[发明专利]一种无桥三整流Boost电源电路

说明书

本发明公开了一种无桥三整流Boost电源电路，包含三整流电路、两个Boost电容、储能电容、双Boost转换电路和反馈控制驱动单元，三整流电路对储能电容整流充电，又在输入电压正、负极性时对两个Boost电容分别充电。双Boost转换电路在输入电压正、负极性时，依靠各自的Boost电感和Boost电容上的电压进行叠加，交替对储能电容充电，实现Boost升压转换功能。三整流电路中对Boost电容的充电回路只途径一个二极管，由此达到了无桥PFC的效果。合理安排输入浪涌抑制电路的连接位置，使其零损耗。由于本发明沿用传统的BoostPFC的输入结构，具有比传统无桥PFC电路更好的EMI效果。

技术领域

本发明涉及一种具有高效率、高可靠、EMI噪音低、抗干扰和抗浪涌能力强等优点的开关电源电路，可以实现对交流电的输入功率因数校正，并升压输出的功能。

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。

当前的开关式稳压电源技术，对单相PFC的实现，主要使用Boost电路(图1)的方案来应对。

为实现高效率，无桥PFC以及图腾柱(TotemPole)PFC电路也开始使用，其核心依然是Boost电路，由于把传统Boost PFC的输入回路中，途径整流桥的两个二极管改善为只途径一个二极管，故减少了一半的整流桥损耗，大大地提高了效率。但其价格昂贵，控制复杂，尤其EMC表现较差。

传统的boost PFC电路，如图1，由全波整流元件D1对输入全波整流。Boost电路的原理是1)Q1导通，电感L1被AC输入整流到C2的电压励磁储能。电流途径两个二极管和一个开关元件。2)Q1截止，L1上的感生电压和AC输入整流到电容C2上的电压叠加，对电容C1充电。如此，电容C1上的电压大于AC输入电压，故Boost是升压拓扑。电流途径三个二极管。Q1的占空比由反馈控制驱动单元控制，以达到电容C1上稳定的电压输出(一般为380～400V)。传统的boost PFC电路，由于输入电流途径整流桥D1的两个二极管，故其损耗为P＝2*Vf*Iavg，其中，Vf为一个二极管的正向导通压降，Iavg为流经二极管的平均电流。

高效率的无桥PFC电路，如图2，无桥PFC的原理是：当输入电压为正极性时Q2导通，同时：1)Q1导通，Boost电感L1和L2被AC输入电压励磁储能。电流途经Q1、Q2两个开关元件2)Q1截止，Boost电感L1和L2上的感生电压和AC输入Boost电容C2上的电压叠加，对电容C1充电。如此，电容C1上的电压大于AC输入电压，完成Boost升压拓扑。电流途经二极管D2和开关元件Q2。D1是防止电源启动浪涌损坏Q1、Q2的电流旁路二极管，同时也具有抗雷击、抗脉冲等提高EMS的效果，其在正常工作状态时是无损耗的。

如此，无桥PFC电路比传统Boost电路节约一个二极管或节约一个二极管并使用开关元件代替另一个二极管。节约的一个二极管可以减少P＝Vf*Iavg的损耗。进一步，使用开关元件代替另一个二极管，由于比较低的导通电阻Rds(on)可以在中小功率电源中表现出更低的损耗，而在大功率的电源中，由于二极管的损耗Vf*Iavg比开关元件损耗Irms²*Rds(on)低，使用二极管更具优势。

除了无桥PFC电路控制复杂外，实际应用中，无桥PFC电路最大的挑战是EMI噪音问题，与传统的Boost电路相比，这是是由于交流输入线被高频工作的开关元件浮地造成的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种具有高效率、高可靠、EMI噪音低、抗干扰、抗浪涌能力强等优点的无桥三整流Boost电源电路，可以实现对交流电的输入功率因数校正，并升压输出的功能。

本发明的发明目的通过以下技术方案实现：