专利名称：正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单相有源功率因数校正升压器，特别是一种直接接交流而输出正、负双电压的单相有源功率因数校正升压器，即正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器。
背景技术：
在现有技术中，为了提高电源的功率因数、减小用电无功损耗，通常都采用功率因数校正电路来提高电源设备的功率因数，而现有的单相有源功率因数校正电路，即单相有源功率因数校正升压器，一般都是由储能电感L、整流二极管D、输出滤波电容C、开关管S、专用的脉宽调制集成电路和其外围组件构成的开关管开关控制器4与输入电压信号采样器1、输入电流信号采样器2及输出电压信号采样器3构成的，如附图1所示，开关管开关控制器4依据检取的输入电压信号、输入电流信号和输出电压负反馈信号控制构成的功率因数校正升压器工作，一般接在整流器DZ的输出端使用，输出仅为单电压(正电压或负电压)，由于输出不能直接接逆变电路，而在逆变时，中间还需设置隔离装置，因而制造的AC-AC电源电路复杂，制造成本高，除此之外，这样的功率因数校正升压器接在整流器DZ输出端制造的电源，还由于需主整流器DZ且主整流器DZ要承担用电负载、容量要求大，增加制造成本。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有的单相有源功率因数校正升压器单电压输出之不足，而提供一种直接接交流而输出正、负双电压的单相有源功率因数校正升压器，即正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案为这种直接接交流而输出正、负双电压的单相有源功率因数校正升压器，即正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，它是由储能电感L、正电压输出整流二极管D1与正电压输出滤波电容C1、负电压输出整流二极管D2与负电压输出滤波电容C2、全波整流器6、开关管S、专用的脉宽调制集成电路和其外围组件构成的开关管开关控制器4、输入电压信号采样器1和其输出端连接的有源正向精密检波器7、输入电流信号采样器2及正电压输出信号采样器31、正电压输出信号反馈控制模拟开关K1、负电压输出信号采样器32、负电压输出信号反相器9、负电压输出信号反馈控制模拟开关K2、输入交流信号采样器5及其输出端连接的控制信号发生器8构成的，输入交流信号采样器5输出端连接的控制信号发生器8是一过零触发器，输出与输入交流同频同相的方波信号，控制正电压输出信号反馈控制模拟开关K1和负电压输出信号反馈控制模拟开关K2于输入交流正、负半周内轮流工作，而整流器6接在储能电感L的输出端，开关管S接在整流器6的输出端，开关管开关控制器4的输入电压信号输入端与有源正向精密检波器7的输出端相连、输入电流信号输入端与输入电流信号采样器2的输出端相连，储能电感L、接在储能电感L输出端的整流器6及接在整流器6输出端的开关管S和接在储能电感L输出端的正电压输出整流二极管D1与正电压输出滤波电容C1构成正电压输出功率因数校正升压器，储能电感L、接在储能电感L输出端的整流器6及接在整流器6输出端的开关管S和接在储能电感L输出端的负电压输出整流二极管D2与负电压输出滤波电容C2构成负电压输出功率因数校正升压器，正、负电压输出信号采样器(31、32)的输入端分别与正、负电压输出功率因数校正升压器的输出端相连，正电压输出信号采样器31的输出端通过正电压输出信号反馈控制模拟开关K1与开关管开关控制器4的输出电压反馈信号输入端相连，负电压输出信号采样器32的输出端与负电压输出信号反相器9的输入端相连，负电压输出信号反相器9的输出端通过负电压输出信号反馈控制模拟开关K2与开关管开关控制器4的输出电压反馈信号输入端相连，输入交流信号采样器5接在交流输入端、其输出端连接的控制正电压输出信号反馈模拟开关K1和负电压输出信号反馈模拟开关K2轮流工作的控制信号发生器8的输出端与控制正电压输出信号反馈的模拟开关K1控制端和控制负电压输出信号反馈的模拟开关K2控制端相连。这样的正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，有源正向精密检波器7用于在输入交流负半周内将输入电压信号采样器1检取的输入电压信号反相变为极性与输入电压信号采样器1在输入交流正半周内检取的输入电压信号相同而仅反映输入电压幅值的输入电压信号，这样，在输入交流的正半周内，构成的正电压输出功率因数校正升压器由开关管开关控制器4依据实际检取的输入电压信号、输入电流信号和通过正电压输出信号反馈控制模拟开关K1反馈的正输出电压负反馈信号控制工作；而在输入交流的负半周内，构成的负电压输出功率因数校正升压器即可由开关管开关控制器4依据检取并经有源正向精密检波器7反相而仅反映输入电压幅值的输入电压信号、输入电流信号和通过负电压输出信号反相器9反相并通过负电压输出信号反馈控制模拟开关K2反馈的负输出电压负反馈信号控制工作。
本实用新型所提供的这种正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，将输出正电压与输出负电压的两套功率因数校正电路巧妙地结合在了一起，解决了现有的单相有源功率因数校正升压器单电压输出不能直接接逆变电路的问题，不仅能提高电源的功率因数，减小用电无功损耗，而且还使制造的AC-AC电源电路简化、成本降低，而直接接交流输入的无主整流器技术方案，使电路更简化、节能，也使电源制造成本更低、可靠性更高。
图1为现有使用中的单相有源功率因数校正升压器的电原理图。
图2为本实用新型所提供的正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器的电原理图。
图3为本实用新型实施例所提供的正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器的电原理图。
具体实施方式
参照附图2、3，本实用新型实施例所提供的这种正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，它是由储能电感L、正电压输出整流二极管D1与正电压输出滤波电容C1、负电压输出整流二极管D2与负电压输出滤波电容C2、全波整流器6、开关管S、UC3854型脉宽调制集成电路和其外围组件构成的开关管开关控制器4、输入电压信号采样器1和其输出端连接的有源正向精密检波器7、输入电流信号采样器2及正电压输出信号采样器31、正电压输出信号反馈控制模拟开关K1、负电压输出信号采样器32、负电压输出信号反相器9、负电压输出信号反馈控制模拟开关K2、输入交流信号采样器5及其输出端连接的控制信号发生器8构成的，所述的有源正向精密检波器7由运算放大器T1、运算放大器T1输出端连接的检波二极管D3及跨接在检波二极管D3输出端与运算放大器T1反相输入端间的电阻R1和电容C3构成，运算放大器T1反相输入端与输入电压信号采样器1输出端相连；所述的负电压输出信号反馈控制模拟开关K2是一个组合开关，由两模拟开关(K21、K22)组合构成，模拟开关K21的控制端通过限流电阻R7接高电位并通过模拟开关K22接低电位；所述的输入交流信号采样器5由分压电阻(R2、R3)和与电阻R3并联的稳压二极管Dw构成，其输出端连接的控制信号发生器8是一过零触发器，由运算放大器T2和其同相输入端偏置分压电阻(R4、R5)及跨接在运算放大器T2输出端与其同相输入端间的电阻R6构成，输出与输入交流同频同相的方波信号，控制正电压输出信号反馈控制模拟开关K1和负电压输出信号反馈控制组合模拟开关K2于输入交流正、负半周内轮流工作，而整流器6接在储能电感L的输出端，开关管S接在整流器6的输出端，开关管开关控制器4的输入电压信号输入端与有源正向精密检波器7的检波二极管D3的输出端相连、输入电流信号输入端与输入电流信号采样器2的输出端相连，储能电感L、接在储能电感L输出端的整流器6及接在整流器6输出端的开关管S和接在储能电感L输出端的正电压输出整流二极管D1与正电压输出滤波电容C1构成正电压输出功率因数校正升压器，储能电感L、接在储能电感L输出端的整流器6及接在整流器6输出端的开关管S和接在储能电感L输出端的负电压输出整流二极管D2与负电压输出滤波电容C2构成负电压输出功率因数校正升压器，正、负电压输出信号采样器(31、32)的输入端分别与正、负电压输出功率因数校正升压器的输出端相连，正电压输出信号采样器31的输出端通过正电压输出信号反馈控制模拟开关K1与开关管开关控制器4的输出电压反馈信号输入端相连，负电压输出信号采样器32的输出端与负电压输出信号反相器9的输入端相连，负电压输出信号反相器9的输出端通过负电压输出信号反馈控制组合模拟开关K2的模拟开关K21与开关管开关控制器4的输出电压反馈信号输入端相连，输入交流信号采样器5接在交流输入端、其输出端连接的控制正电压输出信号反馈模拟开关K1和负电压输出信号反馈模拟开关K2轮流工作的控制信号发生器8的输出端与控制正电压输出信号反馈的模拟开关K1控制端和控制负电压输出信号反馈的组合模拟开关K2的模拟开关K22控制端相连。
图中，U+—正直流电。
权利要求1.一种正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，具有储能电感(L)、整流二极管与输出滤波电容、开关管(S)、专用的脉宽调制集成电路和其外围组件构成的开关管开关控制器(4)、输入电压信号采样器(1)、输入电流信号采样器(2)及输出信号采样器，其特征在于它是由储能电感(L)、正电压输出整流二极管(D1)与正电压输出滤波电容(C1)、负电压输出整流二极管(D2)与负电压输出滤波电容(C2)、全波整流器(6)、开关管(S)、专用的脉宽调制集成电路和其外围组件构成的开关管开关控制器(4)、输入电压信号采样器(1)和其输出端连接的有源正向精密检波器(7)、输入电流信号采样器(2)及正电压输出信号采样器(31)、正电压输出信号反馈控制模拟开关(K1)、负电压输出信号采样器(32)、负电压输出信号反相器(9)、负电压输出信号反馈控制模拟开关(K2)、输入交流信号采样器(5)及其输出端连接的控制信号发生器(8)构成的，输入交流信号采样器(5)输出端连接的控制信号发生器(8)是一过零触发器，而整流器(6)接在储能电感(L)的输出端，开关管(S)接在整流器(6)的输出端，开关管开关控制器(4)的输入电压信号输入端与有源正向精密检波器(7)的输出端相连、输入电流信号输入端与输入电流信号采样器(2)的输出端相连，储能电感(L)、接在储能电感(L)输出端的整流器(6)及接在整流器(6)输出端的开关管(S)和接在储能电感(L)输出端的正电压输出整流二极管(D1)与正电压输出滤波电容(C1)构成正电压输出功率因数校正升压器，储能电感(L)、接在储能电感(L)输出端的整流器(6)及接在整流器(6)输出端的开关管(S)和接在储能电感(L)输出端的负电压输出整流二极管(D2)与负电压输出滤波电容(C2)构成负电压输出功率因数校正升压器，正、负电压输出信号采样器(31、32)的输入端分别与正、负电压输出功率因数校正升压器的输出端相连，正电压输出信号采样器(31)的输出端通过正电压输出信号反馈控制模拟开关(K1)与开关管开关控制器(4)的输出电压反馈信号输入端相连，负电压输出信号采样器(32)的输出端与负电压输出信号反相器(9)的输入端相连，负电压输出信号反相器(9)的输出端通过负电压输出信号反馈控制模拟开关(K2)与开关管开关控制器(4)的输出电压反馈信号输入端相连，输入交流信号采样器(5)接在交流输入端、其输出端连接的控制正电压输出信号反馈模拟开关(K1)和负电压输出信号反馈模拟开关(K2)轮流工作的控制信号发生器(8)的输出端与控制正电压输出信号反馈的模拟开关(K1)控制端和控制负电压输出信号反馈的模拟开关(K2)控制端相连。
2.根据权利要求1所述的正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，其特征在于所述的负电压输出信号反馈控制模拟开关(K2)是一个组合开关，由两模拟开关(K21、K22)组合构成，模拟开关(K21)的控制端通过限流电阻(R7)接高电位并通过模拟开关(K22)接低电位，负电压输出信号反相器(9)的输出端通过组合模拟开关(K2)的模拟开关(K21)与开关管开关控制器(4)的输出电压反馈信号输入端相连，控制信号发生器(8)的输出端与组合模拟开关(K2)的模拟开关(K22)控制端相连。
3.根据权利要求1或2所述的正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，其特征在于所述的有源正向精密检波器(7)是由运算放大器(T1)、运算放大器(T1)输出端连接的检波二极管(D3)及跨接在检波二极管(D3)输出端与运算放大器(T1)反相输入端间的电阻(R1)和电容(C3)构成的，运算放大器(T1)反相输入端与输入电压信号采样器(1)输出端相连。
4.根据权利要求1或2所述的正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，其特征在于所述的输入交流信号采样器(5)是由分压电阻(R2、R3)和与电阻(R3)并联的稳压二极管(Dw)构成的，其输出端连接的控制信号发生器(8)由运算放大器(T2)和其同相输入端偏置分压电阻(R4、R5)及跨接在运算放大器(T2)输出端与其同相输入端间的电阻(R6)构成。
5.根据权利要求3所述的正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，其特征在于所述的输入交流信号采样器(5)是由分压电阻(R2、R3)和与电阻(R3)并联的稳压二极管(Dw)构成的，其输出端连接的控制信号发生器(8)由运算放大器(T2)和其同相输入端偏置分压电阻(R4、R5)及跨接在运算放大器(T2)输出端与其同相输入端间的电阻(R6)构成。
专利摘要一种正、负双电压输出的单相有源功率因数校正升压器，由储能电感、正负电压输出整流二极管、正负电压输出滤波电容、全波整流器、开关管及其开关控制器、输入电压信号采样器和其输出端连接的有源正向精密检波器、输入电流信号采样器及正负电压输出信号采样器、正负电压输出信号反馈控制模拟开关、负电压输出信号反相器、输入交流信号采样器及其输出端连接的控制信号发生器构成，解决了单相有源功率因数校正升压器单电压输出不能直接接逆变电路的问题，不仅能提高电源的功率因数，减小用电无功损耗，而且还使制造的AC－AC电源电路简化、成本降低，而直接接交流输入的无主整流器技术方案，使电路更简化、节能，也使电源制造成本更低、可靠性更高。
文档编号H02J3/18GK2591836SQ02247979
公开日2003年12月10日 申请日期2002年8月27日 优先权日2002年8月27日
发明者陈冀生, 张耀南, 王国华, 韩广明, 杨东亮 申请人:石家庄国耀电子科技有限公司