[发明专利]高功率因数的单级变换器

说明书

技术领域

本发明是一种具有较高功率因数的单级变换器，属于电力电子领域。

背景技术

目前典型的开关变换器采用全桥整流加电容的方式，把输入交流电转变为直流电。这种方式的功率因数约为0.5-0.6，具有较高的谐波分量，给电网带来很大污染。因此，越来越多的地区和国家要求变换器中加入功率因数校正功能，以降低开关变换器对电网的污染。传统的带有功率因数校正的变换器多是两级方案，使用两个控制器，一个用来控制储能电容上的电压和输入电流，使输入电流跟随输入电压的变化，成正弦波；另一个用来控制变换器的输出电压，使之保持恒定。这种变换器具有很高的功率因数和很好的输出特性，但结构复杂，成本高，并且，功率经过两次处理，功率密度低。参加附图1：现有技术。

发明内容

本发明提出了一种简洁的电路结构，能够实现功率因数校正(PFC)功能，同时完成电压变换以及隔离功能。

为实现上述目的，本发明包括：整流和续流装置、LC网络1、功率开关、变压器、LC网络2、整流和滤波装置、电容C1、C2、C3、控制装置等。

本发明的特点是：

LC网络1、LC网络2、变压器中的电感有储能和放能过程，有利于改善功率因数；LC网络、LC网络2的电感部分(L)可以独立设置，也可以是变压器的漏感；电容部分(C)可以独立设置，也可以利用寄生电容。LC网络1和LC网络2的设置可根据电路要求取舍。

电容C1的一端、C2的一端与交流端(AC端)相联，另一端联接LC网络1，C1、C2可以并存也可以独立存在。当LC网络1使用变压器漏感时，C1、C2的另一端可与变压器相联。

与交流电联接的整流和续流装置不仅参与整流工作，还参与功率开关的开关动作，此装置需要快速器件。

与负载联接的整流和滤波装置，可以是二极管整流，也可以是同步整流。

熟悉本专业的人员在本思路的基础上还可以做出多种电路变形，仍属于本发明的范畴。例如，电路中可增加各类滤波器件以降低EMI噪声，加入保护器件增强安全性能等等。由本发明构成的变换器可以是单路输出，也可以是多路输出，可以提供直流输出，也可以提供交流输出，也可以多种输出方式并存。

附图说明

图1：现有技术

图2：本发明的结构框图

具体实施方式

工作过程为：交流上电后，通过整流和续流装置给C3充电，随着C3电压的升高，控制装置启动。控制装置驱动功率开关进行开关动作，开关动作导致电能在LC网络1、功率开关、变压器、LC网络2开始存储、释放、传递。传递到整流和滤波装置的电能被加工为直流电，可供负载使用。如果是交流特性的负载，则可省略整流和滤波装置。开关动作还导致：C1、C2、C3加入电能的存储和释放过程，开关电流通过了整流和续流装置，改变了交流电流通过整流和续流装置的形状，这个特点将改善功率因数。当LC网络1、LC网络2在参数适合时使功率开关工作于零电压(ZVS)和零电流(ZCS)状态，由此可提高工作效率，改善电磁干扰(EMI)。

上述LC网络1、LC网络2可以是单个电感或单个电容器件，或两器件LC网络，或三器件LC网络，或多器件LC网络。其中电感(L)的部分可利用变压器的漏感或单独设置；电容部分(C)可以独立设置，也可以利用寄生电容。

以上是对本发明的具体介绍，并非对本发明做任何形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员，均可利用上述方法及内容做出多种更改、变换，仍属本发明技术方案的范围内。