一种基于高功率因素校正的单相AC‑DC变换器的制作方法

本实用新型涉及交、直流电变换领域，特别是涉及一种基于高功率因素校正的单相AC-DC变换器。

背景技术：

功率因素校正简称PFC，一般用于具有非线性负载端的开关电源设备中，由于此类开关电源中大多数负载为非线性负载，即负载内部存在大量的非线性器件，这些非线性器件会造成输入的交流电压信号与交流电流信号之间存在相位差，导致能源利用率非常低，如日常使用最多的日光灯设备的开关电源，各种军用、民用电子设备中的开关电源等，此类设备中理论上都应该在其开关电源前端增加一级功率因素校正电路，用于提高电能利用率。没有PFC电路的电源，一般这样的电源输入端采用的是二极管整流电容滤波，这个电路有个缺点，只能利用交流电波峰与波谷附近的能量，就在波峰和波谷附近有输入电流，其他时间段都是没有输入电流的，这样的电源对能源利用率非常低。

关于电源功率因素校正，目前市面上应用最多的技术是被动式PFC，被动式PFC一般采用电感/电容补偿方法使输入的交流基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，这种功率因数校正方式只能达到0.7～0.8，它一般在高压滤波电容/电感附近，且有个前提就是必须提前预估负载特性，负载端呈感性与容性对应的被动式PFC电路差别很大，从这一点可看出被动式PFC应用兼容性很差，对用户专业知识要求高，而且通常需要串联或并联很多电感、电容，这样直接导致体积大、重量大，能源转换效率不高，还容易产生工频震动和噪声等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于：针对开关电源现有的功率因素校正方式得到的功率因数低的技术问题，提供一种基于高功率因素校正的单相AC-DC变换器，该申请能够提供较高的功率因素，对电源的转换效率高。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于高功率因素校正的单相AC-DC变换器，包括交流输入端AC，与交流输入端连接的由整流桥、输入滤波电路Cin构成的输入整流滤波电路，与输入整流滤波电路连接的主动式PFC电路，与所述主动式PFC电路连接的由功率开关管和电阻RSENSE构成的开关变换电路，与开关变换电路的由输出整流电路DBOOST、输出滤波电路CBULK构成的输出整流滤波电路以及直流输出端VOUT；所述主动式PFC电路包括PFC控制芯片，与PFC控制芯片连接的电流取样电路、电压取样电路，PFC控制芯片根据电流取样电路、电压取样电路获取的电压、电流信号的相位差进行相位补偿。PFC控制芯片以及外围的电流取样电路、电压取样电路主动获取电流、电压信号相位差，在内部对其电流或电压信号进行相位补偿，使其相位差趋近于0，然后调节输出脉冲驱动开关变换电路中的功率开关管进行开关动作，实现电源转换。

上述方案中，所述PFC控制芯片型号为NCP1606，所述电流取样电路包含LBOOST变压器,所述电压取样电路包含串联的反馈分压电阻ROUT1、ROUT2；所述电流取样电路中LBOOST变压器次侧通过限流电阻RZCD连接到NCP1606芯片的ZCD引脚以取得输入的交流电流信号，所述电压取样电路中串联的反馈分压电阻ROUT1、ROUT2并联连接在直流输出端,反馈分压电阻ROUT1与ROUT2的连接点连接到NCP1606芯片的FB引脚以反馈取得电压信号；NCP1606芯片根据获取的电压、电流信号的相位差进行补偿，然后控制DRV引脚输出脉冲驱动开关变换电路中的功率开关管进行开关动作。

上述方案中，在交流输入端和输入整流滤波电路之间还设有EMI电磁干扰滤波器。

综上，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过加入PFC控制芯片以及外围的电流取样电路、电压取样电路来主动获取电流、电压信号相位差，在内部对其电流或电压信号进行相位补偿，使其相位差趋近于0，然后调节输出脉冲驱动开关变换电路中的功率开关管进行开关动作，实现电源转换。该设计相比传统功率因素校正方式属于闭环调整，相位差能够无限趋近于0，功率因素高达0.9。且此设计相比传统功率因素校正方式，避免了引入大量的电容和电感导致的体积、重量问题，同时该设计兼容性高，无需考虑负载的电感性或电容性而对应引入电容和电感进行相位补偿,不易产生工频震动和噪声等优势，具有较好的社会意义和市场前景。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图2是畸变的交流电压电流信号示意图；

图3是本实用新型功率因素校正后交流电压电流信号示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图所示，一种基于高功率因素校正的单相AC-DC变换器，包括交流输入端AC，与交流输入端连接的由整流桥、输入滤波电路Cin构成的输入整流滤波电路，与输入整流滤波电路连接的主动式PFC电路，与所述主动式PFC电路连接的由功率开关管和电阻RSENSE构成的开关变换电路，与开关变换电路的由输出整流电路DBOOST、输出滤波电路CBULK构成的输出整流滤波电路以及直流输出端VOUT；所述主动式PFC电路包括PFC控制芯片，与PFC控制芯片连接的电流取样电路、电压取样电路，PFC控制芯片根据电流取样电路、电压取样电路获取的电压、电流信号的相位差进行相位补偿。PFC控制芯片以及外围的电流取样电路、电压取样电路主动获取电流、电压信号相位差，在内部对其电流或电压信号进行相位补偿，使其相位差趋近于0，然后调节输出脉冲驱动开关变换电路中的功率开关管进行开关动作，实现电源转换。

优选地，所述PFC控制芯片型号为NCP1606，所述电流取样电路包含LBOOST变压器,所述电压取样电路包含串联的反馈分压电阻ROUT1、ROUT2；所述电流取样电路中LBOOST变压器次侧通过限流电阻RZCD连接到NCP1606芯片的ZCD引脚以取得输入的交流电流信号，所述电压取样电路中串联的反馈分压电阻ROUT1、ROUT2并联连接在直流输出端,反馈分压电阻ROUT1与ROUT2的连接点连接到NCP1606芯片的FB引脚以反馈取得电压信号；NCP1606芯片根据获取的电压、电流信号的相位差进行补偿，然后控制DRV引脚输出脉冲驱动开关变换电路中的功率开关管进行开关动作。

优选地，在交流输入端和输入整流滤波电路之间还设有EMI电磁干扰滤波器。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。