[发明专利]一种无源PFC谐振变换器及其控制方法

说明书

本发明涉及谐振变换器技术领域，具体涉及一种无源PFC谐振变换器及其控制方法，包括整流桥、无源PFC电路、母线电容C1、谐振电路、开关管S1、控制电路、变压器T1、整流电路和供电电容C2，整流桥输出端正极与母线电容C1正极连接，母线电容C1负极与无源PFC电路第二端连接，无源PFC电路第一端与整流桥输出端负极连接，开关管S1与无源PFC电路并联，控制电路控制开关管S1的通断，谐振电路第一端和第三端母线电容C1两端连接。本发明的有益效果是：通过谐振电路和无源PFC电路的连接实现PFC功能；缩短了谐振电流正向期间流入整流桥的时间，使母线电容更容易在较小的幅值范围内达到稳定，降低了Vin的宽范围的影响。

技术领域

本发明涉及谐振变换器技术领域，具体涉及一种无源PFC谐振变换器及其控制方法。

背景技术

PFC，即功率因数补偿，对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相而引起的供电效率低下的改善手段。例如对应感性负载，通过用电容器并连在感性负载，利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿。

谐振电路以其工作频率高、损耗低、体积小等特性，被广泛使用在开关电源产品中。而大部分的开关电源产品需要具有PFC功能。目前采用谐振电路的开关电源产品，通常选用两级电路方案，即前级PFC电路，用于实现高PF值且输出稳定的母线电压Vbus，供给后级的谐振电路，后级谐振电路实现直流转换，输出所需的直流电压Vo或直流电流Io，如图1所示。而这样的两级电路方案，电路复杂成本高，也不利于电源产品的小型化。而且输入电压Vin为工频的交流电压，不同电网或不同的交流电压使输入电压Vin的幅值可能在一个较宽的范围内，这就需要开关电源产品满足能够在输入电压宽范围的条件下工作。因而需要对谐振电路作出进一步的改进。

如中国专利CN104012176B，公开日2017年7月14日，一种LED转换器,其用于操作具有至少一个LED,优选具有多个LED的至少一个LED线路中的负载,其中,所述LED转换器在初级侧包括供应有直流电压的谐振变换器,所述谐振变换器具有构造有两个交替计时开关的半桥，所述半桥通过连接到其中点处的串联/并联谐振电路提供用于所述LED线路的供电电压，其中，所述LED转换器具有控制单元,所述控制单元被设置用于对所述半桥的时钟频率进行调节,并且其中,为了控制或调节通过所述LED转换器传输到所述LED线路的功率，所述控制单元被设置成在至少一侧受限的频率通道内改变所述时钟频率,并且当负载的改变和/或功率理论值的改变可能会导致频率工作点位于频率通道外时，来改变向所述谐振变换器的直流电压的振幅。其虽然能够实现供电电压的稳定，且结合现有技术中的PFC技术改造能够实现PF功能，但其PF效果难以保证，电路复杂且成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前带有PFC功能的谐振电路开关电源的电路复杂的技术问题。提出了一种无源器件实现PFC的结构简单的无源PFC谐振变换器及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种无源PFC谐振变换器，包括整流桥、无源PFC电路、母线电容C1、谐振电路、开关管S1、控制电路、变压器T1、整流电路和供电电容C2，所述整流桥输入端接入交流电压Vin，所述整流桥输出端正极与母线电容C1一端连接，所述无源PFC电路第一端与整流桥输出端负极连接，母线电容C1第二端与无源PFC电路第二端连接，所述开关管S1与无源PFC电路并联，所述控制电路采样母线电容C1两端电压以及谐振电流方向，所述控制电路根据母线电容C1两端电压以及谐振电流方向控制开关管S1的通断，所述谐振电路第一端和第三端分别与所述母线电容C1两端连接，所述谐振电路第二端与整流桥输出端负极连接，所述变压器T1的初级线圈串联接入所述谐振电路，所述变压器T1的次级线圈通过整流电路与供电电容C2连接，所述供电电容C2两端具有稳定的直流电压或直流电流输出。控制电路可以通过可编程逻辑控制器件实施。谐振电路的工作频率远高于工频，谐振电路不断消耗母线电容C1储存的电能，并通过变压器T1和整流电路为供电电容C2供电，供电电容C2驱动负载。