[发明专利]隔离型单电感两级式功率因素校正变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种隔离型单电感两级式功率因素校正变换器及其控制方法，属于功率因数校正器的拓扑结构或控制方法领域，包括：AC交流电源,该AC交流源具有带有滤波装置；单相半波整流电路，该单相半波整流电路连接AC交流电源并整流输出；桥式结构，该桥式结构包括作为第一级的FLYBACK变换器电路和作为第二级的BUCK变换器电路，第二级电路利用FLYBACK变换器L的二次绕组Ns作为电感。仅使用一个感性元件即FLYBACK变换器所需的变压器和一套控制电路就可以实现功率因数校正和低输出纹波、快速动态响应。克服传统隔离型两级式PFC变换器的不足，比如：FLYBACK变换器与BUCK变换器的级联结构，存在主电路器件较多、体积较大、控制电路需要两套、成本较高等问题。

技术领域

本发明涉及一种隔离型单电感两级式功率因素校正变换器及其控制方法，属于功率因数校正器的拓扑结构或控制方法领域。

背景技术

功率因数校正(powerfactorcorrection，PFC)功能是为了减小电力电子装置对电网的谐波污染，IEC61000-3-2对AC-DC变换器注入电网的谐波电流提出的限制要求。对于一些特殊工业产品，如照明设备等，需要满足更苛刻的61000-3-2C类法规的谐波要求。因此，AC-DC变换器需要具备功率因数校正功能。

传统的功率因数校正方法是在单级PFC变换器后面级联多个DC-DC变换器，这样就组成了多级PFC。单级PFC变换器调节输入端的功率因素并使其尽量高，从而提供直流母线电压。PFC变换器后级的DC-DC变换器满足各自负载的要求。

通常采用的两级式PFC就是在单级PFC后面级联一个DC-DC变换器。两级式PFC可以在得到高功率因素与低输入电流谐波的同时，得到较好的输出电压特性，即较小的输出电压纹波，较快的动态响应。由于传送的能量要被处理两次，因此整机效率较低，需要两套控制电路，成本较高。由于器件较多，所以体积也较大。它的应用场合主要有：对PFC电路的输出电压特性要求较高的场合，或对输入电流质量要求较高的场合。

目前，已有非隔离型的单电感两级式功率因素校正变换器只使用一个电感实现了能量的两级传递，解决了普通非隔离两级式变换器主电路器件较多体积较大，控制电路需要两套成本较高等问题。但是开关电源市场需求量更大的是隔离型的开关变换器，隔离型的开关变换器一般采用反激式(FLYBACK)变换器。如果开关电源输入端为交流电需要进行功率因素校正，则其变换器结构一般为FLYBACK变换器与其他基本变换器的级联结构。基本变换器一般为升压型(BOOST)变换器，降压型(BUCK)变换器，升降压型(BUCK-BOOST)变换器。但是这样的级联结构就含有多个磁性元器件，使其整体体积变大。其中FLYBACK变换器的作用是使输入端与输出端进行隔离，基本变换器的作用是满足输出端负载性能的要求或者输入端功率因素的要求，具体取决于这个基本变换器的前后级位置。通常需要隔离型开关变换器输出一个或多个较低的电压，所以隔离型两级式开关变换器的后级一级变换器一般为BUCK变换器。

发明内容

本发明的为了解决上述问题，提出了一种隔离型单电感两级式功率因素校正变换器的拓扑结构及临界导通模式(CRM)下电压模控制的方法，仅使用一个感性元件即FLYBACK变换器所需的变压器和一套控制电路就可以实现功率因数校正和低输出纹波、快速动态响应。克服传统隔离型两级式PFC变换器的不足，比如：FLYBACK变换器与BUCK变换器的级联结构，存在主电路器件较多、体积较大、控制电路需要两套、成本较高等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明公开一种隔离型单电感两级式功率因素校正变换器，包括：

AC交流电源,该AC交流源具有带有滤波装置；

单向桥式整流电路，该单向桥式整流电路连接AC交流电源并整流输出；