自激式BJT型无桥Cuk PFC整流电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及PFC整流电路，应用于交流输入、直流输出的高质量电能变换场合， 如：微能量收集系统、新能源发电系统、蓄电池充电系统、LED照明系统等，尤其是一种无桥 CukPFC整流电路。
【背景技术】
[0002] PFC整流电路是一种具有功率因数校正（PFC)功能的能将交流电能转换成直流电 能的电路，可提高直流负载对交流电源的利用率并且减小电流谐波对交流母线或交流电网 的污染。
[000引传统化kPFC整流电路是一种PFC整流电路，其主电路一般由桥式整流电路级联 化k电路而成。为了减小桥式整流电路的损耗，无桥化kPFC整流电路应运而生。无桥化k PFC整流电路主要通过减少通路中导通器件数目的办法来达到提升电路效率的目的。
[0004]早期，Si材料的BJT具有较大的驱动损耗、较高的开关损耗、较大的器件动态阻抗 等缺点。因此，为了获得低功耗，中小功率的无桥化kPFC整流电路中的全控型器件大多采 用MOS阳T。但是，MOS阳T是电压型驱动器件，与电流型驱动器件BJT相比，MOS阳T的驱动 电路要比BJT的驱动电路更复杂。尤其在超低压或高压的工作环境中，MOSFET驱动电路的 设计难度相当大。
【发明内容】
[000引为克服现有MOS阳T型无桥化kPFC整流电路中MOS阳T驱动电路复杂、驱动效率 较低、自启动性能较差的不足，本发明提供一种简化驱动电路结构、驱动效率较高、同时获 得易自启动的性能的自激式BJT型无桥化kPFC整流电路。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种自激式BJT型无桥化kPFC整流电路，包括输入电容Ci、NPN型BJT管QUNPN 型BJT管Q2、NPN型BJT管Q3、NPN型BJT管Q4、NPN型BJT管Q5、NPN型BJT管Q6、NPN型 BJT管Q7、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二 极管D8、电感11、电感L2、电感L3、电容Cs、输出电容Co、电阻RU电阻R2、电阻R3、电阻R4、 电阻R5、电阻R6、电阻R7和用于通过端口a控制NPN型BJT管Ql的基极电流从而实现对 NPN型BJT管Ql工作状态的控制W及通过端口b控制NPN型BJT管Q2的基极电流从而实 现对NPN型BJT管Q2工作状态的控制W及通过端口C控制NPN型BJT管Q5的基极电流从 而实现对NPN型BJT管Q5工作状态的控制的受控电流源组M1，输入电容Ci的一端同时与 交流电源vac的正端、电阻Rl的一端、电感Ll的一端W及二极管D7的阳极相连，电感Ll的 另一端同时与NPN型BJT管Ql的集电极、二极管Dl的阴极、电阻R3的一端W及二极管D3 的阳极相连，二极管D3的阴极同时与NPN型BJT管Q5的集电极、二极管D4的阴极W及电 容Cs的一端相连，电容Cs的另一端同时与二极管D5的阳极W及二极管D6的阴极相连，二 极管D6的阳极与电感L3的一端相连，电感L3的另一端同时与输出电容Co的一端、输出电 压Vo的正端W及负载Zl的一端相连，负载Zl的另一端同时与输出电压Vo的负端、输出电 容Co的另一端、二极管D5的阴极、NPN型BJT管Q5的发射极、NPN型BJT管Q6的发射极、 NPN型BJT管Q7的发射极、电阻R5的一端、电阻R6的一端、NPN型BJT管Ql的发射极、NPN 型BJT管Q2的发射极、NPN型BJT管Q3的发射极、NPN型BJT管Q4的发射极、二极管Dl的 阳极W及二极管D2的阳极相连，NPN型BJT管Ql的基极同时与电阻Rl的另一端、NPN型 BJT管Q3的集电极W及受控电流源组Ml的端口a相连，NPN型BJT管Q3的基极同时与电 阻R3的另一端、电阻R5的另一端W及NPN型BJT管Q6的基极相连，NPN型BJT管Q6的集 电极同时与电阻R7的一端、受控电流源组Ml的端口c、NPN型BJT管Q7的集电极W及NPN 型BJT管Q5的基极相连，电阻R7的另一端同时与二极管D7的阴极W及二极管D8的阴极 相连，输入电容Ci的另一端同时与交流电源vac的负端、电阻R2的一端、电感L2的一端W 及二极管D8的阳极相连，电感L2的另一端同时与NPN型BJT管Q2的集电极、二极管D2的 阴极、电阻R4的一端W及二极管D4的阳极相连，NPN型BJT管Q2的基极同时与电阻R2的 另一端、NPN型BJT管Q4的集电极W及受控电流源组Ml的端口b相连，NPN型BJT管Q4的 基极同时与电阻R4的另一端、电阻R6的另一端W及NPN型BJT管Q7的基极相连。
[0008] 进一步，电阻Rl两端并联加速电容Cl,电阻R2两端并联加速电容C2,电阻R3两 端并联加速电容C3,电阻R4两端并联加速电容C4,电阻R7两端并联加速电容C5。该优选 方案能加速所述自激式BJT型无桥化kPFC整流电路的动态特性。
[0009] 再进一步，所述受控电流源组Ml包括NPN型BJT管化UNPN型BJT管化2、NPN型 BJT管化3、电阻RaU电阻Ra2、电阻Ra3、电阻Ra4、电阻Ra5、电阻Ra6、电阻Ra7、电阻RaS 和电阻Ra9,电阻Ra3的一端为受控电流源组Ml的端口a,电阻Ra6的一端为受控电流源组 Ml的端口b，电阻Ra9的一端为受控电流源组Ml的端口C，电阻RaS的另一端与NPN型BJT 管Qal的集电极相连，NPN型BJT管Qal的基极同时与电阻Ral的一端W及电阻Ra2的一 端相连，电阻Ral的另一端与交流电源vac的正端相连，电阻Ra6的另一端与NPN型BJT管 Qa2的集电极相连，NPN型BJT管Qa2的基极同时与电阻Ra4的一端W及电阻Ra5的一端相 连，电阻Ra4的另一端与交流电源vac的负端相连，电阻Ra9的另一端与NPN型BJT管化3 的集电极相连，NPN型BJT管化3的基极同时与电阻Ra?的一端W及电阻RaS的一端相连， 电阻Ra?的另一端与二极管D8的阴极相连，NPN型BJT管Qal的发射极同时与NPN型BJT 管Qa2的发射极、NPN型BJT管Qa3的发射极、电阻Ra2的另一端、电阻RaS的另一端、电阻 RaS的另一端W及输出电压Vo的负端相连。所述自激式BJT型无桥化kPFC整流电路具有 输入电压前馈功能。
[0010] 更进一步，所述受控电流源组Ml包括NPN型BJT管邮UNPN型BJT管邮2、NPN型 BJT管邮3、电阻化1、电阻化2、电阻化3、电阻化4、电阻化5和电容Cbl,电阻化1的一端为 受控电流源组Ml的端口曰，电阻化2的一端为受控电流源组Ml的端口b，电阻化3的一端为 受控电流源组Ml的端口C，电阻化1的另一端与NPN型BJT管邮1的集电极相连，电阻化2 的另一端与NPN型BJT管邮2的集电极相连，电阻化3的另一端与NPN型BJT管邮3的集 电极相连，NPN型BJT管邮1的基极同时与NPN型BJT管邮2的基极、NPN型BJT管邮3的 基极、电容Cbl的一端、电阻化4的一端W及电阻化5的一端相连，电容Cbl的另一端同时 与电阻化5的另一端、输出电压Vo的正端、NPN型BJT管Qbl的发射极、NPN型BJT管邮2 的发射极W及NPN型BJT管邮3的发射极相连，电阻化4的另一端与输出电压Vo的负端相 连。所述自激式BJT型无桥化kPFC整流电路具有输出稳压功能。
[0011] 本发明的技术构思为：随着新型半导体材料器件的发展，新材料（如SiC)的BJT 已表现出了较小的驱动损耗、很低的电阻系数、较快的开关速度、较小的溫度依赖性、良好 的短路能力W及不存在二次击穿等诸多优点。在中小功率的无桥化kPFC整流电路中采用 新材料的BJT，不但可W获得低功耗，而且还可W简单化全控型器件的驱动电路。无桥化k PFC整流电路中的全控型器件采用BJT，利用BJT工作性能的优点并运用自激电路技术可同 时实现电路简单、高效率、易自启动等性能。
[0012] 本发明的有益效果主要表现在：自激式BJT型无桥化kPFC整流电路具有将交流 电能高质量地转换成直流电能的能力，而且输出直流电压的绝对值可W大于、小于或等于 输入交流电压的幅值，电路简单、驱动效率高、自启动容易、适合于多种控制方法。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明基本的电路结构示意图。
[0014]图2是本发明加速动态特性后的电路结构示意图。
[0015] 图3是本发明实施例1的电路图。
[0016] 图4是本发明实施例2