[发明专利]被动式功因校正电路

说明书

技术领域

本公开为一种被动式功因校正电路(Passive Power Factor Correction Circuit)，尤其涉及一种可有效地应用于电流型交直流转换器的被动式功因校正电路。

背景技术

传统被动式功因校正电路由电感、电容和二极管等被动元件所构成，通过改变输入电流流入滤波电容的路径与时间，可改善输入电流的波形与相位，进而抑制谐波，提高功率因数。虽然，被动式功因校正技术所得到的功率因数不如主动式功因校正电路高，但被动式功因校正电路仍然能使电路的功因值提高到0.7~0.9，电流谐波失真总量降至50%以下，除此之外，还有无主动开关元件、电路结构简单、成本低廉以及无主动开关切换造成的电磁干扰问题等优点，因此至今仍然广泛应用于中小功率的电子设备中。但是，被动式功因校正电路设计的工作点容易受到输入电压、输入电压频率以及输出功率的影响，使得功因校正效果受到影响。

传统交直流转换器工作于输入电压与电流相位不同情况下，将导致功率因数低落且电流总谐波失真严重；除此之外，只有输入电压高于电容电压时，输入电源才会对输出电容充电，因此造成电容充电时间缩短，以致整流二极管的导通时间亦随之缩短，导通电流的峰值随之增大，进而造成输入电流波形的失真与功因降低。低功率因数的设备产品，除了浪费能源外亦增加电力公司不必要的虚功需求，因此改善功率因数就成为电力电子重要课题之一。

传统功因校正电路因采用电路是否具有主动开关元件，可分为被动式(Passive)与主动式(Active)功因校正器两种。图1显示传统被动功因校正电路的单相桥式整流电路，因为，输出滤波电容C_dc的存在，造成输入电流含有大量谐波失真，将导致功率因数低落且电流总谐波失真严重。另外，传统被动式校正电路主要是由硅钢片组成电感元件，串接在桥式整流器输入端，如图2所示的单相电路，或可搭配电容形成LC滤波器或CLC(π型)滤波器。由于硅钢片组成的电感器体积大且笨重，而且该电路的功率因数最高仅到75%左右。此外，被动式功因校正电路的体积会随着输出功率增加或额定输入电压降低而增加，因此传统被动功因校正电路的桥式整流电路虽有简单耐用的优点，却是性能太差不符合现今应用需求。

传统主动式功因校正电路其主要优点有功率因数可达0.99以上，电流谐波失真总量可小于10%，其单相电路如图3所示，除此之外，还有输入电压范围广泛、输出电压稳定、磁性元件体积小以及不受输出功率变动影响。然而主动式功因校正电路需要额外控制电路，其价格、电磁噪声与强健性则远不及被动式功因校正电路。

而传统低频式功因校正电路与上述传统主动功因校正电路架构类似，仅主动开关元件工作于低频切换，基本动作原理为使用两倍的市电频率作为主动开关的切换频率，藉以降低较高频成分电磁干扰的问题，其单相电路如图4所示，通过功率开关截止与导通时间的变化，来获得较佳的功因值。低频式功因校正电路具有高效率、控制简单、不需要高速功率元件以及没有高频电磁干扰等优点。对于以变频器为主的家电产品如冰箱、冷气机等系统而言，可有效改善功因，降低电流谐波失真总量。

发明内容

在一实施例中，本公开提供一种被动式功因校正电路，包括：一滤波装置，用以降低一输入电流的高次谐波；一谐振装置，耦接该滤波装置，用以控制该输入电流的动作时间；以及一抑制装置，耦接该谐振装置，用以抑制该输入电流的纹波。

附图说明

图1显示传统被动功因校正电路的一单相桥式整流电路；

图2显示传统被动功因校正电路的另一单相桥式整流电路；

图3显示传统主动功因校正电路；

图4显示传统低频式功因校正电路；

图5显示根据本公开一实施例的一被动式功因校正电路；

图6显示应用图5的被动式功因修正电路；

图7A显示图6的操作于第一模式的被动式功因修正电路；

图7B显示图7A的波形图；

图8A显示图6的操作于第二模式的被动式功因修正电路；

图8B显示图8A的波形图；以及

图9显示应用本公开一例子的波形图。

【主要元件符号说明】

11    滤波装置

12    谐振装置

13    抑制装置

14    整流器

15    电源

Load  负载

21    谐振电路

22    整流器

V_AC   交流电源