[发明专利]具功率因数修正的转换器电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源转换器，特别涉及一种提升电源转换效率且抑制输入涌浪电流的具功率因数修正的转换器电路。

背景技术

近年，开关电源供应器正在急速的发展，并在电子产品里扮演着极重要角色，开关电源供应器和传统式的电源供应器比较起来，具有稳定、精简以及较高效率等优点。在环保节能日受重视的情况下，交流隔离型交换式电源供应器在效率上的改善，有朝着次级侧同步整流控制以及初级侧功率因数修正拓扑应用的趋势发展。

电气用品使用直流电压的场合很多，但由于市电供电端为交流电压，需要进行交-直流转换。为了降低电力系统的虚功率，减少电流谐波造成系统干扰，许多电气用品被要求具有高功率因数与低电流谐波，因此功率因数修正器(Power Factor Corrector,PFC)被广泛地使用着。常用的功率因数修正电路依是否具有主动开关元件而分为被动式与主动式两大类。此两类电路虽各有其优点，但仍分别有电流谐波特性较差、转换效率较低、储能元件体积较大或控制方式复杂较难实现等缺点存在。

近年，具有桥式整流器的功率因数修正器由于整流二极管的高顺向导通压降，已成为高效性AC-DC电源转换器的主要损耗之一。在现有技术下，会使用金氧半场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)来取代整流二极管做为普遍的实现方式。然而，传统升压型无桥PFC的高输出电压会造成后级DC-DC电源转换器需承受较高的电压应力，需要额外的电路来控制输入涌浪电流，如此反而形成电源管理上的问题并增加成本。为解决此类问题，进一步使用降压型PFC电路，又存有输入电流具有一个严重的零交越失真(Zero Crossing Distortion,ZCS)或称死区(dead zone)的问题，进而产生总谐波失真且功率因数降低等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种具功率因数修正的转换器电路，特别是一种无桥式拓扑设计，能够防止交流输入电压过高而造成输出电容损坏，并可增加交流输入电压的范围。此外，能够降低电压应力、提高寿命、增加电源转换效率并能控制输入涌浪电流，抑制插拔电源时的电弧。

本发明在一实施例中，可通过电感之间的耦合效应来消除零交越失真，以降低总谐波失真的现象与提高功率因数。

本发明提供一种具功率因数修正的转换器电路，用以将交流输入电压转换为直流输出电压，其包括交流电压源、双向开关电路、第一单向电路、第一储能电路、第二单向电路、第二储能电路与输出电路。交流电压源用以输出交流输入电压与交流输入电流。双向开关电路电连接交流电压源一端，所述双向开关电路接收第一控制信号与第二控制信号，且能抑制输入涌浪电流。第一单向电路一端电连接双向开关电路。第一储能电路一端电连接第一单向电路，所述第一储能电路用以储能。第二单向电路一端电连接第一单向电路的另一端，第二单向电路的另一端电连接交流电压源另一端。第二储能电路一端电连接第二单向电路的另一端，第二储能电路的另一端电连接第一储能电路另一端，所述第二储能电路用以储能。输出电路一端电连接第一单向电路的另一端，输出电路另一端电连接第一储能电路的另一端，其中输出电路用以输出直流输出电压。

当双向开关电路为导通与非导通状态之间切换时，可使交流输入电流充电至第一储能电路与第二储能电路中的至少之一以储能，或者，第一储能电路与第二储能电路中的至少之一对输出电路进行释能。

综上所述，本发明实施例提出的具功率因数修正的转换器电路，当交流输入电压为弦波且双向开关电路为导通状态时，交流输入电流对第一储能电路与第二储能电路中的至少之一进行充电并以磁能形式来储能，当交流输入电压为弦波且双向开关电路为非导通状态时，第一储能电路与第二储能电路中的至少之一对输出电路进行释能。据此，具功率因数修正的转换器电路能够防止交流输入电压过高而造成输出电容损坏，并可增加交流输入电压的范围。此外，能够降低元件的电压应力、提高电器元件寿命并且增加电源转换效率。再者，具功率因数修正的转换器电路能够控制输入涌浪电流，且抑制插拔电源时的电弧。

为使能更进ㄧ步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与说明书附图仅是用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1为根据本发明示例性实施例所绘示的具功率因数修正的转换器电路的模块示意图。

图2为根据本发明示例性实施例所绘示的具功率因数修正的转换器电路的细部电路示意图。