一種基于pfc電路的高功率因數(shù)電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于PFC(Power Factor Correct1n，功率因數(shù)校正)電路的高功率因數(shù)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電源在各種電子領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。在傳統(tǒng)的電容濾波整流前端電路中，只有在交流電源電壓達(dá)到峰值時，才能從充電電流波形非常窄的脈沖中提取能量。但該電流脈沖的峰值很大，諧波含量很高。目前市場上的有源功率因數(shù)校正電路基本都是升壓穩(wěn)壓輸出電路，交流輸入范圍一般為?85至?264V，所以PFC輸出電壓必須大于375V，這種電路很適合?220V的供電系統(tǒng)。但當(dāng)用于電壓為?110V的電網(wǎng)時，該升壓穩(wěn)壓器的性能會變差。這是因為升壓穩(wěn)壓電路的效率一般由所升壓的多少決定，換言之，輸入輸出電壓之差越大，該升壓穩(wěn)壓電路的功率因數(shù)越低，效率也會變差。所以，當(dāng)把設(shè)定輸出為375V的升壓電路應(yīng)用在?110V的電網(wǎng)時，電源的功率因數(shù)將會較?220V時有明顯降低，由此而產(chǎn)生更大的熱損耗和熱擊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提出一種基于PFC電路的高功率因數(shù)電源，所述電源的PFC模塊輸出端的電壓能夠跟隨其輸入端的電壓變化，大大提高了電源的功率因數(shù)和效率。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0005]—種基于PFC的高功率因數(shù)電源，包括DC-DC模塊，連接在所述DC-DC模塊輸入端用于提高功率因數(shù)的PFC模塊以及并聯(lián)在所述PFC模塊輸出端與地之間的保持電容，輸入電壓增大到某一值時，所述PFC模塊的輸出電壓與輸入電壓的差保持恒定。
[0006]進(jìn)一步地，所述電源還包括與所述DC-DC模塊輸出端相連的低紋波衰減模塊。
[0007]進(jìn)一步地，所述電源還包括與所述PFC模塊輸入端相連的EMI (Electro MagneticInterf erence)濾波器。
[0008]進(jìn)一步地，所述保持電容將PFC模塊輸出的交流電壓平滑成直流電壓，供后級DC-DC模塊使用。
[0009]進(jìn)一步地，所述PFC模塊包括整流器、零電流開關(guān)升壓變換器、控制檢測電路。所述整流器的輸入端接交流電壓信號，輸出端輸出正半周正弦波至所述零電流開關(guān)升壓變換器。所述控制檢測電路根據(jù)由所述整流器輸入的電壓檢測信號和由所述零電流開關(guān)升壓變換器輸入的電流檢測信號之間的相位差，輸出頻率隨所述相位差變化的脈沖控制信號至所述零電流開關(guān)升壓變換器，使所述PFC模塊的電流波形跟隨電壓波形變化;所述控制檢測電路根據(jù)由所述整流器輸入的電壓檢測信號和由所述零電流開關(guān)升壓變換器輸入的輸出電壓反饋信號的幅度差，輸出脈寬隨所述幅度差變化的脈沖控制信號至所述零電流開關(guān)升壓變換器，從而使所述PFC模塊的輸出電壓與輸入電壓的差保持恒定。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0011]本發(fā)明通過在DC-DC模塊前增加PFC模塊，使PFC模塊的輸出電壓和輸入電壓的電位差基本恒定，大大提高了電源電路的功率因數(shù)，使電源效率得到明顯提高，解決了傳統(tǒng)電源中存在的因輸入輸出電壓差增大引起電源效率明顯降低的問題。實驗表明，本發(fā)明所述電源的功率因數(shù)不低于0.98，效率不低于97%。另外，增加PFC模塊降低了DC-DC模塊對寬范圍輸入電壓的要求。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述電源的組成框圖；
[0013]圖2為EMI濾波器的電路圖；
[0014]圖3為PFC模塊的組成框圖；
[0015]圖4為保持電容的電路圖；
[0016]圖5為DC-DC模塊的接線圖；
[0017]圖6為低紋波衰減模塊的接線圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明所述電源包括依次相連的EMI濾波器、PFC模塊、保持電容、DC-DC模塊和低紋波衰減模塊。根據(jù)具體需要，DC-DC模塊和低紋波衰減模塊可以為一路，也可以為多路。
[0020]EMI濾波器用于濾除輸入交流電源中的電磁干擾。圖2給出了一種具體的EMI濾波器，R1為壓敏電阻，用于抑制尖峰浪涌;C1、C2、C3、C4、L1組成LC交流濾波器，消除線對線的差模干擾，以及線對地的共模干擾。
[0021]PFC模塊用于調(diào)整功率因數(shù)，減小諧波分量，提高電源效率。PFC模塊的組成框圖如圖3所示，包括整流器、零電流開關(guān)升壓變換器、控制檢測電路?？刂茩z測電路根據(jù)由所述整流器輸入的電壓檢測信號和由所述零電流開關(guān)升壓變換器輸入的電流檢測信號之間的相位差，輸出頻率隨所述相位差變化的脈沖控制信號至所述零電流開關(guān)升壓變換器，使所述PFC模塊的電流波形跟隨電壓波形變化，使功率因數(shù)接近為1;所述控制檢測電路根據(jù)由所述整流器輸入的電壓檢測信號和由所述零電流開關(guān)升壓變換器輸入的輸出電壓反饋信號的幅度差，輸出脈寬隨所述幅度差變化的脈沖控制信號至所述零電流開關(guān)升壓變換器，從而使所述PFC模塊的輸出電壓與輸入電壓的差保持恒定。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)中的PFC模塊，輸入交流電壓為85?264V時，輸出直流電壓為375V。而本發(fā)明的PFC模塊，當(dāng)輸入交流電壓為85?152V時，輸出直流電壓為260V;當(dāng)輸入交流電壓大于152V時，輸出與輸入保持46V的恒定壓差。由于輸出與輸入電壓差恒定，從而大大提高了電源的功率因數(shù)，功率因數(shù)可達(dá)到0.99以上，同時還有效抑制了諧波失真，諧波失真小于
[0023 ]保持電容用于把PFC模塊輸出的交流電壓平滑成近似直流電壓，供后級DC-DC模塊使用。如圖4所示，保持電容采用4個電解電容C1?C4并聯(lián)。
[0024]DC-DC模塊為電源電路的核心模塊，輸出系統(tǒng)正常工作需要的直流電壓。圖5給出了DC-DC模塊選用Vicor的V375B系列模塊的接線圖，該模塊最大輸出功率為200W，模塊帶有過壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過流保護(hù)、過熱保護(hù)、使能、并聯(lián)、遠(yuǎn)端遙感、輸出可調(diào)等功能。
[0025]低紋波衰減模塊采用主動濾波方式衰減周期性紋波和隨機(jī)不規(guī)則干擾。該模塊選用ISDJ的RS0-1F模塊，接線圖如圖6所示。當(dāng)檢測到線路上的紋波后，電路會產(chǎn)生一個反電動勢來抵消掉無用的紋波。在500Hz?500KHz波段最大可衰減30db(輸出紋波降至10mV以下)。
[0026]本發(fā)明所述電源，既可使用400Hz交流供電，比如機(jī)載電源，也可使用50Hz交流供電。不同的應(yīng)用場合只需對電路參數(shù)略作調(diào)整即可滿足要求。
[0027]本發(fā)明不限于上述實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員所做出的對上述實施方式任何顯而易見的改進(jìn)或變更，都不會超出本發(fā)明的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于PFC的高功率因數(shù)電源，包括DC-DC模塊，連接在所述DC-DC模塊輸入端用于提高功率因數(shù)的PFC模塊，以及并聯(lián)在所述PFC模塊輸出端與地之間的、用于將交流電壓平滑成直流電壓的保持電容;其特征在于，輸入電壓增大到某一值時，所述PFC模塊的輸出電壓與輸入電壓的差保持恒定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PFC的高功率因數(shù)電源，其特征在于，所述電源還包括與所述DC-DC模塊輸出端相連的低紋波衰減模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PFC的高功率因數(shù)電源，其特征在于，所述電源還包括與所述PFC模塊輸入端相連的EMI濾波器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于PFC的高功率因數(shù)電源，其特征在于，所述PFC模塊包括整流器、零電流開關(guān)升壓變換器、控制檢測電路;所述整流器的輸入端接交流電壓信號，輸出端輸出正半周正弦波至所述零電流開關(guān)升壓變換器;所述控制檢測電路根據(jù)由所述整流器輸入的電壓檢測信號和由所述零電流開關(guān)升壓變換器輸入的電流檢測信號之間的相位差，輸出頻率隨所述相位差變化的脈沖控制信號至所述零電流開關(guān)升壓變換器，使所述PFC模塊的電流波形跟隨電壓波形變化;所述控制檢測電路根據(jù)由所述整流器輸入的電壓檢測信號和由所述零電流開關(guān)升壓變換器輸入的輸出電壓反饋信號的幅度差，輸出脈寬隨所述幅度差變化的脈沖控制信號至所述零電流開關(guān)升壓變換器，從而使所述PFC模塊的輸出電壓與輸入電壓的差保持恒定。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于PFC的高功率因數(shù)電源，包括DC-DC模塊，連接在DC-DC模塊輸入端用于提高功率因數(shù)的PFC模塊，以及并聯(lián)在PFC模塊輸出端與地之間的、用于將交流電壓平滑成直流電壓的保持電容。其特征在于，輸入電壓增大到某一值時，PFC模塊的輸出電壓與輸入電壓的差保持恒定。本發(fā)明通過在DC-DC模塊前增加PFC模塊，使PFC模塊的輸出電壓和輸入電壓的電位差基本恒定，大大提高了電源電路的功率因數(shù)，使電源效率得到明顯提高，解決了傳統(tǒng)電源中存在的因輸入輸出電壓差增大引起電源效率明顯降低的問題。實驗表明，本發(fā)明所述電源的功率因數(shù)不低于0.98，效率不低于97％。
【IPC分類】H02M1/44, H02M1/42
【公開號】CN105429453
【申請?zhí)枴緾N201510998640
【發(fā)明人】徐鴻
【申請人】北京英賽德佳科技有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年12月28日