[发明专利]一种双极性输出的PFC拓扑电路及实现方法

说明书

技术领域

本发明创造涉及一种输出电路，特别是一种双极性输出的PFC拓扑电路及其实现方法。

背景技术

UPS(不间断电源）、变频器等产品主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应，应用场合和领域都很广泛。传统电源输入侧直接接在电网上，电网通过不控整流后作为直流电给后级提供电能。二极管不控整流没有对网侧电流进行控制，会使网侧输入电流谐波含量相当高。所以这种结构的电源在工作时的网侧功率因数很低，这样就对电网造成了谐波污染。在提倡清洁使用能源的今天，这样的装置显然不符合绿色能源的要求。功率因数校正就是针对功率因数低的电力电子装置，通过控制电压电流相位关系，提高电力电子装置工作时的功率因数。传统的双极性输出的PFC拓扑电路设置在全波整流器与滤波电容之间，处理的是馒头型半波电压，按照通常的PFC拓扑电路的设置，一般只能获得单极的母线电压，如果想产生正负对称的母线电压，则需要对市电进行倍压整流，然后在进行双Boost升压电路，需要多重控制和较多的磁性元件，对产品的可靠性、体积、效率都存在影响。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种双极性输出的PFC拓扑电路及其实现方法，降低了PFC控制过程中的器件数量，可以更容易的获得正，负母线电压，为UPS、变频器等后级逆变电路的电路选择提供了更广泛的选择空间。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种双极性输出的PFC拓扑电路，包括：

一与市电串接的Boost升压电感L1；

一与该Boost升压电感L1串接的极性校正整流桥；

一升压MOS管Q1，该升压MOS管Q1的漏极分别接极性校正整流桥中第一二极管D1的阴极和第三二极管D3的阴极；升压MOS管Q1的源极分别接极性校正整流桥中第二二极管D2的阳极和第四二极管D4的阳极；

一与极性校正整流桥并联的同步整流电路。

进一步，升压MOS管Q1的源极和漏极之间并联一稳压二极管和一第一电容，该稳压二极管的阴极接升压MOS管Q1的漏极，稳压二极管的阳极接升压MOS管Q1的源极。

进一步，Boost升压电感L1分别串接同步整流电路中第一同步整流MOS管Q2的源极和第二同步整流MOS管Q3的漏极；第一同步整流MOS管Q2的漏极和极性校正整流桥中第四二极管D4的阴极之间串联一第三电容C3后接输出端BUS+；第二同步整流MOS管Q3的源极和极性校正整流桥中第三二极管D3的阳极之间串联一第五电容C5后接输出端BUS-；第一同步整流MOS管Q2的源极和漏极之间并联一第一钳位二极管和第二电容，第一同步整流MOS管Q2的源极接第一钳位二极管的阳极，第一同步整流MOS管Q2的漏极接第一钳位二极管的阴极；第二同步整流MOS管Q3的源极和漏极之间并联一第二钳位二极管和第四电容，第二同步整流MOS管Q3的源极接第二钳位二极管的阳极，第二同步整流MOS管Q3的漏极接第一钳位二极管的阴极。采用同步整流技术，用MOS管取代PFC升压二极管，对第一同步整流MOS管Q2驱动信号进行控制，实现零电压开通。

采用该双极性输出的PFC拓扑电路实现双极性输出的方法，在市电输入与全桥整流电路之间串接该PFC拓扑电路，用于处理正弦电压得到正，负母线输出电压。

本发明创造具有的优点和积极效果是：将本发明创造中PFC拓扑电路设置在市电输入与全桥整流电路之间，同时处理的是正弦电压，并且在功率管与市电输入控制点之间有一只做极性校正用的整流桥，使得可以产生正负对称的母线电压，为UPS、变频器等后级逆变电路的电路选择提供了更广泛的选择空间。并采用同步整流技术，用MOS管取代PFC升压二极管，对电源的整体效率，电源的可靠性都有提高，适合在新型小型化产品中的应用。

本发明创造具有以下特点：

（1）通过将PFC拓扑电路放置在市电输入与全桥整流电路之间，处理正弦电压，可以只利用一个电感，就可以得到正，负母线电压。相对于图1的控制方式，可以节省电感的数量，减小产品的重量。

（2）双母线升压可以产生正负母线电压，在后续的逆变电路里，如果选用单母线电压的逆变电路即只需要正负母线电压上升至原先的一半电压，或者可以选择更多的双电压控制拓扑结构。

（3）利用同步整流的控制方式，可以实现同步整流MOS管Q2和Q3的软开关，提高电源的效率，增强电源的可靠性。

附图说明

图1是传统的双极性电源PFC拓扑电路的示意图；