[发明专利]一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路

说明书

本发明公开了一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路，其属于电力电子领域，通过在工频输入电压的正负半周中切换电路的连接关系，取消了传统变换器输入侧的整流桥，从而有助于提高能量的转换效率。本发明的控制并不复杂，仅需要对两个高频开关管施加相应的互补开关信号，以及对工频开关管施加跟踪于输入电压的开关信号。发明通过实现开关管的零电流开关，从而解决了变换器效率以及功率密度限制的问题，在结构中取消了整流桥，可以进一步提高变换器的效率。

技术领域

本发明属于电力电子领域，具体涉及一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路。

背景技术

随着消费电子和便携式设备的发展，人们对电源适配器的效率提出了更高的要求。为了避免设备在接入电网时为电网带来大量的电流谐波，PFC电路常被用来作为电源适配器中的前端电路。通常情况下，PFC电路由Buck、Boost、Buck-Boost等PWM变换器构建，然而这类变换器因其硬开关的特性不利于提高适配器的效率，而且大电感的存在也极大地限制了功率密度的提高。同时，因为结构简单、控制方便，由上述PWM变换器构建的有桥PFC电路常被业界采用。但是，有桥PFC电路因其整流桥内二极管压降的存在，限制了变换器效率。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路解决了现有技术中变换器效率被限制的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种基于谐振开关电容变换器的无桥功率因数校正电路，包括交流电压源V_AC和输入滤波电感L₁；

所述交流电压源V_AC的一端与输入滤波电感L₁的一端连接，所述交流电压源V_AC的另一端分别与输入滤波电容C₁的一端、谐振电感L_r1的一端、工频开关管S_n1的一端和工频开关管S_p2的一端连接，所述输入滤波电感L₁的另一端分别与输入滤波电容C₁的另一端和高频开关管S₁的一端连接，所述高频开关管S₁的另一端分别与高频开关管S₂的一端、工频开关管S_n2的一端和工频开关管S_p1的一端连接，所述高频开关管S₂的另一端与谐振电感L_r1的另一端连接，所述工频开关管S_p1的另一端与谐振电容C_r1的一端连接，所述谐振电容C_r1的另一端分别与谐振电容C_r2的一端、二极管D₁的正极和二极管D₂的负极连接，所述谐振电容C_r2的另一端与工频开关管S_n1的另一端连接，所述二极管D₁的负极与谐振电感L_r2的一端连接，所述谐振电感L_r2的另一端分别与工频开关管S_n2的另一端、工频开关管S_p2的另一端、输出电容C_out的一端和负载电阻R_L的一端连接，所述二极管D₂的正极分别与输出电容C_out的另一端和负载电阻R_L的另一端连接。

进一步地，所述无桥功率因数校正电路包括正半工频周期的三种模态和负半工频周期的三种模态。

进一步地，所述正半工频周期的三种模态均令频开关管S_p1和工频开关管S_p2保持导通，其他开关管断开，谐振电容C_r1接入回路，所述正半工频周期的三种模态具体为：