[发明专利]一种Boost功率因数校正变换器

说明书

本申请公开了一种Boost功率因数校正变换器，包括相互连接的Boost变换器和控制电路；控制电路，包括电压采样电路、误差放大电路和混合模式驱动电路；混合模式驱动电路包括第一比较器、第一RS触发器、第二RS触发器、第三RS触发器、与门电路、过零检测电路、变斜率锯齿波产生电路、转折频率信号产生电路和用于驱动Boost变换器中主开关的驱动电路；本申请中构建的混合模式驱动电路能够控制主开关，使Boost变换器工作在断续导电模式和临界导电模式两种模式，控制Boost变换器中主开关的最大频率，提高功率因数，提高效率，降低其输入电流总谐波畸变，降低开关频率变化范围，降低输入电流峰值，降低输出电压纹波。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种Boost功率因数校正变换器。

背景技术

近年来，电力电子技术迅速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源技术逐渐成为应用和研究的热点。开关电源以其效率高、功率密度高而确立了其在电源领域中的主流地位，但其通过整流器接入电网时会存在一个致命的弱点：功率因数较低(一般仅为0.45～0.75)，且在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网。抑制开关电源产生谐波的方法主要有两种：一是被动法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或消除谐波；二是主动法，即设计新一代高性能功率因数校正变换器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低以及功率因数高等特点，即具有功率因数校正功能。有源功率因数校正研究的重点，主要是功率因数校正电路拓扑的研究和功率因数校正控制电路的研究。Boost变换器是最常用的几种功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路之一。具有以下优点：1.在全输入电压范围内可以获得较高的PF值；2.Boost电感的位置是在输入端串联，高频的输入电流纹波较小；3.输出电压高，输出储能电容储能能力大，体积小；4.电路结构简单，成本低，可靠性高。根据其电感电流连续与否，通常可将其分为三种：电感电流连续模式(Continuous Conduction Mode，CCM)，电感电流临界连续模式(Critical conductionMode，CRM)，电感电流断续模式(Discontinuous Conduction Mode，DCM)。工作于电感电流临界连续模式与电感电流断续导电模式的Boost PFC变换器具有控制简单、开关管零电流开通、升压二极管零电流关断、无反向恢复等优点，在中低功率、低成本的场合得到广泛应用。CRM Boost PFC变换器虽然在传统的定导通时间(Constant on-time，COT)控制或峰值电流模式(Peak current mode，PCM)控制下具有高功率因数的优点，但负载和输入电压的改变会引起开关频率也发生改变，在设计EMI滤波器(EMI，ElectromagneticInterference，电磁干扰)和电感时稍复杂，且轻负载时或在正弦波过零点附近，开关频率过高会影响效率。与CRM相比，DCM Boost PFC变换器具有开关频率恒定、控制简单、低成本等优点，在中低功率场合获得了广泛的应用。与COT控制或PCM控制CRM Boost PFC变换器相比，定占空比控制DCM Boost PFC变换器的开关频率固定，但存在输入电流畸变，且随着输入电压的提高，输入电流畸变更加严重，导致输入功率因数的降低。

为此，需要一种能够进一步提高功率因数和效率的Boost功率因数校正变换器。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Boost功率因数校正变换器，能够工作在断续导电模式和临界导电模式两种模式，控制Boost变换器中主开关的最大频率，提高功率因数，降低其输入电流总谐波畸变，降低开关频率变化范围，提高效率，降低输入电流峰值，降低输出电压纹波。其具体方案如下：

一种Boost功率因数校正变换器，包括相互连接的Boost变换器和控制电路；

所述控制电路，包括电压采样电路、误差放大电路和混合模式驱动电路；

所述电压采样电路与所述Boost变换器的负载并联、用于采集所述Boost变换器的输出电压；