[发明专利]双整流桥式单级功率因素校正电源电路

说明书

一种双整流桥式单级功率因素校正电源电路，Boost与含上、下位开关元件互补驱动的包括BUCK的桥式拓扑类DC‑DC转换器配合，对输入电压升压再转换，实现对交流供电的功率因数校正。Boost升压电路借用桥式DC‑DC转换电路中的开关元件，驱动Boost电感，省去传统Boost PFC电路中的功率开关元件、Boost整流元件和PWM控制器，减少了成本和体积，元件损耗降低，借助Boost电路在不连续模式下的谐振电流，优化桥式DC‑DC转换电路的开关元件进入零电压软开关模式，进一步减少了开关元件的开关损耗，合理安排输入浪涌抑制电路的连接位置，使输入浪涌抑制电路正常工作零损耗，极大提高电源效率，降低电源温度，节约能源，获得高效率、高性能、低成本、小型化的双整流桥式单级功率因素校正电源电路。

技术领域

本发明涉及一种与包括BUCK在内的桥式DC-DC组合的双整流单级PFC电源电路，通过一种成本低，元件数量少的，Boost升压与含上、下开关元件互补驱动功率的拓扑类(半桥，全桥，BUCK等)DC-DC转换器组合使用的开关电源电路，可以实现升压再转换输出，及输入交流功率因数校正的功能。

背景技术

电器设备连接于交流电网的AC-DC电源，需满足IEC61000-3-2的对电流谐波的强制要求。针对不同的设备和应用，IEC61000-3-2提出了Class A，Class B，Class C，Class D的电流谐波的限制标准，如图1a、图1b所示。

当前的开关式稳压电源技术，主要依靠以下方案来应对：

Class A：80W以下电源，无需措施就能满足；

80～120W电源，使用被动元件(如电感、电阻)的被动式PFC电路；

80W～以上电源都可以使用主动式PFC电路(如传统Boost电路)；

Class B：100W以下电源，无需措施就能满足；

100～150W电源，使用被动元件(如电感、电阻)的被动式PFC电路；

100W～以上电源使用主动式PFC电路(如传统Boost电路)；

Class C：主动式PFC电路(如传统Boost电路)；

Class D：主动式PFC电路(如传统Boost电路)。

其中，实现功率因数校正的PFC电路，分为主动式和被动式，以下是其性能比较：

主动式PFC(Boost升压)是效果最好的功率因素校正电路。

如图3所示，传统的含主动式功率校正电路的开关式稳压电源，由整流电路、BoostPFC电路和DC-DC转换器组成。图4所示的实际电路拓扑中，DC-DC转换器为半桥，同样适合全桥和BUCK转换电路：

Boost电路和DC-DC转换器各自独立工作，由分别对应的PWM控制电路控制。Boost电路的原理是：1)Q1导通，电感L1被AC输入到C1的电压励磁储能。2)Q1截止，L1上的感生电压和AC输入到C1上的电压叠加，对C2充电。如此，C2上的电压永大于AC输入电压，故Boost是升压拓扑。Q1的占空比由PFC反馈PWM控制电路控制，以达到C2上稳定的电压输出(一般为380Vdc)。

上述传统的电路方式中，能实现很高的功率因数，能够满足IEC61000-3-2的要求，但会产生以下的问题：

(1)需要复杂的PWM控制回路以提高功率因数；

(2)需要供电电路给PFC PWM控制回路；

(3)需要独立的Boost开关元件，如Q1：FET，以及电流取样电阻R1；

(4)需要基板空间，电路设计困难；