[发明专利]单级PFC变换器后级有源滤波电路

说明书

本发明设计一种单级PFC变换器后级有源滤波电路，由单级PFC变换器(1)、双向变换器(2)、自举电容、支撑电容和输出电容构成。双向变换器(2)为非隔离DC双向变换电路，可采用同步降压或升压等拓扑。双向变换器(2)和自举电容、支撑电容组成DC侧有源滤波电路：支撑电容接在双向变换器(2)后端，自举电容与双向变换器(2)前端串联之后并联在单级PFC变换器(1)的输出端。优越性：1、利用自举电容分压，使双向变换器(2)工作电压显著降低，可采用低压功率器件。2、双向变换器(2)的变换功率远低于整机输出功率。3、提高整机效率、降低电路成本。本发明是一种单级PFC+DC侧有源滤波的新型技术方案，拓扑简洁巧妙，可广泛用于要求输入高功率因数且输出无纹波的各种开关电源。

技术领域

本发明涉及一种单级PFC变换器后级有源滤波电路，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，高功率因数的隔离型AC-DC变换器，有两类技术方案，一是单级变换拓扑，二是两级变换拓扑。

单级变换拓扑主要有反激式、桥式等单级PFC(Power factor Correction)变换器，以及由PFC变换和DC-DC变换(共用一套开关管及控制电路)构成的组合式单级变换器。单级PFC变换器的特点是功率因数高，但是直流输出端含有二次谐波纹波。组合式单级变换器的特点是，直流输出端的纹波和交流输入端的功率因数可以折中优化，能够减少或者消除直流输出端的纹波，但是会降低输入端的功率因数。

两级变换拓扑的方案是，第一级为功率因数校正AC-DC变换，第二级为DC-DC变换。其中又分为两种技术路线。一种是第一级AC-DC非隔离，一般采用Boost拓扑；而第二级DC-DC隔离，主要有移相全桥、LLC变换和单端变换等拓扑。另一种是第一级AC-DC隔离，即为单级PFC变换器，主要有反激式和桥式等拓扑；而第二级DC-DC非隔离，主要有Buck、Boost、Buck-Boost等拓扑。两级变换拓扑可以完全消除输出纹波。

两级变换拓扑方案的主要缺点是，①电路复杂。②整机效率降低。③成本较高。这些都是由于输入电能全部需要经过两级功率变换才能到达负载所造成的。

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，设计一种单级PFC变换器后级有源滤波电路。它是一种单级PFC+直流侧有源滤波的新型技术方案，利用简洁巧妙的电路拓扑，降低有源滤波电路中变换器的工作电压和变换功率，提高整机效率，并且降低成本。

本发明的技术方案如下。

单级PFC变换器后级有源滤波电路，由单级PFC变换器(1)、双向变换器(2)、自举电容(C1)、支撑电容(C2)和输出电容(Co)构成。单级PFC变换器(1)采用反激拓扑或者桥式拓扑，具有一个或多个直流输出；双向变换器(2)为非隔离DC-DC双向变换电路，采用同步降压拓扑或者同步升压拓扑或者同步升-降压拓扑；双向变换器(2)具有前端和后端，其四个端口分别记作前端正P1、前端负N1和后端正P2、后端负N2；所谓的DC-DC双向变换即在前端与后端之间进行。其中：