[实用新型]高功率因数低谐波失真恒流电路及装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术，尤其涉及一种高功率因数低谐波失真恒流电路及装置。

背景技术

目前，由于大多数用电设备中存在非线性元件和储能元件，使得输入交流电流波形会发生严重畸变，网侧输入功率因数很低，为了满足国际标准IEC61000-3-2的谐波要求，必须在这些用电设备中加入功率因素校正（PFC）装置。

为了解决低功率因数的问题，单级或两级功率因数校正(PFC)电路技术已被广泛应用于交流-直流功率变换器。

两级功率因数校正技术相对于单级功率因数校正技术具有输出纹波小、功率因数高的特点，因而被广泛应用于功率因数校正电路中，其基本的原理框图如图1所示。输入交流电压经整流桥整流后输入到第一级功率因数校正变换器101，第一级功率因数校正变换器101通常用以实现有源功率因数校正，常见的拓扑有升压（Boost）、升降压（Buck-boost）以及降压（Buck）结构。由于输入电流要跟随输入电压波形变化，因而输入功率是脉动的功率，故在第一级功率因数校正变换器101和第二级直流-直流变换器102之间通常有一个大容量储能电容C_bulk，用以平衡脉动的交流输入功率和平稳的直流输出功率。第二级直流-直流变换器102能对输出的电压或电流实现有效的调整。但是，在图1所示的结构中，由于存在两级功率电路，控制电路也需要对应的两部分，增加了电路的复杂性，且成本相对较高，损耗较大。

图2示出了现有技术中的一种单级的降压型（Buck）PFC电路结构，包括：整流桥201，接收输入信号V_ac；输入电容C_in，连接在整流桥201的两个输出端之间；二极管D_o，其阴极接整流桥201的正输出端，其阳极接开关管Q1的第一功率端；输出电容C_o，其第一端接整流桥201的正输出端，其第二端接电感L的第二端；电感L，其第一端连接开关管Q1的第一功率端，其第二端连接输出电容C_o的第二端；开关管Q1，其第一功率端接二极管D_o的阳极和电感L的第一端，其第二功率端接采样电阻R_s的第一端，其控制端接恒流控制驱动器202的输出端PWM；采样电阻R_s，其第一端接开关管Q1的第二功率端以及恒流控制驱动器202的电流采样端CS，其第二端接整流桥201的负输出端以及恒流控制驱动器202的地端GND。

以图2为例的单级降压型PFC电路，虽然电路结构简单，电路成本低，但缺点是输出负载存在较大的纹波电流（通常为100Hz的纹波电流），会造成频闪，无法适用于某些对频闪要求较高的应用场合。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种高功率因数低谐波失真恒流电路及装置，相比传统的两级电路而言能够降低电路成本，相比传统的单级电路而言能够减小负载的纹波电流。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高功率因数低谐波失真恒流电路，包括相互耦合的前级电路和后级电路，其中，

该前级电路为用于实现功率因数校正的升降压电路；

该后级电路为用于直流-直流变换的降压电路，而且该前级电路和后级电路共用同一个开关管和母线电容。

根据本实用新型的一个实施例，所述前级电路包括：

输入电容，其第一端连接正输入端，其第二端连接负输入端；

第一二极管，其阳极连接所述输入电容的第一端；

第二二极管，其阴极连接所述第一二极管的阴极；

第一电感，其第一端连接所述第一二极管和第二二极管的阴极；

所述母线电容，其第一端连接所述第一电感的第二端，其第二端连接所述第二二极管的阳极；

所述开关管，其第一功率端连接所述第一电感的第二端和所述母线电容的第一端，其第二功率端连接所述输入电容的第二端，其控制端接收外部的驱动信号；

所述后级电路包括：

所述母线电容；

所述开关管；

第三二极管，其阴极连接所述母线电容的第二端；

第四二极管，其阴极连接所述开关管的第二功率端，其阳极连接所述第三二极管的阳极；

采样电阻，其第一端连接所述开关管的第二功率端；

第二电感，其第一端连接所述采样电阻的第二端，所述第二电感的第二端和所述第三二极管的阳极作为负载接入端口。