本實用新型專利技術提供了一種變換器及包含該變換器的功率因數校正裝置，所述變換器包括：電感，其第一端連接輸入信號的正端；第一開關管，其輸入端連接所述電感的第二端，其輸出端連接所述輸入信號的負端；二極管，其陰極連接所述輸入信號的正端；第二開關管，其輸入端連接所述二極管的陽極，其輸出端連接所述輸入信號的負端；其中，所述電感的第二端和所述第二開關管的輸入端作為所述變換器的輸出端口，所述第一開關管和第二開關管的控制端接收外部的控制信號。本實用新型專利技術使得在輸入電壓小于輸出電壓的區間內，輸入電流并不為零，有利于提高功率因數。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種變換器及包含該變換器的功率因數校正裝置，尤其涉及應用于高效率、低輸入電流諧波的降壓型功率因數校正電路場合以及直流-直流變換場合的變換器及包含該變換器的功率因數校正裝置。
技術介紹
由于目前大多數用電設備中的非線性元件和儲能元件的存在會使輸入交流電流波形發生嚴重畸變，網側輸入功率因數很低，為了滿足國際標準IEC61000-3-2中所規范的 諧波要求，必須在這些用電設備中加入功率因數校正裝置(PFC)。傳統的有源功率因數校正電路一般采用升壓(Boost)拓撲、升降壓(Buck-boost)拓撲或降壓型(Buck)拓撲。其中，Boost拓撲具有控制容易、驅動簡單、在整個工頻周期內都可以進行開關工作、輸入電流的功率因數可以接近于I等特點。但是Boost拓撲電路具有輸出電壓高的缺點，而且在寬范圍輸入(90Vac-265Vac)條件下，在低電壓段(90Vac-lIOVac)的效率比高電壓段(220Vac_265Vac)低 1_3%。而采用 Buck-boost 拓撲，電路損耗相對Buck拓撲會大一些。在小功率應用場合，Buck拓撲能夠在整個輸入電壓范圍內保持較高效率。由于工業上的熱設計都是根據效率最低點來設計的，因此Buck拓撲的熱設計也比Boost拓撲和Buck-boost拓撲簡單。所以，目前Buck拓撲被越來越多地用到工業產品中，如中小功率的直流-直流變換器的前級PFC電路或者單級LED驅動器等。圖I示出了現有技術中的一種Buck PFC電路結構，包括整流橋10，接收輸入信號va。；輸入電容Cin，連接在整流橋10的兩個輸出端之間；電感L，其一端連接整流橋10的一個輸出端，其另一端連接輸出電容C。的一端；輸出電容C。,其一端連接電感L的另一端，其另一端連接開關管Ql的輸入端；負載Rltjad，并聯在輸出電容C。的兩端；二極管D。，陰極連接整流橋10的一個輸出端，陽極連接開關管Ql的輸入端；開關管Q1，輸出端連接整流橋10的另一個輸出端，控制端連接PFC控制電路11的輸出端。然而，以圖I為例的Buck拓撲應用于PFC電路，在整流后的輸入電壓Vin小于輸出電壓V。的區間內，輸入電流ia。為零，如圖2所示，這段死區時間極大程度地增加了輸入電流諧波，影響了網側輸入功率因數。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供一種變換器及包含該變換器的功率因數校正裝置，使得在輸入電壓小于輸出電壓的區間內，輸入電流并不為零，有利于提高功率因數。為解決上述技術問題，本技術提供了一種變換器，包括電感，其第一端連接輸入信號的正端；第一開關管，其輸入端連接所述電感的第二端，其輸出端連接所述輸入信號的負端;二極管，其陰極連接所述輸入信號的正端；第二開關管，其輸入端連接所述二極管的陽極，其輸出端連接所述輸入信號的負端;其中，所述電感的第二端和所述第二開關管的輸入端作為所述變換器的輸出端口，所述第一開關管和第二開關管的控制端接收外部的控制信號。可選地，所述變換器還包括連接于所述輸出端口的負載。可選地，所述負載為電阻負載、蓄電池或發光二極管(LED)。可選地，所述變換器還包括連接于所述輸出端口的輸出電容。可選地，所述變換器還包括整流橋，所述輸入信號為交流信號經由所述整流橋整流后得到的正弦半波電壓信號。可選地，所述輸入信號為低紋波的直流電壓信號。可選地，當所述輸入信號的電壓幅值低于所述輸出端口的輸出電壓幅值、所述第一開關管導通且第二開關管關斷時，所述變換器工作在Buck-boost模式下的充電模式，所述輸入信號加在所述電感兩端，流經所述電感的電流上升。可選地，當所述輸入信號的電壓幅值低于所述輸出端口的輸出電壓幅值、所述第一開關管關斷且第二開關管關斷時，所述變換器工作在Buck-boost模式下的續流模式，所述二極管導通續流，流經所述電感的電流下降。可選地，當所述輸入信號的電壓幅值高于所述輸出端口的輸出電壓幅值、所述第一開關管關斷且第二開關管導通時，所述變換器工作在正向Buck模式的充電模式，流經所述電感的電流上升。可選地，當所述輸入信號的電壓幅值高于所述輸出端口的輸出電壓幅值、所述第一開關管關斷且第二開關管關斷時，所述變換器工作在正向Buck模式的續流模式，所述二極管導通續流，流經所述電感的電流下降。本技術還提供了一種功率因數校正裝置，包括上述任一項所述的變換器以及與其相連的控制電路，所述控制電路生成控制信號以控制所述第一開關管和第二開關管的導通和關斷。可選地，所述控制電路包括輸入電壓采樣電路，用于對所述輸入信號進行采樣；輸出電壓/電流采樣電路，用于對所述輸出端口的電壓/電流進行采樣；相角檢測比較器，其正輸入端連接所述輸入電壓采樣電路的輸出端，其負輸入端連接所述輸出電壓/電流采樣電路的輸出端；誤差放大網絡，其輸入端與所述輸出電壓/電流采樣電路的輸出端相連，用于對所述輸出電壓/電流采樣電路輸出的采樣信號進行放大后產生誤差放大信號；PFC控制器，其第一輸入端與所述相角檢測比較器的輸出端相連，其第二輸入端接收所述誤差放大網絡產生的誤差放大信號；邏輯及驅動電路，連接所述PFC控制器的輸出端和相角檢測比較器的輸出端，根據所述相角檢測比較器輸出的比較結果和所述PFC控制器輸出的驅動信號產生所述控制信號。可選地，所述誤差放大網絡包括電阻，其第一端連接所述輸出電壓/電流采樣電路的輸出端；誤差放大器，其負輸入端連接所述電阻的第二端；基準電壓源，其一端連接所述誤差放大器的正輸入端，另一端接地；電容，其一端連接所述誤差放大器的負輸入端，另一端連接所述誤差放大器的輸出端。可選地，所述邏輯及驅動電路包括反相器，其輸入端連接所述相角檢測比較器的輸出端；第一與門，其第一輸入端連接所述反相器的輸出端，其第二輸入端連接所述PFC控制器的輸出端；第二與門，其第一輸入端連接所述反相器的輸出端，其第二輸入端連接所述PFC·控制器的輸出端；第一驅動電路，其輸入端連接所述第一與門的輸出端，其輸出端連接所述第二開關管的控制端；第二驅動電路，其輸入端連接所述第二與門的輸出端，其輸出端連接所述第一開關管的控制端。與現有技術相比，本技術具有以下優點本技術實施例的變換器兼具Buck電路和Buck-boost電路二者的功能和優點，通過適當的外部控制信號既可以實現Buck-boost電路功能，又可以實現Buck電路功能，因此電路功能靈活。進一步地，本技術實施例的變換器在應用于PFC電路時，相對于傳統的非隔離Buck PFC電路，提升了輸入交流進線的功率因數，降低了電流諧波含量；相對于傳統的非隔離Buck-boost PFC電路，提升了電路工作效率。另外，本技術實施例的變換器相對于非隔離Buck電路，基本上僅增加了一個開關管，且開關控制策略簡單，電路總體成本增加不多但是卻能夠實現如上所述的性能的提升附圖說明圖I是現有技術中一種Buck PFC電路的電路圖；圖2是圖I所示的Buck PFC電路的信號波形圖；圖3是本技術實施例的變換器的電路拓撲結構圖；圖4a是圖3所示的變換器在第一工作模態的等效電路圖；圖4b是圖3所示的變換器在第二工作模態的等效電路圖；圖4c是圖3所示的變換器在第三工作模態的等效電路圖；圖5是本技術實施例的變換器在輸入信號本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種變換器，其特征在于，包括：電感，其第一端連接輸入信號的正端；第一開關管，其輸入端連接所述電感的第二端，其輸出端連接所述輸入信號的負端；二極管，其陰極連接所述輸入信號的正端；第二開關管，其輸入端連接所述二極管的陽極，其輸出端連接所述輸入信號的負端；其中，所述電感的第二端和所述第二開關管的輸入端作為所述變換器的輸出端口，所述第一開關管和第二開關管的控制端接收外部的控制信號。
【技術特征摘要】
1.一種變換器,其特征在于,包括 電感，其第一端連接輸入信號的正端； 第一開關管，其輸入端連接所述電感的第二端，其輸出端連接所述輸入信號的負端； 二極管，其陰極連接所述輸入信號的正端； 第二開關管，其輸入端連接所述二極管的陽極，其輸出端連接所述輸入信號的負端；其中，所述電感的第二端和所述第二開關管的輸入端作為所述變換器的輸出端口，所述第一開關管和第二開關管的控制端接收外部的控制信號。2.根據權利要求I所述的變換器，其特征在于，還包括 連接于所述輸出端口的負載。3.根據權利要求2所述的變換器，其特征在于，所述負載為電阻負載、蓄電池或LED。4.根據權利要求2或3所述的變換器，其特征在于，還包括 連接于所述輸出端口的輸出電容。5.根據權利要求I所述的變換器，其特征在于，還包括 整流橋，所述輸入信號為交流信號經由所述整流橋整流后得到的正弦半波電壓信號。6.根據權利要求I所述的變換器，其特征在于，所述輸入信號為低紋波的直流電壓信號。7.—種功率因數校正裝置，其特征在于，包括權利要求I至6中任一項所述的變換器以及與其相連的控制電路，所述控制電路生成控制信號以控制所述第一開關管和第二開關管的導通和關斷。8.根據權利要求7所述的功率因數校正裝置，其特征在于，所述控制電路包括 輸入電壓采樣電路，用于對所述輸入信號進行采樣； 輸出電壓/電流采樣電路，用于對所述輸出端口的電壓/電流進行采樣； 相角檢測比較器，其正輸入端連接所述輸入電壓采樣電路的輸出端，其負輸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：謝小高，葉美盼，吳建興，
申請(專利權)人：杭州士蘭微電子股份有限公司，
類型：實用新型
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。