本實(shí)用新型涉及交、直流電變換領(lǐng)域，特別是涉及一種基于高功率因素校正的單相AC-DC變換器。

背景技術(shù)：

功率因素校正簡(jiǎn)稱PFC，一般用于具有非線性負(fù)載端的開關(guān)電源設(shè)備中，由于此類開關(guān)電源中大多數(shù)負(fù)載為非線性負(fù)載，即負(fù)載內(nèi)部存在大量的非線性器件，這些非線性器件會(huì)造成輸入的交流電壓信號(hào)與交流電流信號(hào)之間存在相位差，導(dǎo)致能源利用率非常低，如日常使用最多的日光燈設(shè)備的開關(guān)電源，各種軍用、民用電子設(shè)備中的開關(guān)電源等，此類設(shè)備中理論上都應(yīng)該在其開關(guān)電源前端增加一級(jí)功率因素校正電路，用于提高電能利用率。沒有PFC電路的電源，一般這樣的電源輸入端采用的是二極管整流電容濾波，這個(gè)電路有個(gè)缺點(diǎn)，只能利用交流電波峰與波谷附近的能量，就在波峰和波谷附近有輸入電流，其他時(shí)間段都是沒有輸入電流的，這樣的電源對(duì)能源利用率非常低。

關(guān)于電源功率因素校正，目前市面上應(yīng)用最多的技術(shù)是被動(dòng)式PFC，被動(dòng)式PFC一般采用電感/電容補(bǔ)償方法使輸入的交流基波電流與電壓之間相位差減小來提高功率因數(shù)，這種功率因數(shù)校正方式只能達(dá)到0.7～0.8，它一般在高壓濾波電容/電感附近，且有個(gè)前提就是必須提前預(yù)估負(fù)載特性，負(fù)載端呈感性與容性對(duì)應(yīng)的被動(dòng)式PFC電路差別很大，從這一點(diǎn)可看出被動(dòng)式PFC應(yīng)用兼容性很差，對(duì)用戶專業(yè)知識(shí)要求高，而且通常需要串聯(lián)或并聯(lián)很多電感、電容，這樣直接導(dǎo)致體積大、重量大，能源轉(zhuǎn)換效率不高，還容易產(chǎn)生工頻震動(dòng)和噪聲等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于：針對(duì)開關(guān)電源現(xiàn)有的功率因素校正方式得到的功率因數(shù)低的技術(shù)問題，提供一種基于高功率因素校正的單相AC-DC變換器，該申請(qǐng)能夠提供較高的功率因素，對(duì)電源的轉(zhuǎn)換效率高。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種基于高功率因素校正的單相AC-DC變換器，包括交流輸入端AC，與交流輸入端連接的由整流橋、輸入濾波電路Cin構(gòu)成的輸入整流濾波電路，與輸入整流濾波電路連接的主動(dòng)式PFC電路，與所述主動(dòng)式PFC電路連接的由功率開關(guān)管和電阻RSENSE構(gòu)成的開關(guān)變換電路，與開關(guān)變換電路的由輸出整流電路DBOOST、輸出濾波電路CBULK構(gòu)成的輸出整流濾波電路以及直流輸出端VOUT；所述主動(dòng)式PFC電路包括PFC控制芯片，與PFC控制芯片連接的電流取樣電路、電壓取樣電路，PFC控制芯片根據(jù)電流取樣電路、電壓取樣電路獲取的電壓、電流信號(hào)的相位差進(jìn)行相位補(bǔ)償。PFC控制芯片以及外圍的電流取樣電路、電壓取樣電路主動(dòng)獲取電流、電壓信號(hào)相位差，在內(nèi)部對(duì)其電流或電壓信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償，使其相位差趨近于0，然后調(diào)節(jié)輸出脈沖驅(qū)動(dòng)開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換。

上述方案中，所述PFC控制芯片型號(hào)為NCP1606，所述電流取樣電路包含LBOOST變壓器,所述電壓取樣電路包含串聯(lián)的反饋分壓電阻ROUT1、ROUT2；所述電流取樣電路中LBOOST變壓器次側(cè)通過限流電阻RZCD連接到NCP1606芯片的ZCD引腳以取得輸入的交流電流信號(hào)，所述電壓取樣電路中串聯(lián)的反饋分壓電阻ROUT1、ROUT2并聯(lián)連接在直流輸出端,反饋分壓電阻ROUT1與ROUT2的連接點(diǎn)連接到NCP1606芯片的FB引腳以反饋取得電壓信號(hào)；NCP1606芯片根據(jù)獲取的電壓、電流信號(hào)的相位差進(jìn)行補(bǔ)償，然后控制DRV引腳輸出脈沖驅(qū)動(dòng)開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。

上述方案中，在交流輸入端和輸入整流濾波電路之間還設(shè)有EMI電磁干擾濾波器。

綜上，由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型通過加入PFC控制芯片以及外圍的電流取樣電路、電壓取樣電路來主動(dòng)獲取電流、電壓信號(hào)相位差，在內(nèi)部對(duì)其電流或電壓信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償，使其相位差趨近于0，然后調(diào)節(jié)輸出脈沖驅(qū)動(dòng)開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換。該設(shè)計(jì)相比傳統(tǒng)功率因素校正方式屬于閉環(huán)調(diào)整，相位差能夠無(wú)限趨近于0，功率因素高達(dá)0.9。且此設(shè)計(jì)相比傳統(tǒng)功率因素校正方式，避免了引入大量的電容和電感導(dǎo)致的體積、重量問題，同時(shí)該設(shè)計(jì)兼容性高，無(wú)需考慮負(fù)載的電感性或電容性而對(duì)應(yīng)引入電容和電感進(jìn)行相位補(bǔ)償,不易產(chǎn)生工頻震動(dòng)和噪聲等優(yōu)勢(shì)，具有較好的社會(huì)意義和市場(chǎng)前景。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖；

圖2是畸變的交流電壓電流信號(hào)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型功率因素校正后交流電壓電流信號(hào)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

如圖所示，一種基于高功率因素校正的單相AC-DC變換器，包括交流輸入端AC，與交流輸入端連接的由整流橋、輸入濾波電路Cin構(gòu)成的輸入整流濾波電路，與輸入整流濾波電路連接的主動(dòng)式PFC電路，與所述主動(dòng)式PFC電路連接的由功率開關(guān)管和電阻RSENSE構(gòu)成的開關(guān)變換電路，與開關(guān)變換電路的由輸出整流電路DBOOST、輸出濾波電路CBULK構(gòu)成的輸出整流濾波電路以及直流輸出端VOUT；所述主動(dòng)式PFC電路包括PFC控制芯片，與PFC控制芯片連接的電流取樣電路、電壓取樣電路，PFC控制芯片根據(jù)電流取樣電路、電壓取樣電路獲取的電壓、電流信號(hào)的相位差進(jìn)行相位補(bǔ)償。PFC控制芯片以及外圍的電流取樣電路、電壓取樣電路主動(dòng)獲取電流、電壓信號(hào)相位差，在內(nèi)部對(duì)其電流或電壓信號(hào)進(jìn)行相位補(bǔ)償，使其相位差趨近于0，然后調(diào)節(jié)輸出脈沖驅(qū)動(dòng)開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電源轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，所述PFC控制芯片型號(hào)為NCP1606，所述電流取樣電路包含LBOOST變壓器,所述電壓取樣電路包含串聯(lián)的反饋分壓電阻ROUT1、ROUT2；所述電流取樣電路中LBOOST變壓器次側(cè)通過限流電阻RZCD連接到NCP1606芯片的ZCD引腳以取得輸入的交流電流信號(hào)，所述電壓取樣電路中串聯(lián)的反饋分壓電阻ROUT1、ROUT2并聯(lián)連接在直流輸出端,反饋分壓電阻ROUT1與ROUT2的連接點(diǎn)連接到NCP1606芯片的FB引腳以反饋取得電壓信號(hào)；NCP1606芯片根據(jù)獲取的電壓、電流信號(hào)的相位差進(jìn)行補(bǔ)償，然后控制DRV引腳輸出脈沖驅(qū)動(dòng)開關(guān)變換電路中的功率開關(guān)管進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作。

優(yōu)選地，在交流輸入端和輸入整流濾波電路之間還設(shè)有EMI電磁干擾濾波器。

以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。