专利名称：Pfc电路以及pfc变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种PFC电路和PFC变压器。
背景技术：
在交流转直流的电路中即AC-DC (交流变直流)的过程中，通常采用全桥整流电路对交流电进行整流再经过电容滤去高频率的交流，为后续电路(如直流变压装置)提供直流电压。首先电容是非线性电抗，导致电路中输入的电压和电流形成相位差，降低功率因素；其次，由于全桥整流电路利用的是二极管的单向导通原理，仅当电容上的电压低 于输入电压时，二极管才导通，这就造成成了电流波形的失真，同样也降低了功率因素。上述两个原因通常导致供电电路的谐波分量多，功率因素低下；功率因素通常维持在O. 5 O. 6之间。为了减少电网的干扰以及谐波分量的污染，通常用电设备都会在市电输入经全桥整流电路后，变压器之前通过PFC(Power Factor Correction)电路进行功率因素的校正。如图I所示为现在常见的PFC变压器，由PFC电路01和DC-DC直流变压器02共同构成。在PFC电路01中，市电输入后整流单元中的整流电路VBl与电感LI和受控开关Vl串联形成回路I ;同时，二极管VDl以及电容Cl与受控开关Vl并联，同时电容与后续电路并联，为后续电路提供直流电压。当受控开关在控制装置的控制下导通时，市电输入后在回路I中形成较大电流，电感LI将电能转换成磁场能储存起来；由于电路工作稳定后，电容内电荷累积电压升高，此时电容电压高于市电，而二级管VDl由于单向导通特性，此时处于截止状态，电容Cl对后续电路持续供电。通常状况下电容输出的电压高于最高市电电压的峰值。在通用线路输入下，最高AC线路电压往往达270V，通常电容输出的直流电压应该满足交流峰值ACmax*⑵1/2的条件，故电容Cl输出的电压少是380V，通常都设置在400V以上。当受控开关在控制装置控制下断开，由于LI放电与输入电压叠加与VB1-L1-VD1-C1形成通路对电容充电，最终由Cl将输出直流电压值变压器。电容Cl输出的电压将大于市电的原因是，在Cl充电阶段所受的电压是电感LI与市电的叠加，在高频率的控制装置控制线，Cl间隔性充电，最终会形成Cl电压大于市电且满足电路设计要求，形成输出的高压直流。功率因素PF =有效功率/视在功率=VI1WOSAA^Irms = I^COSAArms，其中，Vi是有效电压、I1为有效电流、Irms为基波电流，A为输入电压与回路中电流的的相位差，功率因素调整大的实现如下A、控制装置通过电路连接获取电容两端的电路形成反馈；B、控制装置根据反馈通过PFC分析比较模型的多重计算，控制开关管Vl的导通和闭合，使输入电流跟随输入电压，相位差为零，COSA = 1，同时使I·为正弦电以流消除谐波，使得I1Anos = 1，从而达到功率因素校正的目的。[0013]上述结构为PFC升压电路，技术相当成熟，功率因素经修正后可以达到O. 99，但是同时存在以下不足I、由于PFC升压电路的输出的直流电压达400V，要求电容耐压能力强，且必须能提供400V以上的电压，电容选择面较窄，且耐压性强的电容成本高。2、同时电容Cl输出的直流电压为后续的装置提供电压，电压高达400V，所以要求后续电路中的装置同样具有很强的耐压性能，如图I中所示的V2、V3、C2以及Tl均需要采用电压应力较高的器件，成本高
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供一种对各用电元件耐压性能要求低、成本低廉的PFC电路以及PFC变压器。为达上述目的，本实用新型PFC电路包括整流单元，由依次连接的输入交流电的两输入端、整流模块以及两输出整流电压的输出端组成；串联在所述整流单元两输出端的第一受控开关、电感以及电容；控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述第一受控开关的导通和断开；单向导通元件，与所述电感以及所述电容串联形成单向导通的释能回路；其中，当所述第一受控开关导通时，所述整流单元与所述电感以及所述电容串联形成储能回路，所述单向导通元件截止，所述电感将电能转换并储存为磁场能，所述电容去除输入电流中的高频分量；当所述第一受控开关断开时，所述整流单元开路，所述单向导通元件导通，所述电感，将储存的磁场能转换为电能，通过所述单向导通元件对所述电容充电，同时对外输出直流电压。优选地，所述控制单元包括依次连接的反馈检测子单元、PFC分析比较子单元以及控制电平输出子单元；所述反馈检测子单元一端连接在所述电容的正极，根据所述电容输出的电压输出反馈信号；所述PFC分析比较子单元，接收所述反馈检测子单元输出的反馈信号，并根据接收的反馈信号和内置的PFC分析比较模型，生成并输出驱动控制信号；所述控制电平输出子单元，接收所述驱动控制信号生成所述控制信号；其中所述控制信号为控制电平；当所述控制电平为高电平时所述受控开关导通，当所述控制电平为低电平时所述受控开关断开。优选地，所述反馈检测子单元包括电阻R5、R6、低压直流电源、晶闸管以及光耦合器；所述电阻R5与R6串联后与所述电容并联；所述晶闸管的A极和G极分别连接在所述电阻R6两端；所述晶闸管的K极与所述低压直流电源正极相连；所述光耦合器的发光部分连接在由所述低压直流电源和晶闸管串联而成的回路中；所述光耦合器的受光部分与所述PFC分析比较子单元相连；[0029]当所述电容的电压超过额定电压，所述晶闸管的导通，所述光耦合器的受光部分根据其发光部分发光的光信号输出电流；所述输出电流为所述反馈信号。优选地，所述反馈检测子单元包括一用于根据所述电容两端电压输出电流的电流传感器；所述电流传感器的输出电流输入到所述PFC分析比较子单元；所述PFC分析比较子单元根据所述电流传感器输出的电流生成驱动控制信号。优选地，所述控制电平输出子单元为PWM电平输出装置，所述控制电平为低电平时，输出的电压值为零；所述PWM电平输出装置根据所述驱动控制信号，调整控制电平的占空比。优选地，所述整流单元两输入端或两输出端上串联有一保险丝； 所述PFC电路还包括并联在所述电容两端的短路保护回路，当所述受控开关异常持续导通致使所述电容两端的电压超过额定电压，则所述短路保护回路导通与所述整流单元的两输出端串联形成低阻抗导通回路，产生大电流致使所述保险丝熔断。优选地，所述短路保护回路分为导通控制子回路以及串联子回路；所述导通控制子回路包括一个电压比较模块，所述串联子回路为一个并联在所述电容两端的第二受控开关；所述电压比较模块第一输入端连接在所述电容的正极，第二输入端输入一个预设电压；当所述电容的输出的电压值大于所述预设电压时，所述电压比较模块输出一个正向电压给所述第二受控开关，所述第二受控开关导通；当所述电容的输出的电压值等于或小于所述预设电压时，所述电压比较模块输出一个负向电压给所述第二受控开关，所述第二受控开关断开以使所述串联子回路断开。优选地，所述第一受控开关可为三极管或MOSET管；所述三极管的发射极和集电极串联在所述储能回路和所述释能回路中，所述三极管的基极连接在所述控制回路中；所述MOSET的漏极和源极串联在所述储能回路和所述释能回路中，所述MOSET的门极连接在所述控制回路中。优选地，所述第一受控开关，串联在所述电感以及所述电容的后端，与所述整流单元的输出端的负极相连。为达上述目的，本实用新型PFC变压器，包括交流电输入模块、PFC电路模块以及DC-DC变压模块就，其特征在于，所述PFC电路模块为上述PFC电路，所述交流电输入模块接收市电输入，为所述PFC电路提供交流电压；所述PFC电路为所述DC-DC变压模块提供输入的直流电压。本实用新型PFC电路以及PFC变压器的有益效果I、本实用新型PFC电路以及PFC变压器，改变了传统的PFC电路以及PFC变压器采用升压电路来实现功率因素调整的状况，由控制单元输出提升功率因素的控制信号，控制第一受控开关的导通和断开，同样可以提升功率因素，减少电网对包含有PFC电路或PFC变压器的用电设备干扰和谐波污染。2、本实用新型PFC电路以及PFC变压器，采用降压拓扑结构，储能回路导通时，电感和电容串联分压，电容输出的电压低于输入的交流电压；在储能回路断开由释能回路导通时，电感和电容共同为后续电路提供电能，输出电压依然低于输入电压。故对电容以及后续电路元件(如PFC变压器中的DC-DC变压模块一直流变压模块中的用电元件)的耐压性能要求降低，故各元件的成本降低，相对于传统的PFC电路以及PFC变压器成本低，经济效益好。3、本实用新型PFC电路以及PFC变压器，采用降压拓扑结构，输出的直流电压可控制在80V左右，远远低于传统的PFC电路以及PFC变压器中输出的直流电压是400V，以使后续的DC-DC变压模块中的变压器绕组匝数减少，因而变压器的体积减小，当所述PFC电路以及PFC变压器应用在用电设备的供电装置中时，进一步缩小了供电装置的体积，降低了供电装置成本的同时，提高了该用电设备与同类产品的竞争力。4、本实用新型PFC电路以及PFC变压器，采用短路保护回路，当PFC电路或PFC变压器中的受控开关异常持续导通时，短路保护回路将与整流单元形成低阻抗导通回路，产生大电流致使所述整流电路中的保险丝熔断，从而中断供电，保护用电设备以及供电网络中其他的原件。5、本实用新型PFC电路以及PFC变压器，采用短路保护回路，避免了电容被击穿引起火灾的的风险，应用在用电设备或用电网络中可以提高用电设备和用电网络的安全性倉泛。6、本实用新型PFC电路以及PFC变压器，将储能回路中第一受控开关设置电感以及电容之后与整流单元的负极相连，第一受控开关连接的电压较低，这样控制单元可以通过一个较小的电压就可以简便的实现对第一受控开关管的控制，控制简便。7、本实用新型PFC电路以及PFC变压器，结构简单、应用范围广，可应用于较大功率的直流用电设备中，打破了过去传统的升压式PFC电路和升压式PFC变压器垄断功率因素校正应用的局面，提供了更多更优的应用选择。
图I是传统升压式PFC变压器；图2A是本实用新型PFC电路实施例一、实施例二、实施例三、实施例四以及实施例五中所述结构示意图；图2B是图I所述PFC电路的受控开关导通的等效电路图；图2C是图I所述PFC电路的受控开关断开的等效电路图；图3是本实用新型PFC电路实施例三中所述控制单元的结构示意图；图4是本实用新型PFC电路实施例四中反馈检测子单元结构示意图；图5是本实用新型PFC电路实施例五中反馈检测子单元结构示意图；图6是本实用新型实施例六中所述的PFC电路结构示意图；图7是本实用新型实PFC变压器实施例八中所述结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型做进一步的描述。实施例一如图2A所示,本实施例PFC电路包括[0065]整流单元，用以对输入电压和输入电流进行整流；整流单元采用二极管全桥整流，串联在所述整流电路两输出端的第一受控开关、电感LI'以及电容Cl'；控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述受控开关的导通和断开；所述的PFC分析比较模型可以沿用传统的升压式PFC电路中的系统模型；与所述电感Lr以及所述电容Cr串联的单向导通元件；本实施例中采用的单向导通元件为二极管VDl'；其中，当所述第一受控开关导通时，所述整流单元与所述储能回路串联形成通路，所述单向导通元件二极管VDl'正向导通端的电压小于反向截止端的电压故处于截止状态，此时电路等效于图2B中所示的电路；所述电感LI'将电能转换并储存为磁场能，所述 电容cr去除输入电流中的高频分量；输出的直流电压的大小等于电容cr两端的电压 大小；此时电感LI'与电容Cl'是属于串联连接的，两元件的电压之和等于输入电压的大小，如若输入的是市电则输出的电压值小于市电峰值，电感LI'相对于电容Cl'的电压起到了一个分压降压的作用，通常电容Cl，两端电压值的大小可以根据用电设备要求而设置，受控开关关反复导通断开之后，电容Cl'两端的电压小于等于额定电压且趋于稳定，故输出的是一个小于输入市电峰值的直流电压；当所述第一受控开关断开时，所述整流单元以及所述储能回路均断开，所述电感LI'将储存的磁场能转换为电能并释放，所述单项导通元件二极管VDl'导通，所述电感Lli对所述电容Cr充电，同时对外输出直流电压，此时的电路结构等效于图2C所示，受控开关在控制单元的控制下断开，相对于整流单元处于开路状态下。为了保证向后端负载或DC-DC变压器提供连续电源输出，此时电感LI/将其储存的磁场能转换成电能通过二极管VDl响电容Cl'充电，保持电容Cl'两端的电压不变，同时向外输出直流电压，直流电压的大小等于电容CP两端的电压的大小。本实施例所述的PFC电路相对传统的升压式PFC电路或升压式PFC变压器，在元器件种类没有进行更换的情况下，变化各元器件的连接关系，从而可以以降压方式实现功率因素的提升、结构简单、对各元器件的耐压性能要求低，造价低，经济效益好。功率因素的提升包括两个方面一是通过调整输入电压和输入电流之间的相位差，相位差越小，功率因素越高；二是尽量的降低输入电流的谐波分量使输入电流呈现正弦波。PFC分析比较模型通过分析比较等多步骤的计算使输入电流跟随输入电压变化达到缩小相位差，同时使输入电流呈正弦波状可以消除谐波干扰，从而提升功率因素，减少电网的干扰以及谐波分量的污染。实施例二 如图2A所示，在实施例一的基础上，本实施例所述的第一受控开关工作在电流不连续模式下；通常状态下升压电路或降压电路中的受控开关的工作模式有两种。所述第一受控开关，导通一次持续的时间为导通周期；断开一次持续的时间为断开周期，相邻导通周期和断开周期共同形成一次开关周期；当电感在第一受控开关的作用下，断开周期内放电直至电流下降到零，在导通周期内流经电感的电流从零上升到峰值，则称所述受控开关工作在不连续模式下；如第一受控开关在一个开关周期内没有电流为零的点则第一受控开关工作在电流连续模式下。[0076]两种工作模式下都能起到功率因素调节的作用，但是在功率大于300瓦的用电设备中一般采用电流不连续模式。所述第一受控开关可以是三极管，控制单元向三极管的基极和集电极之间加载一个高电平，当所述高电平大于三极管的偏转电压时，三极管的发射极和集电极之间导通，储能回路导通，电感LI'储能。当控制单元向三极管的基极和集电极之间加载一个低电平，当所述低电平为零或小于三极管的偏转电压时，三极管的发射极和集电极之间相当于开路，储能回路截止，释能回路导通电感LI'通过单向导通元件释能。所述第一受控开关可以是MOSET管，控制单元向MOSET管的门极和源极之间加载一个高电平，当所述高电平大于MOSET管的偏转电压时，MOSET管的漏极和源极之间导通，储能回路导通，电感LI'储能。当控制单元向MOSET管的门极和源极之间加载一个低电平，当所述低电平为零或小于MOSET管的偏转电压时，MOSET管的漏极和源极之间相当于开路，储能回路截止，释能回路导通电感LI'通过单向导通元件释能。本实施PFC电路优选MOSET 管。实施例三如图2A、图2B、图2C以及图3所示，本实施例PFC电路包括整流单元，采用二极管全桥整流，包括两个输入交流点的输入端、整流模块以及两输出整流电压的输出端串联在所述整流电路两输出端之间的第一受控开关、电感LI'以及电容Cl'；包括控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述第一受控开关的导通和断开；所述的PFC分析比较模型可以沿用传统的升压式PFC电路中的系统模型，可以实现本实施例所需的各项功能；释能回路，包括相互串联的所述电感LI'、所述电容Cl'以及单向导通元件；本实施例中采用的单向导通元件为二极管VDl'；其中，当所述第一受控开关导通时，所述整流单元与所述电感LI，以及电容Cl，串联形成储能回路，所述单向导通元件二极管VDl'正向导通端的电压小于反向截止端的电压故处于截止状态，此时电路等效于图2B中所示的电路；所述电感LI'将电能转换并储存为磁场能，所述电容Cl'去除输入电流中的高频分量；输出的直流电压的大小等于电容Cl'两端的电压大小；所述第一受控开关断开时，所述整流单元以及所述电感LI'以及所述电容Cl'均断开，所述电感LI'将储存的磁场能转换为电能并释放，所述单项导通元件二极管VDl'导通，所述电感LI'对所述电容Cl'充电，同时对外输出直流电压，此时的电路结构等效于图2C所示，受控开关在控制单元的控制下断开，相对于整流单元处于开路状态下。所述控制回路中的控制单元又分为3个子单元为依次连接的反馈检测子单元、PFC分析比较子单元以及控制电平子单元.所述PFC分析比较子单元包括了所述PFC分析比较模型。反馈检测子单元一端连接在电容Cl'的正极,一端连接在PFC分析比较子单元的出入端，将其从电容Cl'中提取的反馈电压生成PFC分析比较子单元能识别的电信号，并将所述电信号输入到所述PFC分析比较子单元。所述PFC分析比较子单元根据接收的电信号与其内部预设的数值进行比较运算、乘法运算等多种运算后得出驱动控制信号，输出到所述控制电平子单元，由控制电平子单元根据驱动控制信号输出控制信号，所述控制信号为控制电平，由于控制受控开关，如实施例二种所述的三级管或MOSET管。所述控制回路采用三个子单元既可以实现对电路降压的功能，同时也简便的实现了调整功率因素PF(Power Factor)大小的功能。实施例四在实施例三中所述的反馈检测子单元有多种实现结构，如图2A和图4所示，本实施例在实施例三的基础上具体化了反馈检测子单元。所述反馈检测子单元包括两个串联的电阻R5、R6、低压直流电源Vdd、晶闸管以及光耦合器N2 ;所述电阻R5、R6与所述电容Cl'并联；所述晶闸管N3的A极2和G极I两个输入端并联在电阻R6两端；所述晶闸管的K极3连接在光耦合器N2的发光部分的引脚2上，并通过光耦合器N2的引脚I连接到低压直流电源Vdd上；所述光耦合器N2的发光部分连接在由所述低压直流电源和晶闸管串联而成的回路中，当晶闸管N3中A极2与G极I两端的电压大于O时，所述的晶闸管N2导通， 则所述的光耦合器N2的放光部发光，再由光耦合器N2的受光部将生产的反馈信号输入到所述PFC分析比较子单元；当晶闸管中A极2与G极I两端的电压小于O时，晶闸管N3断开，光耦合器N2的发光部呈现暗状态，光耦合器N2的受光部无反馈信号FB输出。在断开周期内，当电容Cl'输出的电压作用于串联电阻R5和电阻R6之上，R6分的电压小于晶闸管G极的预设电压时，说明此时电感放电完毕，电容的电压下降到了最低值，需要对导通所述受控开关，对电感和电容充电，而受控开关的的导通时间可以是在每一输入电压经整流后电压变化周期内的固定值，时间到了则受控开关断开，当电容的电压下降到最低值或最低值以下时，则受控开关导通。本实施例PFC电路采用光耦合器以及晶闸管等原件实现了对PFC电路的反馈信号的提取，结构简单、结果精确。实施例五在实施例三中所述的反馈检测子单元有多种实现结构，如图2A和图4所示，本实施例在实施例三的基础上具体化了反馈检测子单元。所述反馈检测子单元包括一用于根据所述电容两端电压输出电流的电流传感器N4 ;所述电流传感器的输出电流输入到所述PFC分析比较子单元；所述PFC分析比较子单元根据所述电流传感器输出的电流生成驱动控制信号。所述控制电平输出子单元为PWM (脉冲调制)电平输出装置，所述控制电平为低电平时，输出的电压值为零；所述PWM电平输出装置根据所述驱动控制信号，调整控制电平的占空比。当受控开关为三极管或MOSET管时，控制单元可以通过调整向受控开关输入的电平的高低控制储能回路的导通和断开。只要控制电平输出子单元输出的电压大于三极管或MOSET管的偏向电压即可导通，否则断开。而在导通周期内满足电压在大于偏向电压时的波形变化可以随意，在断开周期内可以有电压也可以是低于偏向电压的电压任意值或反向电压，波形的变化也随意。而本实施例所述的控制电平输出子单元采用PWM电平输出装置，输出的经调制后的方波电压，通过控制占空比来实现受控开关的导通和断开，实现简单，调整精确。实施例六如图6所不,本实施例是实施例一所述PFC电路的一种变形。相对于实施例一，本实施例，将储能回路中的第一受控开关设置在所述电感LI'以及所述电容Cl'的后端，与所述整流单元的低压输出端相连。这样设置使得所述第一受控开关连接在储能回路两端的电压较低，在控制单元通过高低电平对其实现控制时，只需输入一个较小的电压就可以实现控制，控制更加简便。实施例七图7所示的为本实用新型PFC变压器结构示意图之一其中标号1、2以及3所组成的电路为本实施例中所述PFC电路。本实施例PFC电路包括整流单元1，用以对输入电压和输入电流进行整流；串联在所述整流电路两整流电压输出端的第一受控开关、电感以及电容，当所述 第一受控开关导通时形成储能回路，包括控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述受控开关的导通和断开；单向导通元与所述电感以及所述电容串联形成释能回路3，其中，当所述第一受控开关导通时，所述整流单元与所述储能回路串联形成通路，所述单向导通元件截止，所述电感将电能转换并储存为磁场能，所述电容去除输入电流中的高频分量；所述整流单元的输出端或输入端还包括一个保险丝；当所述第一受控开关断开时，所述整流单元以及所述储能回路均断开，所述电感将储存的磁场能转换为电能并释放，所述单项导通元件导通，所述电感对所述电容充电，同时对外输出直流电压。短路保护回路，当所述第一受控开关异常持续导通致使所述电容两端的电压超过额定电压，则所述短路保护回路导通与所述整流电路串联形成低阻抗导通回路，产生大电流致使所述整流电路中的保险丝FUSE熔断。其中标号2代表PFC电路中降压以及功率因素调整的电路构成，而标号I则是对输入电压Vin进行整流的电路构成。当出现第一受控开关异常持续导通，如图7中所示的的MOSET管Vl的漏极2和源极3短路，则电容Cl将持续累加电压，电压最将超过额定值被击穿，由于击穿瞬间将冒出火花，此类现象在用电设备中将是致命伤，在使用过程中可能造成用电灾难，故本实施例中设计了短路保护回路规避此类现象。此外本实施例还提供一种短路保护回路具体结构,如标号3所示。短路保护回路分为导通控制子回路以及串联子回路；所述导通控制子回路包括一个电压比较模块，所述电压比较模块如图7中标号3所示，包括一比较器V4，所述串联子回路为一个并联在所述电容两端的第二受控开关，所述第二受控开关为晶闸管VSl ;所述比较器V4第一输入端连接在所述电容Cl的正极，第二输入端输入一个预设电压；所述的预设电压为电阻R2两端电压值，由于Vddl是直流恒压源，而电阻Rl和电阻R2分压后，R2两端的电压稳定，而并联在电容两端输入的是PFC-Vout电压的R3和R4两端的电压与PFC-Vout电压成正比，将预设电压与R4两端的电压比较，再通过V2的管脚I输出一个比较后的电平值，当输出的是高电平导通，晶闸管VSl导通时整流单元与串联子回路导通，即经过VSl形成低阻抗回路，输出大电流，此时当满足晶闸管I2t大于保险丝I2t就可以将FUSE熔断，造成整个电路的开路。晶闸管VSl即所述的受控开关。当在晶闸管VSl上形成大电流后，输入电流随之增大，超过保险丝的所能承载的迹象就会出现FUSE的熔断，形成开路，阻止事故发生。所述晶闸管也可以用三极管或MOSET管代替。实施例八如图7所示，本实施例PFC变压器，包括交流电输入模块、PFC电路模块以及DC-DC变压模块就，所述PFC电路模块实施例一至实施例六中任一种述PFC电路，所述交流电输入模块接收市电输入，为所述PFC电路提供交流电压；所述PFC电路为所述DC-DC变压模块提供输入的直流电压。本实施例中，交流电经过所述交流电输入模块后，经由PFC电路模块的整流单元I整流后变成了成周期性变化的直流电压，经由标号2所代表的电路即储能回路和释能回路降压调整功率因素后从电容Cl两端输出的是稳定的直流电压。4代表的即所述的DC-DC直流变压模块其中包括直流变压器Tl，以及控制变压系数的半球控制单元以及受控开关V2和V3。本实施例PFC变压器采用了本实用新型所述的PFC变压电路，PFC-Vout电压可以设置在80V左右，相对于传统结构中400V的电压大大降低了。故而变压器Tl的绕组匝数也可以大大的降低，从而减小了 PFC变压器的体积，当组装到如液晶电视，等离子电视、冰箱、空调大型电器中时，占用的空间更小，布局更加灵活，特别是现有的液晶电视发展趋势为越来越薄，对其内部的元器件也提出体积要求，应更兼容性更强，产品的竞争力更强。以上，仅为本实用新型的较佳实施例，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求1.一种PFC电路，其特征在于，所述PFC电路包括 整流单元，由依次连接的输入交流电的两输入端、整流模块以及两输出整流电压的输出端组成； 串联在所述整流单元两输出端的第一受控开关、电感以及电容； 控制单元，与所述电容的正极电连接，提取反馈信号，用以根据反馈信号和内置的PFC分析比较模型得出能提高功率因素的控制信号，从而控制所述第一受控开关的导通和断开； 单向导通元件，与所述电感以及所述电容串联形成单向导通的释能回路； 其中，当所述第一受控开关导通时，所述整流单元与所述电感以及所述电容串联形成储能回路，所述单向导通元件截止，所述电感将电能转换并储存为磁场能，所述电容去除输入电流中的高频分量； 当所述第一受控开关断开时，所述整流单元开路，所述单向导通元件导通，所述电感，将储存的磁场能转换为电能，通过所述单向导通元件对所述电容充电，同时对外输出直流电压。
2.根据权利要求I所述的PFC电路，其特征在于，所述控制单元包括依次连接的反馈检测子单元、PFC分析比较子单元以及控制电平输出子单元； 所述反馈检测子单元一端连接在所述电容的正极，根据所述电容输出的电压输出反馈信号; 所述PFC分析比较子单元，接收所述反馈检测子单元输出的反馈信号，并根据接收的反馈信号和内置的PFC分析比较模型，生成并输出驱动控制信号； 所述控制电平输出子单元，接收所述驱动控制信号生成所述控制信号；其中所述控制信号为控制电平；当所述控制电平为高电平时所述受控开关导通，当所述控制电平为低电平时所述受控开关断开。
3.根据权利要求2所述的PFC电路，其特征在于，所述反馈检测子单元包括电阻R5、R6、低压直流电源、晶闸管以及光耦合器；所述电阻R5与R6串联后与所述电容并联；所述晶闸管的A极和G极分别连接在所述电阻R6两端；所述晶闸管的K极与所述低压直流电源正极相连；所述光耦合器的发光部分连接在由所述低压直流电源和晶闸管串联而成的回路中；所述光耦合器的受光部分与所述PFC分析比较子单元相连； 当所述电容的电压超过额定电压，所述晶闸管的导通，所述光耦合器的受光部分根据其发光部分发光的光信号输出电流；所述输出电流为所述反馈信号。
4.根据权利要求2所述的PFC电路，其特征在于，所述反馈检测子单元包括一用于根据所述电容两端电压输出电流的电流传感器；所述电流传感器的输出电流输入到所述PFC分析比较子单元；所述PFC分析比较子单元根据所述电流传感器输出的电流生成驱动控制信号。
5.根据权利要求2所述的PFC电路，其特征在于，所述控制电平输出子单元为PWM电平输出装置，所述控制电平为低电平时，输出的电压值为零；所述PWM电平输出装置根据所述驱动控制信号，调整控制电平的占空比。
6.根据权利要求I所述的PFC电路，其特征在于，所述整流单元两输入端或两输出端上串联有一保险丝；所述PFC电路还包括并联在所述电容两端的短路保护回路，当所述受控开关异常持续导通致使所述电容两端的电压超过额定电压，则所述短路保护回路导通与所述整流单元的两输出端串联形成低阻抗导通回路，产生大电流致使所述保险丝熔断。
7.根据权利要求6述的PFC电路，其特征在于，所述短路保护回路分为导通控制子回路以及串联子回路； 所述导通控制子回路包括一个电压比较模块， 所述串联子回路为一个并联在所述电容两端的第二受控开关； 所述电压比较模块第一输入端连接在所述电容的正极，第二输入端输入一个预设电压； 当所述电容的输出的电压值大于所述预设电压时，所述电压比较模块输出一个正向电 压给所述第二受控开关，所述第二受控开关导通； 当所述电容的输出的电压值等于或小于所述预设电压时，所述电压比较模块输出一个负向电压给所述第二受控开关，所述第二受控开关断开以使所述串联子回路断开。
8.根据权利要求I所述的PFC电路，其特征在于，所述第一受控开关可为三极管或MOSET 管； 所述三极管的发射极和集电极串联在所述储能回路和所述释能回路中，所述三极管的基极连接在所述控制回路中； 所述MOSET的漏极和源极串联在所述储能回路和所述释能回路中，所述MOSET的门极连接在所述控制回路中。
9.根据权利要求I所述的PFC电路，其特征在于，所述第一受控开关，串联在所述电感以及所述电容的后端，与所述整流单元的输出端的负极相连。
10.一种PFC变压器，包括交流电输入模块、PFC电路模块以及DC-DC变压模块就，其特征在于，所述PFC电路模块为权利要求I所述PFC电路，所述交流电输入模块接收市电输入，为所述PFC电路提供交流电压；所述PFC电路为所述DC-DC变压模块提供输入的直流电压。
专利摘要本实用新型公开了一种PFC电路以及PFC变压器，为解决现有PFC电路和PFC变压器输出的电压高，对各应用元器件要求耐压性高，造成电路成本高以及经济效益差等问题而设计。本实用新型PFC电路包括整流单元、电感、第一受控开关、电容、控制单元、单向导通管；所述控制单元，与所述电容的正极相连，提取反馈信号，控制第一受控开关的导通与断开；单向导通管为电感释放电能提供路径。第一受控开关导通时，电感将电能转换并储存为磁场能，并对外输出直流电压；第一受控开关断开时，电感将储存的磁场能转换为电能并释放，电感对所述电容充电，同时对外输出直流电压。本实用新型PFC变压器包括上述PFC电路，具有结构简单，成本低，使用方便功率因素高等特点。
文档编号H02M1/42GK202652062SQ201220335790
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月11日 优先权日2012年7月11日
发明者郝卫, 辛晓光 申请人:青岛海信电器股份有限公司