有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器的制造方法
【專利摘要】有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器?，F(xiàn)有不對(duì)稱半橋功率變換器采用橋式整流濾波及對(duì)稱驅(qū)動(dòng)硬開(kāi)關(guān)模式，效率低不滿足節(jié)能要求。本實(shí)用新型組成包括:橋式整流器（1），85V~265V交流輸入接線端子分別連接橋式整流器（2）、整流濾波器（6），橋式整流器分別連接升壓變換器（3）、有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片（8），升壓變換器分別連接不對(duì)稱半橋功率變換器（4）、有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、諧振控制芯片（9），不對(duì)稱半橋功率變換器分別連接輸出接線端子（5）、諧振控制芯片，整流濾波器連接輔助電源（7），輔助電源分別連接有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、諧振控制芯片。本實(shí)用新型用于提供高效直流電源。
【專利說(shuō)明】有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實(shí)用新型涉及一種有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]目前，市場(chǎng)上大功率和中等功率的變換器多局限于輸入采用橋式整流濾波器，DC/DC變換部分采用硬開(kāi)關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有體積大、成本高、效率低的特點(diǎn)，無(wú)法滿足節(jié)約能源的要求。高功率密度、高可靠性、低噪聲的功率變換器又基于高頻化的發(fā)展，而開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)損耗與頻率成正比，頻率越高，器件和電路的損耗越大，變換器的效率也就越低的這種情況，因此急需一種大中功率的低成本、高效率、高功率密度的功率變換器?，F(xiàn)有的不對(duì)稱半橋功率變換器多采用橋式整流濾波及對(duì)稱驅(qū)動(dòng)的硬開(kāi)關(guān)模式，效率較低無(wú)法滿足節(jié)能的要求。
[0005]實(shí)用新型內(nèi)容:
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器。
[0007]上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，其組成包括:橋式整流器，85疒265V交流輸入接線端子分別連接所述的橋式整流器、整流濾波器，所述的橋式整流器分別連接升壓變換器、有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片，所述的升壓變換器分別連接不對(duì)稱半橋功率變換器、所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、諧振控制芯片，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器分別連接輸出接線端子、所述的諧振控制芯片，所述的整流濾波器連接輔助電源，所述的輔助電源分別連接所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、所述的諧振控制芯片。
[0009]所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，所述的輔助電源采用離線反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述的輔助電源的高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE25漆包線繞制，所述的輔助電源的控制芯片采用VIPER22A，所述的輔助電源的取樣反饋電路采用精密穩(wěn)壓器TL431與隔離光電耦合器PC817的組合。
[0010]所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，所述的升壓變換器的功率管采用N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管M0SFETAPT5025，所述的升壓變換器的電感采用鐵氧體磁環(huán)漆包線繞制而成，所述的升壓變換器的二極管采用MUR60120，所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片采用UC3854BN。
[0011]所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的功率管采用N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管M0SFETW20NB50，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE65漆包線繞制而成，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的二極管采用MBR6020PT，所述的諧振控制芯片采用L6599N。
[0012]有益效果:
[0013]1.本實(shí)用新型的輔助電源采用離線反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主芯片VIPER22A是電流模式脈寬調(diào)制PWM的功率開(kāi)關(guān)器件，具有較寬輸入的電壓范圍、低待機(jī)功耗、高壓?jiǎn)?dòng)和高壓功率開(kāi)關(guān)集成于一身的特點(diǎn)，并且內(nèi)置過(guò)溫、過(guò)壓、欠壓、過(guò)流等完備的保護(hù)功能。[0014]本實(shí)用新型的有源功率因數(shù)校正PFC控制采用UC3854BN，采用PWM升壓電路，內(nèi)置乘法器可進(jìn)行輸出電壓取樣控制、輸入電壓取樣控制、輸入電流跟蹤輸入電壓集于一身的控制方法，功率因數(shù)達(dá)0.99，總諧波畸變小于3%，噪聲靈敏度低，啟動(dòng)電流小，并且具有較寬的頻帶、較快的響應(yīng)速度和過(guò)壓欠壓過(guò)流軟啟動(dòng)的特點(diǎn)。
[0015]本實(shí)用新型的不對(duì)稱半橋功率變換器控制芯片采用的L6599N，內(nèi)置自舉驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)節(jié)約了外部快速恢復(fù)的自舉二極管，并且根據(jù)負(fù)載情況，控制轉(zhuǎn)換器運(yùn)行于不同的工作模式，在重載、中載和輕載時(shí)的工作于變頻方式，在空載或非常輕負(fù)載時(shí)的脈沖間歇工作方式，在L6599N工作于脈沖間歇工作狀態(tài)時(shí)，允許關(guān)閉功率變換電路之前的PFC控制器，因此消除了這個(gè)階段的的空載損耗，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到97%以上，同時(shí)具有軟啟動(dòng)、電流檢測(cè)、過(guò)流保護(hù)和過(guò)載保護(hù)等功能。
[0016]本實(shí)用新型體積小、成本低、效率高的大中功率的變換器，滿足各種用電設(shè)備對(duì)節(jié)約能源和節(jié)約成本的要求。
[0017]【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
[0018]附圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)圖。
[0019]附圖2是本實(shí)用新型的輸入保護(hù)及整流單元電路原理圖。
[0020]附圖3是本實(shí)用新型的輔助電源電路原理圖。
[0021]附圖4是本實(shí)用新型的升壓變換器和PFC控制電路原理圖。
[0022]附圖5是本實(shí)用新型的不對(duì)稱半橋變換器及控制電路原理圖。
[0023]【具體實(shí)施方式】:
[0024]實(shí)施例1:
[0025]一種有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，其組成包括:橋式整流器2，85疒265V交流輸入接線端子I分別連接所述的橋式整流器、整流濾波器6，所述的橋式整流器分別連接升壓變換器3、有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片8，所述的升壓變換器分別連接不對(duì)稱半橋功率變換器4、所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、諧振控制芯片9，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器分別連接輸出接線端子5、所述的諧振控制芯片，所述的整流濾波器連接輔助電源7，所述的輔助電源分別連接所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、所述的諧振控制芯片。
[0026]實(shí)施例2:
[0027]根據(jù)實(shí)施例1所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，所述的輔助電源采用離線反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述的輔助電源的高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE25漆包線繞制，所述的輔助電源的控制芯片采用VIPER22A，所述的輔助電源的取樣反饋電路采用精密穩(wěn)壓器TL431與隔離光電耦合器PC817的組合。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]根據(jù)實(shí)施例1或2所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，所述的升壓變換器的功率管采用N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管M0SFETAPT5025，所述的升壓變換器的電感采用鐵氧體磁環(huán)漆包線繞制而成，所述的升壓變換器的二極管采用MUR60120，所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片采用UC3854BN。
[0030]實(shí)施例4:
[0031]根據(jù)實(shí)施例1或2或3所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的功率管采用N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管M0SFETW20NB50，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE65漆包線繞制而成，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的二極管采用MBR6020PT，所述的諧振控制芯片采用L6599N。
[0032]實(shí)施例5:
[0033]所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，圖1中，所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器的所有電路都用導(dǎo)線連接，各圖間相同名稱標(biāo)號(hào)的表示連接在一起。其組成包括:85疒265V交流輸入接線端子I，接線端子分別連接橋式整流器2和整流濾波器6，橋式整流器輸出的脈動(dòng)直流電壓分別連接升壓變換器3和有源功率因數(shù)校正PFC控制UC3854BN8，升壓變換器輸出DC400V分別連接不對(duì)稱半橋功率變換器4、有源功率因數(shù)校正PFC控制UC3854BN8和諧振控制L6599N9，不對(duì)稱半橋功率變換器輸出DC24分別連接輸出接線端子5和諧振控制L6599N9，整流濾波器輸出直流電壓連接DC/DC輔助電源7，DC/DC輔助電源輸出DC16V分別連接有源功率因數(shù)校正PFC控制UC3854BN8和諧振控制L6599N9。
[0034]圖2中，85?265VAC交流作為輸入，Rl起到泄放靜態(tài)電能的作用，安規(guī)電容C2起到濾除串模干擾的作用，同時(shí)C2、C3、C4共同組成電磁干擾EMI濾波器，環(huán)形共模電感LI起抑制共模干擾的作用，整流橋D15XB60把輸入的交流電壓變?yōu)槊}動(dòng)直流電壓，圖中AC1、AC2作為輔助電源和主功率電路的交流輸入，DC1、DC2作為升壓變換器的直流輸入。
[0035]圖3中，所述的輔助電源采用反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，高頻變壓器BYQ5采用鐵氧體磁芯EE25漆包線繞制，原邊繞組1、3腳116膽，電源供電繞組4、5腳21匝，6、8腳輸出繞組21匝，經(jīng)過(guò)整流濾波輸出直流電壓16V，該16V電壓分別為UC354BN和L6599N供電。VIPER22A為開(kāi)關(guān)管和控制芯片集于一身的控制芯片。C40、R9、D1組成緩沖網(wǎng)絡(luò)，防止開(kāi)關(guān)管漏極電壓過(guò)高擊穿。精密穩(wěn)壓器TL431和隔離光電耦合器PC817組成取樣反饋網(wǎng)絡(luò)，若輸出電壓升高隔離光電耦合器PC817的光電管導(dǎo)通電流增大，增大的反饋電流進(jìn)入VIPER22A的3腳，VIPER22A內(nèi)部控制的脈沖寬度將減小，使傳輸?shù)哪芰拷档?，輸出電壓隨之降低，來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓的功能。
[0036]圖4中，DC1、DC2作為輸入信號(hào)，電壓范圍120?375V，L4、D7、Q2、C24、C25組成升壓變換器的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，采用UC3854BN作為有源功率因數(shù)校正電路的驅(qū)動(dòng)芯片。C20和R26的參數(shù)共同決定驅(qū)動(dòng)頻率，R28和R29分壓作為輸出電壓的的取樣信號(hào)，取樣的電壓信號(hào)送到UC3854BN的誤差電壓放大器，R13、R14、R15分壓作為直流母線電壓的取樣信號(hào)，該信號(hào)在UC3854BN內(nèi)部進(jìn)行乘法運(yùn)算，R16取樣直流母線的電流信號(hào)，誤差電壓放大器的輸出信號(hào)、直流母線電壓的取樣信號(hào)乘法運(yùn)算后以及直流母線的電流信號(hào)共同接入U(xiǎn)C3854BN內(nèi)部的模擬乘法/除法器的三個(gè)輸入端，乘法/除法器的的輸出信號(hào)作為基準(zhǔn)電流信號(hào)。該基準(zhǔn)電流信號(hào)與UC3854BN的4腳檢測(cè)的電流信號(hào)共同作為電流誤差放大器的輸入，電流誤差放大器的輸出與C20和R26產(chǎn)生的鋸齒波信號(hào)比較共同決定UC3854BN輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈寬。該升壓變換器的輸出電壓為400V。
[0037]圖5中，升壓變換器的輸出電壓為DC400作為不對(duì)稱半橋變換器的直流輸入電壓，L6599N作為諧振控制芯片。R30、R31分壓作為直流輸入電壓的取樣信號(hào)送到L6599N的7腳，檢測(cè)電壓低于1.25V時(shí)，關(guān)閉輸出，電壓高于1.25V時(shí)重新軟啟動(dòng)，R33決定振蕩器的最低頻率，R34決定振蕩器的最高頻率，R32、C2共同決定軟啟動(dòng)時(shí)的最高工作頻率。R41、R42、R43、C33共同組成主回路電流檢測(cè)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，檢測(cè)到的信號(hào)送到L6599N的6腳，當(dāng)6腳電壓超過(guò)0.8V門限，I腳的軟啟動(dòng)電容被芯片內(nèi)部放電，工作頻率增加來(lái)限制功率輸出。精密穩(wěn)壓器TL431和隔離光電耦合器PC817組成輸出電壓取樣反饋網(wǎng)絡(luò)，取樣的信號(hào)送入L6599N的5腳來(lái)控制芯片的工作模式。L6599N的15腳和14腳作為上管的懸浮驅(qū)動(dòng)，12腳和11腳作為下管的驅(qū)動(dòng)，上下管采用互補(bǔ)輸出的驅(qū)動(dòng)模式。高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE65漆包線繞制而成，原邊30匝，副邊中間抽頭各5匝，輸出電壓為直流24V。
【權(quán)利要求】
1.一種有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，其組成包括:橋式整流器，其特征是:85疒265V交流輸入接線端子分別連接所述的橋式整流器、整流濾波器，所述的橋式整流器分別連接升壓變換器、有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片，所述的升壓變換器分別連接不對(duì)稱半橋功率變換器、所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、諧振控制芯片，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器分別連接輸出接線端子、所述的諧振控制芯片，所述的整流濾波器連接輔助電源，所述的輔助電源分別連接所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片、所述的諧振控制芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，其特征是:所述的輔助電源采用離線反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述的輔助電源的高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE25漆包線繞制，所述的輔助電源的控制芯片采用VIPER22A，所述的輔助電源的取樣反饋電路采用精密穩(wěn)壓器TL431與隔離光電耦合器PC817的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，其特征是:所述的升壓變換器的功率管采用N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管M0SFETAPT5025，所述的升壓變換器的電感采用鐵氧體磁環(huán)漆包線繞制而成，所述的升壓變換器的二極管采用MUR60120，所述的有源功率因數(shù)校正PFC控制芯片采用UC3854BN。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，其特征是:所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的功率管采用N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管M0SFETW20NB50,所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE65漆包線繞制而成，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的二極管采用MBR6020PT，所述的諧振控制芯片采用 L6599N。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有源功率因數(shù)校正的不對(duì)稱半橋功率變換器，其特征是:所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的功率管采用N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管M0SFETW20NB50，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的高頻變壓器采用鐵氧體磁芯EE65漆包線繞制而成，所述的不對(duì)稱半橋功率變換器的二極管采用MBR6020PT，所述的諧振控制芯片采用L6599N。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK203574559SQ201320706496
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月10日
【發(fā)明者】邸斌, 林勺博, 汪穎, 毛元奇, 卞浩東, 邢全喜, 劉朋, 胡山 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)