專利名稱：低成本有源功率因數(shù)校正器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電器功率因數(shù)校正，主要用作變頻空調(diào)、電磁爐、微波爐、大屏幕電視、家用音響(功放)、電動自行車充電器、家用電腦及各種高頻開關(guān)電源等電器的輸入功率因數(shù)校正。
在現(xiàn)有技術(shù)中的有源功率因數(shù)校正器，一般都通過輸入電壓和輸出電壓等采樣信號按比例相乘后再與電流采樣信號進行比較并控制功率器件的導(dǎo)通與截止，由于乘法器等電路比較復(fù)雜，故這類專用控制集成電路價格比較昂貴；同時其電流采樣來自總回路電流和輸出電壓較高，為滿足可靠性要求，必須采用電流容限較大的功率器件和較大的高頻電感，外圍電路也相對復(fù)雜，從而使產(chǎn)品成本提高。這些，造成了現(xiàn)有有源功率因數(shù)校正技術(shù)難以在民用電器產(chǎn)品上推廣應(yīng)用，成為許多中、大功率的家電產(chǎn)品既要達到國家“3C“強制認(rèn)證要求，又要不失市場競爭力的一大難題。
本實用新型就是針對上述有源功率因數(shù)校正器的不足，而提供一種成本低、可靠性高，能廣泛應(yīng)用在中、大功率家用電器產(chǎn)品上的有源功率因數(shù)校正電路。
通過以下方法和構(gòu)思來實現(xiàn)本實用新型的上述目的該有源功率因數(shù)校正器，包括PWM控制器、功率器件、高頻電抗器、超快恢復(fù)二極管、電流取樣電阻、電壓取樣電阻、整流橋、輸入濾波與電流緩沖電路等，其特征是功率器件的發(fā)射(源)極與電源公共負(fù)極之間接有電流取樣電阻，電流取樣信號從該電阻上取出并直接送至PWM控制器，PWM控制器根據(jù)該電流取樣信號和輸出電壓采樣信號進行處理后按一定的占空比控制功率器件的導(dǎo)通與截止；功率器件的集電(漏)極與輸入整流橋正端之間接有高頻電抗器，與輸出端之間接有超快恢復(fù)二極管；當(dāng)功率器件導(dǎo)通時，輸入電壓經(jīng)輸入濾波緩沖電路和整流橋、功率器件加在高頻電抗器兩端，高頻電抗器內(nèi)就有電流產(chǎn)生，該電流與輸入電壓和功率器件導(dǎo)通時間成正比；當(dāng)功率器件截止時，高頻電抗器內(nèi)電流不能中斷，就經(jīng)超快恢復(fù)二極管流向輸出電容和負(fù)載；通過功率器件導(dǎo)通與截止的占空比控制，使高頻電抗器能從輸入交流電全周期內(nèi)吸取輸入電流，并使輸入電流值跟蹤輸入電壓的正弦律變化而變化，從而使輸入功率因數(shù)可高達0.98至0.997，1-50次電流諧波滿足“3C“強制認(rèn)證要求，達到有源功率因數(shù)校正的目的。
本實用新型的優(yōu)點在于能使用最普通的PWM控制芯片、功率容限較小的功率器件、較小尺寸的高頻電抗器和使用較少的外圍電路元件，能以較低廉的材料成本和開發(fā)成本實現(xiàn)有源功率因數(shù)校正；且由電流取樣特點使在每一導(dǎo)通脈沖內(nèi)都能實現(xiàn)最大電流限制，能確保功率器件不會產(chǎn)生瞬間過電流而損壞，同時PWM控制芯片的工藝技術(shù)非常成熟，所以產(chǎn)品具有很高的可靠性。因此，這種有源功率因數(shù)校正器是一種低成本、高可靠性和最適用于家用電器或其他電器上使用的環(huán)保產(chǎn)品。
附圖
分別給出該實用新型的電路原理圖，
以下結(jié)合附圖進一步說明如下附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)原理圖，包括PWM控制器1、功率器件M、取樣電阻R1、R2、R3、高頻電抗器L、超快恢復(fù)二極管D、整流橋B、輸入濾波緩沖電路2、輸入電容C、輸出電容E等。功率器件M的發(fā)射(源)極與電流取樣電阻R1和PWM控制器相連接，電流取樣電阻R1的另一端與公共線N相接；PWM控制器1的地與公共端N相接(共地)，電壓取樣端接自電壓取樣電阻R2-R3節(jié)點，控制端連至功率器件M的柵極并對其實施控制；功率器件M的集電(漏)極與高頻電抗器L和超快恢復(fù)二極管D的正端相連接，高頻電抗器L的另一端與整流橋正端連接，超快恢復(fù)二極管D的負(fù)端與輸出電容正端和輸出P端相連；在輸出P端與公共N線之間接有輸出電容E和電壓取樣電阻R2、R3，從R2、R3的中間接點取出的取樣電壓送至PWM控制1；整流橋B的正端與高頻電抗器L相接，負(fù)端與公共N線相接，它們之間接有輸入電容C；整流橋的兩交流輸入端與輸入濾波緩沖電路2相接。
從電網(wǎng)輸入的交流電經(jīng)輸入濾波緩沖電路2送至整流橋B，由整流橋B將交流電整流成脈動的直流電，該直流電仍以正半周正弦律脈動變化；PWM控制器1根據(jù)輸出電壓值和R1上的電流取樣值，產(chǎn)生占空比相對恒定的控制驅(qū)動信號，使功率器件M也以相對恒定的占空比導(dǎo)通或截止，該導(dǎo)通截止的變化頻率是輸入脈動頻率100Hz的數(shù)百倍；在功率器件M導(dǎo)通期間，脈動的直流電壓加在高頻電抗器L的兩端，高頻電抗器器L內(nèi)就會產(chǎn)生電流，該電流方向是從整流器B的正端流向功率器件M的集電(漏)極，電流的大小只與輸入電壓的瞬時值和功率器件M的導(dǎo)通時間成正比，與電抗器的電感量成反比，在功率器件M每一周期內(nèi)導(dǎo)通時間相對恒定和電抗器L的電感量不變時，若輸入電壓瞬時值呈正弦律變化，高頻電抗器L內(nèi)流動的電流大小就按正弦律變化，即輸入電流就能很好地跟蹤輸入電壓，達到功率因數(shù)校正的目的；當(dāng)功率器件截止時，由于高頻電抗器L的電流不能突變，該后續(xù)電流通過超快恢復(fù)二極管D流向輸出電容E，對輸出電容C進行充電和負(fù)載供電。輸出電容E的作用是在功率器件M導(dǎo)通期間能繼續(xù)給負(fù)載供電，由于超快恢復(fù)二極管D的反向阻隔作用，輸出電容E上的電壓不會加至功率器件M的集電(漏)極上；輸入濾波緩沖電路2和輸入電容C的作用主要是濾除功率器件M在通斷過程中所產(chǎn)生的干擾脈沖，以免對輸入電網(wǎng)產(chǎn)生干擾，此外，緩沖電路能避免開機瞬間輸出電容E上無電壓時，輸入電壓經(jīng)整流橋B、高頻電抗器L和超快恢復(fù)二極管D給輸出電容C快速充電時所產(chǎn)生的特大電流。電流取樣電阻R1一方面給PWM控制器1提供流過功率器件M的斜波電流波形，另一方面當(dāng)該電流信號幅值達到某一數(shù)值時，PWM控制器1就會立即關(guān)斷功率器件M，保護功率器件M不會過電流而損壞，因此，該電路具有很高的可靠性。
說明書摘要附圖與說明書附圖相同。
權(quán)利要求1.一種低成本有源功率因數(shù)校正器，包括PWM控制器(1)、功率器件M、高頻電抗器L、超快恢復(fù)二極管D、電流取樣電阻R1、電壓取樣電阻R2和R3、整流橋B、輸入濾波與電流緩沖電路(2)等，其特征是在功率器件M的發(fā)射(源)極與公共N線之間接有電流取樣電阻R1，從電阻R1與功率器件M之間的接點上取出電流取樣信號并直接送至PWM控制器(1)；PWM控制器(1)根據(jù)該電流取樣信號和從電壓取樣電阻R2、R3上取出的輸出電壓信號進行處理后送至功率器件M的柵極，控制功率器件導(dǎo)通或截止；在功率器件集電(漏)極與整流橋B的正端之間接有高頻電抗器L，功率器件集電(漏)極與輸出P端之間接有超快恢復(fù)二極管D。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源功率因數(shù)校正器，其特征還在于所述的PWM控制器(1)是一種普通低價的PWM控制器，如UC3844/45及類似芯片，而不是專用有源功率因數(shù)控制芯片，如UC3854/55及類似芯片。
專利摘要一種有源功率因數(shù)校正器，包括PWM控制器(1)、功率器件M、高頻電抗器L、超快恢復(fù)二極管D、電流取樣電阻R1、電壓取樣電阻R2、R3等，其特征是功率器件M分別與PWM控制器(1)、電流取樣電阻R1、高頻電抗器L、超快恢復(fù)二極管D相連接，通過控制功率器件M的導(dǎo)通與截止，高頻電抗器L能在輸入交流電全周期內(nèi)吸取輸入電流，并跟蹤輸入電壓以正弦律變化，使輸入功率因數(shù)高達0.98至0.997，電流諧波滿足“3C“強制認(rèn)證要求，達到有源功率因數(shù)校正的目的。主要用作變頻空調(diào)、電磁爐、微波爐、大屏幕電視、家用音響(功放)、電動自行車充電器、家用電腦及各種高頻開關(guān)電源等電器的輸入功率因數(shù)校正。
文檔編號H02M1/12GK2595063SQ0320196
公開日2003年12月24日 申請日期2003年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者李善根 申請人:李善根