[发明专利]高效低输出电压纹波的DCM反激PFC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及电能变换装置的交流-直流变换器领域，特别是一种高效低输出电压纹波的DCM反激PFC变换器。

背景技术

功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器可以减小输入电流谐波，提高输入功率因数，已得到广泛应用。PFC变换器分为有源和无源两种方式，相对于无源方式来说，有源方式具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。

有源PFC变换器可以采用多种电路拓和控制方法，其中反激变换器是常用的几种PFC变换器之一，根据开关管关断期间内副边二极管电流是否持续导通，可将其分为三种工作模式，即电感电流连续模式(Continuous Current Mode,CCM)，电感电流临界连续模式(Critical Continuous Current Mode,CRM)，电感电流断续模式(Discontinuous Current Mode,DCM)。

DCM反激PFC变换器一般应用在中小功率场合，其优点是开关管零电流开通、副边二极管无反向恢复和开关频率恒定等。但由于工作在断续模式，能量的传输未占满整个开关周期，其电感电流峰值及有效值较大，开关管和二极管亦然，在加重功率器件电流应力的同时，也带来导通损耗和开关管关断损耗的增加，影响效率的提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效低输出电压纹波的DCM反激PFC变换器，通过提出一种新的开关周期最优利用率控制，增大了临界电感值，降低主功率器件电流峰值及有效值，提高了变换效率，同时也减小了输出电压纹波或输出储能电容。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高效低输出电压纹波的DCM反激PFC变换器，包括主功率电路和控制电路，所述主功率电路包括输入电压源v_in、EMI滤波器、二极管整流电路RB、变压器T₁、开关管Q_b、二极管D_b、滤波电容C_o和负载R_Ld，其中输入电压源v_in与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整 流电路RB的输入端口连接，二极管整流电路RB的输出负极为参考电位零点，二极管整流电路RB的输出正极与变压器T₁的绕组N_p的异名端连接，变压器T₁的绕组N_p的同名端接入开关管Q_b的漏极，开关管Q_b的源极与参考电位零点连接，变压器T₁的绕组N_s的同名端与二极管D_b的阳极连接，二极管D_b的阴极分别与滤波电容C_o的一端和负载R_Ld的一端连接，滤波电容C_o的另一端和负载R_Ld的另一端均连接参考电位零点，负载R_Ld两端的电压为输出电压V_o；

所述的控制电路包括锯齿波比较及开关管驱动电路、第一分压跟随电路、第二分压放大电路、加法电路、乘法器、输出电压反馈电路；其中锯齿波比较及开关管驱动电路的输出端与开关管Q_b的门极连接；第一分压跟随电路的输入端与输入电压采样点V_g即二极管整流电路RB的输出正极连接，第一分压跟随电路的输出端A和加法电路的一个输入端连接；第二分压放大电路的输入端连接主功率电路的输出电压V_o的正极，第二分压放大电路的输出端B分别与加法电的另一个输入端和乘法器的第二输入端连接；加法电路的输入端分别与第一分压跟随电路的输出端A和第二分压放大电路的输出端B连接，加法电路的输出端C与乘法器的第三输入端连接；输出电压反馈电路的输入端连接主功率电路的输出电压V_o的正极，输出电压反馈电路的输出端与乘法器的第一输入端连接；乘法器的输出端P与锯齿波比较及开关管驱动电路的输入端连接。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：(1)在满足IEC61000-3-2Class D标准的前提下，增大了临界电感值，降低了导通损耗和开关管关断损耗，提高变换效率；(2)大幅减小了输出电压纹波或输出储能电容。

附图说明

图1是反激PFC变换器主电路示意图。

图2是DCM反激PFC变换器的电感电流波形图。

图3是不同输入电压下的临界电感值变化曲线图。