一種具有正向電壓輸出的新型無(wú)橋Cuk PFC變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電能變換中低輸入電流諧波、自動(dòng)抑制啟動(dòng)和過(guò)載沖擊電流、低電磁干擾及高效率的功率因數(shù)校正技術(shù)領(lǐng)域,特別是在輕載時(shí)都具有高效率的功率因數(shù)校正電路。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代電力電子技術(shù)在建設(shè)高效節(jié)能的環(huán)境友好型社會(huì)中得到了飛速發(fā)展,開(kāi)關(guān)電源、LED驅(qū)動(dòng)等技術(shù)作為電力電子領(lǐng)域重要組成部分其應(yīng)用和研究廣泛。普通開(kāi)關(guān)電源經(jīng)整流接入電網(wǎng)時(shí)存在功率因數(shù)低下的問(wèn)題,且在電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的電流諧波和無(wú)功功率而污染電網(wǎng),因此需要對(duì)開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行功率因數(shù)校正。
[0003]原則上電力電子六種基本變換拓?fù)涠寄軌驅(qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)矯正(PFC),其中最為常見(jiàn)的是Boost拓?fù)?,由于其輸入電感的存在使得輸入電流易連續(xù),且控制容易實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)接近1,但其不適用輸出電壓低于輸入電壓的場(chǎng)合。Buck電路運(yùn)用于功率因數(shù)校正時(shí)輸入電流斷續(xù),在輸入交流電壓低于輸出電壓部分時(shí)將無(wú)法工作,從而增加總諧波畸變降低功率因數(shù)。
[0004]工作于DCM模式的Cuk變換器運(yùn)用于PFC電路時(shí)具有易實(shí)現(xiàn)變壓器隔離、自動(dòng)保護(hù)抑制啟動(dòng)和過(guò)載時(shí)的沖擊電流、低輸入電流紋波和低電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]傳統(tǒng)的Cuk PFC電路圖參見(jiàn)圖1,其包含整流橋,需要額外增加負(fù)向電壓轉(zhuǎn)變成正向電壓輸出電路?,F(xiàn)有技術(shù)常采用的無(wú)橋Cuk PFC電路參見(jiàn)圖2、3,所用期間數(shù)量較多,結(jié)構(gòu)不夠簡(jiǎn)潔,且不能良好工作于電流斷續(xù)模式。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]有鑒于此,本發(fā)明提供一種具有正向電壓輸出的無(wú)橋Cuk PFC電路,實(shí)現(xiàn)高效、高功率因數(shù)。
[0007]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種具有正電壓輸出的新型無(wú)橋Cuk PFC變換器,其特征在于:包括第一電感、第二電感、第一電容、第二電容、第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管、第一二極管、第二二極管、第三二級(jí)管、第四二極管、第五二極管及濾波電路;所述第一電感一端接交流電源一端;所述第一電感另一端接第一電容的一端;所述第一電感另一端接第一二極管的陰極;所述第一二極管的陽(yáng)極接第一開(kāi)關(guān)管一端;所述第一電容的另一端接第二電容一端;所述第二電容另一端接第二電感一端;所述第二電感另一端接交流電源另一端;所述第二電感一端接第二二極管陰極;所述第二二極管的陽(yáng)極接第二開(kāi)關(guān)管一端;所述交流電源一端接所述第三二極管陽(yáng)極;所述交流電源另一端接所述第四二極管陽(yáng)極;所述第五二極管陰極接第二電容一端;所述第五二極管陰極接濾波電路一端;負(fù)載接所述濾波電路的輸出;所述第一開(kāi)關(guān)管另一端、第二開(kāi)關(guān)管另一端、第三二極管陰極、第四二極管陰極、第五二極管陽(yáng)極及濾波電路另一端共地。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中,所述濾波電路為L(zhǎng)C濾波電路。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中,其特征在于:第一工作模態(tài):第二開(kāi)關(guān)管閉合,輸入電壓通過(guò)第三二極管、第二二極管和第二開(kāi)關(guān)管給第二電感充電,第二電感電流線性上升,第二電感儲(chǔ)能;第二電容通過(guò)第二二極管和第二開(kāi)關(guān)管向負(fù)載和濾波電路的電容供電;
第二工作模態(tài):第二開(kāi)關(guān)管斷開(kāi),第二電感釋放能量與輸入電源一起通過(guò)第五二極管和第三二級(jí)管給第二電容充電;濾波電路的電感電流通過(guò)第五二極管續(xù)流;
第三工作模態(tài):當(dāng)流過(guò)第五二極管的電流小于0時(shí),第五二極管截止,電路工作在電流斷續(xù)狀態(tài),此時(shí)第二電感和濾波電感上的電壓為0,第二電容由第二電感電流鉗位,負(fù)載由濾波電容供電;
第四工作模態(tài):第一開(kāi)關(guān)管閉合,輸入電壓通過(guò)第四二極管、第一二極管和第一開(kāi)關(guān)管給第一電感充電,第一電感電流線性上升,第一電感儲(chǔ)能;第一電容通過(guò)第一二極管和第一開(kāi)關(guān)管向負(fù)載和濾波電容供電;
第五工作模態(tài):第一開(kāi)關(guān)管斷開(kāi),第一電感釋放能量與輸入電源一起通過(guò)第五二極管和第四二極管給第一電容充電;第一電感電流通過(guò)第五二極管續(xù)流;
第六工作模態(tài):當(dāng)流過(guò)第五二極管的電流小于0時(shí),第五二極管截止,電路工作在電流斷續(xù)狀態(tài),此時(shí)第一電感和濾波電感上的電壓為0,第一電容由第一電感電流鉗位,負(fù)載由濾波電容供電。
[0010]本發(fā)明與傳統(tǒng)Cuk PFC如圖1所示相比去除了整流橋,無(wú)需額外增加負(fù)向電壓轉(zhuǎn)變成正向電壓輸出電路。與現(xiàn)有技術(shù)1如圖2所示和現(xiàn)有技術(shù)2如圖3所示相比結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)潔,器件使用數(shù)量更少成本更低且能良好工作于電流斷續(xù)模式。此外,開(kāi)關(guān)管S1、S2分別在正負(fù)半周時(shí)工作,利于開(kāi)關(guān)管散熱可有效減小散熱器的體積。本發(fā)明設(shè)計(jì)工作在DCM模式,能夠良好運(yùn)用于市場(chǎng)大部分采用150W等小功率等級(jí)產(chǎn)品中。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]圖1為傳統(tǒng)Cuk PFC電路圖。
[0012]圖2為現(xiàn)有技術(shù)1倍壓無(wú)橋Cuk PFC電路。
[0013]圖3為現(xiàn)有技術(shù)2雙向開(kāi)關(guān)型無(wú)橋Cuk PFC電路。
[0014]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的電路圖。
[0015]圖5為圖4的第一工作模態(tài)不意圖。
[0016]圖6為圖4的第二工作模態(tài)示意圖。
[0017]圖7為圖4的第三工作模態(tài)示意圖。
[0018]圖8為圖4的第四工作模態(tài)示意圖。
[0019]圖9為圖4的第五工作模態(tài)示意圖。
[0020]圖10為圖4的第六工作模態(tài)示意圖。
[0021 ]圖11為圖4的電感電流波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0023]—種具有正電壓輸出的新型無(wú)橋Cuk PFC變換器,其特征在于:包括第一電感L1、第二電感L2、第一電容C1、第二電容C2、第一開(kāi)關(guān)管S1、第二開(kāi)關(guān)管S2、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二級(jí)管DP、第四二極管DN、第五二極管D及濾波電路;所述第一電感一端接交流電源Vac —端;所述第一電感另一端接第一電容的一端;所述第一電感另一端接第一二極管的陰極;所述第一二極管的陽(yáng)極接第一開(kāi)關(guān)管一端;所述第一