[发明专利]变换器及其驱动方法及包含该变换器的功率因数校正装置无效
申请号: | 201210199575.1 | 申请日: | 2012-06-13 |
公开(公告)号: | CN102710131A | 公开(公告)日: | 2012-10-03 |
发明(设计)人: | 谢小高;叶美盼;吴建兴 | 申请(专利权)人: | 杭州士兰微电子股份有限公司 |
主分类号: | H02M3/155 | 分类号: | H02M3/155;H02M1/42 |
代理公司: | 上海专利商标事务所有限公司 31100 | 代理人: | 陈亮 |
地址: | 310012*** | 国省代码: | 浙江;33 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 变换器 及其 驱动 方法 包含 功率因数 校正 装置 | ||
技术领域
本发明涉及一种变换器及其驱动方法及包含该变换器的功率因数校正装置,尤其涉及应用于高效率、低输入电流谐波的降压型功率因数校正电路场合以及直流-直流变换场合的变换器及包含该变换器的功率因数校正装置。
背景技术
由于目前大多数用电设备中的非线性元件和储能元件的存在会使输入交流电流波形发生严重畸变,网侧输入功率因数很低,为了满足国际标准IEC61000-3-2中所规范的谐波要求,必须在这些用电设备中加入功率因数校正装置(PFC)。
传统的有源功率因数校正电路一般采用升压(Boost)拓扑、升降压(Buck-boost)拓扑或降压型(Buck)拓扑。其中,Boost拓扑具有控制容易、驱动简单、在整个工频周期内都可以进行开关工作、输入电流的功率因数可以接近于1等特点。但是Boost拓扑电路具有输出电压高的缺点,而且在宽范围输入(90Vac-265Vac)条件下,在低电压段(90Vac-110Vac)的效率比高电压段(220Vac-265Vac)低1-3%。而采用Buck-boost拓扑,电路损耗相对Buck拓扑会大一些。在小功率应用场合,Buck拓扑能够在整个输入电压范围内保持较高效率。由于工业上的热设计都是根据效率最低点来设计的,因此Buck拓扑的热设计也比Boost拓扑和Buck-boost拓扑简单。所以,目前Buck拓扑被越来越多地用到工业产品中,如中小功率的直流-直流变换器的前级PFC电路或者单级LED驱动器等。
图1示出了现有技术中的一种Buck PFC电路结构,包括:整流桥10,接收输入信号Vac;输入电容Cin,连接在整流桥10的两个输出端之间;电感L,其一端连接整流桥10的一个输出端,其另一端连接输出电容Co的一端;输出电容Co,其一端连接电感L的另一端,其另一端连接开关管Q1的输入端;负载Rload,并联在输出电容Co的两端;二极管Do,阴极连接整流桥10的一个输出端,阳极连接开关管Q1的输入端;开关管Q1,输出端连接整流桥10的另一个输出端,控制端连接PFC控制电路11的输出端。
然而,以图1为例的Buck拓扑应用于PFC电路,在整流后的输入电压Vin小于输出电压Vo的区间内,输入电流iac为零,如图2所示,这段死区时间极大程度地增加了输入电流谐波,影响了网侧输入功率因数。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种变换器及其驱动方法及包含该变换器的功率因数校正装置,使得在输入电压小于输出电压的区间内,输入电流并不为零,有利于提高功率因数。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种变换器,包括:
电感,其第一端连接输入信号的正端;
第一开关管,其输入端连接所述电感的第二端,其输出端连接所述输入信号的负端;
二极管,其阴极连接所述输入信号的正端;
第二开关管,其输入端连接所述二极管的阳极,其输出端连接所述输入信号的负端;
其中,所述电感的第二端和所述第二开关管的输入端作为所述变换器的输出端口,所述第一开关管和第二开关管的控制端接收外部的控制信号。
可选地,所述变换器还包括:连接于所述输出端口的负载。
可选地,所述负载为电阻负载、蓄电池或发光二极管(LED)。
可选地,所述变换器还包括:连接于所述输出端口的输出电容。
可选地,所述变换器还包括:整流桥,所述输入信号为交流信号经由所述整流桥整流后得到的正弦半波电压信号。
可选地,所述输入信号为低纹波的直流电压信号。
可选地,当所述输入信号的电压幅值低于所述输出端口的输出电压幅值、所述第一开关管导通且第二开关管关断时,所述变换器工作在Buck-boost模式下的充电模式,所述输入信号加在所述电感两端,流经所述电感的电流上升。
可选地,当所述输入信号的电压幅值低于所述输出端口的输出电压幅值、所述第一开关管关断且第二开关管关断时,所述变换器工作在Buck-boost模式下的续流模式,所述二极管导通续流,流经所述电感的电流下降。
可选地,当所述输入信号的电压幅值高于所述输出端口的输出电压幅值、所述第一开关管关断且第二开关管导通时,所述变换器工作在正向Buck模式的充电模式,流经所述电感的电流上升。
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