[发明专利]功率因数改善电路

说明书

技术领域

本发明有关一种功率因数改善电路，特别是指一种体积小、成本低廉，并且可设计于全压90~264V输入下，达到PF控制于0.90以上的功率因数改善电路。

背景技术

近年来消费性电子产品及LED驱动电路市场不断成长，使得电源转换器必须更省电和小型化，现今许多电力电子相关设备经常使用传统交流/直流转换器(AC/DC Converter)，传统交流/直流转换器，乃由四个二极管与输出电容所组成，又称为峰值整流器(Peak Rectifier)，其优点为造价低廉、电路稳定，但也同时具有低功率因数与高谐波(Harmonics)等缺点。

因此，单以电能而言，提高功率因数(Power Factor，PF)，也能够同时提高电能使用率，目前常见的解决方法为装设功率因数修正器(Power Factor Correction，PFC)，并结合一典型脉宽调变器(PWM)电路(如图1所示)，其虽然可以将功率因数提升于0.98~0.99之间，但却存因为整体统的体积较大且成本较高，而造成小型化电子产品应用上的限制。

另外一种属于被动式的功率因数控制技术使用被动式元件简单提高PF及下降总谐波失真(THD)的目的(如图2所示的填谷线路)。通常此种被动式功率因数控制技术的效能相当低，只接近业界标准「可接受的」下限。

再者，随着全球关注绿色能源的开发，电源的效率也受到重视，具有半导体控制的电源IC扮演了提升效率的重要角色，电源IC的控制技术让电源能节省整体的成本、降低不必要的切换损失。其主要运用具有正半周弦式波形的脉冲直流讯号以做为工作周期脉宽的调变，藉以令负载以完整弦式波形持续运作。然而，类似习用的弦式波形功率因数改善电路单纯运用正半周弦式波形的脉冲直流讯号以做为工作周期脉宽的调变，仍会有造成线路效率降低的虞，而且目前仍无法设计于全电压90~264V输入下，达到PF控制于0.90以上的提升效能。

发明内容

本发明所解决的技术问题即在提供一种体积小、成本低廉，并且可设计于全压90~264V输入下，达到PF控制于0.90以上的功率因数改善电路。

本发明的技术方案为：本发明的功率因数改善电路基本上包括有：一整流单元、一IC启动单元、一滤波单元、一脉宽调变控制IC、一功率开关元件、一变压单元、一低频滤波单元，以及一第一、第二补偿网络；其中，该整流单元供取得市电的交流弦波周期讯号并转换为一具有正半周弦式波形的第一脉冲直流讯号；该IC启动单元供取得该整流单元的第一脉冲直流讯号，并经分压后输出第二脉冲直流讯号；该滤波单元供取得该整流单元的第一脉冲直流讯号并经滤波后输出一直流电力讯号；该脉宽调变控制IC供取得该整流单元的第二脉冲直流讯号以做为位准讯号，并依据第二脉冲直流讯号以决定输出电力导通周期讯号；该功率开关元件供取得该脉宽调变控制IC的电力导通周期讯号及该滤波单元的直流电力讯号，并依据电力导通周期讯号以分割直流电力讯号为多个连续电压脉波讯号，藉此连续电压脉波讯号；该变压单元对应每一电压脉波讯号接收连续电压脉波讯号，且依每一电压脉波讯号的输入电压作动输出电压。

至于，该低频滤波单元设于该整流单元输出端两极之间，用以调整输入至该脉宽调变控制IC的电压与电流为同相；该第一、第二补偿网络由分别连接到该脉宽调变控制IC的电流补偿端及电压补偿端的RC线路构成，供用以降低该脉宽调变控制IC的电流增益值，使该脉宽调变控制IC在每一个工作周期看不到PEAK(最大峰值)波形，避免该脉宽调变控制IC产生不需要的动作。

利用上述特征，本发明的功率因数改善电路主要将输入至该脉宽调变控制IC的电压与电流同相，且电流随着电压改变而改变，进而达到提升功率因数(PF)的功能；同时，利用第一、第二补偿网络降低该相位调整单元的电流增益(Gain)值，使该脉宽调变控制IC在每一个工作周期看不到PEAK(最大峰值)波形，避免该脉宽调变控制IC产生不需要的动作，其作用就像将Cycle by Cycle Current mode (连续周期性电流模式)改为RMS current mode (有效性电流模式)，而可获致一稳定的Duty Cycle(工作周期)(ON)，也因为Output Duty Cycle稳定，所以PF值也稳定的提升，不再振荡，而可设计于全压90~264V输入下，达到PF控制于0.90以上的目的。

依据上述主要特征，本发明的功率因数改善电路可进一步设有一侦测辅助绕组用以配合该变压单元回授侦测电压至该脉宽调变控制IC供与该脉宽调变控制IC内部参考电压比较，藉以达到到定电压的功能。