一種二次型Buck功率因數(shù)校正變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電力控制設(shè)備，尤其是一種二次型Buck功率因數(shù)校正變換器及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，電力電子技術(shù)迅速發(fā)展，作為電力電子領(lǐng)域重要組成部分的電源技術(shù)逐漸成為應(yīng)用和研宄的熱點。開關(guān)電源以其效率高、功率密度高而確立了其在電源領(lǐng)域中的主流地位，但其通過整流器接入電網(wǎng)時會存在一個致命的弱點:功率因數(shù)較低(一般僅為0.45?0.75)，且在電網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)。抑制開關(guān)電源產(chǎn)生諧波的方法主要有兩種:一是被動法，即采用無源濾波或有源濾波電路來旁路或消除諧波；二是主動法，即設(shè)計新一代高性能整流器，它具有輸入電流為正弦波、諧波含量低以及功率因數(shù)高等特點，即具有功率因數(shù)校正功能。開關(guān)電源功率因數(shù)校正研宄的重點，主要是功率因數(shù)校正電路拓?fù)涞难绣澈凸β室驍?shù)校正控制集成電路的開發(fā)。傳統(tǒng)的單級功率因數(shù)校正變換器的輸出電壓(電流)紋波大，動態(tài)響應(yīng)速度慢，因此如圖1所示，在傳統(tǒng)帶有功率因數(shù)校正功能的系統(tǒng)中，通常采用兩級變換器級聯(lián)的結(jié)構(gòu)，第一級變換器實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能，第二級變換器實現(xiàn)快速調(diào)節(jié)輸出電壓(電流)，且每一級變換器獨立控制，因此傳統(tǒng)的帶有功率因數(shù)校正功能的系統(tǒng)中至少含有兩個控制器和兩個開關(guān)管，控制復(fù)雜且成本尚。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種二次型Buck功率因數(shù)校正變換器裝置，使之僅使用一個控制器和一個開關(guān)管，同時實現(xiàn)功率因數(shù)校正、快速調(diào)節(jié)輸出電壓(電流)、和低輸出電壓(電流)紋波，不使用變壓器就可以實現(xiàn)高降壓比。
[0004]本實用新型實現(xiàn)其實用新型目的，所采用的技術(shù)方案是為:
[0005]一種二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，包括交流電源Vac、整流橋Dp LC濾波器，二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、電感L1、電容C1、電感L2,電容C1、開關(guān)管Qp電容C2、及其負(fù)載&，其特征在于，交流電源Va。經(jīng)過整流橋D i整流，整流橋的輸出電壓與LC濾波器相連接，LC濾波器的正端接二極管D2的陰極和電感L ^勺一端，LC濾波器的負(fù)端接二極管D3的陽極和開關(guān)管Q i的源級，二極管D 3的陰極與二極管D 2的陽極、二極管D 4的陽極、以及電容(^的負(fù)極相連接，電感L 另一端接電容C i的正極、二極管D 5的陰極、和電感1^2的一端，二極管D4的陰極接開關(guān)管Q1的漏級、二極管05的陽極、輸出電容C2的負(fù)極、以及輸出負(fù)載&的負(fù)端，電感L 2的另一端接輸出電容C 2的正極、以及輸出負(fù)載R d勺正端。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:
[0007]1、相對于傳統(tǒng)的兩級級聯(lián)有功率因數(shù)校正功能的變換器，采用本實用新型的二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，僅僅使用一個開關(guān)管和一個控制器，降低了開關(guān)管和控制器的數(shù)量，降低了整個系統(tǒng)的成本，降低了整個系統(tǒng)的設(shè)計難度，提高了功率密度；2、相對于傳統(tǒng)的單級功率因數(shù)校正變換器，采用本實用新型的二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，在實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能的同時，也實現(xiàn)了快速調(diào)節(jié)輸出電壓(電流)和低輸出電壓(電流)紋波的功能。
【附圖說明】
[0008]圖1為傳統(tǒng)兩級級聯(lián)功率因數(shù)校正變換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖2為二次型Buck功率因數(shù)校正變換器電路圖。
[0010]圖3為本實用新型實施例一電路框圖。
[0011]圖4為實施例一的實驗波形圖。測試條件:輸入電壓為110V/60HZ，輸出為350mA的恒流源，輸出負(fù)載為LED，LED的正向電壓為20V。
[0012]圖5為本實用新型實施例二的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面通過具體的實例并結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0014]實施例一
[0015]圖3為本實用新型實施例一的結(jié)構(gòu)框圖，圖4為圖3所示電路的實驗波形。圖3示出，本實用新型的例一【具體實施方式】為，一種恒流輸出的二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，其具體作法是:
[0016]交流電源Va。經(jīng)過整流橋D i整流，整流橋的輸出電壓與LC濾波器相連接，LC濾波器的正端接二極管D2的陰極和電感L ^勺一端，LC濾波器的負(fù)端接二極管D 3的陽極和開關(guān)管Q1的源級，二極管D3的陰極與二極管D2的陽極、二極管D4的陽極、以及電容C郝負(fù)極相連接，電感1^的另一端接電容C i的正極、二極管D 5的陰極、和電感L 2的一端，二極管D 4的陰極接開關(guān)管Q1的漏級、二極管D5的陽極、輸出電容C2的負(fù)極、以及輸出電流采樣電阻Rs的一端，電感L2的另一端接輸出電容C2的正極、以及輸出恒流源負(fù)載的正端，輸出恒流源負(fù)載的負(fù)端接輸出電流采樣電阻Rs的另一端。運算放大器把輸出電流采樣電阻的電壓與基準(zhǔn)電壓相比較，光耦將運算放大器輸出的誤差信號傳遞到比較器的負(fù)端，比較器和RS觸發(fā)器根據(jù)誤差信號和鋸齒波調(diào)節(jié)開關(guān)管Q1的占空比，從而穩(wěn)定輸出電流。
[0017]圖4為圖3所示電路的實驗波形，實驗電路的輸入電壓為交流110V，交流輸入的頻率為60Hz，輸出負(fù)載的額定電壓為20V，輸出電流為350mA。從圖4波形可以看出:
[0018]輸出電流穩(wěn)定在350mA，輸出電流紋波小，且輸出電流沒有二倍工頻紋波成份，從輸入電流可以看出變換器實驗功率因數(shù)校正功能。
[0019]實施例二
[0020]圖5為本實用新型實施例二的結(jié)構(gòu)框圖，圖5示出本實用新型的例二【具體實施方式】為，一種恒壓輸出的二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，其具體作法是:交流電源Vac經(jīng)過整流橋D1整流，整流橋的輸出電壓與LC濾波器相連接，LC濾波器的正端接二極管D2的陰極和電感1^的一端，LC濾波器的負(fù)端接二極管D 3的陽極和開關(guān)管Q i的源級，二極管D 3的陰極與二極管D2的陽極、二極管D 4的陽極、以及電容C滿負(fù)極相連接，電感L i的另一端接電容C1的正極、二極管D 5的陰極、輸出負(fù)載R亦正端、和輸出電容C 2的正極，二極管D 4的陰極接開關(guān)管Q1的漏級、二極管D 5的陽極、電感L 2的一端，電感L 2的另一端接輸出電容C 2的負(fù)極、以及輸出負(fù)載Rl的負(fù)端，輸出電壓米樣電阻R i的一端連接輸出負(fù)載R L的正端，輸出電壓米樣電阻R1的另一端連接輸出電壓米樣電阻R 2的一端、和運算放大器的負(fù)端，輸出電壓采樣電阻民的另一端連接輸出負(fù)載Rl的負(fù)端。運算放大器把運算放大器負(fù)端電壓與正端的基準(zhǔn)電壓相比較，光耦將運算放大器輸出的誤差信號傳遞到比較器的負(fù)端，比較器和RS觸發(fā)器根據(jù)誤差信號和鋸齒波調(diào)節(jié)開關(guān)管(^的占空比，從而穩(wěn)定輸出電壓。
【主權(quán)項】
1.一種二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，包括交流電源V AC、整流橋Dp LC濾波器，二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、電感L1、電容Cp電感L2、電容C1、開關(guān)管Q1、電容C2、及其負(fù)載&，其特征在于，交流電源Va。經(jīng)過整流橋D i整流，整流橋的輸出電壓與LC濾波器相連接，LC濾波器的正端接二極管D2的陰極和電感L ^勺一端，LC濾波器的負(fù)端接二極管隊的陽極和開關(guān)管Q i的源級，二極管D 3的陰極與二極管D 2的陽極、二極管D 4的陽極、以及電容(^的負(fù)極相連接，電感L 另一端接電容C i的正極、二極管D 5的陰極、和電感L2的一端，二極管D4的陰極接開關(guān)管Q1的漏級、二極管05的陽極、輸出電容C2的負(fù)極、以及輸出負(fù)載&的負(fù)端，電感L 2的另一端接輸出電容C 2的正極、以及輸出負(fù)載R d勺正端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，其特征在于，開關(guān)管Q丄為Mosfet、三極管或者IGBT。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，其特征在于，輸出負(fù)載Rl為:電阻、LED、電池或電路系統(tǒng)負(fù)載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二次型Buck功率因數(shù)校正變換器，其特征在于，電感Li工作在斷續(xù)模式，電感L2I作在斷續(xù)模式、臨界連續(xù)模式、或者連續(xù)模式。
【專利摘要】本實用新型公開了一種二次型Buck功率因數(shù)校正變換器。交流電源VAC經(jīng)過整流橋D1整流，整流橋的輸出電壓與LC濾波器相連接，LC濾波器的正端接二極管D2的陰極和電感L1的一端，LC濾波器的負(fù)端接二極管D3的陽極和開關(guān)管Q1的源級，二極管D3的陰極與二極管D2的陽極、二極管D4的陽極、以及電容C1的負(fù)極相連接，電感L1的另一端接電容C1的正極、二極管D5的陰極、和電感L2的一端，二極管D4的陰極接開關(guān)管Q1的漏級、二極管D5的陽極、輸出電容C2的負(fù)極、以及輸出負(fù)載RL的負(fù)端，電感L2的另一端接輸出電容C2的正極、以及輸出負(fù)載RL的正端。本實用新型僅僅需要采用一個控制器和一個開關(guān)管就可以同時實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能和快速調(diào)節(jié)輸出電壓(電流)。
【IPC分類】H02M1-42
【公開號】CN204578355
【申請?zhí)枴緾N201520164148
【發(fā)明人】許建平, 閻鐵生, 劉雪山, 周國華, 何圣仲
【申請人】西南交通大學(xué)
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年3月23日