[实用新型]一种提高功率因数的简易电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及功率因数只需要略微提升的电路技术领域，尤其涉及一种提高功率因数的简易电路。

背景技术

目前，对于普通桥式整流，如果需要考虑负载的纹波电流或者纹波电压，则需要在整流桥后增加滤波电容。当整流桥后的滤波电容足够大的时候，功率因数(Power Factor，简称PF)只能在0.55-0.65左右，输入功率越小，相应的PF越小。目前的中小功率电源，特别是系统功率小于25W的，对于PF要求不是很高，只需要满足大于0.5即可，但是2016年9月份之后，ERP对于PF要求最小值不能低于0.55。

提高PF，目前常规用的有APFC(有源功率因数矫正)或者PPFC(无源功率因数校正)。相对而言，APFC性能较好，但是成本较高，且应用APFC的电路PF，一般都在0.9以上；PPFC大多采用逐流电路，相对成本较APFC便宜，但是性能相对APFC较差，一般采用逐流电路的PF都在0.7以上。

采用逐流电路，需要1个电解和3个二极管，同时PF值大概在0.7至0.85左右。但是对于一些功率在10W左右的产品，只需要满足功率因数大于0.55即可。而普通桥式整流考虑到实际的滤波电解选型不可能无限大，因此普通桥式整流PF只能做到0.5左右，比较临界；而改用逐流电路，虽然可满足PF大于0.55的要求，但是需要增加1个电解和3个二极管，增加成本较大，针对某些PF只需要略微提升而还需要成本较低的应用场合，性价比不合适。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有逐流电路存在如果只需要略微提升功率因数且对成本要求较低的应用场合时的性价比不合适的不足，提供一种结构简单，成本低，满足ERP对最小功率因数要求的一种提高功率因数的简易电路。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种提高功率因数的简易电路，包括整流电路、滤波电容C1、功率电阻R1、二极管D5和二极管D6，二极管D6的负极端连接在二极管D5的正极端上，整流电路的负极输出端也连接在二极管D5的正极端上，二极管D5的负极端连接在功率电阻R1的一端上，功率电阻R1的另一端连接在二极管D6的正极端上，二极管D6的正极端连接在滤波电容C1的一端上，滤波电容C1的另一端连接在整流电路的正极输出端上。

AC IN输入电压是以0-360°为1个周期交替出现的正弦波；要想提高PF，可通过增加输入电流导通角度来实现。由于二极管的单向导电特性，二极管只有在正向偏置时才会导通，也即只有在AC瞬时电压幅值高于滤波电容器两端DC电压时，二极管才会有电流通过。很显然，普通桥式整流电路二极管只有在AC电压峰值附近才会导通，其导通角小于90°(一般仅约70°)。为了提高PF，必须设法延长二极管的正向偏置时间。而常规所用的PPFC逐流电路(如图4所示)，它的工作原理是基于降低滤波电容直流电压，在每一个半周期内，将交流输入电压高于直流输出电压的时间拉长，二极管D7的导通角就可增大，电容C2变大，电源电流过零的死区时间则缩短，以此提高PF值。

而本实例的原理，则是利用减慢滤波电容器充电时间，延缓滤波电容器两端的DC电压上升速率，延长二极管两端的正向偏置，以此增加二极管的导通角度。

在系统稳态工作状态下，以输入电压在0至90度区间为例：

接通交流电源后，二极管导通，整流后电源同时向电容充电和向负载RL提供电流。在90°峰值时，AC IN输入电压开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。先设达到90°后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是90°后滤波电容放电所遵循的指数规律下降的速率比输入电压正弦规律下降的更快，因此超过90°以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着时间的推移，正弦波的下降速率越来越快，滤波电容C1两端的电压下降速率越来越慢。所以在超过90°后的某一点，二极管开始承受反向电压，二极管关断。此后只有电容器C1向负载以指数规律放电的形式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，AC IN输入电压再次超过C1两端的直流电压，二极管重又正向偏置开始导电。

负载所消耗能量固定、滤波电容容值固定，因此在二极管反向截至后、由滤波电容给负载供电的时间常数t是固定不可更改的。由此可知，二极管在何时开始导通，亦固定，不可更改。

因此，如果需要提高PF、延长二极管导通角度，则需要想办法延长滤波电容C1的充电时间，延缓滤波电容C1两端电压的上升速率。