专利名称：一种高功率因数电源校正电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及高功率因数校正电源电路。
背景技术：
在电网中，各种负载尤其是非线性负载对于电网供电存在重大的影响。例如许多 电器的电源需要将电网的交流电转换为直流电，在整流过程中产生的脉动电流包含大量的 电流谐波分量。这些谐波分量倒流入电网，会造成对电网的谐波“污染”，当电流流过线路阻 抗时造成谐波压降，使正弦波电网发生畸变。目前，我国对于家电强制执行“CCC认证”(CCC认证即“中国强制认证”，要达到这 一标准的要求，各家电必须进行功率校正。通过近年来的研究，已有多种提高功率因数的电 路。主要从以下两个方面进行改进1.无源功率校正(PFC)电路无源PFC是通过电感，电容、二极管等元件补偿交流输入的基波电流与电压的相 位差，强迫电流与电压的相位一致，可以降低电源对电网的谐波干扰与电网对电源的谐波 干扰。这种功率因数校正电路可以将功率因数提高到0. 7-0. 8，电流谐波含量降到40%以 下，这种线路在中小容量设备中得到广泛的应用。其特点主要是电路简单，成本低，可靠性 高、维护方便、EM小等，缺点是线路体积大而笨重，且功率因数不高。2.有源功率因数校正电路这种方式可以称为主动是功率、因数校正方式，这种电路在整流器和负载之间接 入一个DC/DC开关变换器，应用电流放馈技术，通过PFC专用逻辑芯片控制，使输入端电流 波形在整个电周期内跟踪交流输入正弦电压波形，这种有源功率因数校正电路，可使输入 电流接近正弦，从而使输入端总谐波畸变量(THD)小于5%，功率因数可以提高到0. 99%甚 至更高，这种电路的问题是这种功率因数校正电路由于增加了一级电路，增加了电路损耗， 同时由于提高级提高了电压使得后级开关管器件电压参数提高，从而提高了成本。
发明内容
针对上述各种电路的缺陷，本发明解决的技术在于，提供一种成本低，电源效率 高，可靠性好的简单的功率校正电源电路。本发明的主要思想是利用变压器一组初级线圈使得变压器在开关管截止时给储 能电容充电，并利用一个小电容的储能有限这一特性，限制外电路给储能电容充电的充电 量，使得变压器的在关断时，变压器上的余能完全的释放给储能电容，从而实现防正个变压 器的饱和。本发明第一种线路为适用半桥电源电路，由整流电路、电能转换电路、功率因数校 正电路组成。整流电路由整流桥、电容C1组成，具体接法是整流桥BRl输入接交流电源，电容 C1并接在整流桥的输出端。
电能转换电路由开关管Q1A2、变压器T的初级线圈Tn、变压器T的次级线圈T22、 电容C3，C4, C5组成。其中开关管Q2的漏极接储能电容C4的正极，开关管Q2的源极接开关 管Q1的漏极、变压器T的初级线圈T11的一端，变压器T的初级线圈T11的另一端接电容C3 的一端，电容C3的另一端接储能电容C4的负极、储能电容C5的正极，储能电容C5的负极接 开关管Q1的源极，并接于整流桥BR ！的负极端，次级线圈接次级电路。功率因数校正电路由二极管01、02為、04、电容(2、变压器11的初级线圈T12组成， 具体的接法二极管Dp D3的阳极相连接于整流桥的输出正极端，二极管D1的阴极接二极管 D2的阳极、电容C2的一端，电容C2的另一端接变压器T的初级线圈T12的一端，变压器T的 初级线圈T12的另一端接二极管D3的阴极、二极管D4的阳极，二极管D2、D4的阴极相连接于 电容C4的正极。本发明第二种线路为适用单级电源电路，由整流电路、电能转换电路、功率因数校 正电路。整流电路由整流桥、电容C41组成，具体接法是整流输入接交流电源，电容C41并 接在整流桥的输出端。电能转换电路由开关管Q41、Q42、变压器T4的初级线圈T411、变压器T4的次级线圈 T422组成。其中开关管Q41的漏极接储能电容C42正极，开关管Q41的源极接变压器T4的初级 线圈T411的一端，变压器T的初级线圈T411的另一端接开关管Q42的漏极，开关管Q42的源极 接储能电容C42的负极并接于整流桥输出的负极端，次级线圈T422接次级电路。功率因数校正电路由二极管D41、D42、D43、D44、D45、储能容C42、电容C43、变压器1\的 初级线圈T412、变压器的初级线圈T411组成，具体的接法二极管D41、D42的阳极相连接于整流 桥输出的正极端，二极管D42的阴极接二极管D43的阳极、电容C43的一端，电容C43的另一端 接二极管D44阳极、D45的阴极，二极管D44的阴极接变压器T4的初级线圈T412的一端，变压 器T的初级线圈T412的另一端接二极管D43的阴极、电容C42的正极，二极管的D41的阴极接 变压器T4的初级线圈T411的一端、开关管Q41的源极，变压器T4的初级线圈T411的另一端接 二极管D45的阳极、开关管Q42的漏极，电容C42的负极接整流桥输出的负极，变压器的初级线 圈T411接二极管D45的阳极端与变压器初级线圈T412接二极管D44的阴极端为同名端。本发明第三种线路为适用单管电源电路，由整流电路、电能转换电路、功率因数校 正电路组成。整流电路由整流桥、电容组成，具体接法是整流输入接交流电源，电容C31并接在 整流桥的输出端。电能转换电路由开关管Q31、储能电容C33、变压器T3的初级线圈T311、变压器T3的 次级线圈T322组成。其中储能电容C33的正极极接变压器T3的初级线圈T311的一端，变压器 T3的初级线圈T311另一端接开关管Q31的漏极，开关管Q31的源极接储能电容C33的负极并接 于整流桥输出的负极，次级线圈T422接次级电路。功率因数校正电路由二极管D31、D32、D33、电容C32、C33、变压器T的初级线圈τ312、 电感L31、开关管Q32组成，具体的接法二极管D31的阳极与开关管Q32的漏极相连并接在整流 桥输出的正极，二极管D31的阴极接储能电容C33的的正极端，储能电容C33的负极端接整流 桥的负极端，开关管Q32的源极接电感L31的一端，电感L31的另一端接电容C32的一端、二极 管D32的阳极，二极管D32的阴极接二极管D33的阴极、变压器T3的初级线圈T312的一端，二 极管D33的阳极、电容C32的另一端接储能电容C33的负极相连，变压器T3的初级线圈T312的
6另一端接储能电容C33正极、变压器T的初级线圈T311的一端。
图1为本发明一种半桥式电源高功率因数校正电路图。图2为本发明一种半桥式电源高功率因数校正电路在电子镇流器中的应用。图3为本发明一种单级电源高功率因数校正电路图。图4为本发明另一种单级电源高功率因数校正电路图。本发明具体说明半桥式电源高功率因数校正电路在图1中，整流桥BRl的输入接交流电源，输出并接电容C1 ；整流桥输出正极接二 极管D” D3的阳极，二极管D1的阴极接二极管D2的阳极、电容C2的一端，电容C2的另一端 接变压器T的初级线圈T12的一端；变压器T的初级线圈T12的另一端接二极管D3的阴极、 二极管D4的阳极；二极管D2、D4的阴极相连，且接开关管Q2的漏极、电容C4的正极；开关管 Q2的源极接开关管Q1的漏极、变压器T的初级线圈T11的一端，变压器T的初级线圈T11的 另一端接电容C3的一端，电容C3的另一端接电容C4的负极、电容C5的正极，电容C5的负 极接开关管Q1的源极、整流桥BRl输出的负极；次级线圈接次级电路。初级线圈T12接电容 C2那一端与初级线圈T11接开关管Q2的源极、开关管Q1的漏极那一端为同名端。本电路中 电容C2和变压器T的初级线圈T12的位置可以互换，电容C3和变压器T的初级线圈T11的位 置可以互换。本发明第一种线路的工作原理如下当Q1导通，当Q2截止时，电流通过变压器T的初级线圈T11,电容C3,将电能转换为 次级的电能，同时线圈由于T12的存在，输入电压加上线圈T12上的电压使得电流通过D1,T12， C2, D4给电容C4，C5充电，这一充电过程很快就结束了(电容C2起限制充电过程的作用)。 当Q1截止、当Q2截止时，由于变压器存有能量，C1上电压加上变压器T12上的电压，使得电 流通过D3, T12，C2，D2给电容C4，C5充电。同样当Q2导通、当Q1截止时，电流通过变压器T11,电容C3，将电能转换为次级的电 能，同时线圈由于T12的存在，输入电压加上线圈T12上的电压使得电流通过D3, T12，C2，D2给 电容C4，C5充电，这一充电过程很快就结束了(电容C2起限制充电过程的作用)。当02截 止、当Q1截止时，由于变压器存有能量，C1上电压加上变压器T12上的电压，使得电流通过 D1, T12，C2, D4给电容C4，C5充电。重复上述过程就可以达到功率因数校正的目的，并且将开 关管截止时，的耗能转换为可利用的电能。此电路也可以用在高频电子镇流器上。 半桥式电源高功率因数电子镇流器电路在图2中，将半桥式电源高功率因数电路中的变压器的次级线圈去除，在变压器 第一组初级线圈与第一开关管、第二开关管的连接处中间加负载(灯)，或在第一组初级线 圈和第三电容中间加负载(灯)，或第三电容和第四电容的负极，第五电容正极中间加负载 (灯)。工作原理与一种单级电源高功率因数校正电路半桥式电源高功率因数校正电路类似。在图4中，整流桥BR4的输入接交流电源，输出并接电容C41 ；整流桥BR4的输出正 极端与二极管D41、D42的阳极相连；二极管D42的阴极接二极管D43的阳极、电容C43的一端，
7电容C43的另一端接二极管D44的阳极、二极管D45的阴极；二极管D44的阴极接变压器T的 初级线圈T412的一端，变压器T4的初级线圈T412的另一端接二极管D43的阴极、电容C42的 正极、开关管Q41的漏极；电容C42的负极接整流桥输出的负极；二极管D41的阴极接开关管 Q41的源极、变压器T4的初级线圈T411的一端，变压器T4的初级线圈T411的另一端接开关管 Q42的漏极、二极管D45的阳极，开关管Q42的源极极接整流桥输出的负极，次级线圈T422接次 级电路。单级电源高功率因数校正电路的工作原理如下当Q41、Q42截止时，由于T411的存在，输入电压、电容C41上的电压加上线圈T412上的 电压使得电流通过D41，T411，D45，C43，D43给电容C42充电，这一充电过程很快就结束了(电容 C43起限制充电过程的作用)。当Q42导通时，由于变压器存有能量，整流桥BR4输入电压、C43 上的电压加上变压器T412上的电压，使得电流通过D42，C43，D44，T412给电容C42充电。第二种单级电源高功率因数校正电路在图3中，整流桥BR3的输入接交流电源，输出并接电容C31 ；整流桥BR3输出正极 接二极管D31的正极、开关管Q32的漏极相连，二极管D31的阴极接储能电容C33的的正极端， 储能电容C33的负极端接整流桥的负极端，开关管Q32的源极接电感L31的一端，电感L31的 另一端接电容C32的一端、二极管D32的正极，二极管D32的负极接二极管D33的阴极、变压器 T3的初级线圈T312的一端，二极管D33的阳极与电容C32的另一端接储能电容C33的负极端， 变压器T3的初级线圈T312的另一端接储能电容C33正极、变压器T的初级线圈T311的一端， 变压器T的初级线圈T311的另一端接开关管Q31的漏极，开关管Q31的源极接储能电容C33的 负极，变压器T的初级线圈T311与变压器T的初级线圈T312的异名端相连，次级线圈T422接 次级电路。第二种单级电源高功率因数校正电路工作原理如下当开关管Q31导通，开关管Q32导通时，电流通过变压器的初级线圈T311转换成次级 线路的电能，同时，整流桥输出端的电流通过开关管Q32、电感L31给电容C32充电，由于变压 器的初级线圈T312的存在，阻止电流通开关管Q32、电感L31、二极管D32、变压器的初级线圈 T312向储能电容C33充电；当开关管Q31截止，开关管Q32截止时，电容C32上的电压和初级线 圈T312上的电压使得电流通过二极管D32、变压器的初级线圈T312向储能电容C33充电，由于 电容C32上的电能有限，使得变压器上的储能能释放给电容C33。
权利要求
一高功率因数电源校正电路，由整流电路、功率因数校正电路、电能转换电路组成；整流电路由整流桥、第一电容C1组成，具体接法是整流桥BR输入接交流电源，电容C1并接在整流桥的输出端；电能转换电路由第一开关管Q1、第二开关管Q2、变压器T的第一组初级线圈T11、变压器T的次级线圈T22、第三电容C3、第四电容C4、第五C5组成，其中第二开关管Q2的漏极接第四电容C4的正极，第二开关管Q2的源极接第一开关管Q1的漏极、变压器T的第一组初级线圈T11的一端，变压器T的第一组初级线圈T11的另一端接第三电容C3的一端，第三电容C3的另一端接第四电容C4的负极、第五电容C5的正极，第五电容C5的负极接第一开关管Q1的源极，并接于整流桥BR的负极端，次级线圈接次级电路；功率因数校正电路由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3第四二极管D4、第二电容C2、变压器T的第二组初级线圈T12组成，具体的接法第一二极管D1、第二二极管D3的阳极相连接于整流桥的输出正极端，第一二极管D1的阴极接第二二极管D2的阳极、第二电容C2的一端，第二电容C2的另一端接变压器T的第二组初级线圈T12的一端，变压器T的第二组初级线圈T12的另一端接第三二极管D3的阴极、第四二极管D4的阳极，第二二极管D2、第四二极管D4的阴极相连接于第四电容C4的正极。
2.根据权利要求1所述的高功率因数电源校正电路，功率因数校正电路由第一二极 管D1、第二二极管D2、第三二极管D3第四二极管D4、第二电容C2、变压器T的第二组初级线 圈T12组成，具体的接法第一二极管D1、第二二极管D3的阳极相连接于整流桥的输出正极 端，第一二极管D1的阴极接第二二极管D2的阳极、第二电容C2的一端，第二电容C2的另一 端接变压器T的第二组初级线圈T12的一端，变压器T的第二组初级线圈T12的另一端接第 三二极管D3的阴极、第四二极管D4的阳极，第二二极管D2、第四二极管D4的阴极相连接于 第四电容C4的正极；其中第二电容C2、变压器T的第二组初级线圈T12的位置可以互换，第 二电容C2的作用是限制外路电源给第四电容、第五电容充电的充电量，以保证能够充分地 释放变压器上的余能，按照不同的功率选择第二电容的大小。
3.根据权利要求1所述的高功率因数电源校正电路，用于电子镇流器电路，将变压器 的次级线圈去除，在变压器第一组线圈后加负载(灯)或在第一组初级线圈和第三电容中 间加负载(灯)，或第三电容和第四电容的负极，第五电容正极中间加负载(灯)，。
4.根据权利要求1所述的高功率因数电源校正电路，电能转换电路中的第一组初级线 圈T11和第三电容C3的位置可以互换。
5.一高功率因数电源校正电路，由整流电路、功率因数校正电路、电能转换电路组成； 整流电路由整流桥BR4、第一电容C41组成，具体接法是整流桥BR4输入接交流电源，电容 C41并接在整流桥的输出端；电能转换电路由第一开关管Q41第二开关管Q42、变压器T4的第 一组初级线圈T411、变压器T4的次级线圈T422组成，其中第一开关管Q41的漏极接储能电容 C42正极，第一开关管Q41的源极接变压器T4的第一组初级线圈T411的一端，变压器T的第一 组初级线圈T411的另一端接第二开关管Q42的漏极，第二开关管Q42的源极接第二电容C42的 负极并接于整流桥输出的负极端，次级线圈T422接次级电路；功率因数校正电路由第一二 极管D41、第二二极管D42第三二极管D43、第四二极管D44、第五二极管D45、第二电容C42、第三 电容C43、变压器T4的第二组初级线圈T412组成，具体的接法第一二极管D41、第二二极管D42 的阳极相连接于整流桥BR4输出的正极端，第二二极管D42的阴极接第三二极管D43的阳极、 第三电容C43的一端，第三电容C43的另一端接第四二极管D44阳极、第五二极管D45的阴极，第四二极管D44的阴极接变压器T4的第二组初级线圈T412的一端，变压器T的第二组初级线 圈T412的另一端接第三二极管D43的阴极、第二电容C42的正极，第一二极管的D41的阴极接 变压器T4的第一组初级线圈T411的一端、第一开关管Q41的源极，变压器T4的第一组初级线 圈T411的另一端接第五二极管D45的阳极、第二开关管Q42的漏极，第二电容C42的负极接整 流桥输出的负极。
6.根据权利要求5所述的高功率因数电源校正电路，功率因数校正电路由第一二极 管D41、第二二极管D42第三二极管D43、第四二极管D44、第五二极管D45、第二电容C42、第三电 容C43、变压器T4的第二组初级线圈T412组成，具体的接法第一二极管D41、第二二极管D42的 阳极相连接于整流桥BR4输出的正极端，第二二极管D42的阴极接第三二极管D43的阳极、第 三电容C43的一端，第三电容C43的另一端接第四二极管D44阳极、第五二极管D45的阴极，第 四二极管D44的阴极接变压器T4的第二组初级线圈T412的一端，变压器T的第二组初级线圈 T412的另一端接第三二极管D43的阴极、第二电容C42的正极，第一二极管的D41的阴极接变 压器T4的第一组初级线圈T411的一端，变压器T4的第一组初级线圈T411的一端接第五二极 管D45的阳极，第二电容C42的负极接整流桥输出的负极，其中第二组初级线圈T412接第四二 极管阴极与第二组初级线圈T411接第五二极管阳极的那一端为同名端，第三电容C43的作用 是限制外路电源给第二电容充电的充电量，以保证能够充分地释放变压器上的余能，按照 不同的功率选择第三电容的大小。
7.一高功率因数电源校正电路，由整流电路、功率因数校正电路、电能转换电路组成； 整流电路由整流桥BR3、第一电容C31组成，具体接法是整流桥BR3输入接交流电源，第一 电容C31并接在整流桥的输出端；电能转换电路由第一开关管Q31、第三电容C33、变压器T3 的第一组初级线圈T311、变压器T3的次级线圈T322组成，其中第三电容C33的正极极接变压器 T3的第一组初级线圈T311的一端，变压器T3的第一组初级线圈T311另一端接第一开关管Q31 的漏极，第一开关管Q31的源极接第三电容C33的负极并接于整流桥输出的负极，次级线圈 T422接次级电路；功率因数校正电路由第一二极管D31、第二二极管D32、第三二极管D33、第 二电容C32、第三电容C33、变压器T的第二组初级线圈T312、电感L31、第二开关管Q32组成，具 体的接法第一二极管D31的阳极与第二开关管Q32的漏极相连并接在整流桥输出的正极，第 一二极管D31的阴极接第三电容C33的的正极端，第三电容C33的负极端接整流桥的负极端， 第二开关管Q32的源极接电感L31的一端，电感L31的另一端接第二电容C32的一端、第二二极 管D32的阳极，第二二极管D32的阴极接第三二极管D33的阴极、变压器T3的第二组初级线圈 T312的一端，第三二极管D33的阳极、第二电容C32的另一端接第三电容C33的负极相连，变压 器T3的第二组初级线圈T312的另一端接第三电容C33正极、变压器T的第一组初级线圈T311 的一端。
8.根据权利要求6所述的高功率因数电源校正电路，功率因数校正电路由第一二极管D31、第二二极管D32、第三二极管D33、第二电容C32、第三电容C33、变压器T的第二组初级线 圈Τ312、电感L31、第二开关管Q32组成，具体的接法第一二极管D31的阳极与第二开关管Q32的 漏极相连并接在整流桥输出的正极，第一二极管D31的阴极接第三电容C33的的正极端，第三 电容C33的负极端接整流桥的负极端，第二开关管Q32的源极接电感L31的一端，电感L31的另 一端接第二电容C32的一端、第二二极管D32的阳极，第二二极管D32的阴极接第三二极管D33 的阴极、变压器T3的第二组初级线圈T312的一端，第三二极管D33的阳极、第二电容C32的另一端接第三电容C33的负极相连，变压器T3的第二组初级线圈T312的另一端接第三电容c33、 变压器T的第一组初级线圈T311的一端，第二电容C32用来限制外电路对第三电容C33的充 电电流，使得变压器的余能得到充分的释放，按照不同的功率选择第二电容的大小，变压器 第一组初级线圈接第二组初级线圈的那一端与第二组初级线圈接第二二极管阴极的那一 端为同名端。
全文摘要
一种高功率因数电源校正电路，由整流电路、电能转换电路、功率因数校正电路组成。利用变压器一组初级线圈使得变压器在开关管截止时给储能电容充电，并利用一个小电容的储能有限这一特性，限制外电路给储能电容充电的充电量，使得变压器的在关断时，变压器上的余能完全的释放给储能电容，从而实现防止个变压器的饱和。
文档编号H05B41/282GK101944844SQ20091022464
公开日2011年1月12日 申请日期2009年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者林福泳 申请人:林福泳;林福祥