[发明专利]一种低电压应力的无桥宽输出电压功率因素校正电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种低电压应力的可升压也可降压的宽输出电压无桥功率因素校正电路。

背景技术

现有的无桥PFC电路的输出电压基本只可实现升压而不可降压，因此无法满足宽输出电压的应用场合。近年来虽有人提出可升降压的无桥PFC电路如CUK，SEPIC等电路，该开关管电压应力为输入电压和输出电压之和，开关管电压应力较大，电路成本较高。同时由于电路结构的问题，在大功率场合应用还需要解决元器件等问题。

发明内容

鉴于上述技术的不足，本发明提出了一种低电压应力的无桥升降压PFC电路，该电路装置省略了输入整流桥，降低了导通损耗，能够实现输出电压可升可降的宽输出电压，并降低开关管的电压应力，降低开关损耗和器件使用等级，从而提高高功率因数整流变换器的转换效率。

本发明采用以下方案实现：一种低电压应力的无桥升降压PFC电路，包括交流输入源Vin，功率开关管S1，功率开关管S2，功率开关管S3，功率开关管S4，功率开关管S5，功率开关管S6，二极管D1，二极管D2，电感L1，储能电容C1和等效负载电阻，其特征在于：所述的交流电源Vin一端接S1的发射极和S2的集电极的公共端，同时接S5的源极，S5的漏极接S6的漏极，电源另一端接功率开关管S3的发射极和S4集电极的公共端以及电感L1的一端，L1的另一端接二极管D1阳极和D2阴极的公共端以及S6的源极，S1、S3的集电极以及D1的阴极共同接储能电容C1的正极，S2、S4发射极以及D2的阳极共同接储能电容C1的负极，等效负载R1并联在C1两端，S1、S2、S3、S4的栅射极，S5、S6的栅源极接各自的控制驱动信号，上述交流输入源Vin，功率开关管S1，功率开关管S2，功率开关管S5，功率开关管S6，二极管D1，二极管D2，电感L1，储能电容C1和等效负载电阻构成了无桥BOOST电路；交流输入源Vin，功率开关管S1，功率开关管S2，功率开关管S3，功率开关管S4，二极管D1，二极管D2，电感L1，储能电容C1和等效负载电阻构成了无桥BUCK电路。

本发明的一种低电压应力的无桥升降压PFC电路中，六个功率开关管高频工作，通过选择这六个功率开关管的通断，当输入电压低于输出电压时，电路等效为无桥BOOST电路，当输入电压高于输出电压时，电路等效为无桥BUCK电路。

以下为电路的九种工作模式：

电路第一种工作模式：输入电压小于输出电压，电路等效为无桥BOOST电路。交流输入源Vin左正右负，功率开关管S5和功率开关管S6导通，其余功率开关管和二极管关断。交流输入源Vin通过功率开关管S5和功率开关管S6给电感L1充电，储能电容C1给等效负载电阻提供能量。

电路的第二种工作模式：输入电压小于输出电压，电路等效为无桥BOOST电路。交流输入源Vin左正右负，功率开关管S1和二极管D2导通，其余功率开关管和二极管关断。交流输入源Vin和电感L1上储存的能量通过功率开关管S1和二极管D2传递给储能电容C1和等效负载电阻。

电路的第三种工作模式：输入电压小于输出电压，电路等效为无桥BOOST电路。交流输入源Vin左负右正，功率开关管S5和功率开关管S6导通，其余功率开关管和二极管关断。交流输入源Vin通过功率开关管S5和功率开关管S6给电感L1充电，储能电容C1给等效负载电阻提供能量。

电路的第四种工作模式：输入电压小于输出电压，电路等效为无桥BOOST电路。交流输入源Vin左负右正，功率开关管S2和二极管D1导通，其余功率开关管和二极管关断。交流输入源Vin和电感L1上储存的能量通过功率开关管S2和二极管D1传递给储能电容C1和等效负载电阻。

电路的第五种工作模式：输入电压大于输出电压，电路等效为无桥BUCK电路。交流输入源Vin左正右负，功率开关管S1和二极管D2导通，其余功率开关管和二极管关断。交流输入源Vin通过功率开关管S1和二极管D2给电感L1充电，并将能量传递给储能电容C1和等效负载电阻。

电路的第六种工作模式：输入电压大于输出电压，电路等效为无桥BUCK电路。交流输入源Vin左正右负，功率开关管S3和二极管D2导通，其余功率开关管和二极管关断。储存在电感L1上的能量通过功率开关管S3和二极管D2传递给储能电容C1和等效负载电阻。