专利名称：一种感容并联型被动式pfc电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及被动式PFC电路，具体的说是一种感容并联型被 动式PFC电路，尤其是指平板电视开关电源的无源PFC电路。
背景技术：
为满足ccc对谐波电流的要求，目前大多数平板电视电源均采用 有源PFC电路，功率因数均在0. 9以上。有源PFC电路是通过一系列 的功率控制使输入电流跟随输入电压变化，所以PF很高，在低压时 可以接近理想的1，谐波电流低，效率高，输出电压有一定的稳定性; 但也有其缺点，如电路复杂，成本高，电路工作可靠性降低，加工 测试成本增加等。而且，由于主电解电容的插入，当输入电压在高端 时(输入电压高端指输入电压在185 264V之间，常见于中国、澳大 利亚等国家电网中)，会使整机电路的PF值下降，谐波电流增加，无 法满足CCC对电源的8°/。谐波要求。
无源PFC电路常见于PC电源中，当电感器选择恰如其分时，具 有电路简单、成本低的优点，在输入交流电压的每半个周期中，电压 上升到滤波电容上的直流电压Vdc时，整流二极管导通，电流将通过 整流二极管，电感L对电容C充电，同时为负载供电。在输入正弦电 压Vac高于Vdc电压的时间内，电感储存能量。当输入正弦电压低至 Vdc电压时，电感为了维持电流不变，电压极性开始反向，电感由存 储能量转向释放能量，此时交流输入电压Vac和电感电压串联，通过 整流二极管继续为负载供电，直到能量放完，电感电压为零，半周期 工作结束。由此可知，由于电感的限流作用和半周工作期内能量的存 储和释放作用，与一般电容滤波电路相比，LC整流滤波电路降低了 输入电流幅值，增加了半周期中整流二极管的导通时间，不论是功率因数还是输入电流总谐波失真(THD)均得到了改善。但缺点也不容忽
视PFC电感体积大而且很笨重，对整机振动可靠性影响很大，需要 专门考虑加固等问题。因此不适合直接应用到平板电视中使用。
实用新型内容
针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种感
容并联型被动式PFC电路，电路简单，成本低廉，对整机振动可靠性 影响很小，符合CCC对电源的8%谐波要求，因为使得PFC校正电感 高频化，PFC电感重量大大减轻。
为达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是 一种感容并联型被动式PFC电路，其特征在于硅桥式整流器的 引脚1和电容C1的一端连接，引脚2和电容C1的另一端均接地，二 极管Dl、 D2的正极均和硅桥式整流器的引脚1连接，二极管Dl的负 极分别和电容C2的正极、反激变压器T1F的初级线圈一端连接，电 容C2的负极接地，二极管D2的负极和高频电感L4F串联后与反激变 压器T1F的初级线圈的中心抽头连接，场效应管Q1的栅极空置，源 极接地，漏极与反激变压器T1F的初级线圈另一端连接。
在上述技术方案的基础上，硅桥式整流器的型号为T6KB60 BD1， 反激变压器T1F的型号为TR-EP3220，高频电感L4F的型号为RM8 96UH。
本实用新型所述的感容并联型被动式PFC电路，电路简单，成本 低廉，对整机振动可靠性影响很小，符合CCC对电源的8Q/。谐波要求， 因为使得PFC校正电感高频化，PFC电感重量大大减轻。本实用新型 是一种新型电感电容并联型无源PFC电路，可以应用于平板电视开关 电源的无源PFC电路。
本实用新型有如下附图
图1感容并联型被动式PFC电路的电路原理图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图1为本实用新型所述的感容并联型被动式PFC电路的电路原理 图，硅桥式整流器的引脚1和电容C1的一端连接，引脚2和电容C1 的另一端均接地，二极管Dl、 D2的正极均和硅桥式整流器的引脚1 连接，二极管D1的负极分别和电容C2的正极、反激变压器T1F的初 级线圈一端连接，电容C2的负极接地，二极管D2的负极和高频电感 L4F串联后与反激变压器T1F的初级线圈的中心抽头连接，场效应管 Ql的栅极空置，源极接地，漏极与反激变压器T1F的初级线圈另一 端连接。本实用新型给出的技术方案的特点是将电感叠加在主变压 器上(也就是开关电源中)使其高频化，整流后的100Hz波动电压加 在电感一端，使得电流跟随100Hz波动电压变化达到高频电流包络跟 随100Hz波动电压的变化，达到输入电压与电流无相位差而校正PF 值。
在上述技术方案的基础上，硅桥式整流器的型号为T6KB60 BD1， 反激变压器T1F的型号为TR-EP3220，高频电感L4F的型号为腿8 96UH。
本实用新型是一种应用在中小功率的电路，应用中小功率的消费 类电子产品当中，例如可以应用于平板电视开关电源的无源PFC电 路。PFC校正电感从AC支路放到高频支路中来，所以可以高频化、 小型化。让其工作在开关电源的工作频率下，叠加在高频开关电源上， 参与其工作。工作原理可以概括为将传统的无源PFC校正电感放于高 频开关电源支路当中，使其高频化，降低体积与成本，而同样可以达 到校正PFC值的效果，而且可以做得更高。分为两个支路， 一个电容 支路， 一个电感支路，这两个支路一起叠加在反激变压器上面，利用高频反激开关电源的特性与电感，电容的特性，将输入的电流校正成
70KHz的高频电流，消除大电解100Hz充电，70KHz放电的特性，增 加整流二极管的导通角，从而校正了PF值，降低了谐波电流。本实 用新型还可以应用于反激，半桥，全桥等拓扑，为了方便具体描述其 工作原理，我们将以普通反激为例来设计本实用新型技术在反激中的 应用，其他的拓扑方式雷同，不再遨述。本实用新型的工作原理概要 如下在反激电路中，如果将PFC校正电感从所串联的交流支路放到 高频支路中来，就可以使电感高频化与小型化。主电路的反激拓扑工 作在67KHz，如果将PFC校正电感连接在中心抽头上，这样就叠加在 了高频开关电源上，并参与其工作。为了其正常工作我们加入了两个 隔离二极管Dl与D2，如图1所示。这样我们可以看到分为两个支路， 一个电容支路， 一个电感支路，这两个支路一起叠加在反激变压器上 面。利用高频反激开关电源的特性与电感，电容的特性，将输入的电 流校正成70KHz的高频电流，消除大电解100Hz充电，70KHz放电的
特性，增加整流二极管的导通角，从而校正了PF值，降低了谐波电 流。
如图1所示，本实用新型的工作过程如下
在电源开机的瞬间，电流通过D1，对大电解C2充电，形成于正 常工作电流10 20倍的冲击电流，充电时间与电解的容量与输入电 压有关，当电解上的电压达到输入电压的峰值时，充电截止。当电解 充满电荷后，反激电路进入正常工作的状态。
一路的电流通过D2、 L4F、 T1F、 Ql对地形成一个支路，由于电 感L4F的感量较大，加上变压器T1F的一半线圈，使得电流线性上升， 在场效应管Ql关断时达到一个顶峰，L4F上感应出一个左正右负的 电动势。
另一个支路的电流通过电解放电，通过T1F、 Ql也形成一个电流 支路。当Q1关断时，T1F中存储的能量通过次级向负载释放，而L4F 中存储的能量只能通过T1F的上半线圈与电解形成一个放电的回路，
6L4F中形成一个左负右正的电动势，通过T1F上半线圈、C2、 D2回到 L4F，所以L4F将在Ql导通期间存储的能量在Ql截止时释放到电容 中，以便下个导通时间到来时电解电容不需要通过D1向电网补充电 荷。所以工作的支路有两条，在Q1导通时给变压器的气隙存储能量 的同时也给LF4F存储能量，截止时主变压器T1F在释放能量的同时， Dl的截止让电感LF4F正好可以补充大电解电容损失的能量。
电感右端接变压器中点，为典型反激波形，在左端因为电感的续 流抢占了一定的占空比，所以电感两端电压波形的占空比是不一样 的，其占空比为续流时间加导通时间。所以利用电感在导通期间存储 能量，Ql截止期间利用对电容补充电荷，这样使大电解在70KHz的 充电，与70KHz的放电，不会有100Hz的大电流充电现象，增大了整 流二极管的导通角度，抑制了高次谐波电流。
上面我们分析了如何降低谐波电流，但实际中总谐波失真与PF 值并没有太大的关系。我们知道，PF值是有功功率与视在功率的之 比存在的相位角取余弦。所以即使电流波行失真很大，但功率因数可 能会还很高，只要没有相位差。
THD《％》- /^. - 1
而PF=KD*Kd>，就可以知道谐波失真与功率因数的关系。
pF ——…"….
下面来分析下过程，当反激在工作过程中，只要将标准的100Hz 波动电压与反激动的工作波形通过电感叠加，就可以让电感电流跟随 整流后100Hz脉动电压的变化，形成一个与脉动电压波形一样包烙的 电流波形。如式V(t)二L(di/dt)
输入的脉动电压波形是时间的函数，而电压与电感电流的正比关 系，就形成了电感电流跟随输入电压的变化，校正了电压与电流的相 位，需要注意的是，需要加入隔离二极管阻止在谷底时其电流反向流过电感如D2。
而由于D2的截止作用，在脉动电压波形的电压谷底，C2的电荷 是不能通过电感反向对地形成电流，在谷底主要依靠电容的电荷来维 持电源的正常工作，所以电容上的电压也同样是跟脉动电压波形的电 压高低随时间而变的。在谷顶的时候，由于D2导通，Ql截止期间， L4F通过T1F到C2形成续流回路，给大电解充电其电解上电位也会 高。
本电路唯一的缺点是电解电容上面的纹波电压大，因为100Hz的 变化是跟随输入来变化的。在输出端纹波电压也会较一般的反激电路 大。这一缺点可以采用只做单路输出的电路可以通过反馈环来对 100Hz纹波电压进行抑制，加以实现。
本实用新型给出的技术方案拥有无源电感器PFC校正的低成本 优点，又拥有有源PFC电路无奇次谐波电流，高PF值的优点，是LCD-TV 电源模块中的首选方案，具有非常高的经济效益与可靠性价值。本实 用新型用高频电感用来校正PF值与谐波电流，直接连接在高频开关 电源变压器中心抽头上，利用高频开关电源的特性，将整流后的馒头 波叠加在电感一端，另一端为变压器中心抽头，使其电感电流跟随馒 头波电压包络，提升了PF值。在MOS关断时电感能量利用变压器续 流对大电解充电，解决了一般无PFC电路的100Hz充电，70KHz放电 使导通角变小，解决了谐波电流超标的现象。所说的馒头波是指正弦 交流电电压整流后的波形。本实用新型利用简单几个校正元器件可以 基本达到有源PFC电路的校正效果，但成本远远低于有源PFC电路， 而且具有高可靠性。而且通过将无源PFC电感高频化而不使用控制芯 片与复杂检测电路，直接利用高频开关电源来校正PF值，省去控制 部分与功率导体器件。在主变压器上绕制一个线圈，电感与电容分别 位于线圈的两端，高频工作期间，电感的能量传给电容，电容来维持 工作的电荷，从而改善初级二极管的导通角，改善PF值与谐波电流。
权利要求1.一种感容并联型被动式PFC电路，其特征在于硅桥式整流器的引脚1和电容C1的一端连接，引脚2和电容C1的另一端均接地，二极管D1、D2的正极均和硅桥式整流器的引脚1连接，二极管D1的负极分别和电容C2的正极、反激变压器T1F的初级线圈一端连接，电容C2的负极接地，二极管D2的负极和高频电感L4F串联后与反激变压器T1F的初级线圈的中心抽头连接，场效应管Q1的栅极空置，源极接地，漏极与反激变压器T1F的初级线圈另一端连接。
2. 如权利要求1所述的感容并联型被动式PFC电路，其特征在 于硅桥式整流器的型号为T6KB60 BD1，反激变压器T1F的型号为 TR-EP3220，高频电感L4F的型号为RM8 96UH。
专利摘要一种感容并联型被动式PFC电路，涉及被动式PFC电路，硅桥式整流器的引脚1和电容C1的一端连接，引脚2和电容C1的另一端均接地，二极管D1、D2的正极均和硅桥式整流器的引脚1连接，二极管D1的负极分别和电容C2的正极、反激变压器T1F的初级线圈一端连接，电容C2的负极接地，二极管D2的负极和高频电感L4F串联后与反激变压器T1F的初级线圈的中心抽头连接，场效应管Q1的栅极空置，源极接地，漏极与反激变压器T1F的初级线圈另一端连接。本实用新型电路简单，成本低廉，对整机振动可靠性影响很小，符合CCC对电源的8％谐波要求，因为使得PFC校正电感高频化，PFC电感重量大大减轻。
文档编号H02M1/42GK201328080SQ20082018350
公开日2009年10月14日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者强 孙 申请人:深圳晶辰电子科技股份有限公司