[发明专利]软开关桥式隔离型AC-DC单级PFC变换器

说明书

本发明公开一种软开关桥式隔离型AC‑DC单级PFC变换器，由整流桥、输入滤波电感、输入滤波电容、逆变桥、变压器、谐振电容、补偿电感、补偿电容、整流电路和输出滤波电容构成。变压器的原边绕组与谐振电容串联，副边绕组与补偿电感串联，补偿电容并联在整流电路的交流侧；可去掉补偿电容以简化电路，此时补偿电感还可移到整流电路之后。该变换器的基本设计思路是，在最小初级电压有效值时趋近于恒流模式，在最大初级电压幅值时趋近于恒压模式。优越性：①采用单级变换拓扑，稳定直流输出并实现功率因数校正。②采用隔离型桥式逆变，能够传输大功率。③采用调频控制，能实现零电压软开关。④拓扑简洁控制容易、可靠性高、低成本高效率。

技术领域

本发明涉及一种软开关桥式隔离型AC-DC单级PFC变换器，是一种开关电源技术，属于电力电子技术领域。

背景技术

目前，大功率的高功率因数隔离型AC-DC变换器，其通用技术方案为两级电路拓扑。第一级为高功率因数AC-DC非隔离变换，一般采用Boot变换拓扑；第二级为DC-DC隔离变换，主要有移相全桥拓扑和LLC变换拓扑。

该两级电路方案具有先天的不足：(1)电路复杂。(2)整机效率降低。(3)可靠性降低。(4)成本较高。(5)体积较大。这些都是由于进行两级功率变换所造成的。另外，第一级的高功率因数AC-DC非隔离变换器不易实现软开关。

对于隔离型单级PFC(Power factor control)变换器，大都采用反激式拓扑。该电路虽然能实现隔离的高功率因数AC-DC变换，但是，反激变换器属于单端变换器，所传输的功率不能太大，一般应用于小功率变换。另外，该反激式电路有两种运行模式，一是临界电流模式，虽然是零电流开通，但不能实现彻底的软开关。二是电压谐振模式，虽然能实现零电压软开关，但是开关管的电压电流应力很高，尤其是电压应力高。也有一些桥式的所谓单级变换器，采用Boot拓扑与桥式拓扑的组合方式，电路复杂，优越性并不明显。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容都是现有技术。

发明内容

本发明的目的是，克服上述现有技术的不足，设计一种软开关桥式隔离型AC-DC单级PFC变换器。它是一种单级PFC变换器，采用简洁的单级变换拓扑，稳定直流输出，且实现高功率因数。它是一种桥式(半桥或全桥)隔离型电路，属于双端变换，能传输大功率。该变换器利用电容和电感匹配变压器，采用调频控制，能实现零电压软开关。

本发明的技术方案如下。

软开关桥式隔离型AC-DC单级PFC变换器，由整流桥(1)、输入滤波电感(Lx)、输入滤波电容(Cx)、逆变桥(2)、变压器(3)、谐振电容(Cp)、补偿电感(Lq)、补偿电容(Cr)、整流电路(4)和输出滤波电容(Co)构成。输入滤波电容(Cx)采用小容量的薄膜电容器。变压器(3)有两个绕组，即原边绕组(Np)和副边绕组(Ns)。当原边绕组(Np)与副边绕组(Ns)的耦合系数小于0.8时，可以省去补偿电感(Lq)。也可以去掉补偿电容(Cr)，以简化电路，此时仍能保持电路的基本特性。

逆变桥(2)为四端口网络，具有正输入端、负输入端和两个交流输出端，其网络可以是半桥拓扑也可以是全桥拓扑。整流电路(4)为四端口网络，具有两个交流输入端和正输出端、负输出端，其网络可以是全桥整流拓扑，也可以是倍压整流拓扑。