专利名称：一种ac/dc变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及交流/直流(AC/DC ， Alternating Current/Direct Current)电
压变换技术，特别涉及一种AC/DC变换器。
背景技术：
AC/DC电压变换电路是将交流电压变换为直流电压的电路，广泛应用 于直流稳压电源、直流电动机、工业焊接以及通信等领域。通过对交流电压 进行滤波整流、稳压、电压变换、输出滤波整流以及稳压，输出稳定的直流 电压，满足生产、生活中对各种直流稳压电压的需求。
图1为现有AC/DC变换器的结构示意图，参见图1，该AC/DC变换器 包括！命入电压电》兹干护G (EMI， Electro Magnetic Interference )滤波电^各、 功率因数校正(PFC ， Power Factor Correct)电路、DC/DC变换电路以及输 出电压滤波电路，其中，输入电压EMI滤波电路、PFC电路和DC/DC变换 电路为输入电压初级侧电路，输出电压滤波电路为次级侧电路，
输入电压EMI滤波电^各，用于对输入的交流电压进行整流滤波，例如， 进行全桥、兀型等整流滤波，以滤除交流电压包含的谐波和通过电网传输的 谐波后输出至PFC电路；
PFC电路，用于对输入电压EMI滤波电路输出的电压进行功率因数校 正并稳压到预设值，用以提高变换器的功率因数，满足国际有关技术标准关 于谐波的技术要求，减小对电网的谐波污染，从而也提高变换器的工作效率；
DC/DC变换电路，用于对PFC电路输出的稳压电压进行直流电压变换， 将PFC电路稳压到预设值的电压变换为相应负载所需要的直流稳压电压；
输出电压滤波电路，用于对DC/DC变换电路输出的电压进行滤波，以进一步提高输出的负载所需要的直流稳压电压的稳定性。
现有的PFC电路，由于PFC技术的迅速发展以及推广应用，其电路拓
朴结构形式多种多样，都具有很好的输入和输出特性，以下以实际应用中较 常见的 一种电路为例进行具体说明。
图2为现有一种常见的PFC电路结构示意图，参见图2，该PFC电^各 包括二极管D1-D7、电感L1、电阻R0、电容C1以及开关管Q,其中，
二极管Dl ~ D4用于组成整流电路，对输入的交流电压AQn进行整流， D5 D7、电感L1、电阻R0、电容C1以及开关管Ql用于对整流后的ACin 进行功率因数调节，以提高输出的直流电压DC。ut的功率因数，这样，可以 提高变换器的效率，同时，对整流后的ACin进行稳压以及滤除谐波，使输 出的直流电压DC。ut满足有关技术标准。下面描述中，将PFC电路输出的直 流电压DC。ut称为PFC母线电压。
图2所示PFC电^各的工作原理为交流电经整流桥整流后，经过一个 储能电感和隔离二极管输出稳定的直流电压，储能电感与隔离二极管的连接 点通过一个互补金属氧化物半导体(MOS, Metal Oxide Semiconductor)开 关管接地，MOS开关管栅极上的控制电压为恒定电压，这样，使得MOS管 按照预定的时间点不断地进行开通与关断的切换，从而调节通过储能电感的 电流，使电容通过充放电维持输出直流电压的稳定，同时也消除了由于整流 滤波产生的谐波电流，补偿、提高功率因数。
PFC电路的输出与DC/DC变换电路相连接，DC/DC变换电路需要根据 各种负载对直流工作电压的要求以输出相应的直流电压，因而，DC/DC变 换电路需要针对各种不同的负载，对电路的一些参数进行调整，以保证稳定 且符合技术规范要求的输出电压。
现有DC/DC变换电路包括移相全桥零电压开关变换器、脉宽调制 (PWM， Pulse Width Modulation)控制全桥变换器、对称半桥变换器、半 桥三电平DC/DC变换器、级联全桥三电平DC/DC变换器、全桥三电平 DC/DC变换器、移相全桥变换器以及各种降压/升压(BUCK/BOOST)类变换器等。下面以移相全桥变换器为例，详细说明DC/DC变换电路的DC/DC 直流变换工作原理。
图3为现有移相全桥变换器电路结构示意图，参见图3，该移相全桥变 换器电路包括初级侧直流电压调节电路以及次级侧直流电压输出电路，其 中，
初级侧直流电压调节电路，包括超前桥臂、滞后桥臂以及原边线圈，用 于根据负载工作电压的要求调节超前桥臂、滞后桥臂通断的时间，从而保持 通过原边线圈变换的直流电压的稳定以及输出相应的负载工作电压，
超前桥臂，第 一端分别与PFC电路输出的直流电压DC。ut ( PFC母线电 压，在图3中，以Uin表示)的正极以及滞后桥臂的第一端相连，第二端分 别与Uin的负极以及滞后桥臂的第二端相连，第三端与原边线圈一端相连， 第四端接收超前桥臂控制信号，
滞后桥臂，第三端与原边线圈另一端相连，第四端接收滞后桥臂控制信
—弓—
超前桥臂控制信号超前滞后桥臂控制信号预先设定的相位，该预先设定
的相位与Uin、原副边线圈匝数比以及负载所需的直流电压大小有关，在Uin、 原副边线圈匝数比以及负载的直流电压确定后，该相位可通过预先设置的程 序自动计算获取，调节控制信号相位的方法，具体可参见相关的技术文献， 在此不再赘述。
超前桥臂包括MOS开关管Qll和Q21，
Qll,包括第一极、第二极以及控制极，在第一极和第二极之间，并联 有二极管Dll和电容Cll，
Q21,包括第一极、第二极以及控制极，在第一极和第二极之间，并联 有二极管D21和电容C21,
Qll的第一极分别与Uin的正极以及滞后桥臂的第一端相连，第二极分
别与Q21的第一极以及原边线圈一端相连，控制极接收Qll控制信号，
Q21的第二极分别与Uin的负极以及滞后桥臂的第二端相连，控制极接
7收Q21控制信号，
Qll控制信号与Q21控制信号互补。 滞后桥臂包括MOS开关管Q31和Q41,
Q31,包括第一极、第二极以及控制极，在第一极和第二极之间，并联 有二极管D31和电容C31,
Q41,包括第一极、第二极以及控制极，在第一极和第二极之间，并联 有二极管D41和电容C41,
Q31的第 一极分别与Uin的正极以及Q11第 一极相连，第二极分别与 Q41的第一极以及原边线圈另一端相连，控制极接收Q31控制信号，
Q41的第二极分别与Uin的负极以及Q21第二极相连，控制极接收Q41 控制信号，
Q31控制信号与Q41控制信号互补。
Qll、 Q21、 Q31以及Q41控制信号由PWM控制器(图中未示出)输 出，PWM控制器根据输出负载的直流电压要求，通过控制回路(图中未示 出)按照预先设定的策略输出控制信号，控制加在MOS开关管Q11-Q41 上控制极上的电压，从而控制Q11-Q41的通断时间(占空比)，调节输出 至原边线圈Nl两端的电压，使得输出至负载的电压稳定在该负载所需的工 作电压上。
次级侧直流电压输出电路，用于将原边线圈变换的直流电压输出，包括 副边线圈N21和N22, 二极管Drl和Dr2， 二极管Drl和Dr2构成中心抽头 的整流电^各，通过输出滤波电感L0连接到输出滤波电容C0，其中，
N21和N22串联，N21—端接Drl，作为输出直流电压的一极，另 一端 与N22—端相连，作为输出直流电压的另一极；
N22另一端接Dr2,作为输出直流电压的一极，Dr2的输出与Drl的输 出相连。
在图3所示的电路结构中，还绘出了输出滤波电路，包括输出滤波电感 L0和输出滤波电容CO, 二极管Drl和Dr2的输出通过L0连接到CO —端，C0与负载并联，另一端与副边线圈N21和N22的连接处相连。 图3所示的移相全桥变换器工作原理如下
Qll ~Q41控制信号分别控制Qll-Q41的导通和关断时间，Qll、 Q41 导通时，Qll、 Nl和Q41形成回路；Q21、 Q31导通时，Q31、 Nl和Q21 形成回路，在MOS开关管导通时，输入的PFC母线电压通过原边线圏Nl 变换至副边线圏，并经输出滤波电路整流滤波后输出负载所需的稳定电压， 并使电感储能；在MOS开关管关断时，储存在电感中的能量通过输出二极 管释放给负载，从而使负载得到连续而稳定的输出电压，MOS开关管的导 通和关断时间通过PWM控制器输出的控制信号控制。当负载改变时，例如， 需要将该移相全桥变换器应用于另 一工作电压较低的负载时，通过调节 PWM控制器输出的控制信号的移相角，即使得控制信号的占空比减小，控 制Qll ~Q41的导通时间减少，从而使得输出至原边线圈的电压降低，调节 副边的输出电压到该负载所需的工作电压。
移相全桥变换器中，在MOS开关管通断的过程中，需要一定的能量， 为了减少变换器的功率损耗， 一般采用零电压开关，即MOS开关管工作在 零电压点，以降低MOS开关管通断的功率损耗，MOS开关管通断所需的能 量主要为变压器原边的漏感以及副边折算到原边的漏感的储能，在超前桥臂 工作期间，输出滤波电感折算到原边与原边的漏感串联，由于一般输出滤波 电感较大，因而有足够的储能来实现超前桥臂的零电压开关；但在滞后桥臂 工作期间，变换器处于整流二极管换流期间，两个整流二极管同时导通将变 压器副边钳位在零电位，输出滤波电感就不能折算到原边，这样，给滞后桥 臂两端电容充放电的能量只有原边等效电感的储能，由于该电感为变压器漏 感，漏感很小，因而，没有足够能量实现滞后桥臂的零电压开关。
为了实现滞后桥臂的零电压开关，现有技术通过在变换器原边串联一个 谐振电感Lr来提高滞后桥臂实现零电压开关时所需的能量。
由上述可见，针对不同负载所需的直流工作电压，输出直流电压调整以 及负载响应主要通过DC/DC变换电路来实现，即通过调节DC/DC变换电路中MOS开关管控制信号的移相角(占空比)，改变MOS开关管的通断时 间，从而调节输出电压。如果负载所需的直流工作电压较低，则MOS开关 管控制信号的占空比也将相应降低，由于变换器的损耗以及效率与MOS开 关管的工作频率、占空比、磁芯的材料、设计的技术参数以及原副边线圈绕 制工艺等相关，在变换器确定后，磁芯的材料、设计的技术参数以及原副边 线圈绕制工艺也就确定了，因而，MOS开关管的工作频率和占空比是影响 变换器的损耗以及效率的重要因素，当MOS开关管的工作频率越高，MOS 开关管的损耗功率越大；占空比越小，导致原边电流有效值增大，损耗相应 增大、效率降低。也就是说，通过改变DC/DC变换电路的占空比来调节输 出电压，如果占空比范围较大，在占空比较小时，变换器效率明显下降。
对于在原边串联了谐振电感的变换电路来说，由于串联的谐振电感将使 得电流反向的时间加长，在电流反向的过程中，变换器次级的两个整流二极 管都处于导通状态，导致副边电压为零，使得变换电路的占空比范围缩小， 这样，使得变换电路输出的直流电压不能满足不同负载的需要，同时，在占 空比较小时，变换器效率下降。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个主要目的在于提供一种AC/DC变换器，在保 证负载所需的直流工作电压的同时，提高AC/DC变换器效率、降低损耗。
为达到上述目的，本发明提供了 一种AC/DC变换器，包括输入电压电 磁干扰EMI滤波电路、输出电压滤波电路，该AC/DC变换器还包括功率 因数校正PFC电路、DC/DC变换电路及脉宽调制PWM控制电路，其中，
PFC电路，用于对输入电压EMI滤波电路输出的电压进行功率因数校正， 输出PFC母线电压，根据PWM控制电路输出的控制信号，将PFC母线电压调 节到预设值；
DC/DC变换电^各，用于根据PWM控制电路输出的控制信号，调节电路中 互补金属氧化物半导体MOS开关管的占空比，再次对PFC电路输出预设值的PFC母线电压进行调节，并进行直流电压变换，将输入的预设值的PFC母线电 压变换为相应负载所需要的直流稳压电压；
PWM控制电路，用于根据输出电压滤波电路输出的电压，生成控制信号， 分别控制PFC电路和DC/DC变换电路对输入的电压进行调节。
所述PFC电路包括第一二极管 第七二极管、第一电感、第一电阻、第 一电容以及第一MOS开关管，其中，
第一二极管~第四二极管组成整流电路，用于对输入的交流电压进行整流；
第五二极管 第七二极管、第一电感、第一电阻、第一电容以及第一MOS 开关管，用于对整流后的交流电压进行功率因数调节；同时，第一 MOS开关 管的栅极接收PWM控制电路输出的控制信号，调节自身的占空比，对整流后 的交流电压进行调整，输出预设值的PFC母线电压。
所述DC/DC变换电路包括移相全桥变换器、PWM控制全桥变换器、对 称半桥变换器、半桥三电平DC/DC变换器、级联全桥三电平DC/DC变换器、 全桥三电平DC/DC变换器以及降压/升压变换器。
所述移相全桥变换器包括超前桥臂、滞后桥臂、原边线圈以及次级侧直 流电压输出电路，其中，
超前桥臂，第一端分别与所述PFC电路输出的PFC母线电压的正极以及滞 后桥臂的第 一端相连，第二端分别与所述PFC母线电压的负极以及滞后桥臂的 第二端相连，第三端与原边线圈一端相连，第四端接收来自PWM控制电路的 超前桥臂控制信号；
滞后桥臂，第三端与原边线圏另一端相连，第四端接收来自PWM控制电 路的滞后桥臂控制信号；
所述超前桥臂控制信号超前所述滞后桥臂控制信号预先设定的相位；
次级侧直流电压输出电路，用于将原边线圈变换的直流电压输出至输出电 压滤波电路。
所述超前桥臂包括第二MOS开关管和第三MOS开关管，
所述第二 MOS开关管的在第一极和第二极之间，并联有第八二极管和第二电容，第一极分别与所述PFC母线电压的正极以及滞后桥臂的第一端相连，第 二极分别与所述第三MOS开关管的第一极以及原边线圏一端相连，控制极接 收来自PWM控制电路的第二MOS开关管控制信号；
所述第三MOS开关管的第 一极和第二极之间，并联有第十二极管和第三电
极接收来自PWM控制电路的第三MOS开关管控制信号；
所述第二 MOS开关管控制信号与所述第三MOS开关管控制信号互补。
所述滞后桥臂包括第四MOS开关管和第五MOS开关管，
所述第四MOS开关管的第一极和第二极之间，并联有第十一二极管和第四
电容，第 一极分别与所述PFC母线电压的正极以及第二 MOS开关管第 一极相
连，第二极分别与第五MOS开关管的第一极以及原边线圈另一端相连，控制
极接收来自PWM控制电路的第四MOS开关管控制信号，
所述第五MOS开关管的第一极和第二极之间，并联有第十二二极管和第五
电容，第二极分别与所述PFC母线电压的负极以及第三MOS开关管第二极相
连，控制极接收来自PWM控制电路的第五MOS开关管控制信号，
所述第四MOS开关管控制信号与所述第五MOS开关管控制信号互补。 所述PWM控制电路包括PFC控制电路和DC/DC控制电路，其中，所述
PFC控制电路为专用芯片，接收输出电压滤波电路的输出，对FPC电路进行控
制；
所述DC/DC控制电路为数字化控制电路，接收输出电压滤波电路的输出， 一路输出控制DC/DC变换电路，另 一路输出作为PFC控制电路的给定信号。
进一步包括PFC控制电路和DC/DC控制电路，其中，所述PFC控制电路 为专用芯片，接收PWM控制电路的一路输出，对FPC电路进行控制；
所述DC/DC控制电路为数字化控制电路，接收PWM控制电路的另 一路输 出，控制DC/DC变换电路。
进一步包括谐振电感，所述超前桥臂第三端通过所述谐振电感与原边线 圈一端相连。
12由上述的技术方案可见，本发明提供的AC/DC变换器，通过确定负载所
需的工作电压低于预先设定的值，对输入的交流电压进行整流滤波，校正整
流滤波后的交流电压功率因数，形成功率因数冲交正PFC母线电压，同时调 节PFC母线电压、以及DC/DC变换电路中，对PFC母线电压进行DC/DC 变换的互补金属氧化物半导体MOS开关管的占空比进行调节，对DC/DC 变换电路输出的电压进行整流滤波，向负载输出。使得输出直流电压调整通 过PFC电路以及DC/DC变换电路两级来实现，首先适当降低PFC电路输出 的PFC母线电压，从而使得负载工作电压较低时，DC/DC变换电路中的MOS 开关管可以工作在效率较高的占空比上，在保证负载所需的直流工作电压的 同时，提高了 AC/DC变换器在输出低电压时的效率、降低了损耗。
图1为现有AC/DC变换器的结构示意图2为现有一种常见的PFC电路结构示意图3为现有移相全桥变换器电路结构示意图4为本发明控制AC/DC变换的方法流程示意图5为本发明AC/DC变换器结构示意图6为本发明AC/DC变换器另一结构示意图7为本发明AC/DC变换器第三结构示意图8为本发明AC/DC变换器具体电路结构示意图。
具体实施例方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体 实施例对本发明作进一 步地详细描述。
本发明提供的AC/DC变换器，通过对输入的PFC母线电压以及MOS 开关管占空比调节相结合的方法，在负载所需直流电压较低时，使输入的 PFC母线电压降低，从而可以使MOS开关管的占空比适当提高，这样，既保证了负载所需的直流工作电压，也提高了 AC/DC变换器效率、降低了损耗。
理论上来说，通过调节控制信号的移相角(占空比)来调节MOS开关 管通断时间，当占空比达到理论上的0.5时，变换器的功率损耗以及效率达 到最佳值，实际应用中，由于在满足变换器设计的变压器匝数比选择上等方 面存在一些误差，实际的占空比都在0.5以下。本发明实施例中，通过对输 入的PFC母线电压进行调节，提高MOS开关管工作的占空比，从而提高变 换器效率、降低变换器损耗。
图4为本发明控制AC/DC变换的方法流程示意图，参见图4,该流程 包括
步骤401,对输入的交流电压进行整流滤波；
本步骤中，对输入的交流电压进行整流滤波，例如，全桥、7T型等整流
滤波，以滤除交流电压包含的谐波和通过电网传输的谐波。
步骤402，校正整流滤波后的交流电压功率因数，形成PFC母线电压， 根据负载所需的工作电压同时调节PFC母线电压、以及调节对PFC母线电 压进行DC/DC变换的MOS开关管的占空比；
本步骤中，对整流滤波后的交流电压进行PFC处理，用以提高变换器 的功率因数，满足国际有关技术标准关于谐波的技术要求，减小对电网的谐 波污染，从而也提高变换器效率，然后，对形成的PFC母线电压进行两级 降压变换，即当负载所需的工作电压低于预先设定的值时，首先根据负载所 需的工作电压降低PFC母线电压，、接下来再在DC/DC变换中，调节MOS 开关管的占空比，将经过DC/DC变换输出的电压调节到负载的工作电压。
实际应用中，降低PFC母线电压可以釆用改变电路中MOS开关管的占 空比来实现，PWM控制器根据输入的负载工作电压，如果确定需要进行两 级电压调节时，例如，如果负载工作电压降低到预先设定值以下，表明通过 单独调节DC/DC变换电路中MOS开关管的占空比(该占空比值小)将引起 较大的功率损耗以及较低的效率，则根据负载工作电压，按照预先设定的策
14略确定两级电压调节中MOS开关管的占空比，通过两级调节，使得电路综 合的占空比增大，避免进行一级电压调节时占空比过小引起的功耗增大以及 效率降低。
举例来说，对于通信电源，由于对EMC和功率因数指标的要求越来越 高，而AC/DC变换器单相输出电压范围一般为90VDC 264VDC, DC/DC 变换器用于在全输入电压范围内实现全范围输出电压的要求。本实施例中， 依据工程经验，可以将PFC母线电压稳定在420VDC,在要求输出电压为低 电压，例如，48VDC,以及通信电源模块最低输出电压为42VDC的情况下， 根据输入电压范围、输出电压范围、变压器匝数比、变换电路的功率曲线等 因素的考虑，可以在第一级变换中，将PFC母线电压降为380VDC。这样， 避免了单纯依靠增大DC/DC变换器中MOS开关管控制信号之间的移相角导 致的占空比减小，使得变换器原边电流有效值增大，从而导致损耗增加，变 换器效率降低，通过将输入DC/DC变换器的PFC母线电压进行微降，从而 可以减小控制信号之间的移相角，提高变换器的占空比，使得原边电流有效 值减小，在输出低电压时仍能保持较高的效率以及较低的损耗。
实际应用中，可以通过输出电压或输出电流来同时调节PFC母线电压 以及MOS开关管的占空比，使得变换器MOS开关管占空比尽可能工作在 最大占空比附近来提高变换器效率。调节PFC母线电压包括调节PFC母线 基准电压、以及调节PFC母线电压的反馈值，可以通过数字、模拟以及数 字模拟同时对PFC母线电压进行调节。关于对PFC母线电压进行调节的较 佳效率点的范围，与实际技术指标要求相关，需要多次测试后确定。例如， 如果较佳效率点的范围较宽，将会导致PFC母线电压范围宽，这样，如果 PFC母线电压过低，可能导致在输入电压高到 一定值时整流二极管整流后的 电压高于PFC母线电压值，使得整流桥整流后的电压直接给PFC母线电容 充电，导致变换电路的功率因数恶化。
本实施例中，为了进一步减少MOS开关管的损耗功率，还可以对MOS 开关管的工作频率进行调节，例如，通过输出电压或输出电流同时调节MOS开关管工作频率、MOS开关管占空比和PFC母线电压，使得MOS开关管
工作频率工作在效率最高的频段内，使MOS开关管工作频率稳定在变换器 效率最高点附近，以此来拓宽变换器效率最高点的范围，同时使得变换器 MOS开关管占空比尽可能工作在最大占空比附近，以提高变换器效率，减 少变换器损耗，优化变换器的热设计。
步骤403,对DC/DC变换输出的电压进行整流滤波，向负载输出。
至此，该流程结束。
图5为本发明AC/DC变换器结构示意图，参见图5，该AC/DC变换器 包括输入电压EMI滤波电路、PFC电路、DC/DC变换电路、PWM控制 电3各以及输出电压滤波电^各，其中，
输入电压EMI滤波电路，用于对输入的交流电压进行整流滤波，以滤 除交流电压包含的谐波和通过电网传输的谐波，并输出至PFC电路；
PFC电路，用于对输入电压EMI滤波电路输出的电压进行功率因数校 正，形成PFC母线电压，根据PWM控制电路输出的控制信号，将PFC母 线电压调节到预设值；
预设值可以根据工程经验以及AC/DC变换器的效率、功耗要求等确定。 例如，对于较高负载要求的高工作电压，预设值可以为420VDC，对于较轻 负载要求的低工作电压，预设值可以为380VDC。
DC/DC变换电路，用于对PFC电路输出的PFC母线电压，根据PWM 控制电路输出的控制信号，通过电路中MOS开关管的通断再次进行调节， 并进行直流电压变换，将输入的PFC母线电压变换为相应负载所需要的直 流稳、压电压；
输出电压滤波电路，用于对DC/DC变换电^各输出的电压进行滤波，以 进一步提高输出的负载所需要的直流稳压电压的稳定性；
PWM控制电路，用于根据输出电压滤波电路输出的电压，生成控制信 号，分别控制PFC电路和DC/DC变换电路对输入的电压进行调节。
图6为本发明AC/DC变换器另一结构示意图，参见图6，与图5不同的是，图5中的PWM控制电路在图6中为PFC控制电路和DC/DC控制电 路，其中，PFC控制电路采用专用芯片，接收输出电压滤波电路的输出，对 FPC电路进行控制，DC/DC控制电路采用数字化控制电路，接收输出电压 滤波电路的输出，控制DC/DC变换电路以及PFC控制电路，利用双环控制 技术， 一路输出直接控制DC/DC变换电路，另 一路作为PFC控制电路的给 定信号。
图7为本发明AC/DC变换器第三结构示意图，参见图7，与图5不同 的是，还包括PFC控制电路和DC/DC控制电路，其中，PFC控制电路分别 与PFC电路和PWM控制电路相连，采用专用芯片，接收PWM控制电路输 出，对FPC电路进行控制；DC/DC控制电路分别与DC/DC变换电路和PWM 控制电路相连，采用数字化控制电路控制DC/DC变换电路；PWM控制电路 利用双环控制技术， 一路输出作为DC/DC控制电路的给定信号，另一路输 出作为PFC控制电路的给定信号。
图8为本发明AC/DC变换器具体电路结构示意图，参见图8，该AC/DC 变换器包括PFC电路、DC/DC变换电路超前桥臂、滞后桥臂、原边线圈、 次级侧直流电压输出电路以及输出电压滤波电路，其中，PFC电路与图2所 示的PFC电路结构相类似，DC/DC变换电路超前桥臂、滞后桥臂、原边线 圈、次级侧直流电压输出电路以及输出电压滤波电路与图3所示的移相全桥 变换器电路结构相类似，在此不再赘述，不同的是，图8所示AC/DC变换 器具体电路结构中，MOS开关管控制极的控制信号，分别来自PWM控制 电路根据输出电压滤波电路输出电压生成的控制信号，用以调节PFC母线 电压以及MOS开关管占空比，以提高变换器效率、降低功耗。
由上述实施例可见，本发明实施例的AC/DC变换器，通过对输入的交 流电压进4亍整流滤波，校正整流滤波后的交流电压功率因数，形成PFC母 线电压，根据负载所需的工作电压同时调节PFC母线电压、以及调节对PFC 母线电压进行DC/DC变换的MOS开关管的占空比，然后对DC/DC变换输 出的电压进行整流滤波，向负载输出。输出直流电压调整以及负载响应通过
17PFC电路以及DC/DC变换电路来实现，调节PFC电路中MOS开关管的占 空比，适当降低PFC电路输出的PFC母线电压，从而使得负载工作电压较 低时，DC/DC变换电路中的MOS开关管可以工作在效率较高的占空比上， 在保证负载所需的直流工作电压的同时，提高了 AC/DC变换器在输出低电 压时的效率、又能满足输入功率因数指标的要求，降低损耗，有利于变换电 路功耗和效率设计的优化，具有较强的工程实用价值。
以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以 限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1、一种AC/DC变换器，包括输入电压电磁干扰EMI滤波电路、输出电压滤波电路，其特征在于，该AC/DC变换器还包括功率因数校正PFC电路、DC/DC变换电路及脉宽调制PWM控制电路，其中，PFC电路，用于对输入电压EMI滤波电路输出的电压进行功率因数校正，输出PFC母线电压，根据PWM控制电路输出的控制信号，将PFC母线电压调节到预设值；DC/DC变换电路，用于根据PWM控制电路输出的控制信号，调节电路中互补金属氧化物半导体MOS开关管的占空比，再次对PFC电路输出预设值的PFC母线电压进行调节，并进行直流电压变换，将输入的预设值的PFC母线电压变换为相应负载所需要的直流稳压电压；PWM控制电路，用于根据输出电压滤波电路输出的电压，生成控制信号，分别控制PFC电路和DC/DC变换电路对输入的电压进行调节。
2、 如权利要求1所述的AC/DC变换器，其特征在于，所述PFC电路包括第一二极管 第七二极管、第一电感、第一电阻、第一电容以及第一 MOS开关管，其中，第一二极管~第四二极管组成整流电路，用于对输入的交流电压进行整流；第五二极管 第七二极管、第一电感、第一电阻、第一电容以及第一MOS开关管，用于对整流后的交流电压进行功率因数调节；同时，第一 MOS开关管的栅极接收PWM控制电路输出的控制信号，调节自身的占空比，对整流后的交流电压进行调整，输出预设值的PFC母线电压。
3、 如权利要求l所述的AC/DC变换器，其特征在于，所述DC/DC变换电路包括移相全桥变换器、PWM控制全桥变换器、对称半桥变换器、半桥三电平DC/DC变换器、级联全桥三电平DC/DC变换器、全桥三电平DC/DC变换器以及降压/升压变换器。
4、 如权利要求3所述的AC/DC变换器，其特征在于，所述移相全桥变换器包括超前桥臂、滞后桥臂、原边线圈以及次级侧直流电压输出电路，其中，后桥臂的第 一端相连，第二端分别与所述PFC母线电压的负极以及滞后桥臂的第二端相连，第三端与原边线圈一端相连，第四端接收来自PWM控制电路的超前桥臂控制信号；滞后桥臂，第三端与原边线圏另一端相连，第四端接收来自PWM控制电路的滞后桥臂控制信号；所述超前桥臂控制信号超前所述滞后桥臂控制信号预先设定的相位；次级侧直流电压输出电路，用于将原边线圈变换的直流电压输出至输出电压滤波电^各。
5、 如权利要求4所述的AC/DC变换器，其特征在于，所述超前桥臂包括第二 MOS开关管和第三MOS开关管，所述第二 MOS开关管的在第一极和第二极之间，并联有第八二极管和第二二极分别与所述第三MOS开关管的第一^l以及原边线圏一端相连，控制才及接收来自PWM控制电路的第二MOS开关管控制信号；所述第三MOS开关管的第 一极和第二极之间，并4关有第十二极管和第三电容，第二极分别与所述PFC母线电压的负极以及滞后桥臂的第二端相连，控制极接收来自PWM控制电路的第三MOS开关管控制信号；所述第二 MOS开关管控制信号与所述第三MOS开关管控制信号互补。
6、 如权利要求4所述的AC/DC变换器，其特征在于，所述滞后桥臂包括第四MOS开关管和第五MOS开关管，所述第四MOS开关管的第一极和第二极之间，并联有第十一二极管和第四电容，第一极分别与所述PFC母线电压的正极以及第二 MOS开关管第一极相连，第二极分别与第五MOS开关管的第一极以及原边线圈另一端相连，控制极接收来自PWM控制电路的第四MOS开关管控制信号，所述第五MOS开关管的第一极和第二极之间，并联有第十二二极管和第五电容，第二极分别与所述PFC母线电压的负极以及第三MOS开关管第二极相连，控制极接收来自PWM控制电路的第五MOS开关管控制信号，所述第四MOS开关管控制信号与所述第五MOS开关管控制信号互补。
7、 如权利要求1所述的AC/DC变换器，其特征在于，所述PWM控制电路包括PFC控制电路和DC/DC控制电路，其中，所述PFC控制电路为专用芯片，接收输出电压滤波电路的输出，对FPC电路进行控制；所述DC/DC控制电路为数字化控制电路，接收输出电压滤波电路的输出，一路输出控制DC/DC变换电路，另一路输出作为PFC控制电路的给定信号。
8、 如权利要求l所述的AC/DC变换器，其特征在于，进一步包括PFC控制电路和DC/DC控制电路，其中，所述PFC控制电路为专用芯片，接收PWM控制电路的一路输出，对FPC电路进行控制；所述DC/DC控制电路为数字化控制电路，接收PWM控制电路的另 一路输出，控制DC/DC变4灸电^各。
9、 如权利要求4至8任一项所述的AC/DC变换器，其特征在于，进一步包括谐振电感，所述超前桥臂第三端通过所述谐振电感与原边线圈一端相连。
全文摘要
本发明公开了一种AC/DC变换器，通过确定负载所需的工作电压低于预先设定的值，对输入的交流电压进行整流滤波，校正整流滤波后的交流电压功率因数，形成功率因数校正PFC母线电压，同时调节PFC母线电压、以及DC/DC变换电路中，对PFC母线电压进行DC/DC变换的互补金属氧化物半导体MOS开关管的占空比进行调节，对DC/DC变换电路输出的电压进行整流滤波，向负载输出。应用本发明，通过适当降低PFC电路输出的PFC母线电压，从而使得负载工作电压较低时，DC/DC变换电路中的MOS开关管可以工作在效率较高的占空比上，在保证负载所需的直流工作电压的同时，提高了AC/DC变换器在输出低电压时的效率、降低了损耗。
文档编号H02M1/42GK101465598SQ20091007627
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者宁国云, 李小兵 申请人:普天信息技术研究院有限公司