[发明专利]单级单相无桥倍压式CUK型PFC变换器

说明书

单级单相无桥倍压式CUK型PFC变换器,解决了如何减少CUK变换器无源元件数量的问题，属于单级单相无桥PFC变换器拓扑领域。本发明包括：输入电源的正极与输入滤波电感Lsubgt;1/subgt;的一端连接，输入滤波电感Lsubgt;1/subgt;的另一端同时与储能电容C的一端、1号双向开关的正极同时连接，储能电容C的另一端与2号双向开关的正极和储能电感Lsubgt;2/subgt;的一端同时连接；输入电源的负极、两个双向开关的负极、输出滤波电容Csubgt;dc1/subgt;的一端、输出滤波电容Csubgt;dc2/subgt;的一端同时连接，储能电感Lsubgt;2/subgt;的另一端同时与开关管Ssubgt;5/subgt;的发射极和开关管Ssubgt;6/subgt;的集电极同时连接，开关管Ssubgt;5/subgt;的集电极与输出滤波电容Csubgt;dc1/subgt;的另一端连接，开关管Ssubgt;6/subgt;的发射极与输出滤波电容Csubgt;dc2/subgt;的另一端连接。

技术领域

本发明涉及一种单级单相无桥倍压式CUK型PFC变换器，属于单级单相无桥PFC变换器拓扑领域。

背景技术

CUK变换器具有输入输出电流连续，纹波小，输出电压范围宽的特点，为电池提供了更灵活的充电特性，在电动汽车充电器等低压电源场合中广泛用于实现功率因数校正。传统单相CUK型PFC变换器的电流路径会经过3个功率半导体器件，包括整流桥中的2个二极管和CUK电路中的1个开关管。整流桥中的二极管持续导通，在低压大电流的场合下，二极管损耗显得尤为严重，限制该变换器效率的提升。

为了减少甚至消除整流桥中二极管带来的损耗，无桥CUK型PFC变换器拓扑被相继提出，目前主要为Dual CUK型无桥PFC变换器及其改进型拓扑，该类拓扑主要存在无源元件数量较多的缺陷。其中一种为两个输入电感，一个储能电感，一个储能电容；另一种为一个输入电感，两个储能电感，两个储能电容。无源元件的利用率较低，变换器功率密度较低，系统效率也会受到限制。此外，与传统CUK PFC变换器相同，该类无桥拓扑的输出电压极性为负，因此需要1个附加的反相放大器电路，增加了变换器的尺寸和成本。

发明内容

针对如何减少CUK变换器无源元件数量的问题，本发明提供一种单级单相无桥倍压式CUK型PFC变换器。

本发明的一种单级单相无桥倍压式CUK型PFC变换器，包括输入滤波电感L₁、储能电容C、储能电感L₂、输出滤波电容C_dc1、输出滤波电容C_dc2、两个双向开关、开关管S₅和S₆；

输入电源的正极与输入滤波电感L₁的一端连接，输入滤波电感L₁的另一端同时与储能电容C的一端、1号双向开关的正极同时连接，储能电容C的另一端与2号双向开关的正极和储能电感L₂的一端同时连接；

输入电源的负极、两个双向开关的负极、输出滤波电容C_dc1的一端、输出滤波电容C_dc2的一端同时连接，储能电感L₂的另一端同时与开关管S₅的发射极和开关管S₆的集电极同时连接，开关管S₅的集电极与输出滤波电容C_dc1的另一端连接，开关管S₆的发射极与输出滤波电容C_dc2的另一端连接；

输出滤波电容C_dc1和输出滤波电容C_dc2的电容值相同；

每个双向开关采用两个开关管反向串联实现，所有开关均为PNP型。

作为优选，所述变换器工作于断续导通模式。