[发明专利]基于磁耦合无损缓冲电路的功率因数校正变换器

说明书

技术领域

本发明涉及功率因数校正变换器，尤其可以减小二极管反向恢复损耗的具有无损缓冲电路的功率因数校正变换器。

背景技术

目前的单相功率因数校正变换器如图1所示，其包括由四个二极管构成的桥式整流电路DB，电感L，主功率开关S，二极管D和输出电容CO，电感L的一端与整流电路的共阴极端相连，另一端与二极管D的阳极端相连，在电感L和二极管D的接点与整流电路的共阳极端之间接入主功率开关S，在二极管D的阴极端与整流电路的共阳极端之间接入输出电容CO，负载RO并接于电容CO的两端。图1所示的单相功率因数校正变换器应用于全球通用输入电压的前级预稳压电源，以实现功率因数校正，当该变换器工作于电感电流连续模式时，主功率开关工作在硬开关状态，在导通时二极管存在严重的反向恢复问题，引起功率开关较大的开通损耗，限制了工作频率的提高，降低了电路的转换效率。

因此，需要采取措施来抑制二极管的反向恢复问题，采用无源缓冲网络是解决二极管反向恢复问题的有效途径之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于全球通用输入电压，可以有效的抑制二极管的反向恢复问题，降低开关损耗，提高转换效率，改善电源可靠性的基于磁耦合无损缓冲电路的功率因数校正变换器。

本发明变换器所采用的技术方案是：变换器包括桥式整流电路和升压式变换电路，所述升压式变换电路包括一个具有耦合绕组的升压电感、主功率开关、缓冲电感、缓冲电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管，升压电感的同名端与桥式整流电路的共阴极端相连，升压电感的非同名端与耦合绕组的同名端连接，耦合绕组的非同名端与第一二极管的阳极相连，在升压电感与复位耦合绕组的接点与整流电路的共阳极端之间接入主功率开关和缓冲电感支路，缓冲电感与主功率开关的接点与第二二极管的阳极相连，辅助耦合绕组与第一二极管的接点与整流电路的共阳极端之间接入缓冲电容和第三二极管，缓冲电容与第三二极管阴极的接点与第四二极管的阳极连接，第一二极管、第二二极管、第三二极管的阴极同时与输出滤波电容的一端连接，输出滤波电容的另一端与桥式整流电路的共阳极端相连，负载并接于输出电容的两端。

本发明电路中所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管为快恢复二极管。

本发明的有益效果是：由于引入了缓冲电感与主功率开关支路串联，在开关开通时可以有效的降低开关漏极电流的上升率，实现开关的零电流开通，从而有效的抑制了二极管的反向恢复，降低了开关损耗，提高了变换器效率。辅助耦合绕组用于开关断开期间，使缓冲电感电流复位到零，为开关零电流开通创造条件，缓冲电容用来吸收二极管的反向恢复能量，并传输到输出电容。本发明可应用于开关电源中前级整流装置和通用升压直流变换器。

附图说明

图1是现有的单相功率因数校正变换器原理图；

图2是本发明的基于磁耦合无损缓冲电路的功率因数校正变换器原理图；

图3是本发明电路在一个开关周期内的工作时序图；

图4是本发明电路在一个开关周期内的六种工作模式图。

具体实施方式