专利名称：半桥式单级高功率因数电源的制作方法
半桥式单级高功率因数电源技术领域
本发明属于开关电源，特别是一种高功率因数直流电源。
背景技术：
传统的开关电源是在整流硅桥后直接接一个滤波电容，这种结构会产生大量的非线性电流并污染交流电网，同时它对电网所传送的电力利用率较低。为了减少非线性电流，并达到国际标准ENG1000-3-2，人们提出各种各样的方法来提高功率因数，其中有无源功率因数校正电路，其功率因数在80% -90%之间；还有一种是有源功率因数校正线路，此种线路功率因数可达99%。有源线路最成功的是二阶功率校正线路，其原理是先将整流后的波动直流电的电压提高到特定的电压，并形成稳定的直流电压后，再将此直流电变换成我为输出直流电。此线路也存在着一些缺点，一、它开始工作时有较大的冲击电流；二、它将现有的电压提升，从而增加了对后续功率转换元件的要求(即开关管的要求)，目前高功率因数电源的损坏多属于这个原因；三、由于增加了一阶线路也增加了电源的自身损耗。此外人们还提出许多单阶高功率因数电源，这些线路多数以牺牲线路可靠性为代价，是不可取的。本人提出一种稳定可靠、高效节能并成本低的高功率因数直流电源。发明内容
本发明的目的是提供一种稳定、高效并成本低的高功率因数(PFC)直流电源。
本发明的基本原理是利用正激式变压器与主变压器线圈串联；将串联开关电路一部分电能用来校正电流输入波形，将串联开关电路大部分电能转换成次级电能；
本发明不局限于具体的线路，根据本发明原理可以设计出有多种不同的线路。
:
图1、是本发明半桥式高功率因数直流电源；
图2、是本发明全桥式或单管式高功率因数直流电源；
图3、是输入电波形图
高功率因数直流电源(图1)
具体连接方式是
整流桥BD40输入两端接工频交流电源。
第一电容C41并接在整流桥BD40输出两端。
第一二极管D41的阳极接整流桥BD40输出的正极端。
第二二极管D42的阳极接整流桥BD40输出的正极端。
正激式变压器T42有三个线圈，正激式变压器的第二线圈T42p2的第一接线端接第一二极管D41的阴极，其第二接线端接第二二极管D42的阴极。正激式变压器的第一线圈T42pl第一接线端接正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3第二接线端。正激式变压器的第一线圈T42pl的第二接线端与正激式变压器的第二线圈Τ42ρ2的第二接线端及正激式变压器的第三线圈T42p3的第二接线端互为同名端。
电感L41的第一接线端接第二二极管D42的阴极和正激式变压器的第二线圈Τ42ρ2的第二接线端。
第二电容C42的正极端接电感L41的第二接线端。
第三电容C43的正极端接第二电容C42的负极端，第三电容C43的负极端接整流桥BD40输出的负极端。
第一三级管Q41的第一接线端接第二电容C42的正极端和电感L41的第二接线端，第一三级管Q41的第二接线端接正激式变压器的第一线圈T42pl第二接线端，第一三级管Q41的控制端接控制线路。
第二三级管Q42的第一接线端接正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3第一接线端，第二三级管Q42的第二接线端接整流桥BD40输出的负极端，第二三级管Q42的控制端接控制线路。第三二极管D43的阳极接正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3的第一接线端和第二三级管Q42的第一接线端，第三二极管D43的阴极接第二电容C42的正极端和电感的第二接线端；第四二极管D44的阳极接整流桥BD40输出的负极端，第四二极管D44的阴极接第一三级管Q41的第二接线端和正激式变压器的第一线圈T42pl第二接线端；
第一变压器的初级线圈T41pl的第一接线端接正激式变压器的第一线圈T42pl第一接线端和正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3的第二接线端；第一变压器的次级线圈接次级线路；第四电容C44的第一接线端接第一变压器的初级线圈T41pl的第二接线端，第四电容C44的第二接线端接第二电容C42的负极端和第三电容C43的正极端；
工作原理
当第一三级管Q41导通时，电流通过三级管Q41，正激式变压器的的第一线圈T42pl，主变压器的初级线圈T41pl和第四电容C44给第二电容C42放电；同时输入电流通过第一二极管D41，正激式变压器的的第二线圈Τ42ρ2和电感L41给第二电容C42和第三电容C43充电；由于通过正激式变压器的的第一线圈T42pl的电流受限于负载，通过正激式变压器的的第二线圈的充电电流也限于负载。当开关管断开，通过电感L41的电流通过第二二极管D42继续给第二电容C42和第三电容C43充电；
当第二三级管Q42导通时，电流通过第四电容C44，主变压器的初级线圈T41pl，正激式变压器的第三线圈和第二三级管Q42给第三电容C43放电；同时输入电流通过第一二极管D41，正激式变压器的的第二线圈Τ42ρ2和电感L41给第二电容C42利第三电容C43充电；由于通过正激式变压器的的第三线圈Τ42ρ3的电流受限于负载，通过正激式变压器的的第二线圈的充电电流也限于负载；当开关管Q42断当开关管断开，通过电感L41的电流通过第二二极管D42继续给第二电容C42和第三电容C43充电；
第二电容C42的电压与和第三电容C43正激式变压器的第一线圈T41pl和正激式变压器的第三线圈Τ41ρ3匝数有关，匝数越多电压越高；
正激式变压器的第二线圈Τ42ρ2要大于正激式变压器的第一线圈T42pl匝数和第三线圈Τ42ρ3，使得当输入电压接近于零时，也有电流通过正激式变压器的的第二线圈而不影响次级负载输出；
此电路结构使得初级电压低于工频交流峰值电压。
此电路结构也可以用于电子镇流器；
参考图2、
具体连接方式是:
整流桥BD60输入两端接工频交流电源。
第一电容C61并接在两端。
第一二极管D60的阳极接整流桥BD60输出的正极端。
第二二极管D62的阳极接整流桥BD60输出的正极端。
正激式变压器T60有二个线圈，正激式变压器的第一线圈T60pl的第一接线端接第一二极管D60的阴极，其第二接线端接第二二极管D62的阴极。
电感L61的第一接线端接第二二极管D62的阴极和正激式变压器的第二一线圈T60pl的第二接线端。
第二电容C62的正极端接电感L61的第二接线端，第二电容C62的负极端接整流桥BD60输出负极端
正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2的第二接线端接电感L61的第二接线端和第二电容C62的正极端。
负载电路接在正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2的第一接线端与整流桥BD60输出负极端之间。
负载电路可以是单管开关电源或是全桥式开关电源。
其工作原理如下:
当开关电源的开关管导通时，电流通过正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2及负载电路，同时输入电流通过第一二极管D61，正激式变压器的第一线圈T60pl及电感L61给第二电容C62充电。开关电源的开关管断开时，输入电流通过第二二极管D62及电感L61继续给第二电容C62.
正激式变压器的第一线圈T60pl要大于正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2匝数，使得当输入电压接近于零时，也有电流通过正激式变压器的的第一线圈T60pl，而不影响次级负载输出。
权利要求
1.一半桥式高功率因数电源，包括整流桥BD40，二极管(D41，D42，D43，D44)，电容(C41、C42，C43，D44)，开关管(Q41，Q42)，正激式变压器线圈(T42pl，Τ42ρ2，Τ42ρ3)，电感L41，主变压器初级线圈(T41pl)、次级线圈及次级线路组成； 整流桥BR40输入两端接工频交流电源； 第一电容C41并接在整流桥BD40输出两端； 第一二极管D41的阳极接整流桥BD40输出的正极端； 第二二极管D42的阳极接整流桥BD40输出的正极端 正激式变压器有三线圈T42pl，Τ42ρ2，Τ42ρ3 ； 正激式变压器Τ42的第二线圈Τ42ρ2第一接线端接第一二极管D41的阴极，正激式变压器Τ42的第二线圈Τ42ρ2第二接线端接第二二极管D42的阴极，正激式变压器Τ42的第一线圈T42pl第一接线端接正激式变压器Τ42的第三线圈Τ42ρ3第二接线端；正激式变压器的第一线圈T42pl第一接线端与正激式变压器的第二线圈Τ42ρ2第二接线端及正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3的第一接线端互为同名端； 电感L41的第一接线端接正激式变压器Τ42的第二线圈Τ42ρ2第二接线端及第二二极管D42的阴极； 第二电容C42的正极端接电感L41的第二接线端； 第三电容C43的正极端接第二电容C42的负极端，第三电容C43的负极端接整流桥BD40输出的负极端； 第一三级管Q41的第一接线端接第二电容C42的正极端和电感L41的第二接线端，第一三级管Q41的第二接线端接正激式变压器Τ42的第一线圈T42pl第二接线端，第一三级管Q41的控制端接控制线路； 第二三级管Q42的控制端接控制线路，第二三级管Q42的第一接线端接正激式变压器Τ42的第三线圈Τ42ρ3第一接线端，第二三级管Q42的第二接线端接整流桥BD40输出的负极端； 第三二极管D43的阳极接正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3的第一接线端和第二三级管Q42的第一接线端，第三二极管D43的阴极接第二电容C42的正极端和电感L41的第二接线端；第四二极管D44的阳极接整流桥BD40输出的负极端，第四二极管D44的阴极接第一三级管Q41的第二接线端和正激式变压器的第一线圈T42pl第二接线端； 第一变压器的初级线圈T41pl的第一接线端接正激式变压器的第一线圈T42pl第一接线端和正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3的第二接线端；第一变压器的次级线圈接次级线路；第四电容C44的第一接线端接第一变压器的初级线圈T41pl的第二接线端，第四电容C44的第二接线端接第二电容C42的负极端和第三电容C43的正极端。
2.根据权利要求1，一半桥式高功率因数电源其特征在于正激式变压器第一线圈T42pl和正激式变压器第三线圈Τ42ρ3与主变压器第一线圈T41pl串联，主变压器第一线圈T41pl为次级线路提供输出电能，正激式变压器第一线圈T42pl和正激式变压器第三线圈Τ42ρ3为功率因数校正提供动能。
3.根据权利要求1，一半桥式高功率因数电源其特征在于正激式变压器的第一线圈T42pl的第二接线端 ，正激式变压器的第三线圈Τ42ρ3的第二接线端及正激式变压器的第二线圈Τ42ρ2第二接线端互为同名端。
4.根据权利要求1，一半桥式高功率因数电源其特征在于正激式变压器第二线圈T42p2与电感L41接在第一二极管D41的阴极和第二电容C42的正极端之间，为电容C42和C43充电提供通路和动能，正激式变压器第二线圈Τ42ρ2与电感L41可以有不同连接方式。
5.根据权利要求4，一半桥式高功率因数电源其特征在于当三级管(Q41或Q42)导通时，输入电流通过正激式变压器第二线圈Τ42ρ2及电感L41给电容C42和C43充电，当三级管(Q41或Q42)截止时，输入电流通过第二二极管D42及电感L41给电容C42和C43充电。
6.一高功率因数电源、包括整流桥BD60、二极管(D60，D62)，、电感L61、电容(C60、C62)、正激式变压器包括线圈(T60pl，Τ60ρ2)，负载电路组成； 整流桥BD60输入两端接工频交流电源； 第一电容C61并接在两端； 第一二极管D60的阳极接整流桥BD60输出的正极端； 第二二极管D62的阳极接整流桥BD60输出的正极端； 正激式变压器Τ60有二个线圈，正激式变压器的第一线圈T60pl的第一接线端接第一二极管D60的阴极，其第二接线端接第二二极管D62的阴极； 电感L61的第一接线端接第二二极管D62的阴极和正激式变压器的第二一线圈T60pl的第二接线端； 第二电容C62的正极端接电感L61的第二接线端，第二电容C62的负极端接整流桥BD60输出负极端； 正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2的第二接线端接电感L61的第二接线端和第二电容C62的正极端； 负载电路接在正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2的第一接线端与整流桥BD60输出负极端之间； 负载电路是单管开关电源或全桥式开关电源。
7.根据权利要求6，正激式变压器的第一线圈的第二接线端与正激式变压器的第二线圈的第二接线端互为同名端。
8.根据权利要求6，一高功率因数电源其特征在于正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2与负载电路(串联单管开关电源或是全桥式开关电源电路)，正激式变压器的第二线圈Τ60ρ2用于提供正激式变压器的第一线圈T60pl的电能。
9.根据权利要求6，一高功率因数电源其特征在于电感L61与正激式变压器的第一线圈T60pl串联，电感端接第二电`容C62的正极端，正激式变压器的第一线圈T60pl端接第一二极管D60的阴极，第二二极管D62的阴极接电感L61 ;用于为第二电容C62提供充电通路，电感L61用于储存电能。
10.根据权利要求8，一高功率因数电源其特征在于第二二极管D62的阳极接整流桥BD60输出的正极端，第二二极管D62的阴极接电感L61用于提供电感电能的稀放通路；
全文摘要
半桥式单级高功率因数电源。本发明是利用正激式变压器的线圈与主变压器的初级线圈串联，正激式变压器的线圈将串联电路的部分电能用于校正电流输入波形，主变压器的初级线圈将初级电能转换成次级电能。本发明最大优点是初级电压低于交流电的峰值电压从而降低用于校正功率因数的电能，同时正激式变压器对开关管损耗影响小。
文档编号H02M1/42GK103208912SQ201210024350
公开日2013年7月17日 申请日期2012年1月17日 优先权日2012年1月17日
发明者林福泳 申请人:林福泳, 林福祥