[发明专利]高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器

说明书

技术领域

本发明属于电能变换装置中的功率因数校正技术领域，特别是一种高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器。

背景技术

功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器可以减小输入电流谐波，提高输入功率因数，已得到广泛应用。PFC变换器分为有源和无源两种方式，相对于无源方式，有源功率因数校正具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。

有源PFC变换器可以采用多种电路拓和控制方法，其中Buck-boost变换器是几种基本的变换器之一，根据电感电流是否连续，可将其分为三种工作模式：电感电流连续模式(Continuous Current Mode,CCM)、电感电流临界连续模式(Critical Continuous Current Mode,CRM)和电感电流断续模式(Discontinuous Current Mode,DCM)。

CRM Buck-boost变换器一般应用在中小功率场合，具有开关管零电流开通、升压二极管无反向恢复、PF高等特点，但其开关频率随输入电压和负载的变化而变化，电感和EMI滤波器的设计较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器，通过引入输入电压前馈，提高功率因数。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器，包括Buck-boost变换器主功率电路、输出电压采样隔离电路、控制驱动电路和输入电压前馈电路，所述输入电压前馈电路包括输入电压采样跟随电路、输出电压采样跟随电路、加法电路和除法电路；

所述Buck-boost变换器主功率电路包括输入交流电压源v_in、EMI滤波器、整流桥RB、电感L、开关管Q、输出二极管D、输出滤波电容C_o、检测电阻R_CS和负载R_Ld，其中输入交流电压源v_in与EMI滤波器的输入端连接，EMI滤波器的输出端与整流桥RB的输入端连接，整流桥RB的输出负极为输入参考电位零点，整流桥RB的输出正极与电感L的一端连接，整流桥RB的输出负极为输出参考电位零点，电感L的另一端分别与开关管Q的漏极和二极管D的阳极连接，开关管Q的源极和检测电阻R_CS的一端连接，检测电阻R_CS的另一端接入输入参考电位零点，输出二极管D的阴极分别与输出滤波电容C_o和负载R_Ld的一端连接，输出滤波电容C_o以及负载R_Ld的另一端均连接输出参考电位零点；

所述输出电压采样隔离电路的输入端与负载R_Ld连接，输出电压采样隔离电路的输出端分别与输出电压采样跟随电路的输入端和控制驱动电路中控制芯片的1引脚连接，输入电压采样跟随电路的输入端与整流桥RB的输出正极连接，输入电压采样跟随电路的输出端与加法电路的一个输入端连接，输出电压采样跟随电路的输出端分别与加法电路的另一输入端和除法电路的一个输入端连接，加法电路的输出端与除法电路的另一输入端连接，除法电路的输出端与控制驱动电路中芯片的3脚连接，控制驱动电路中芯片的4引脚与开关管Q的源极连接，控制驱动电路中芯片的7引脚与开关管Q的栅极连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)具有高效率的特征；(2)将输入功率因数理论上提高至1，对于减小输入电流谐波及抑制THD具有积极意义。

附图说明

图1是Buck-boost变换器的原理示意图。

图2是Buck-boost变换器电感电流的波形图。

图3是本发明高功率因数临界连续模式升降压功率因数校正变换器的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出进一步详细说明。

1、理论推导：

图1是Buck-boost变换器主电路。

定义输入交流电压的表达式为

v_in(t)＝V_m sinωt    (1)

其中V_m为输入电压峰值，ω＝2πf_line为输入电压角频率，f_line为输入电压频率。

那么整流后的电压v_g为