自激式BJT型无桥Boost 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 BoostPFC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。
[0003] 传统BoostPFC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Boost电路而成。为了减小桥式整流电路的损耗，无桥BoostPFC整流电路应运而生。无 桥BoostPFC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BoostPFC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】
阳0化]为克服现有MOS阳T型无桥BoostPFC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BoostPFC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] 一种自激式BJT型无桥BoostPFC整流电路，包括输入电容Ci、NPN型BJT管Q1、 NPN型BJT管Q2、NPN型BJT管Q3、NPN型BJT管Q4、二极管Dl、二极管D2、二极管D3、二极 管D4、电感11、电感12、输出电容Co、电阻RU电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6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W及电感Ll的一端相连，电感Ll的另一端与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的阴极同时与二极管D4的阴极、 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、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W及电阻R5的另一端相连，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W及电感L2的一端相连，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W及电阻R6的另一端相 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。该优选方案能加速所述自激式BJT型 无桥BoostPFC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1、NPN型BJT管化2、电阻 Ral、电阻Ra2、电阻Ra3、电阻Ra4、电阻Ra5和电阻Ra6,电阻Ra3的一端为受控电流源组Ml 的端口曰，电阻Ra6的一端为受控电流源组Ml的端口b，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管化2 的集电极相连，NPN型BJT管化2的基极同时与电阻Ra4的一端W及电阻RaS的一端相连， 电阻Ra4的另一端与交流电源vac的负端相连，NPN型BJT管化1的发射极同时与NPN型 BJT管Qa2的发射极、电阻Ra2的另一端、电阻Ra5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BoostPFC整流电路具有输入电压前馈功能。
[0010] 再进一步，所述受控电流源组Ml包括NPN型BJT管邮1、NPN型BJT管邮2、电阻 化1、电阻化2和电容Cbl,NPN型BJT管邮1的集电极为受控电流源组Ml的端口a,NPN型 BJT管邮1的集电极为受控电流源组Ml的端口b，NPN型BJT管邮1的基极同时与NPN型 BJT管邮2的基极、电容Cbl的一端、电阻化1的一端W及电阻化2的一端相连，电容Cbl的 另一端同时与电阻化1的另一端W及输出电压Vo的正端相连，NPN型BJT管邮1的发射极 同时与NPN型BJT管邮2的发射极、电阻化2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BoostPFC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BoostPFC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。
[0012] 无桥BoostPFC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。
[0013] 本发明的有益效果主要表现在：自激式BJT型无桥BoostPFC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，而且输出直流电压值大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】
[0014] 图1是本发明基本的电路结构示意图。
[0015] 图2是本发明加速动态特性后的电路结构示意图。
[0016] 图3是本发明实施例I的电路图。
[0017] 图4是本发明实施例2的电路图。
[0018] 图5是本发明实施例1的仿真工作波形图。
[0019] 图6是本发明实施例1的仿真工作波形细节图。
[0020] 图7是本发明实施例2的仿真工作波形图。
[0021] 图8是本发明实施例2的仿真工作波形细节图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0023] 参照图1和图2, 一种自激式BJT型无桥BoostPFC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、二极管D1、二极管D2、 二极管D3、二极管D4、电感11、电感L2、输出电容Co、电阻RU电阻R2、电阻R3、电阻R4、电 阻R5、电阻R6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W及电感Ll的一端相连，电感Ll的另一端与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的阴极同时与二 极管D4的阴极、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、电阻