專利名稱：高功率因數(shù)的單級變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種具有較高功率因數(shù)的單級變換器，屬于電力電子領(lǐng)域。
技術(shù)背景目前典型的開關(guān)變換器采用全橋整流加電容的方式，把輸入交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。這種 方式的功率因數(shù)約為0.5-0.6，具有較高的諧波分量，給電網(wǎng)帶來很大污染。因此，越來越 多的地區(qū)和國家要求變換器中加入功率因數(shù)校正功能，以降低開關(guān)變換器對電網(wǎng)的污染。傳 統(tǒng)的帶有功率因數(shù)校正的變換器多是兩級方案，使用兩個控制器， 一個用來控制儲能電容上 的電壓和輸入電流，使輸入電流跟隨輸入電壓的變化，成正弦波;另一個用來控制變換器的 輸出電壓，使之保持恒定。這種變換器具有很高的功率因數(shù)和很好的輸出特性，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，成本高，并且，功率經(jīng)過兩次處理，功率密度低。參加附圖l:現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種簡潔的電路結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)校正(PFC)功能，同時完成電 壓變換以及隔離功能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括整流和續(xù)流裝置、LC網(wǎng)絡(luò)1、功率開關(guān)、變壓器、LC網(wǎng) 絡(luò)2、整流和濾波裝置、電容C1、 C2、 C3、控制裝置等。 本發(fā)明的特點是LC網(wǎng)絡(luò)1、 LC網(wǎng)絡(luò)2、變壓器中的電感有儲能和放能過程，有利于改善功率因數(shù)；LC網(wǎng)絡(luò) 、LC網(wǎng)絡(luò)2的電感部分(L)可以獨立設(shè)置，也可以是變壓器的漏感；電容部分(C)可以獨 立設(shè)置，也可以利用寄生電容。LC網(wǎng)絡(luò)1和LC網(wǎng)絡(luò)2的設(shè)置可根據(jù)電路要求取舍。電容C1的一端、C2的一端與交流端(AC端)相聯(lián)，另一端聯(lián)接LC網(wǎng)絡(luò)1， Cl、 C2可以并 存也可以獨立存在。當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)1使用變壓器漏感時，Cl、 C2的另一端可與變壓器相聯(lián)。與交流電聯(lián)接的整流和續(xù)流裝置不僅參與整流工作，還參與功率開關(guān)的開關(guān)動作，此裝 置需要快速器件。與負(fù)載聯(lián)接的整流和濾波裝置，可以是二極管整流，也可以是同步整流。 熟悉本專業(yè)的人員在本思路的基礎(chǔ)上還可以做出多種電路變形，仍屬于本發(fā)明的范疇。 例如，電路中可增加各類濾波器件以降低EMI噪聲，加入保護器件增強安全性能等等。由本 發(fā)明構(gòu)成的變換器可以是單路輸出，也可以是多路輸出，可以提供直流輸出，也可以提供交3流輸出，也可以多種輸出方式并存。


圖l:現(xiàn)有技術(shù) 圖2:本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖具體實施方式
工作過程為交流上電后，通過整流和續(xù)流裝置給C3充電，隨著C3電壓的升高，控制裝 置啟動?？刂蒲b置驅(qū)動功率開關(guān)進(jìn)行開關(guān)動作，開關(guān)動作導(dǎo)致電能在LC網(wǎng)絡(luò)1、功率開關(guān)、 變壓器、LC網(wǎng)絡(luò)2開始存儲、釋放、傳遞。傳遞到整流和濾波裝置的電能被加工為直流電， 可供負(fù)載使用。如果是交流特性的負(fù)載，則可省略整流和濾波裝置。開關(guān)動作還導(dǎo)致Cl、 C2、 C3加入電能的存儲和釋放過程，開關(guān)電流通過了整流和續(xù)流裝置，改變了交流電流通過 整流和續(xù)流裝置的形狀，這個特點將改善功率因數(shù)。當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)1、 LC網(wǎng)絡(luò)2在參數(shù)適合時使功 率開關(guān)工作于零電壓(ZVS)和零電流(ZCS)狀態(tài)，由此可提高工作效率，改善電磁干擾( EMI)。上述LC網(wǎng)絡(luò)1、 LC網(wǎng)絡(luò)2可以是單個電感或單個電容器件，或兩器件LC網(wǎng)絡(luò)，或三器件 LC網(wǎng)絡(luò)，或多器件LC網(wǎng)絡(luò)。其中電感(L)的部分可利用變壓器的漏感或單獨設(shè)置；電容部 分(C)可以獨立設(shè)置，也可以利用寄生電容。以上是對本發(fā)明的具體介紹，并非對本發(fā)明做任何形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù) 人員，均可利用上述方法及內(nèi)容做出多種更改、變換，仍屬本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種具有較高功率因數(shù)的單級變換器，其輸入為商用交流電。包括整流和續(xù)流裝置、LC網(wǎng)絡(luò)1、功率開關(guān)、變壓器、LC網(wǎng)絡(luò)2、整流和濾波裝置、電容C1、C2、C3、控制裝置等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC網(wǎng)絡(luò)1、 LC網(wǎng)絡(luò)2可以并存也可以獨立存在 。LC網(wǎng)絡(luò)1、 LC網(wǎng)絡(luò)2在參數(shù)適合時使功率開關(guān)工作于零電壓(ZVS)和零電流(ZCS)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC網(wǎng)絡(luò)1、 LC網(wǎng)絡(luò)2、變壓器中的電感有儲能 和放能過程，有利于改善功率因數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LC網(wǎng)絡(luò)1、 LC網(wǎng)絡(luò)2的電感部分(L)可以獨 立設(shè)置，也可以是變壓器的漏感；電容部分(C)可以單獨設(shè)置，也可以利用寄生電容。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容C1、 C2可以并存也可以獨立存在。其一 端與交流端(AC端)相聯(lián)，另一端聯(lián)接LC網(wǎng)絡(luò)1。當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)1使用變壓器漏感時，電容C1、 C2 的另一端可與變壓器相聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流和續(xù)流裝置不僅參與整流工作，還參與 功率開關(guān)的開關(guān)動作，此裝置需要快速器件。
7.根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流和濾波裝置，可以是二極管整流、也可 以是同步整流。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的整流和續(xù)流裝置、LC網(wǎng)絡(luò)1、功率開關(guān)、變 壓器、LC網(wǎng)絡(luò)2、整流和濾波裝置、電容C1、 C2、 C3、控制裝置為示范說明，并非限制。在 本發(fā)明思路的基礎(chǔ)上，電路中可增加各類濾波器件以降低EMI噪聲，加入保護器件增強安全 性能等等。
全文摘要
本發(fā)明是一種具有較高功率因數(shù)的單級變換器，本電路結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)校正功能(PFC)，同時完成電壓變換以及隔離功能。LC網(wǎng)絡(luò)1、LC網(wǎng)絡(luò)2、變壓器中的電感有儲能和放能過程，有利于改善功率因數(shù)；電容C1的一端、C2的一端與交流端(AC端)相聯(lián)，另一端聯(lián)接LC網(wǎng)絡(luò)1，C1、C2可以并存也可以獨立存在。當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)1使用變壓器漏感時，C1、C2的另一端可與變壓器相聯(lián)。與交流電聯(lián)接的整流和續(xù)流裝置不僅參與整流工作，還參與功率開關(guān)的開關(guān)動作；與負(fù)載聯(lián)接的整流和濾波裝置，可以是二極管整流，也可以是同步整流。
文檔編號H02M3/24GK101257251SQ200810301139
公開日2008年9月3日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者馬麗娟 申請人:馬麗娟