一种PFC升压主功率电路的制作方法

本实用新型属于开关电源技术领域，具体是一种PFC升压主功率电路。

背景技术：

随着新能源、通信以及电力电子技术的发展，对开关电源输入电压范围特性要求越来越宽，对输出纹波和效率的要求也越来越高。当电源需要宽范围的电压输入，并且同一输入端可任意接交流、直流输入正或者负无极性要求，同时要满足输出端负载电压稳定，在转换中效率保持恒定，此时便需要FPC电路提高功率因素。

按PFC电路形式可分为两种：一种为无源PFC(也称被动式PFC)和有源式PFC(也称主动式PFC)。无源PFC一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因素，但无源PFC的功率因素不是很高，只能达到0.7-0.8；有源PFC由电感、电容及电子元件组成，体积小，可以达到很高的功率因素。

公开号为CN204013208U的中国专利公开了一款高集成度有源功率因数校正模块单元，包括整流电路、开关电路、输出滤波电路、辅助电源及控制电路，整流电路是通过整流桥将输入交流电压转换为高压脉动直流电压，其中开关电路由由升压电感、整流二极管、开关MOS管元器件组成；该专利采用有源PFC方式，解决了无源PFC方式电路干扰大、功率因数低、极易因调整不当出现工频噪音等缺点；然而，该专利在校正功率因素的过程中，通过升压电感对输入电压进行升压时，很难保证输出电压的连续性，造成输出不稳定。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种PFC升压主功率电路，可任意接交流输入、直流输入正或者负，并且无极性要求的开关电源上，具有输入电压范围宽的优点；同时，本实用新型通过PFC升压控制电路保证负载输入端的电压满足正常工作的电压范围，并且采用两路驱动输出，提高了主功率电路的稳定性和可靠性。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种PFC升压主功率电路，包括前端整流电路、开关电路、电压采样电路、PFC升压控制电路和后端整流电路；所述前端整流电路的输入端连接电源输出端；所述前端整流电路输出端连接开关电路一端，所述开关电路另一端连接PFC升压控制电路输入端，所述PFC 升压控制电路输出端连接后端整流电路输入端，所述后端整流电路输出端连接负载；所述电压采样电路的采样端连接连接前端整流电路输出端，所述电压采样电路输出端连接PFC 升压控制电路输入端；所述PFC升压控制电路与后端整流电路之间设有两路驱动输出电路。

具体地，所述开关电路至少包括继电器和三极管，所述继电器用于控制PFC升压控制电路输入的通断，所述三极管为继电器的断开/吸合提供加速；

进一步地，所述开关电路还包括稳压管，通过三极管为继电器的断开/吸合提供加速的原理为：当控制继电器吸合时，三极管导通，继电器吸合；当控制继电器断开时，继电器线圈产生的反电势将使稳压管击穿，通过稳压管给三极管基极供电，使三极管瞬间导通，继电器直接通过三极管对地放电，使放电时间大大缩短，从而提升继电器断开速度。

具体地，所述PFC升压控制电路包括功率因素校正芯片和PFC升压Boost电路；所述功率因素校正芯片用于控制PFC升压Boost电路的通/断电，所述Boost电路用于对输入电压进行升压；

进一步地，所述PFC升压Boost电路包括隔离运放器、第一场效应管、第二场效应管、母线电容和电感器；所述隔离运放器用于驱动第一场效应管和/或第二场效应管的通/断电，从而控制所述母线电容/电感器的充放电。

进一步地，所述Boost电路的升压原理为：

充电过程中，所述第一场效应管和/或第二场效应管导通，输入电流流过电感器，此时，所述母线电容两端电压几乎等于电源输出电压，母线电容给负载提供稳定的输出电压；由于输入是直流电，所以电感器上的电流会以一定的比率线性增加；随着电感器电流增加，电感器里储存了一些能量；

放电过程中，所述第一场效应管和/或第二场效应管断开，由于电感器的电流保持特性，流经电感器的电流不会马上变为0，而是缓慢地由充电完毕时的值变为0；而原来与所述第一场效应管和/或第二场效应管连接的电路已断开，电感器只能开始给母线电容充电，母线电容两端电压升高，此时，电源和电感器同时给母线电容充电，母线电容再给负载供电，从而有效提升了电源的输出电压。

具体地，所述PFC升压控制电路还包括过压保护电路，所述过压保护电路一端连接电压采样电路，另一端连接开关电路。

具体地，所述负载的输入电压范围为400～650Vdc，所述负载的额定电压为620Vdc；

进一步地，所述PFC升压控制电路预设有两个基准电压400Vdc和650Vdc，通过所述 PFC升压控制电路可以将负载的输入电压稳定在400～650Vdc之间，同时可以对电路起到过压保护作用。

具体地，所述电源包括两相交流电源、三相交流电源或直流电源。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：(1)本实用新型通过PFC升压控制电路预设两个基准电压400Vdc和650Vdc，当电源输出电压低于400Vdc时，通过PFC升压 Boost电路来稳定提升电压；当电源输出电压处于400Vdc和650Vdc之间时，PFC升压控制电路处于待机状态，从而提高了高电压状态下电流的转换效率；当电源输出电压高于 650Vdc时，通过过压保护电路关断电路，从而对电路起到保护作用，能有效将负载输入端的电压控制在400Vdc至650Vdc之间；(2)本实用新型的PFC升压控制电路设有两路驱动输出，可以在主功率电路输出功率较大或者输出电压范围较宽的时候实现两路驱动输出，从而提高主功率电路的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本实用新型一种PFC升压主功率电路的电路结构示意框图；

图2为本实施例一种PFC升压主功率电路的原理图；

图3为本实施例一种PFC升压主功率电路的工作流程框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1、2所示，本实施例提供了一种PFC升压主功率电路，包括前端整流电路、开关电路、电压采样电路、PFC升压控制电路和后端整流电路；所述前端整流电路的输入端连接电源输出端；所述前端整流电路输出端连接开关电路一端，所述开关电路另一端连接 PFC升压控制电路输入端，所述PFC升压控制电路输出端连接后端整流电路输入端，所述后端整流电路输出端连接负载；所述电压采样电路的采样端连接连接前端整流电路输出端，所述电压采样电路输出端连接PFC升压控制电路输入端；所述PFC升压控制电路与后端整流电路之间设有两路驱动输出电路。

所述前端整流电路用于将电源输出的交流电压转化为直流电压，所述开关电路用于控制PFC升压控制电路输入的通断；所述电压采样电路用于采样电源输出端电压参数，并将采集到的电压信号发送给PFC升压控制电路；所述PFC升压控制电路用于对输入电压进行升压以满足负载需求；所述后端整流电路用于将升压后的电压转化满足负载需求的电压。本实用新型通过在PFC升压控制电路与后端整流电路之间设置两路驱动输出电路，可以在主功率电路输出功率较大或者输出电压范围较宽的时候实现两路驱动输出，从而提高主功率电路的稳定性和可靠性。

具体地，所述开关电路至少包括继电器K1和三极管V9，所述继电器K1用于控制PFC 升压控制电路输入的通断，所述三极管V9为继电器K1的断开/吸合提供加速；

进一步地，所述开关电路还包括稳压管，通过三极管V9为继电器K1的断开/吸合提供加速的原理为：当控制继电器K1吸合时，三极管V9导通，继电器K1吸合；当控制继电器K1断开时，继电器K1线圈产生的反电势将使稳压管击穿，通过稳压管给三极管V9 基极供电，使三极管V9瞬间导通，继电器K1直接通过三极管V9对地放电，使放电时间大大缩短，从而提升继电器K1断开速度。

具体地，所述PFC升压控制电路包括功率因素校正芯片和PFC升压Boost电路；所述功率因素校正芯片用于控制PFC升压Boost电路的通/断电，所述Boost电路用于对输入电压进行升压；

进一步地，所述PFC升压Boost电路包括隔离运放器N22、第一场效应管V2、第二场效应管V8、母线电容C1和电感器L2；所述隔离运放器N22用于驱动第一场效应管V2和/ 或第二场效应管V8的通/断电，从而控制所述母线电容C1/电感器L22的充放电。

进一步地，所述Boost电路的升压原理为：

充电过程中，所述第一场效应管V2和/或第二场效应管V8导通，输入电流流过电感器L2，此时，所述母线电容C1两端电压几乎等于电源输出电压，母线电容C1给负载提供稳定的输出电压；由于输入是直流电，所以电感器L2上的电流会以一定的比率线性增加；随着电感电流增加，电感器L2里储存了一些能量；

放电过程中，所述第一场效应管V2和/或第二场效应管V8断开，由于电感器L2的电流保持特性，流经电感器L2的电流不会马上变为0，而是缓慢地由充电完毕时的值变为0；而原来与所述第一场效应管V2和/或第二场效应管V8连接的电路已断开，电感器L2只能开始给母线电容C1充电，母线电容C1两端电压升高，此时，电源和电感器L2同时给母线电容C1充电，母线电容C1再给负载供电，从而有效提升了电源的输出电压。

具体地，所述PFC升压控制电路还包括过压保护电路，所述过压保护电路一端连接电压采样电路，另一端连接开关电路；所述过压保护电路包括单片机。

具体地，所述负载的输入电压范围为400～650Vdc，所述负载的额定电压为620Vdc；

进一步地，如图3所示，所述PFC升压控制电路预设有两个基准电压400Vdc和650Vdc，当电源输出电压低于400Vdc时，通过所述PFC升压控制电路进行升压，从而保证了主功率电路在低压状态下电流的转换效率；当电源输出电压在400～650Vdc范围内时，所述PFC 升压控制电路处于待机状态，所述第一场效应管和第二场效应管均处于截止状态，从而提高了高电压状态下电流的转换效率；当电源输出电压高于650Vdc时，所述过压保护电路控制继电器响应断开电路连接，从而对电路起到保护作用。

具体地，所述电源包括两相交流电源、三相交流电源或直流电源。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。