[发明专利]一种准单级高功率因数交流直流变换器

说明书

本发明公开了一种准单级高功率因数交流直流变换器，包括Boost PFC电路和LLC谐振电路；Boost PFC电路和LLC谐振电路复用开关管S₁和S₂；Boost PFC电路包括滤波器、整流电路和功率因数校正单元，所述整流电路包括整流桥和输入电容C_in，所述整流桥包括四个二极管D₁～D₄；所述功率因数校正单元包括升压电感L₁和L₂、续流二极管D₅和D₆、储能电容C_d、开关管S₁和S₂与母线电容C_bus；所述LLC谐振电路包括与Boost PFC电路复用的开关管S₁和S₂、谐振电感L_r、谐振电容C_r、变压器TR、输出二极管D₇和D₈与输出电容C_o。本发明变换器母线电容电位稳定，可以有效减小EMI问题。

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，涉及一种准单级高功率因数交流直流变换器。

背景技术

由于电力电子装置中非线性元件和储能元件等的存在，会给公用电网造成严重污染，使得输入电流波形发生严重畸变，网侧输入功率因数偏低。为了满足国际电工委员会的谐波标准IEC61000-3-2的要求，功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)技术被应用于这些电力电子装置当中。

图1示出了一种传统的两级式Boost-LLC变换器，可以达到较高的功率因数，并且母线电压可以精确控制，但总体结构复杂、元件数量较多，因此成本和设计难度都相应增大。

考虑到结构特性和整体成本，目前应用较为广泛的PFC变换器主要是准单级式Boost-LLC变换器。如图2所示，传统的准单级式Boost-LLC变换器，具有结构简单，元件数量较少等优点，但由于Boost电路处于开环状态，并且占空比恒定为0.5，因此其母线电压V_bus会大于输入电压峰值的2倍，这样就会使得在高压输入时母线电压过高，开关管等功率器件的电压应力增大，造成功率器件选型困难、成本增加；如图3所示为另一种现有技术的准单级式Boost-LLC变换器，虽然可以降低母线电压过高的问题，但由于母线电容两端浮地，会引入严重的共模干扰问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种准单级高功率因数交流直流变换器，包括Boost PFC电路和LLC谐振电路；Boost PFC电路和LLC谐振电路复用开关管S₁和S₂；Boost PFC电路包括滤波器、整流电路和功率因数校正单元，所述整流电路包括整流桥和输入电容C_in，所述整流桥包括四个二极管D₁～D₄；所述功率因数校正单元包括升压电感L₁和L₂、续流二极管D₅和D₆、储能电容C_d、开关管S₁和S₂与母线电容C_bus；所述LLC谐振电路包括与BoostPFC电路复用的开关管S₁和S₂、谐振电感L_r、谐振电容C_r、变压器TR、输出二极管D₇和D₈与输出电容C_o。