[发明专利]功率因数改善电路

说明书

技术领域

本发明涉及改善将交流输入转换为直流时的功率因数的功率因数改善电路。

背景技术

以往，为了防止将交流电源的交流电压转换为直流电压时的功率因数降低，使用升压型的功率因数改善电路。在专利文献1中记载了如下的电源装置：将桥型全波整流电路的反馈电流流过的一侧的2个整流元件分别置换为高速开关元件，通过适当控制高速开关元件来改善功率因数，并且，能够实现部件数量的削减以及转换效率、可靠性的提高。

该电源装置构筑为，根据正弦波交流的线输入电压的上波侧部和下波侧部来控制各开关元件，由此，使输入电流的波形与输入电压的波形为相似形且为同相的波形，能够改善功率因数。并且，不需要桥型全波整流电路，因此，具有消除了由于整流二极管的顺向电压下降而引起的损失，能够改善效率的优点。

图9是示出现有的临界工作模式的桥型功率因数改善电路的结构的电路图。如图9所示，该功率因数改善电路由电抗器L1、L2；开关元件Q1、Q2；二极管D1～D4；电容器C1～C3；电阻R1～R7；半波整流电路1、2；以及控制电路3构成。

开关元件Q1、Q2在比交流电源(ACinput)的频率高的频率下，对经由电抗器L1、L2的主绕组L1a、L2a供给的电压进行开关，进行升压并输出。

控制电路3对开关元件Q1、Q2的开关进行控制，以使流到电抗器L1、L2的主绕组L1a、L2a的电流与交流电源的交流输入电压波形成比例，由此能够改善功率因数。并且，在通过在电抗器L1、L2的辅助绕组L1b、L2b产生的回扫电压检测到流到电抗器L1、L2的主绕组L1a、L2a的电流减小为零的情况下，控制电路3对开关元件Q1、Q2进行接通控制。

具体而言，如图9所示，控制电路3由比较器4、单触发电路5、误差放大器6、乘法器7、比较器8、RS触发器9、驱动器10构成，根据输入到ZCD端子、CS端子、FB端子和MULT端子的诸多信号，生成用于对开关元件Q1、Q2进行接通/断开控制的信号，从OUT端子输出。

伴随开关元件Q1、Q2的接通而蓄积在电抗器L1、L2中的能量，伴随开关元件Q1、Q2的断开而经由二极管D1、D2蓄积在电容器C2中。电容器C2的两端电压即输出电压由电阻R3、R4分压而输入到FB端子。误差放大器6对从检测输出电压的FB端子输入的电压和规定的基准电压Vth1进行比较，将基于其误差的电压输出到乘法器7。

乘法器7对从检测交流输入电压的MULT端子输入的电压和误差放大器6的输出电压进行相乘，将基于该相乘的电压输出到比较器8。另外，输入到MULT端子的电压是通过电阻R5和R6对如下的脉动电压进行分压后的电压：利用二极管D3、D4对经由电抗器L1、L2的主绕组L1a、L2a供给的电压进行整流后的脉动电压。

另一方面，半波整流电路2根据流到开关元件Q1、Q2的电流，对在电阻R1、R2产生的电压进行半波整流，经由CS端子输出到比较器8。

比较器8对乘法器7的输出电压和半波整流电路2的输出电压进行比较，在电阻R1、R2产生的电压高于乘法器7的输出电压的情况下，对RS触发器9的复位端子R产生输出。

半波整流电路1根据流到电抗器L1、L2的主绕组L1a、L2a的电流，对在辅助绕组L1b、L2b产生的回扫电压进行半波整流，经由电阻R7和ZCD端子输出到比较器4。半波整流电路1可以说是如下的电路：去除在辅助绕组L1b、L2b中分别出现的极性相互不同的波形的负侧，因此，结果与交流电源的频率同步地仅选择正侧的波形。

比较器4对从检测流到电抗器L1、L2的主绕组L1a、L2a的电流的ZCD端子输入的电压和基准电压Vth2进行比较，将其比较结果输出到单触发电路5。

在被输入从低电平上升到高电平的信号的情况下，单触发电路5将低电平的信号输出到RS触发器9的设置端子S。另一方面，在被输入从高电平下降到低电平的信号的情况下，单触发电路5将一定时间宽度的脉冲信号输出到RS触发器9的设置端子S。

RS触发器9根据输入到复位端子R或设置端子S的电压，针对输出端子Q进行设置动作或复位动作。驱动器10例如由使用了晶体管的开关电路构成，根据RS触发器9的输出端子Q的电压，对开关元件Q1、Q2进行接通/断开驱动。