[实用新型]一种单级半桥AC-DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及AC-DC变换器技术领域，具体涉及一种单级半桥AC-DC变换器。

背景技术

目前广泛应用的AC-DC变换器往往是由一级功率因数校正环节和一级带隔离变压器的DC-DC变换器环节组合而成的两级变换器，如图1所示基于半桥变换器的两级AC-DC变换器。在这种AC-DC变换器中，功率因数校正环节通过特定的控制策略使得输入电流正弦化，提高功率因数，减少谐波含量，同时控制电路还对输出电压进行反馈，通过占空比对输出电压进行初调。DC-DC变换器环节对功率因数校正环节输出电压进行细调。双级AC-DC变换器可以获得良好的电气性能，如高功率因数、良好的电压调节性能等。但是电路的元件数多，增加了成本和电路复杂性，而且功率因数校正环节输出的直流电压比输入交流电压幅值高，使得开关管S₁、S₂和S₃要承受比较高的电压应力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述问题，提供一种单级半桥AC-DC变换器，减少AC-DC变换器功率器件的数量，并降低开关管承受的电压应力。

本实用新型提出一种单级半桥AC-DC变换器。本实用新型的单级半桥AC-DC变换器，实际上是将升降压PFC环节和基于半桥的DC-DC变换器环节结合而得。本实用新型有如下技术方案实现：

一种单级半桥AC-DC变换器，包括输入滤波电路E，整流桥Q，电感L，第一电容C₁，第二电容C₂，第三电容C_O，第一开关管S₁，第二开关管S₂，第一二极管D_O1、第二二极管D_O2、和第三二极管D；其特征在于，输入滤波电路E与整流桥Q构成输入整流滤波电路；输入滤波电路E、整流桥Q、电感L、开关管S₁、二极管D和第一电容C₁、第二电容C₂构成升降压PFC环节；第一开关管S₁和第二开关管S₂、第一电容C₁、第二电容C₂、变压器T与第一二极管D_O1和第二二极管D_O2构成半桥DC-DC变换器环节；所述升降压PFC环节与半桥DC-DC变换器环节共用第一开关管S₁。

上述的单级半桥AC-DC变换器中，电感L的一端与第三二极管D的阴极、整流桥Q的共阴极连接；电感L的另一端与第一电容C₁的一端、第一开关管S₁的漏极连接；第一电容C₁的另一端与第二电容C₂的一端连接，然后再与变压器T一次侧的异名端连接；第二电容C₂的另一端与第三二极管D的阳极连接，然后与第二开关管S₂的源极连接；第一开关管S₁的源极与整流桥Q的共阳极连接，然后再与第二开关管S₂的漏极、变压器T一次侧的同名端连接。

与现有技术相比本实用新型具有如下优点和效果：本实用新型通过控制第一开关管S₁的占空比使得电感L的电流不连续工作从而实现自动功率因数校正的功能，同时实现第一电容C₁、第二电容C₂的端电压升压或降压从而限制开关管的电压应力在安全工作范围。通过控制开关管S₁和S₂的占空比可以实现对输出电压V_O的调制。本实用新型实现输入功率因数校正，而且相对基于半桥的两级AC-DC变换器，使用较少的开关管，开关管承受的电压应力较小，从而降低了电路的成本和体积。本实用新型适合用作电解、电镀等电化学电源。

附图说明

图1是现有的基于LLC串联谐振的两级AC-DC变换器

图2是本实用新型实施方式中单级半桥AC-DC变换器的构成电路实例；

图3a～图3e是本实用新型实施方式中一个开关周期内不同阶段的工作过程图；

图4是本实用新型实施方式中在一个开关周期内的工作波形；

图5是本实用新型实施方式中在工频模式下的主要波形。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步描述。

参考图2，单级半桥AC-DC变换器包括：