[发明专利]一种高效率、快速响应的交流-直流电压转换电路

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，更具体的说，涉及一种高效率、快速响应的交流-直流电压转换电路。

背景技术

目前交流-直流电压转换电路中比较常用的两级结构包括PFC电路和隔离型直流-直流变换器，其原理框图如图1所示。其中前一级的PFC电路用以提高功率因数，而后一级的反激式变换器用以将前级的输出电压通过隔离式的拓扑结构传输至副边。在这种拓扑结构中二极管D₁、开关管Q₁、开关管Q₂以及电容C₁均需要采用耐高压器件，同时光耦元件的使用进一步提高了电路成本，并使得电路响应变慢。

针对图1所示拓扑结构的不足，对其进行改进后的电路框图如图2所示，其中第一级电路结构利用反激式变换器达到功率因数校正功能，并输出一直流电压V_out1，第二级电路中的非隔离型直流-直流变换器结构将直流电压V_out1转换为最终的输出电压V_out。采用改进的电路结构与图1所示结构相比，电路更易集成、仅需要一个耐高压型开关管且采用原边控制无需光耦元件，使得成本有所降低；但是改进后的电路存在以下问题；第二级电路需要对第一级电路的整个输出电压进行调节，因此仍然存在不必要的耗能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高效率、快速响应的交流-直流电压转换电路，以解决现有的两级式交流-直流电压转换电路存在不必要的耗能而导致的效率难以提高的问题。

依据本发明一实施例的一种高效率、快速响应的交流-直流电压转换电路，用以将一交流输入电压转换为直流输出电压；包括：第一级电压转换电路和第二级电压转换电路，其中，

所述第一级电压转换电路为具有功率因数校正功能的隔离型拓扑结构，用以将所述交流输入电压转换为依次串联连接的n路第一级电压，其中，n≥2；

所述第二级电压转换电路为非隔离型拓扑结构，用以将其中一路第一级电压转换为一第二级电压；

所述第二级电压和剩余的（n-1）路第一级电压串联连接，以在交流-直流电压转换电路的输出端产生所述直流输出电压。

进一步的，所述第二电压转换电路包括一PWM控制电路，其接收所述直流输出电压，并据此输出PWM信号控制所述第二电压转换电路中开关管的占空比，以将其中一路第一级电压转换为所述第二级电压。

进一步的，所述第一级电压转换电路包括一整流桥、一具有多路输出的隔离型变换器和一功率因数校正控制电路，其中，

所述整流桥，用以将所述交流输入电压转换为一直流电压；

所述隔离型变换器与所述整流桥连接以接收所述直流电压，并将其转换为依次串联的n路第一级电压；

所述功率因数校正控制电路用以控制所述隔离型变换器的输入电压和输入电流同相位。

优选的，所述隔离型变换器为正激式变换器或反激式变换器。

优选的，所述隔离型变换器采用原边控制方式，通过采样所述隔离型变换器的辅助绕组的输出电压控制所述隔离型变换器的工作状态。

优选的，所述功率因数校正控制电路采用准谐振控制方式控制原边开关管的开关动作。

优选的，所述第二级电压转换电路的拓扑结构为非隔离型降压调节器、非隔离型升压调节器或非隔离型升降压调节器。

依据本发明的交流-直流电压转换电路利用两级结构将输入的交流电压转换为一恒定的直流电压输出，其中第二级电压转换电路只需对第一级电压转换电路的一部分输出电压进行转换，从而降低了整个电路的耗能，提高转换效率；同时，第二级电压转换电路中的开关管只需要承受第一级电压转换电路输出电压中的一部分，而非全部输出电压，因此可以选用耐压以及体积较小的开关管，进一步节省了电路的成本和体积；第二级电压转换电路的控制方式优选为调节速度较快的PWM控制，而且控制电路接收所述交流-直流电压转换电的整个直流输出电压作为反馈信息，而非第二级电压转换电路的输出电压，因此，实现了对整个转换电路的输出电压的快速和精确的调节。

附图说明

图1所示为现有的一种两级式交流-直流电压转换电路的原理框图；

图2所示为现有的另一种两级式交流-直流电压转换电路的原理框图；

图3所示为依据本发明的一种交流-直流电压转换电路的第一实施例的电路图；

图4所示为依据本发明的一种交流-直流电压转换电路的第二实施例的电路图；