[发明专利]一种软开关高功率因数交流-直流变换器

说明书

本发明公开了一种软开关高功率因数交流‑直流变换器，本发明提出的软开关高功率因数交流‑直流变换器可以在全电压输入范围内实现功率因数校正电路的开关管的零电压开通(软开关)，并获得较高的功率因数；在每半工频周期仅有一个输入整流管导通，降低了输入整流电路的损耗；本发明的一种连接方式构成的准单级软开关功率因数校正电路与传统的Boost型准单级电路相比，母线电压可以大大降低，因此可以降低开关管的电压应力，应用于全电压输入范围(90V‑265Vac)。

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，涉及一种软开关高功率因数交流-直流变换器。

背景技术

电力电子装置的广泛应用，给公用电网造成严重污染，谐波和无功问题日益受到重视。为了减轻电力污染的危害程度，许多国家纷纷制定了相应的标准，如国际电工委员会的谐波标准IEEE555-2和IEC1000-3-2等。功率因数校正(Power Factor Correction，简称PFC)技术，如有源功率因数校正(Active Power Factor Correction，简称APFC)技术可以有效地抑制谐波，因此功率因数校正电路(PFC)常被用于交流-直流电力电子变换装置的前级。

图1示出了一种传统的两级式交流-直流电力电子变换装置的拓扑结构。前级通常采用升压(Boost)电路作为功率因数校正，以实现交直流能量转换并输出稳定直流电压；后级采用高效率的半桥LLC谐振变换器，实现隔离和降压功能。

Boost电路作为前级功率因素校正电路的优点是结构简单，容易获得较高的功率因数，然而其也存在一定的缺点，如采用电流连续模式，则其续流二极管存在较大反向恢复问题，开关过程为硬开关，导致效率降低；而如采用断续模式，则输入电流峰值较大，开关过程为硬开关，效率较低，此外电感体积较大；采用电流临界导通模式，虽然可以实现开关管的零电压开通以降低损耗，但是检测电感绕组两端电压，增加了控制的复杂性，此外，在高压输入情况下，只能实现开关管在谐振谷底导通，并不能实现完全的软开关。

发明内容

本发明提出一种软开关高功率因数交流-直流变换器，所述软开关高功率因数交流-直流变换器包括软开关功率因数校正电路，其中

所述软开关功率因数校正电路包括：滤波器、整流管D1、整流管D2、续流管D3、续流管D4、电感L1、电容C1、开关管Q1、开关管Q2、电容CB；

其中，滤波器的一个输入端接交流源Vac的一端，其另一输入端交流源Vac的另一端，滤波器的一个输出端接接整流管D1的阳极和整流管D2的阴极，滤波器的一个输出端接接续流管D3的阳极和续流管D4的阴极，整流管D1的阴极接续流管D3的阴极、开关管Q1的漏极以及电容CB的正端，整流管D2的阳极接续流管D4的阳极、开关管Q2的源极、电容CB的负端以及参考地，续流管D3的阳极接电感L1的一端，电感L1的另一端接电容C1的一端，电容C1的另一端接开关管Q1的源极以及开关管Q2的漏极，开关管Q1和开关管Q2的栅极分别接收控制电路输出的驱动信号；

所述软开关功率因数校正电路实现对交流输入电流的校正，使得交流输入电流波形接近正弦波，并在电容CB两端输出一直流电压；

优选的，还包括负载，所述负载接电容CB的正端(A端)和负端(B端)之间，负载是电阻、LED、蓄电池等无源负载或直流-直流变换电路；

优选的，还包括负载，所述负载接开关管Q1和开关管Q2构成的开关桥臂中点(C端)与电容CB的负端(B端)之间，负载可以是电阻或直流-直流变换电路；

优选的，还包括负载，所述负载接开关管Q1和开关管Q2构成的开关桥臂中点(C端)与构成电容CB的两个串联电容的中点(D端)之间，负载可以是电阻或直流-直流变换电路；

所述直流-直流变换电路将电容CB两端的直流电压进行直流电压变换或转换为直流电流；