[发明专利]一种单级PFC变换器及控制方法

说明书

本发明公开了一种单级PFC变换器及控制方法，其将变压器或电感的输出对地作为势能变换单元，母线输出端作为输入单元，并在其输出端加入：控制单元、输出单元等组成升降压模块和PFC单元；控制单元为单个或多个开关管、电容、二极管等组成的电路，用于控制各个单元之间的导通，通过对应的控制方法将输入单元或势能变换单元的能量，在某个时刻储存至PFC单元内提高PF值，而PFC单元根据需要来进行释放填谷防止输出波动；通过控制单元来控制PFC单元进行升降压和释放控制，可以将PFC单元内的PFC电容控制在较低的电压上，降低PFC电容的耐压；控制单元控制输入单元、输出单元、势能变换单元、PFC单元来提高PF值和稳定输出。

技术领域

本发明涉及到变换器设备领域，尤其涉及到一种单级PFC变换器及控制方法。

背景技术

现有的变换器或升降压电路，为了有效利用电网，很多产品需要高功率因数，比如LED灯电源、75W以上的电源，为了实现高PF通常需要进行两极转换，先升压提高PF值，再进行降压或者升压转换，两次转换需要两个电感或一个电感加一个变压器，而这种设计不仅浪费了部分能量并且导致了总的体积变大。市场的常规单级PFC，由于电流和电压同相位，按照P=U*I,导致输出电流有很大工频波动；另一种方式是填谷式、无频闪单级PFC变换器，但是这种变换器在桥堆后面设置的PFC电容，其在储能时间和储能大小上不好进行选择，并且难以进行有效的控制，再是PFC电容是在升压阶段就开始充电的，直到峰值90度截止，导致PF值无法做很高，实际使用效果相对较差、使用寿命不长；还有一种是在针对绕组接整流管，串一个电容储能，这种结构，由于这种方案无法控制对储能电容的充电时间，同样导致上升阶段电流极大储能，到峰值90度后无法储能，导致电流严重变形，无法做到高PF值，且电容电压只能等于输入电压加绕组电压，导致电压高寿命短。

因此，亟需一种能够解决以上一种或多种问题的单级PFC变换器及控制方法。

发明内容

为解决现有技术中存在的一种或多种问题，本发明提供了一种单级PFC变换器及控制方法。本发明为解决上述问题采用的技术方案是：一种单级PFC变换器，其包括：升降压模块，所述升降压模块包括：

输入单元，所述输入单元为输入电容、输入母线端和输入端整流后加滤波电容中的任意一种；

势能变换单元，所述势能变换单元为变压器或电感，所述势能变换单元与所述输入单元电连接；

升降压电容，所述升降压电容与所述势能变换单元电连接；

控制单元，所述控制单元由开关管和二极管中的一种或两种组合而成，用于连接不同单元、模块；

输出单元，所述输出单元由开关管或二极管和电容组成，所述输出单元用于输出电能给负载。

进一步地，还包括：PFC单元，所述升降压模块通过所述控制单元和所述输入单元进行串联或并联连接形成所述PFC单元，所述升降压电容为所述PFC单元中的储能电容；

所述升降压模块在正弦波高压阶段进行能量分配，将多余的能量分配到所述PFC单元；

所述升降压模块在正弦波低压阶段，内部的所述控制单元将所述PFC单元内存储的能量进行填谷释放。

进一步地，所述势能变换单元为电感时：所述输入单元、所述控制单元和电感组成第一环路，所述输入单元、所述控制单元、电感和所述升降压电容组成第二环路；所述控制单元、电感和所述输出单元组成第三环路；

所述势能变换单元为变压器时：所述输入单元、所述控制单元和变压器的输入端绕组组成环路一，所述输入单元、所述控制单元、变压器的输入端绕组和所述升降压电容组成环路二，变压器的输出端绕组、所述控制单元和输出单元组成环路三，所述输出环路即是所述环路三。

进一步地，所述升降压模块和所述输入单元根据需要进行电连接；