[发明专利]一种低输出纹波功率因数校正变换器

说明书

本发明公开了一种低输出纹波功率因数校正变换器，具体包括整流桥、滤波器、Buck PFC变换器和后级的DC‑DC变换器，及其控制电路；滤波器由L_f和C_f组成；将变压器等效为励磁电感、理想变压器和漏感的形式；通过共用有源开关将Buck PFC变换器与后级的DC‑DC变换器整合到了一起；Buck PFC变换器由二极管、电感、电容和有源开关组成；DC‑DC变换器由二极管、谐振电容、输出电容、变压器、有源开关和储能电容组成。本发明具有高效率、高功率因数、低输出纹波、易于拓展成多路输出等优点。此外，本发明为隔离结构，更安全。

技术领域

本发明属于变换器技术领域，尤其涉及一种低输出纹波功率因数校正变换器。

背景技术

功率因数校正 (power factor correction，PFC)变换器广泛用于减小输入电流畸变并满足相关的谐波标准。为减少电力电子设备对电网电能质量的影响，国际上的IEC61000-3-2 Class C和国家谐波标准GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》对电力电子设备的PF(Power factor，功率因数)都有着严格的要求。因此采用具有PFC功能的LED驱动器有着重要的意义。

通常，PFC变换器可以分为单级、两级和准单级结构。单级结构的主要优点是效率高及体积小，但是，无论采用何种拓扑或控制方式，单级结构的交流输入与直流输出间总是存在瞬时能量不平衡的问题，从而导致输出存在较大的二倍工频纹波。尤其在LED驱动器的应用场合，较大的纹波电流会导致LED频闪，进而导致人体产生一系列的如头疼、眼疲劳等健康问题。

两级结构通常由前级PFC变换器和后级用于消除二倍工频纹波的DC-DC变换器组成。两级结构可以实现高功率因数并可满足相关谐波要求。但是，两级结构至少需要两个有源开关以及两个控制环路，这降低了变换器的效率，增加了变换器的成本与控制复杂度。最近几年，许多文献中介绍了多种不同的准单级拓扑结构用于提升变换器效率并减小输出电流纹波。但是，准单级结构与单级结构相比仍需要两个以上的有源开关，且控制较为复杂。

除了上述拓扑结构，许多研究致力于将单级与两级结构的优点整合起来，通常是将PFC变换器单元与DC-DC变换器单元通过一个有源开关整合起来，从而构成整合式拓扑。整合式拓扑与标准的两级拓扑相比减少了器件的使用数量，降低了成本。同时，整合式结构也可以实现低输出纹波，且具有高功率因数。而且，整合式结构比标准的两级结构以及准单级结构的控制要简单得多。但是，整合式结构的主要缺点是共用功率开关的电压应力过高，从而限制了其效率的提升。