專利名稱：輸入寬范圍連續(xù)可調(diào)的無(wú)橋Buck-Boost PFC變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是電壓變換的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在輸入電壓寬范圍可調(diào)的設(shè)備中，尤其是高電壓輸入時(shí)，為了得到合 適的母線電壓，就必須使用具有升降壓特性的變換器。圖1所示為級(jí)聯(lián)式 Buck-Boost PFC電路，因?yàn)榫哂休^小的電壓和電流應(yīng)力，非常適用于寬范 圍電壓輸入尤其是高電壓輸入場(chǎng)合。但是，級(jí)聯(lián)式Buck-Boost PFC電路由 橋式整流電路和Buck-Boost變換器構(gòu)成，在任一時(shí)刻電路中總有四個(gè)半導(dǎo) 體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)。隨著變換器功率等級(jí)和開關(guān)頻率的提高，系統(tǒng)的通 態(tài)損耗顯著增加，整體效率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有電壓變換器在任一時(shí)刻電路中總有四個(gè) 半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)，隨著變換器功率等級(jí)和開關(guān)頻率的提高，存在 系統(tǒng)的通態(tài)損耗顯著增加、整體效率降低、發(fā)熱量增加的問題，而提出了 一種輸入寬范圍連續(xù)可調(diào)的無(wú)橋Buck-Boost PFC變換器。
它由微控制器l、第一電流檢測(cè)器3、第二電流檢測(cè)器4、開關(guān)管S1、 開關(guān)管S2、開關(guān)管S3、 二極管D1、 二極管D2、 二極管D3、 二極管D4、 電容C1、電容C2、電容C3、電感L組成；
微控制器1的第一電流檢測(cè)輸入端連接第一電流檢測(cè)器3的信號(hào)輸出 端，微控制器1的第二電流檢測(cè)輸入端連接第二電流檢測(cè)器4的信號(hào)輸出 端，微控制器1的第一電壓檢測(cè)的兩個(gè)輸入端分別連接在交流電源2的兩 端，微控制器1的第二電壓檢測(cè)的兩個(gè)輸入端分別連接在負(fù)載Ro的兩端， 微控制器1的三個(gè)控制輸出端分別連接開關(guān)管Sl的柵極、開關(guān)管S2的柵 極、開關(guān)管S3的柵極；開關(guān)管Sl的集電極、二極管Dl的陰極連接電容 Cl的一端并接交流電源2的一端，開關(guān)管S2的集電極、二極管D2的陰極
連接電容C2的一端并接交流電源2的另一端，開關(guān)管Sl的發(fā)射極、開關(guān) 管S2的發(fā)射極、二極管D3的陰極連接電感L的一端，電感L的另一端通 過第一電流檢測(cè)器3連接開關(guān)管S3的集電極和二極管D4的陽(yáng)極，二極管 D4的陰極連接電容C3的一端并連接負(fù)載Rq的一端，電容Cl的另一端、 二極管Dl的陽(yáng)極、電容C2的另一端與二極管D2的陽(yáng)極連接后再通過第 二電流檢測(cè)器4連接二極管D3的陽(yáng)極、開關(guān)管S3的發(fā)射極、電容C3的 另一端并連接負(fù)載Ro的另一端。
本發(fā)明在不需要全橋整流的前提下能將交流電直接轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓直流 電，并在任一時(shí)刻電路中只有三個(gè)半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，使效率顯著提高。并 具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低廉、發(fā)熱量小、容易維護(hù)、壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。并 且其EMI干擾理論與傳統(tǒng)有橋Buck-Boost PFC —樣。


圖1是背景技術(shù)中級(jí)聯(lián)式Buck-Boost PFC電路結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式由微控制器1、
第一電流檢測(cè)器3、第二電流檢測(cè)器4、開關(guān)管S1、開關(guān)管S2、開關(guān)管S3、 二極管D1、 二極管D2、 二極管D3、 二極管D4、電容C1、電容C2、電容 C3、電感L組成；
微控制器1的第一電流檢測(cè)輸入端連接第一電流檢測(cè)器3的信號(hào)輸出 端，微控制器1的第二電流檢測(cè)輸入端連接第二電流檢測(cè)器4的信號(hào)輸出 端，微控制器1的第一電壓檢測(cè)的兩個(gè)輸入端分別連接在交流電源2的兩 端，微控制器l的第二電壓檢測(cè)的兩個(gè)輸入端分別連接在負(fù)載Ro的兩端， 微控制器1的三個(gè)控制輸出端分別連接開關(guān)管Sl的柵極、開關(guān)管S2的柵 極、開關(guān)管S3的柵極；開關(guān)管Sl的集電極、二極管Dl的陰極連接電容 Cl的一端并接交流電源2的一端，開關(guān)管S2的集電極、二極管D2的陰極 連接電容C2的一端并接交流電源2的另一端，開關(guān)管Sl的發(fā)射極、開關(guān) 管S2的發(fā)射極、二極管D3的陰極連接電感L的一端，電感L的另一端通 過第一電流檢測(cè)器3連接開關(guān)管S3的集電極和二極管D4的陽(yáng)極，二極管D4的陰極連接電容C3的一端并連接負(fù)載Ro的一端，電容Cl的另一端、 二極管Dl的陽(yáng)極、電容C2的另一端與二極管D2的陽(yáng)極連接后再通過第 二電流檢測(cè)器4連接二極管D3的陽(yáng)極、開關(guān)管S3的發(fā)射極、電容C3的 另一端并連接負(fù)載Ro的另一端。
微控制器1選用的型號(hào)為UC3854,第一電流檢測(cè)器3選用型號(hào)為 TBC10LX的霍爾器件，第二電流檢測(cè)器4選用低阻值的電阻，開關(guān)管S1、 開關(guān)管S2選用的型號(hào)都為MX-RU2-600V/100A-M232，開關(guān)管S3選用的 型號(hào)為IRF4PC40UDPbF。
輸入電壓為正半周期時(shí)，其工作原理如下
當(dāng)交流輸入瞬時(shí)電壓值低于輸出電壓時(shí)，變換器工作在Boost模式下。 設(shè)開關(guān)周期為R，閉合時(shí)間Z^7^，斷開時(shí)間為/)27>， Z)l+Z)2-1。在對(duì)于開 關(guān)頻率下，輸入電壓視為恒定。
在開關(guān)模態(tài)1時(shí)候，微控制器1控制開關(guān)管Sl、開關(guān)管S3導(dǎo)通，開關(guān) 管S2截止，電感Z電流線性上升，經(jīng)過AR后，達(dá)到峰值；其增量為
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當(dāng)電感'丄電流達(dá)到峰值后，轉(zhuǎn)入到開關(guān)模態(tài)2，微控制器1控制開關(guān)管 Sl導(dǎo)通，開關(guān)管S2、開關(guān)管S3截止，電感￡電流下降，其增量為
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由于穩(wěn)態(tài)時(shí)這兩個(gè)電流變化量相等，gPA/il=|A/i2|。所以，電壓增益M
為
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當(dāng)交流輸入瞬時(shí)電壓值高于輸出電壓時(shí)，變換器工作在Buck模式下。 設(shè)開關(guān)周期為^，閉合時(shí)間Z)^s，斷開時(shí)間為AR， Dl+￡>2=1。在對(duì)于開 關(guān)頻率下，輸入電壓視為恒定。
在開關(guān)模態(tài)3時(shí)候，微控制器1控制開關(guān)管Sl導(dǎo)通，開關(guān)管S2、開關(guān) 管S3截止，電感Z電流線性上升，經(jīng)過DJs后，達(dá)到峰值。其增量為
當(dāng)電感丄電流達(dá)到峰值后，轉(zhuǎn)入到開關(guān)模態(tài)4，微控制器1控制開關(guān)管 Sl、開關(guān)管S2、開關(guān)管S3截止，電感丄電流下降，其增量為<formula>complex formula see original document page 6</formula>叫
由于穩(wěn)態(tài)時(shí)這兩個(gè)電流變化量相等，即A/^-lA^1。所以，電壓增益M
<formula>complex formula see original document page 6</formula>
權(quán)利要求
1、輸入寬范圍連續(xù)可調(diào)的無(wú)橋Buck-Boost PFC變換器，它由微控制器(1)、第一電流檢測(cè)器(3)、第二電流檢測(cè)器(4)、開關(guān)管S1、開關(guān)管S2、開關(guān)管S3、二極管D1、二極管D2、二極管D3、二極管D4、電容C1、電容C2、電容C3、電感L組成；微控制器(1)的第一電流檢測(cè)輸入端連接第一電流檢測(cè)器(3)的信號(hào)輸出端，微控制器(1)的第二電流檢測(cè)輸入端連接第二電流檢測(cè)器(4)的信號(hào)輸出端，微控制器(1)的第一電壓檢測(cè)的兩個(gè)輸入端分別連接在交流電源(2)的兩端，微控制器(1)的第二電壓檢測(cè)的兩個(gè)輸入端分別連接在負(fù)載R0的兩端，微控制器(1)的三個(gè)控制輸出端分別連接開關(guān)管S1的柵極、開關(guān)管S2的柵極、開關(guān)管S3的柵極；其特征在于開關(guān)管S1的集電極、二極管D1的陰極連接電容C1的一端并接交流電源(2)的一端，開關(guān)管S2的集電極、二極管D2的陰極連接電容C2的一端并接交流電源(2)的另一端，開關(guān)管S1的發(fā)射極、開關(guān)管S2的發(fā)射極、二極管D3的陰極連接電感L的一端，電感L的另一端通過第一電流檢測(cè)器(3)連接開關(guān)管S3的集電極和二極管D4的陽(yáng)極，二極管D4的陰極連接電容C3的一端并連接負(fù)載R0的一端，電容C1的另一端、二極管D1的陽(yáng)極、電容C2的另一端與二極管D2的陽(yáng)極連接后再通過第二電流檢測(cè)器(4)連接二極管D3的陽(yáng)極、開關(guān)管S3的發(fā)射極、電容C3的另一端并連接負(fù)載R0的另一端。
全文摘要
輸入寬范圍連續(xù)可調(diào)的無(wú)橋Buck-Boost PFC變換器，它涉及的是電壓變換的技術(shù)領(lǐng)域。它是為了解決現(xiàn)有電壓變換器在任一時(shí)刻電路中總有四個(gè)半導(dǎo)體器件處于工作狀態(tài)，存在通態(tài)損耗顯著增加、發(fā)熱量增加的問題。它的開關(guān)管S1的集電極、二極管D1陰極接電容C1一端并接交流電源一端，開關(guān)管S2集電極、二極管D2陰極接電容C2一端并接交流電源(2)另一端，開關(guān)管S1發(fā)射極、開關(guān)管S2發(fā)射極、二極管D3陰極連接電感的一端，電容C1另一端、二極管D1陽(yáng)極、電容C2另一端、二極管D2的陽(yáng)極通過第二電流檢測(cè)器接負(fù)載的另一端。本發(fā)明在不需要全橋整流的前提下能將交流電直接轉(zhuǎn)換成穩(wěn)壓直流電，在任一時(shí)刻電路中只有三個(gè)半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，使效率顯著提高。
文檔編號(hào)H02M7/217GK101197544SQ20071014489
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者劉桂花, 劉永光, 劉鴻鵬, 徐殿國(guó), 衛(wèi) 王, 強(qiáng) 高 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)