[发明专利]一种电容电压断续模式电容串接式交错并联Bcuk PFC变换器

说明书

本发明公开了一种电容电压断续模式电容串接式交错并联Bcuk PFC变换器及其控制思想。主要用于需要超低电压输出和高功率因数校正的应用场合，尤其是LED领域。该变换器中间储能电容工作于电压断续模式，实现自动功率因数校正功能。并且，该变换器中间储能电容的电压峰值被箝位于输入电压。此外，通过有效调节中间储能电容电压的充放电时间，对一个开关周期内向负载传递的能量进行有效控制，实现了所述变换器的超高降压比，且降压比与占空比无关。该变换器的控制策略采用变频交错控制思想，负载变动时，自动调整交错脉冲的频率，维持输出电压稳定。本发明提供的电路具有电容电压箝位(低电压应力)、超低电压输出、高功率因数等特性。

技术领域

本发明属于电子电路领域,特别涉及中小功率，需要高功率因数、超低电压输出的应用，尤其是LED供电技术领域。

背景技术

LED照明技术是一种新型、清洁和高效的现代照明技术，具有节能、环保和使用寿命长等显著优点。为了使LED驱动电路对电网的谐波污染达到IEC61000-3-2C类法规标准，通常需要采用有源功率因数校正技术。单级有源功率因数校正变换器以控制简单、成本较低等优势，在中小功率场合应用广泛。其拓扑通常分为隔离型拓扑和非隔离型拓扑两类。隔离型拓扑通常采用电路结构简单、控制策略简单的临界导通模式或断续模式Flyback功率因数校正变换器。然而Flyback功率因数校正变换器存在漏感引起的电压尖峰严重、电感电流断续模式的输入电流峰值和方均根值较大、输出电压二倍工频纹波较大等问题。另一方面，非隔离性拓扑通常采用电感电流断续模式Boost功率因数校正单元级联DC/DC单元，然而却会使中间母线电压较高，降低下级DC/DC降压单元效率。因此有研究者采用Buck、Buck-Boost这种降压功率因数校正单元级联DC/DC变换器，解决使用电感电流断续模式Boost功率因数校正单元造成的中间母线电压高的问题。然而上述非隔离型单级有源功率因数校正变换器均是使功率因数校正单元工作于输入电流断续模式，以获得自动功率因数校正的功能。输入电流断续模式工作方式将导致变换器主电路功率器件的电流应力增加，使功率体器件的导通损耗增大。

为解决输入电流断续模式对变换器的影响，相关研究者提出了输入电流断续模式的对偶工作方式电容电压断续模式。Cuk和Buck变换器工作于电容电压断续模式，均能实现自动功率因数校正功能。电容电压断续模式解决了输入电流断续模式变换器电流应力大、效率低的缺点。然而，工作于电容电压断续模式的变换器，

如图1、2所示分别为传统电容电压断续模式Buck PFC和Cuk PFC变换器，图3、4分别为传统电容电压断续模式Buck PFC和Cuk PFC变换器的电容电压波形。从图3、4中可知，其储能电容上的电压峰值由开关管关断时间、输入电流、储能电容值决定，其电压峰值均大于二倍输入电压，因此必须选择耐压等级高的功率器件，增加了电路成本。

发明内容

本发明提供的电路拓扑及其工作模式，克服了现有输入电流断续模式功率因数校正变换器输入电流峰值大、电容电压断续模式功率因数校正变换器中间储能电容电压较高两个缺点。此外，本发明提供的拓扑具有超高降压比，即超低电压输出的特性，且降压比与占空比无关。