[发明专利]一种PFC电路

说明书

本发明公开了一种PFC电路，所述PFC电路包括：相互串联的具有相同型号的单极性IGBT管Q1、Q2组成第一级串联电路，相互串联的具有相同型号的单极性IGBT管Q3、Q4组成第二级串联电路，具有同向同名端的变压器，输出二极管D1，输出电容C1及输出负载；其中，所述第一级串联电路与所述第二级串联电路相互并联，变压器原边绕组的异名端与第二级串联电路中Q3管的一端相连，原边绕组的同名端与Q4管的一端相连，变压器副边绕组的同名端接负载负极性端，副边绕组的异名端与二极管D1的正极性端相连；采用本发明的技术方案，能有效提高反激PFC电路的PF值，且采用四管的方式，简化了电路拓扑，可实现多路输出，提高了电能利用率与控制效率，同时降低了成本。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别涉及功率大于75W的隔离型AC/DC电路以及一种反激式功率因数矫正(PFC,Power Factor Correction)拓扑电路及其控制方法。

背景技术

开关电源因效率高、体积小、成本低，而在各个领域受到了广泛的应用。无论是通信，交通运输，文化娱乐，农业生产，还是国防建设等都离不开开关电源，而在开关电源领域，电源效率备受关注，这就要求开关电源具有较好的PF值以及较好的电源系统调节功能。

在现有的技术当中，常用的PFC电路如图1所示。其中交流电压经过二极管全桥整流之后输出全波整流电压，再将此电压通过大电容C1滤波，滤波后的电压作为DC/DC变换电路的输入电压，DC/DC变换器通过控制电子开关的通断，使得输入电流跟随输入电压的变化，其理想的跟随波形如图2所示。

在所述整流桥与滤波电容C1之间并接了电压采样模块，此模块作为PFC控制电路的一部分，用来对输入电流与输出电压进行采样。PFC控制电路部分还包括：乘法器、MOS管驱动电路、误差放大器与比较器。在传统的模拟控制电路中，采样电路与调节器设计复杂，参数需要慢慢调整，电路元件较多，体积庞大，控制精度难以准确把握，而且元器件容易受到温度等因素的影响，误差会比较大。

图1所示电路的工作过程为：当电网侧220V交流电压输入进来之后，经过二极管全桥整流电路进行整流，将交流电变换成成正弦脉动的直流电进行输出，由于经过全桥整流之后的输出电压中仍然含有少量谐波，所以在整流电路与 DC/DC变换电路之间并联了一个大电容进行DC/DC输入电压滤波，通常情况下 DC/DC斩波电路为BUCK升压式电路、BOOST降压式电路以及BUCK-BOOST 升降压式电路，甚至有双BOOST桥式电路等，在图1的PFC控制电路部分，将输入电流用电流采样模块进行电流采样，将采样到的电流送入到乘法器，同时，乘法器的一端与误差放大器相连，而误差放大器的另外一端接入从负载端反馈回来的反馈电压Vf，以及基准电压Vref，将两者的差值ΔV(ΔV＝Vref-Vf)进行放大，此放大信号也送入到乘法器当中，乘法器的输出端与DC/DC电路的采样电流分别接入到比较器的正极性端与负极性端，将比较之后的信号输入到电子开关管的驱动芯片，从而实现对开关管的脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)。

然而，在一般的PFC电路中都有二极管全桥整流部分，而桥式整流的输入电流波形有较大畸变，会对电网产生谐波污染，需要特别指出的是，二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则或者不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。在现有的技术当中通常会采用高频软开关技术进行畸变电流的矫正，高频软开关控制电路如图3所示。虽然电流畸变有所改善，但这无疑会增加电路的复杂度与电源的体积。

在图1的PFC控制电路部分，电压采样和电流采样电路比较复杂，所用元件数目多，会存在选型，元件之间相互干扰的问题，而且各个模块的设计过程比较繁琐，需要不断地进行优化，设计周期比较长。

图1所示的PFC电路中，含有两个重要模块，一个是桥式整流环节，一个是DC/DC斩波环节，这两个模块分开设计时步骤繁琐，且在电路的应用当中体积大，集成度不高，同时控制起来也比较困难，成本高。