[实用新型]PFC电路以及PFC变压器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种PFC电路和PFC变压器。

背景技术

在交流转直流的电路中即AC-DC(交流变直流)的过程中，通常采用全桥整流电路对交流电进行整流再经过电容滤去高频率的交流，为后续电路(如直流变压装置)提供直流电压。

首先电容是非线性电抗，导致电路中输入的电压和电流形成相位差，降低功率因素；

其次，由于全桥整流电路利用的是二极管的单向导通原理，仅当电容上的电压低于输入电压时，二极管才导通，这就造成成了电流波形的失真，同样也降低了功率因素。

上述两个原因通常导致供电电路的谐波分量多，功率因素低下；功率因素通常维持在0.5～0.6之间。

为了减少电网的干扰以及谐波分量的污染，通常用电设备都会在市电输入经全桥整流电路后，变压器之前通过PFC(Power Factor Correction)电路进行功率因素的校正。

如图1所示为现在常见的PFC变压器，由PFC电路01和DC-DC直流变压器02共同构成。在PFC电路01中，市电输入后整流单元中的整流电路VB1与电感L1和受控开关V1串联形成回路1；同时，二极管VD1以及电容C1与受控开关V1并联，同时电容与后续电路并联，为后续电路提供直流电压。当受控开关在控制装置的控制下导通时，市电输入后在回路1中形成较大电流，电感L1将电能转换成磁场能储存起来；由于电路工作稳定后，电容内电荷累积电压升高，此时电容电压高于市电，而二级管VD1由于单向导通特性，此时处于截止状态，电容C1对后续电路持续供电。通常状况下电容输出的电压高于最高市电电压的峰值。在通用线路输入下，最高AC线路电压往往达270V，通常电容输出的直流电压应该满足交流峰值AC_max*(2)^1/2的条件，故电容C1输出的电压少是380V，通常都设置在400V以上。

当受控开关在控制装置控制下断开，由于L1放电与输入电压叠加与VB1-L1-VD1-C1形成通路对电容充电，最终由C1将输出直流电压值变压器。

电容C1输出的电压将大于市电的原因是，在C1充电阶段所受的电压是电感L1与市电的叠加，在高频率的控制装置控制线，C1间隔性充电，最终会形成C1电压大于市电且满足电路设计要求，形成输出的高压直流。

功率因素PF＝有效功率/视在功率＝V_I*I_I*COSA/V_I*I_rms＝I_I*COSA/I_rms，其中，V_I是有效电压、I_I为有效电流、I_rms为基波电流，A为输入电压与回路中电流的的相位差，功率因素调整大的实现如下：

A、控制装置通过电路连接获取电容两端的电路形成反馈；

B、控制装置根据反馈通过PFC分析比较模型的多重计算，控制开关管V1的导通和闭合，使输入电流跟随输入电压，相位差为零，COSA＝1，同时使I_rms为正弦电以流消除谐波，使得I_I/I_rms＝1，从而达到功率因素校正的目的。

上述结构为PFC升压电路，技术相当成熟，功率因素经修正后可以达到0.99，但是同时存在以下不足：

1、由于PFC升压电路的输出的直流电压达400V，要求电容耐压能力强，且必须能提供400V以上的电压，电容选择面较窄，且耐压性强的电容成本高。

2、同时电容C1输出的直流电压为后续的装置提供电压，电压高达400V，所以要求后续电路中的装置同样具有很强的耐压性能，如图1中所示的V2、V3、C2以及T1均需要采用电压应力较高的器件，成本高。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种对各用电元件耐压性能要求低、成本低廉的PFC电路以及PFC变压器。

为达上述目的，本实用新型PFC电路包括：

整流单元，由依次连接的输入交流电的两输入端、整流模块以及两输出整流电压的输出端组成；

串联在所述整流单元两输出端的第一受控开关、电感以及电容；

控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述第一受控开关的导通和断开；

单向导通元件，与所述电感以及所述电容串联形成单向导通的释能回路；