专利名称：有源功率因数修正单元电路的制作方法
技术领域：
有源功率因数修正单元电路本实用新型涉及照明电路领域，尤其涉及一种应用于交流电子镇流器上的有源功 率因数修正单元电路。随着绿色照明的推广，节能高效的荧光灯及其电子镇流器得到大规模的应用。现 有的交流电压(AC)输入，专业型电子镇流器均采用有源功率因数修正进行电路升压，以获 得高功率因数，同时得到稳定的镇流器直流工作电压(DC)，供给半桥逆变单元电路，再由 LC谐振点灯单元电路恒功率点灯。现阶段为适应低碳经济，国际国内对电子镇流器的能耗 标准提出了更高的要求，并对电磁兼容(EMC)标准增项，以往只制定9KHz-30MHz的传导辐 射限值要求，新标准又增加了 30MHz-300MHz发射限值要求，由现有技术中的有源功率因数 修正单元电路组合而制成的电子镇流器已不能满足以上的新标准限值要求。现有技术中的有源功率因数修正单元电路如
图1所示，其中，储能电感L、快恢复 二级管VD、不定频峰值电流型控制芯片IC(如现有技术产品中的断续模式、不定频率峰值 电流控制、APFC升压变换器)、场效应开关管VT和滤波电容C，上述元器件组成的电路利用 升压原理，以此得到功率因数的修正，并得到恒定的输出电压，供给电子镇流器逆变点灯的 电源(DC)，图1为一个硬开关的有源功率因数修正单元电路，在场效应开关管VT导通时， 快恢复二级管VD的反向恢复电流全部损耗在场效应开关管VT导通过程中，使场效应开关 管VT的开关损耗加大，另场效应开关管VT在关断时，由于场效应开关管VT的延迟时间及 拖尾特性，使电流不能立即为零，此时场效应开关管VT源极、漏极两端电压快速上升，场效 应开关管VT两端源极、漏极电压电流同时并存，形成功率三角区，使场效应开关管VT产生 瞬时电应力，增加电能损耗及电磁騷扰。现有技术的有源功率因数修正单元电路是一个典型的硬开关电路，场效应开关管 VT不能在零电流和零电压状态下进行开关，因此场效应开关管VT在开关过程中电能损耗 较大；场效应开关管VT在开关过程中产生很大dv/dt (即电压上升率)和di/dt (电流上 升率)，由此产生强烈的电磁辐射，以现有技术的有源功率因数修正单元电路组合成的电子 镇流器不能满足新的能效标准及新的EMC标准的要求。本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种有源功率因数修正单元 电路，具有低耗能和低电磁辐射的特点。本实用新型提供的有源功率因数修正单元电路，包括储能电感(L)、快恢复二级 管(VD)、不定频峰值电流型控制芯片(IC)、场效应开关管(VT)和滤波电容(C)，储能电感 (L) 一端为脉动直流电输入端，另一端与快恢复二级管(VD)正极相连，快恢复二级管(VD) 的负极接滤波电容(C) 一端作为直流电正输出，场效应开关管VT的栅极与不定频峰值电流 型控制芯片(IC)连接，还包括一缓冲电感(Li)、二极管(VDl)和无感电容二(C2)，所述的缓冲电感(Li)连接于场效应开关管(VT)漏极和快恢复二级管VD的正极之间；所述的二极 管(VDl)的正负极分别连接于场效应开关管(VT)漏极与无感电容二(C2) —端之间，所述 场效应开关管(VT)的源极、无感电容二(C2)的另一端、滤波电容(C)的另一端一同接地， 作为电源输出负极。其中，有源功率因数修正单元电路还包括二极管二(VD2)、二极管三(VD3) ’二 极管二(VD2)的正极与无感电容二(C2)的非接地端相连，负极与二极管三(VD3)的正极 相连；二极管三(VD3)的负极与滤波电容(C)的非接地端连接；二极管二(VD2)、二极管三 (VD3)构成了无感电容二(C2)与滤波电容(C)之间的通路；当场效应开关管(VT)关断后， 无感电容二(C2)充满电荷，当下一工作周期即场效应开关管(VT)下一次关断前，无感电容 二(C2)通过二极管二(VD2)、二极管三(VD3)放电，并将无感电容二(C2)电能转换至电源 输出正极。其中，有源功率因数修正单元电路还包括无感电容一(Cl)，其一端与二极管 (VD2)负极相连，另一端与快恢复二级管(VD)正极相连。其中，所述不定频峰值电流型控制芯片(IC)是型号为L6562的系列型芯片。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点本实用新型的有源功率因数修正单元电路，受控于不定频峰值电流型控制芯片IC 的场效应开关管VT和该缓冲电感Ll、无感电容二 C2和二极管一 VDl构成无损缓冲电路，使 场效应开关管VT由硬开关工作模式转化为具有零电流开通，零电压关断的软开关工作模 式，减小了场效应开关管VT在开关过程中的电压电流同时存在的时间，从而减小场效应开 关管VT的开关损耗；并且可同时降低场效应开关管VT开关过程中的电应力及产生dv/dt， di/dt的强度，使电磁辐射源减小，满足了对于电子镇流器30MHz-300MHz辐射的标准。本实 用新型有源功率因数修正单元电路是在现有技术上增加了缓冲电感、无感电容和二极管组 件，而应用在电子镇流器，单极效率可达97%，设计简单，节约成本。另外，本实用新型通过增加二极管二 VD2和二极管三VD3作为无感电容二 C2与滤 波电容C之间的通路，使得无感电容二 C2的电能可以作为直流电源DC输出而不至于浪费， 达到了节约能源的目的。图1为现有技术的有源功率因数修正单元电路的电路图；图2为本实用新型有源功率因数修正单元电路的电路图。为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的有源功率因数修正单元电路，其具体实施方 式、结构、特征及其功效，说明如后。本实用新型提供的有源功率因数修正单元电路，如图2所示，包括储能电感L、快 恢复二级管VD、不定频峰值电流型控制芯片IC、场效应开关管VT、滤波电容C、缓冲电感Li、 二极管一 VD1、无感电容二 C2等源器件，场效应开关管VT与缓冲电感Li、二极管一 VD1、无 感电容二 C2构成无损缓冲电路，而使场效应开关管VT工作在零电流开通，零电压关断工作模式，降低了场效应开关管VT开关过程中产生dv/dt，di/dt的强度，从而减小了电磁辐射 源，降低了电磁辐射，满足了对于电子镇流器30MHz-—300MHz辐射的标准。储能电感L 一端为脉动直流电输入端，另一端与快恢复二级管VD正极相连，快恢 复二级管VD的负极接滤波电容C作为DC输出，场效应开关管VT的栅极与不定频峰值电流 型控制芯片IC连接，场效应开关管VT的漏极连接缓冲电感Ll的下端，缓冲电感Ll的上端 连接快恢复二级管VD的正极，场效应开关管VT的漏极同时与二极管一 VDl正极连接，二极 管一 VDl负极与无感电容二 C2上端连接，场效应开关管VT的源极、无感电容二 C2、滤波电 容C下端一同接地，作为直流电源输出负极，以上所描述电路完成本实用新型的功能，即场 效应开关管VT零电流开通、零电压关断。另本实施例中的电路中还包括二极管二 VD2、二极管三VD3和无感电容一 Cl，其功 能是当场效应开关管VT关断后，无感电容二 C2充满电荷，当下一工作周期即场效应开关管 VT下一次关断前，要将无感电容二 C2电能放掉，因此设置了二极管二 VD2、二极管三VD3作 为放电通道，并将无感电容二 C2电能转换至电源输出正极。本实施例的所述不定频峰值电流型控制芯片IC是型号为L6562的系列芯片。缓 冲电感Ll使脉动直流电流流经储能电感L时，场效应开关管VT的电流缓慢上升，实现零电 流导通。本实用新型应用于电子镇流器中，电子镇流器在工作时，储能电感L 一端输入是 经全桥整流器电路输入的脉动直流电压和电流，脉动直流电流通过储能电感L时将储能电 感L的铁芯磁化，即电转化为磁，第一时刻，场效应开关管VT受控于不定频峰值电流型控制 芯片IC而导通，脉动直流电流经储能电感L，缓冲电感Ll和场效应开关管VT漏极、源极至 脉动直流的地端，在储能电感L进行储能过程中，脉动直流电流经缓冲电感Ll时，其上的电 流不能突变，流经场效应开关管VT的电流缓慢上升，实现零电流导通。当场效应开关管VT 受控于不定频峰值电流型控制芯片IC关断时，无感电容二 C2两端电压不能突变，缓慢上 升，即由于无感电容本身的特性，当直流电压加在电容两端时，电容处于充电过程，电荷量 逐渐增加，电位缓慢上升，无感电容二 C2电位不能立即上升。二极管一 VDl作为场效应开 关管VT漏极和无感电容二 C2的通路，场效应开关管VT漏极电压经过二极管一 VDl，在同一 时刻场效应开关管VT漏极的电压等于无感电容二 C2的电压。即无感电容二 C2电位不能 立即上升，致使二极管一 VDl负极电位不能立即上升，导致二极管一 VDl的正极即场效应开 关管VT的漏极电位也不能立即上升，故而使场效应开关管VT实现零电压关断。二极管二 VD2和二极管三VD3作为无感电容二 C2与滤波电容C之间的通路，使得 无感电容二 C2的电能转换至电源输出正极而不至于浪费，达到了节约能源。本实用新型的有源功率因数修正单元电路中，受控于不定频峰值电流型控制芯片 IC的场效应开关管VT和缓冲电感Li、无感电容二 C2和二极管一 VDl组成无损缓冲电路， 使场效应开关管VT工作在零电流开通、零电压关断的模式下，减小了场效应开关管VT在开 关过程中的电压电流同时存在的时间，从而减小场效应开关管VT的开关损耗，并且可同时 降低场效应开关管VT开关过程中产生dv/dt，di/dt的强度，使电磁辐射源减小，满足了对 于电子镇流器30MHz-300MHz辐射的标准。本实用新型有源功率因数修正单元电路是在现 有技术上增加了缓冲电感、无感电容和二极管等器件，而应用在电子镇流器中，单极效率可 达97 %，设计简单，可节约成本。[0023] 在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以 做出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型的说明书和附 图被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求一种有源功率因数修正单元电路，包括储能电感(L)、快恢复二级管(VD)、不定频峰值电流型控制芯片(IC)、场效应开关管(VT)和滤波电容(C)，储能电感(L)一端为脉动直流电输入端，另一端与快恢复二级管(VD)正极相连，快恢复二级管(VD)的负极接滤波电容(C)一端作为直流电输出正极，场效应开关管VT的栅极与不定频峰值电流型控制芯片(IC)连接，其特征在于，还包括一缓冲电感(L1)、二极管(VD1)和无感电容二(C2)，所述的缓冲电感(L1)连接于场效应开关管(VT)漏极和快恢复二级管VD的正极之间；所述的二极管(VD1)的正负极分别连接于场效应开关管(VT)漏极与无感电容二(C2)一端之间，所述场效应开关管(VT)的源极、无感电容二(C2)的另一端、滤波电容(C)的另一端一同接地，作为电源输出负极。
2.如权利要求1所述的有源功率因数修正单元电路，其特征在于，还包括二极管二 (VD2)、二极管三(VD3) ；二极管二(VD2)的正极与无感电容二(C2)的非接地端相连，负极 与二极管三(VD3)的正极相连；二极管三(VD3)的负极与滤波电容(C)的非接地端连接；二 极管二(VD2)、二极管三(VD3)构成了无感电容二(C2)与滤波电容(C)之间的通路；当场 效应开关管(VT)关断后，无感电容二(C2)充满电荷，当下一工作周期即场效应开关管(VT) 下一次关断前，无感电容二(C2)通过二极管二(VD2)、二极管三(VD3)放电，并将无感电容 二(C2)电能转换至电源输出正极。
3.如权利要求2所述的有源功率因数修正单元电路，其特征在于，还包括无感电容一 (Cl)，其一端与二极管(VD2)负极相连，另一端与快恢复二级管(VD)正极相连。
4.如权利要求3所述的有源功率因数修正单元电路，其特征在于，所述不定频峰值电 流型控制芯片(IC)是型号为L6562的系列型芯片。
专利摘要本实用新型公开的有源功率因数修正单元电路，在现有的有源功率因数修正单元电路中增加缓冲电感、二极管和无感电容，所述的缓冲电感连接于场效应开关管漏极和快恢复二级管的正极之间；快恢复二极管负极作为直流正输出。所述的二极管的正负极分别连接于场效应开关管漏极与无感电容二的一端之间，所述场效应开关管的源极、无感电容二的另一端、滤波电容的另一端一同接地，作为电源输出负极。本实用新型可减小场效应开关管的开关损耗，同时降低场效应开关管开关过程中产生dv/dt(电压上升率)，di/dt(电流上升率)的强度，使电磁辐射源减小，满足了对于电子镇流器30MHz-300MHz辐射的标准。
文档编号H05B41/14GK201754644SQ20102020686
公开日2011年3月2日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者杨建华 申请人:杨建华