高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路，包括整流器(1)、后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器(2)以及非線(xiàn)性壓控電路(3)；所述非線(xiàn)性壓控電路(3)包括輸入電流校正支路(31)、輸出電流支路(32)和諧振電容CR；所述輸出電流支路(32)、諧振電容CR以及后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器(2)的輸入端相并聯(lián)；所述輸入電流校正支路(31)和輸出電流支路(32)相串聯(lián)后與整流器(1)的輸出端相并聯(lián)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路，尤其是一種高功率因數(shù)低總諧波失真 準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過(guò)去，由于白熾燈技術(shù)的發(fā)展，使得現(xiàn)在的照明系統(tǒng)基本都是白熾燈通用照明 系統(tǒng)。然而，隨著LED技術(shù)的發(fā)展，LED發(fā)光效率正在大幅度的提升，所以，更加節(jié)省能源的 LED通用照明系統(tǒng)正在逐漸地替代白熾燈通用照明系統(tǒng)。
[0003] 但是現(xiàn)在居民所使用的市電供電電源為交流電流，而LED需要通過(guò)直流電流驅(qū) 動(dòng)，所以如何將交流電流轉(zhuǎn)換成直流電流供LED使用成為了 LED普及過(guò)程中必須要解決的 一個(gè)問(wèn)題。在過(guò)去，要解決這個(gè)問(wèn)題，往往是通過(guò)LED驅(qū)動(dòng)電源將交流電流轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的直 流電流；而在使用LED驅(qū)動(dòng)電源的時(shí)候，為了避免LED驅(qū)動(dòng)電源對(duì)市電電網(wǎng)的干擾，所以就 需要制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)規(guī)范LED驅(qū)動(dòng)電源，而要實(shí)現(xiàn)這種規(guī)范LED驅(qū)動(dòng)電源使用的標(biāo)準(zhǔn)的 時(shí)候，必須滿(mǎn)足一定的指標(biāo)，如：功率因數(shù)大于0. 9,總諧波失真小于15%等。
[0004] 現(xiàn)有的技術(shù)中，LED驅(qū)動(dòng)電源有一級(jí)有源控制的升壓式功率因數(shù)校正電路，其輸出 后接降壓或隔離升降壓直流-直流功率變換器，輸出對(duì)應(yīng)的LED驅(qū)動(dòng)電流。這種兩級(jí)功率 電流變換結(jié)構(gòu)，能滿(mǎn)足其對(duì)應(yīng)的輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)，但其整體的成本高，效率不高。
[0005] 所以，在LED普及化的過(guò)程中，如何簡(jiǎn)化以上所述的功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)，以降 低成本是亟需攻克的難題。在美國(guó)專(zhuān)利US6909622B2中，給出一簡(jiǎn)化的功率因數(shù)校正電路 來(lái)代替有源控制的升壓式功率因數(shù)校正電路。但是使用該技術(shù)來(lái)使得LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入 端的指標(biāo)無(wú)法滿(mǎn)足相應(yīng)的規(guī)范，如：使用該技術(shù)的總諧波失真接近25%，離要求的總諧波 失真小于15 %還有不小的差距。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種無(wú)源的功率因數(shù)校正方案，并利用后級(jí)有源 功率開(kāi)關(guān)電路的輸入電流來(lái)驅(qū)動(dòng)無(wú)源的功率因數(shù)校正電路，使得無(wú)源的功率因數(shù)校正方案 的輸入電流的總諧波失真小于15%。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因 數(shù)校正電路，包括整流器、后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器以及非線(xiàn)性壓控電路；所述非線(xiàn)性壓控電路 包括輸入電流校正支路、輸出電流支路和諧振電容CR ;所述輸出電流支路、諧振電容CR以 及后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器的輸入端相并聯(lián)；所述輸入電流校正支路和輸出電流支路相串聯(lián)后 與整流器的輸出端相并聯(lián)。
[0008] 作為對(duì)本發(fā)明所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的改進(jìn)： 所述輸入電流校正支路由二極管D1和耦合電感繞組L1串聯(lián)的一個(gè)校正支路和二極管D5 和電感LIN串聯(lián)的另外一個(gè)校正支路并聯(lián)后構(gòu)成；所述輸出電流支路由耦合電感繞組L2、 二極管D2和輸入儲(chǔ)能電容C1串聯(lián)的一個(gè)支路以及耦合電感繞組L3、二極管D4和輸入儲(chǔ)能 電容C2串聯(lián)的另外一個(gè)支路并聯(lián)構(gòu)成，所述兩個(gè)支路的輸入儲(chǔ)能電容Cl和輸入儲(chǔ)能電容 C2的內(nèi)側(cè)端頭之間通過(guò)二極管D3跨接。
[0009] 作為對(duì)本發(fā)明所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的進(jìn)一 步改進(jìn)：所述輸入電流校正支路由二極管D1、耦合電感繞組L1和耦合電感繞組L2串聯(lián)的 一個(gè)校正支路和二極管D5和電感LIN串聯(lián)的另外一個(gè)校正支路并聯(lián)后構(gòu)成；所述輸出電流 支路由耦合電感繞組L2、二極管D2和輸入儲(chǔ)能電容C1串聯(lián)的一個(gè)支路以及耦合電感繞組 L3、二極管D4和輸入儲(chǔ)能電容C2串聯(lián)的另外一個(gè)支路并聯(lián)構(gòu)成，所述兩個(gè)支路的輸入儲(chǔ)能 電容C1和輸入儲(chǔ)能電容C2的內(nèi)側(cè)端頭之間通過(guò)二極管D3跨接。
[0010] 作為對(duì)本發(fā)明所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的進(jìn)一 步改進(jìn)：所述后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器為降壓式、正激式、升降壓式或者反激式功率開(kāi)關(guān)變換 器。
[0011] 高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的使用方法：根據(jù)整流器的瞬 時(shí)輸出電壓來(lái)選擇輸入電流的輸入電流校正支路中的電感載體，以控制輸入電流的大小， 并使得輸入電流隨著輸入電壓的變化而變化，從而完成功率因數(shù)校正功能。
[0012] 作為對(duì)本發(fā)明所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的使用 方法的改進(jìn)：整流器的輸出電壓大于儲(chǔ)能電容Cl、C2上的電壓：當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器的 功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器的輸入脈沖電流自零增加；二極管D2、D4截止，整流 器1的輸出電壓選擇輸入電流校正支路31中的二極管D5和電感L IN支路供電，輸入脈沖 電流在電感LIN存儲(chǔ)能量；當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器 的輸入電流為零；整流器1的輸出電壓和電感L IN存儲(chǔ)的能量經(jīng)二極管D3向輸入儲(chǔ)能電容 Cl、C2轉(zhuǎn)移能量充電，使得輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2存儲(chǔ)能量。
[0013] 作為對(duì)本發(fā)明所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的使用 方法的進(jìn)一步改進(jìn)：整流器的輸出電壓小于儲(chǔ)能電容Cl、C2上的電壓：當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變 換器的功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器的輸入脈沖電流自零增加；二極管D2、D4導(dǎo) 通，輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2分別經(jīng)二極管D2、D4和耦合電感繞組L2、L3共同對(duì)后續(xù)功率開(kāi)關(guān) 變換器供電，輸入脈沖電流在耦合電感繞組L2、L3存儲(chǔ)能量；在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器的功 率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器的輸入電流為零；耦合電感繞組L2、L3與諧振電容C K 諧振，諧振電容CK的電壓增加；由于耦合電感繞組L2、L3的電壓反極性而將開(kāi)始準(zhǔn)備釋放 其存儲(chǔ)的儲(chǔ)能；選擇合適的L1對(duì)L2或者L3的匝比，就使得整流器輸出電壓和耦合電感繞 組L2、L3存儲(chǔ)的能量選擇輸入電流校正支路中的二極管D1和耦合電感繞組L1支路經(jīng)二極 管D3向輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2轉(zhuǎn)移能量充電。
[0014] 本發(fā)明給出一種高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路及方法，為一 種無(wú)源的功率因數(shù)校正方案，利用后級(jí)有源功率開(kāi)關(guān)電路的輸入電流來(lái)驅(qū)動(dòng)這無(wú)源的功率 因數(shù)校正電路，并使得這無(wú)源的功率因數(shù)校正方案的輸入電流的總諧波失真小于15%。
[0015] 本發(fā)明提出的技術(shù)方案通過(guò)電感磁鏈不突變的特點(diǎn)完成，使得在使用過(guò)程中輸入 電流的升壓式方式輸入和反激式諧振方式輸入均是借助相應(yīng)電感的載體來(lái)完成和控制對(duì) 應(yīng)的輸入電流；對(duì)應(yīng)的電感值越大，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，其輸入電流自其該開(kāi)關(guān)周期的最大 值減小的斜率越小，對(duì)應(yīng)的輸入平均電流越大。
[0016] 而以上所述的技術(shù)方案中，主要是通過(guò)非線(xiàn)性壓控電路完成，只需要根據(jù)整流器 的輸出電壓來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的電感值（即對(duì)輸入電流校正支路內(nèi)相應(yīng)電感的選擇），使得這兩 種輸入電流工作方式的輸入電流相當(dāng)，從而達(dá)到輸入電流能以一接近固定比例系數(shù)跟隨輸 入電壓變化，達(dá)到功率因數(shù)校正功能，使得輸入電流的總諧波失真小于15%成為可能。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 圖1是本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2是本發(fā)明的另外一種主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1、圖1和圖2給出一種高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路 及方法；即一種無(wú)源的功率因數(shù)校正方案，利用后級(jí)有源功率開(kāi)關(guān)電路的輸入電流來(lái)驅(qū)動(dòng) 這無(wú)源的功率因數(shù)校正電路，使得這無(wú)源的功率因數(shù)校正方案（相當(dāng)于有源功率因數(shù)校正 功能，稱(chēng)之為準(zhǔn)有源）的輸入電流的總諧波失真小于15%。
[0022] 本發(fā)明的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路及方法是根據(jù)整流 器1的瞬時(shí)輸出電壓來(lái)選擇輸入電流的輸入電流校正支路31，以控制輸入電流的大小，并 使得輸入電流隨著輸入電壓變化而變化，從而完成功率因數(shù)校正功能；也就是說(shuō)，以上所述 的技術(shù)方案即是由非線(xiàn)性壓控電路3實(shí)現(xiàn)的，正是這非線(xiàn)性壓控電路3使得市電交流輸入 電流隨著市電交流輸入電壓變化而變化，從而使得完成功率因數(shù)校正功能成為可能。
[0023] 本發(fā)明的無(wú)源功率因數(shù)校正方案的非線(xiàn)性壓控電路有兩種工作方式：
[0024] 其一、輸入電流以升壓式方式輸入：
[0025] 對(duì)應(yīng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)周期而言，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，其輸 入電流由其開(kāi)關(guān)初始值增加；當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，其輸入電流自其該開(kāi)關(guān)周期的最大值減 小到零或減小直至功率開(kāi)關(guān)再次開(kāi)通；
[0026] 其二、輸入電流是以反激式諧振方式輸入：
[0027] 對(duì)應(yīng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)周期而言，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，其 輸入電流為零；當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，其輸入電流自其該開(kāi)關(guān)周期的最大值減小到零或減小 直至功率開(kāi)關(guān)再次開(kāi)通。
[0028] 由于電感磁鏈不突變的特點(diǎn)，以上所述過(guò)程中輸入電流的升壓式方式輸入和反激 式諧振方式輸入均是借助相應(yīng)電感的載體來(lái)完成和控制對(duì)應(yīng)的輸入電流；對(duì)應(yīng)的電感值越 大，當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，其輸入電流自其該開(kāi)關(guān)周期的最大值減小的斜率越小，對(duì)應(yīng)的輸入 平均電流越大。
[0029] 在輸入電流的升壓式方式輸入工作方式中，在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān) 開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，無(wú)論功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通還是功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)均有輸入電流的輸入。而在輸入電流 反激式諧振方式的輸入工作方式中，在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)周期內(nèi)僅僅 功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間有輸入電流輸入。顯然對(duì)相同的電感值而言，這兩種輸入電流工作方式 的輸入電流有一定比例差距；為了使這兩種輸入電流工作方式的輸入電流相當(dāng)，對(duì)應(yīng)的電 感值應(yīng)該有所差別來(lái)使得這兩種輸入電流工作方式的輸入電流相當(dāng)。
[0030] 非線(xiàn)性壓控電路3的功能就是根據(jù)整流器1的輸出電壓來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的電感值（即 對(duì)輸入電流校正支路31內(nèi)相應(yīng)電感的選擇），使得這兩種輸入電流工作方式的輸入電流相 當(dāng)，從而達(dá)到輸入電流能以一接近固定比例系數(shù)跟隨輸入電壓變化，達(dá)到功率因數(shù)校正功 能，使得輸入電流的總諧波失真小于15%成為可能。
[0031] 如圖1所示，非線(xiàn)性壓控電路3是由輸入儲(chǔ)能電容C1、C2,開(kāi)關(guān)二極管D1、D2、D3、 D4、D5,耦合電感（由LI、L2、L3三繞組組成），電感LIN和諧振電容CK構(gòu)成。二極管D1與 耦合電感繞組L1串聯(lián)為一輸入電流校正支路；二極管D5與電感L IN串聯(lián)為另一輸入電流校 正支路；這兩支路并聯(lián)為輸入電流校正支路31。耦合電感繞組L2與二極管D2和儲(chǔ)能電容 C1串聯(lián)為一支路；耦合電感繞組L3與二極管D4和儲(chǔ)能電容C2串聯(lián)為另一支路；二極管D3 跨接這兩支路中輸入儲(chǔ)能電容C1、C2的各自支路內(nèi)側(cè)端頭；這兩支路并聯(lián)為輸出電流支路 32。輸出電流支路32、諧振電容CR以及后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的輸入端相并聯(lián)。輸入電流 校正支路31和輸出電流支路32相串聯(lián)后與整流器1的輸出端并聯(lián)。市電交流輸入經(jīng)整流 器1輸出全波整流電壓供電給非線(xiàn)性壓控電路3和后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2。
[0032] 非線(xiàn)性壓控電路3是受后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2驅(qū)動(dòng)；其正常工作的條件是后續(xù)功 率開(kāi)關(guān)變換器2的輸入電流是斷續(xù)脈沖電流；后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的輸入電流滿(mǎn)足是斷 續(xù)脈沖電流的功率開(kāi)關(guān)變換器2可以是通常使用的降壓式、正激式、升降壓式或反激式功 率開(kāi)關(guān)變換器。非線(xiàn)性壓控電路3利用儲(chǔ)能電容C1、C2上的電壓與整流器1的輸出電壓比 較來(lái)決定輸入電流校正支路31中載體的電感值。當(dāng)整流器1的輸出電壓比儲(chǔ)能電容C1、C2 上的電壓高時(shí)，輸入電流校正支路31中載體的電感為L(zhǎng) IN;當(dāng)整流器1的輸出電壓比儲(chǔ)能電 容Cl、C2上的電壓低時(shí)，輸入電流校正支路31的載體電感為耦合電感繞組LI、L2和L3。
[0033] 按照整流器1的輸出電壓大于儲(chǔ)能電容C1、C2上的電壓對(duì)應(yīng)輸入電流是以升壓式 方式輸入、整流器1的輸出電壓小于儲(chǔ)能電容Cl、C2上的電壓對(duì)應(yīng)輸入電流是以反激式諧 振方式輸入，非線(xiàn)性壓控電路3具體工作過(guò)程如下：
[0034] -、整流器1的輸出電壓大于儲(chǔ)能電容Cl、C2上電壓的情況（對(duì)應(yīng)輸入電流是以 升壓式方式輸入）：
[0035] 當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的輸入脈沖 電流自零增加；由于整流器1的輸出電壓大于儲(chǔ)能電容C1，C2上的電壓，所以二極管D2、D4 截止，整流器1的輸出電壓選擇輸入電流校正支路31中的二極管D5和電感L IN支路供電， 即以輸入脈沖電流給后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2供電，輸入脈沖電流在電感LIN存儲(chǔ)能量。
[0036] 當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的輸入電流 為零；整流器1的輸出電壓和電感L IN存儲(chǔ)的能量經(jīng)二極管D3向輸入儲(chǔ)能電容C1、C2轉(zhuǎn)移 能量充電，使得輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2存儲(chǔ)能量。
[0037] 由于輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2經(jīng)二極管D3串聯(lián)充電，這輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2的串聯(lián)電 壓是大于整流器1的輸出電壓的；由于輸入儲(chǔ)能電容C1、C2的串聯(lián)電壓是大于整流器1的 輸出電壓，所以在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間，電感L IN中電流是衰減的，其 衰減的速度是隨整流器1的輸出電壓增加而變慢，交流電網(wǎng)供電的瞬時(shí)平均輸入電流是由 開(kāi)關(guān)周期（后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)）內(nèi)的瞬時(shí)電流平均值決定的，也就是說(shuō)，隨 整流器1的輸出電壓增加，交流電網(wǎng)供電的瞬時(shí)平均輸入電流也增加。
[0038] 隨整流器1的輸出電壓減小，電感LIN中電流衰減的速度變快，也就是說(shuō)，隨整流器 1的輸出電壓減小，交流電網(wǎng)供電的瞬時(shí)平均輸入電流也減小。
[0039] 二、整流器1的輸出電壓小于儲(chǔ)能電容Cl、C2上的電壓情況（對(duì)應(yīng)輸入電流是以 反激式諧振方式輸入）：
[0040] 當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的輸入脈沖 電流自零增加；由于整流器1的輸出電壓小于儲(chǔ)能電容Cl、C2上的電壓，二極管D2、D4導(dǎo) 通，輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2分別經(jīng)二極管D2、D4和耦合電感繞組L2、L3共同對(duì)后續(xù)功率開(kāi)關(guān) 變換器2供電，即提供輸入脈沖電流給后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2供電，輸入脈沖電流在耦合電 感繞組L2、L3存儲(chǔ)能量。在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通期間，輸入電流校正支 路31的電流為零。
[0041] 在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的輸入電流 為零；耦合電感繞組L2、L3與諧振電容C K諧振，諧振電容CK的電壓增加；由于耦合電感繞 組L2、L3的電壓反極性而將開(kāi)始準(zhǔn)備釋放其存儲(chǔ)的儲(chǔ)能。選擇合適的耦合電感繞組L1對(duì) L2或者L3的匝比，就可以使得整流器輸出電壓和耦合電感繞組L2、L3存儲(chǔ)的能量選擇輸 入電流校正支路31中的二極管D1和耦合電感繞組L1支路經(jīng)二極管D3向輸入儲(chǔ)能電容 C1、C2轉(zhuǎn)移能量充電。由于輸入儲(chǔ)能電容C1、C2經(jīng)二極管D3串聯(lián)存儲(chǔ)能量，所以輸入儲(chǔ)能 電容C1、C2的串聯(lián)電壓是大于整流器1的輸出電壓；由于輸入儲(chǔ)能電容C1、C2的串聯(lián)電壓 大于整流器1的輸出電壓，所以在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，耦合電感繞 組L1中電流是衰減的，其衰減的速度是隨整流器1的輸出電壓增加而變慢，交流電網(wǎng)供電 的瞬時(shí)平均輸入電流是由后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷期間內(nèi)的瞬時(shí)電流平均 值決定的，也就是說(shuō)，隨整流器1的輸出電壓增加，交流電網(wǎng)供電的瞬時(shí)平均輸入電流也增 力口；顯然隨整流器1的輸出電壓減小，耦合電感繞組L1中電流衰減的速度變快，也就是說(shuō)， 隨整流器1的輸出電壓減小，交流電網(wǎng)供電的瞬時(shí)平均輸入電流也減小。
[0042] 從以上所述的非線(xiàn)性壓控電路3的具體工作過(guò)程可看出：在兩種工作方式中隨整 流器1的輸出電壓的增加，交流電網(wǎng)供電的瞬時(shí)平均輸入電流也增加，隨整流器1的輸出電 壓減小，交流電網(wǎng)供電的瞬時(shí)平均輸入電流也減??；對(duì)應(yīng)輸入電流是以升壓式方式輸入時(shí)， 其輸入電流的載體電感是電感L IN;對(duì)應(yīng)輸入電流是以反激式諧振方式輸入時(shí)，其輸入電流 的載體電感是耦合電感繞組L1。選擇合適的電感值L IN和L1就能夠使得在兩種不同的輸 入方式時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入電流是以基本相同的比例隨輸入電壓變化。后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2 的功率開(kāi)關(guān)初始時(shí)刻，由于電感磁鏈不突變的特點(diǎn)，諧振電容C K首先向后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換 器2供電，由于低容量的諧振電容CK，諧振電容CK電壓迅速下降，載體電感L IN或耦合電感 繞組L2、L3則相應(yīng)建立起脈沖電流供電給后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器2和諧振電容CK以補(bǔ)充諧 振電容C K所釋放的能量。
[0043] 圖2所述的技術(shù)方案是圖1所述技術(shù)方案改進(jìn)版，具體的連接方式如下所述：輸入 電流校正支路31由二極管D1、耦合電感繞組L1和耦合電感繞組L2串聯(lián)的一個(gè)校正支路 和二極管D5和電感LIN串聯(lián)的另外一個(gè)校正支路并聯(lián)后構(gòu)成；輸出電流支路32由耦合電 感繞組L2、二極管D2和輸入儲(chǔ)能電容C1串聯(lián)的一個(gè)支路以及耦合電感繞組L3、二極管D4 和輸入儲(chǔ)能電容C2串聯(lián)的另外一個(gè)支路并聯(lián)構(gòu)成，所述兩個(gè)支路的輸入儲(chǔ)能電容C1和輸 入儲(chǔ)能電容C2的內(nèi)側(cè)端頭之間通過(guò)二極管D3跨接。圖1和圖2所述的技術(shù)方案的工作原 理是完全相同的；只是圖1所述電路的耦合電感使用繞組的抽頭的方法而省去一個(gè)單獨(dú)繞 組，這樣這三繞組的耦合電感變成帶抽頭的兩繞組耦合電感。
[0044] 最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明 不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直 接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路，包括整流器（1)、后續(xù)功率開(kāi) 關(guān)變換器（2)以及非線(xiàn)性壓控電路（3);其特征是：所述非線(xiàn)性壓控電路（3)包括輸入電流 校正支路（31)、輸出電流支路（32)和諧振電容CR ; 所述輸出電流支路（32)、諧振電容CR以及后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的輸入端相并聯(lián)； 所述輸入電流校正支路（31)和輸出電流支路（32)相串聯(lián)后與整流器（1)的輸出端相 并聯(lián)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路，其特征 是：所述輸入電流校正支路（31)由二極管D1和耦合電感繞組L1串聯(lián)的一個(gè)校正支路和二 極管D5和電感LIN串聯(lián)的另外一個(gè)校正支路并聯(lián)后構(gòu)成； 所述輸出電流支路（32)由耦合電感繞組L2、二極管D2和輸入儲(chǔ)能電容C1串聯(lián)的一個(gè) 支路以及耦合電感繞組L3、二極管D4和輸入儲(chǔ)能電容C2串聯(lián)的另外一個(gè)支路并聯(lián)構(gòu)成，所 述兩個(gè)支路的輸入儲(chǔ)能電容C1和輸入儲(chǔ)能電容C2的內(nèi)側(cè)端頭之間通過(guò)二極管D3跨接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路，其特征 是：所述輸入電流校正支路（31)由二極管D1、稱(chēng)合電感繞組L1和耦合電感繞組L2串聯(lián)的 一個(gè)校正支路和二極管D5和電感LIN串聯(lián)的另外一個(gè)校正支路并聯(lián)后構(gòu)成； 所述輸出電流支路（32)由耦合電感繞組L2、二極管D2和輸入儲(chǔ)能電容C1串聯(lián)的一個(gè) 支路以及耦合電感繞組L3、二極管D4和輸入儲(chǔ)能電容C2串聯(lián)的另外一個(gè)支路并聯(lián)構(gòu)成，所 述兩個(gè)支路的輸入儲(chǔ)能電容C1和輸入儲(chǔ)能電容C2的內(nèi)側(cè)端頭之間通過(guò)二極管D3跨接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路，其 特征是：所述后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)為降壓式、正激式、升降壓式或者反激式功率開(kāi)關(guān)變 換器。
5. 高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的使用方法，其特征是：根據(jù)整 流器（1)的瞬時(shí)輸出電壓來(lái)選擇輸入電流的輸入電流校正支路（31)中的電感載體，以控制 輸入電流的大小，并使得輸入電流隨著輸入電壓的變化而變化，從而完成功率因數(shù)校正功 能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的使用 方法，其特征是：通過(guò)選擇輸入電流校正支路（31)中合適的電感值L IN和L1，使得在升壓式 方式輸入以及反激式諧振方式輸入這兩種不同的輸入方式時(shí)所對(duì)應(yīng)的輸入電流以相同的 比例隨輸入電壓變化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的使用 方法，其特征是：所述輸入電流以升壓式方式輸入時(shí)： 整流器（1)的輸出電壓大于儲(chǔ)能電容C1、C2上的電壓： 當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的輸入脈沖 電流自零增加；二極管D2、D4截止，整流器（1)的輸出電壓選擇輸入電流校正支路31中的 二極管D5和電感LIN支路供電，輸入脈沖電流在電感L IN存儲(chǔ)能量； 當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的輸入電流 為零；整流器1的輸出電壓和電感LIN存儲(chǔ)的能量經(jīng)二極管D3向輸入儲(chǔ)能電容C1、C2轉(zhuǎn)移 能量充電，使得輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2存儲(chǔ)能量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的高功率因數(shù)低總諧波失真準(zhǔn)有源功率因數(shù)校正電路的使用 方法，其特征是：所述輸入電流以反激式諧振方式輸入時(shí)： 整流器（1)的輸出電壓小于儲(chǔ)能電容C1、C2上的電壓： 當(dāng)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的功率開(kāi)關(guān)開(kāi)通時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的輸入脈沖 電流自零增加；二極管D2、D4導(dǎo)通，輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2分別經(jīng)二極管D2、D4和耦合電感 繞組L2、L3共同對(duì)后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)供電，輸入脈沖電流在耦合電感繞組L2、L3存 儲(chǔ)能量； 在后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，后續(xù)功率開(kāi)關(guān)變換器（2)的輸入電流 為零；耦合電感繞組L2、L3與諧振電容CK諧振，諧振電容CK的電壓增加；由于耦合電感繞 組L2、L3的電壓反極性而將開(kāi)始準(zhǔn)備釋放其存儲(chǔ)的儲(chǔ)能； 選擇合適的耦合電感繞組L1對(duì)L2或者L3的匝比，就使得整流器輸出電壓和耦合電感 繞組L2、L3存儲(chǔ)的能量選擇輸入電流校正支路（31)中的二極管D1和耦合電感繞組L1支 路經(jīng)二極管D3向輸入儲(chǔ)能電容Cl、C2轉(zhuǎn)移能量充電。
【文檔編號(hào)】H02M1/12GK104113201SQ201410330348
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】魏其萃, 翁大豐, 孫建中 申請(qǐng)人:魏其萃