一耦合電感（Ldc)的感量和所述第二耦合電感（Lac)的感量設(shè)置為與所 述第一電感（L1)相等的感量；所述第一稱合電感（Ldc)和所述第二稱合電感（Lac)的f禹合 系數(shù)設(shè)置為大于等于0.95。
【文檔編號】H02M1/42GK104092367SQ201410358540
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月26日
【發(fā)明者】林志賢, 姚劍敏, 徐勝, 郭太良, 葉蕓, 陳煒豪 申請人:福州大學(xué)