一种交流-直流功率变换器的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请日为2012年12月11日，申请号为201210538817. 5,发明名称为"一 种交流-直流功率变换器"的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种交流-直流功率变换器。
【背景技术】
[0003] 交流-直流功率变换器（AC/DCconverter)用以将交流电压转换为一恒定的直流 电信号（例如直流电压或者直流电流）。由于交流-直流功率变换器的功率较高，因此广 泛应用于驱动大功率的负载，例如电机、LED灯等。交流-直流功率变换器通常包括一整流 桥，以将外部交流电压转换为一正弦半波直流输入电压来提供给后续变换电路。为了减小 对交流电网的谐波污染，交流-直流功率变换器通常需要功率因数校正电路（PFC)来实现 功率因数校正功能，获得一较高的功率因数。
[0004] 现有技术中，单级变换电路或者两级变换电路均可以实现功率因数校正功能以及 获得恒定的输出电信号。
[0005] 参考图1，所示为一种采用现有技术的单级交流-直流功率变换器的一具体实施 例。在该实施方式中，单级交流-直流功率变换器包括单级PFC主电路10和单级PFC控制 电路20两部分。其中，单级PFC主电路为反激式（flyback)拓扑结构，单级PFC控制电路 包括电流闭环控制电路21，电流控制电路22,过零触发电路23,隔离电路和乘法器U5。
[0006] 电流闭环控制电路21采样单级PFC主电路的输出电流，其输出信号经隔离电路后 与输入电压经乘法器U5运算后得到的信号，作为基准信号输入至电流控制电路22的同相 输入端，反相输入端采样输入电流，输出端连接至过零触发电路23。过零触发电路23包括 电压比较器U3和RS触发器U4,电流控制电路22的输出端和电压比较器U3的输出端分别 连接至RS触发器的复位端R和置位端S。RS触发器的输出信号通过控制开关管S的导通 或者截止的状态，使输入电流跟随输入电压变化，以此提高单级PFC电路的功率因数。
[0007] 但是，采用这种实现方式，输出电流存在纹波，并且当纹波较大时，输出电流的误 差较大，因此，输入端的电流存在较大误差，不能准确跟随输入电压的变化，功率因数大大 降低。
[0008] 参考图2,所示为另一种采用现有技术的两级交流-直流功率变换器的原理框图。 在该实施方式中，交流-直流功率变换器包括两级功率级电路203和205,以及第一级控制 电路204和第二级控制电路206。第一级功率级电路203接收正弦半波直流输入电压，第一 级控制电路204控制第一级功率级电路203,使得输入电流的波形跟随所述正弦半波直流 输入电压，从而实现功率因数校正。与第一级功率级电路级联的第二级功率级电路205用 以接收第一级功率级电路203的输出电压Voutl，根据LED灯207所需的驱动电压，第二级 控制电路206控制第二级功率级电路205,以获得基本恒定的输出电流和输出电压，使之能 够正常驱动LED灯207。
[0009] 采用图2所示的交流-直流功率变换器，对谐波的处理效果较好，可以达到较高的 功率因数；具有独立的PFC级，可以对输入DC/DC级的直流电压进行预调节，输出电压比较 精确；带载能力比较高，适合于功率较高的场合。但是，它至少需要两套控制电路和至少两 个功率开关管，所需的元器件较多，成本较高；功率密度低，损耗比较大；尤其对于中小功 率的电子设备，很不经济。
【发明内容】
[0010] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种交流-直流功率变换器，其通过控制和驱 动电路控制功率级电路中的能量传输过程，以实现输出一稳定电信号驱动负载并且同时实 现功率因数校正功能。本发明的交流-直流功率变换器较现有技术中的单级交流-直流功 率变换器控制精度高，较两级交流-直流功率变换器控制结构简单，成本低。
[0011] 依据本发明的一种交流-直流功率变换器，包括一整流桥和滤波电容，以将外部 交流电压转换为正弦半波直流输入电压，所述交流-直流功率变换器还包括第一储能元 件、第二储能元件和第三储能元件，
[0012] 在每一开关周期内，在第一工作状态时，第一路径接收所述正弦半波直流输入电 压，并对所述第一储能元件进行储能，所述第一储能元件上的第一电流连续上升；
[0013] 第二路径接收第二直流电压，并对所述第二储能元件进行储能，流过所述第二储 能元件的第二电流持续上升；所述第一路径和所述第二路径共用一开关管；
[0014] 在第二工作状态时，所述第一储能元件通过第三路径释放能量至所述第三储能元 件和一负载，以在所述第三储能元件上产生所述第二直流电压，同时所述第一电流连续下 降；
[0015] 所述第二储能元件通过第四路径将能量释放至所述负载；
[0016] 其中，所述第一电流跟随所述正弦半波直流输入电压变化，并且所述交流-直流 功率变换器的输出电信号维持恒定。
[0017] 优选的，在第一工作状态时，所述正弦半波直流输入电压通过所述第一路径对所 述第一储能元件进行储能和释放能量至所述负载。
[0018] 优选的，在第一工作状态时，所述正弦半波直流输入电压通过所述第一路径对所 述第一储能元件进行储能和释放能量至所述负载；并且，所述第二直流电压通过所述第二 路径对所述第二储能元件进行储能和释放能量至所述负载。
[0019] 优选的，所述第一储能元件包括第一感性元件，所述第二储能元件包括第二感性 元件，所述第三储能元件包括一容性元件。
[0020] 进一步的，所述的交流-直流功率变换器还包括控制和驱动电路，其接收所述第 一电流和第二电流的峰值电流信号，以据此产生一驱动信号来驱动所述开关管。
[0021] 优选的，在第一工作状态时，所述开关管处于导通状态；在第二工作状态时，所述 开关管处于关断状态。
[0022] 优选的，所述第一储能元件、所述第三储能元件、所述第一路径和所述第三路径组 成第一级功率级电路。
[0023] 优选的，所述第二储能元件、所述第二路径和所述第四路径组成第二级功率级电 路。
[0024] 优选的，所述输出电信号包括一恒定的输出电流，用以驱动LED负载。
[0025] 依据上述的一种交流-直流功率变换器，其两级功率级电路共用一开关管和控制 和驱动电路，简化了电路结构，同时实现了功率因数校正功能和输出恒定电信号驱动负载， 在电路更加简洁的基础上保证精度的准确，成本低，准确性好。在隔离式功率级电路中，本 发明中的控制和驱动电路只采样原边信号来推算出输出电流的信息，从而控制输出电信号 的稳定，实现了从原边控制恒流驱动，安全性好。
【附图说明】
[0026] 图1所示为采用现有技术的一种单级交流-直流功率变换器的原理框图；
[0027] 图2所示为采用现有技术的一种两级交流-直流功率变换器的原理框图；
[0028] 图3A所示为依据本发明的交流-直流功率变换器的第一实施例的原理框图；
[0029] 图3B所示为图3A所示的交流-直流功率变换器在第一工作状态时的导电路径 图；
[0030] 图3C所示为图3A所示的交流-直流功率变换器在第二工作状态时的导电路径 图；
[0031] 图4A所示为依据本发明的交流-直流功率变换器的第二实施例的原理框图；
[0032] 图4B所示为图4A所示的交流-直流功率变换器在第一工作状态时的导电路径 图；
[0033] 图4C所示为图4A所示的交流-直流功率变换器在第二工作状态时的导电路径 图；
[0034] 图5A所示为依据本发明的交流-直流功率变换器的第三实施例的原理框图；
[0035] 图5B所示为图5A所示的交流-直流功率变换器在第一工作状态时的导电路径 图；
[0036] 图5C所示为图5A所示的交流-直流功率变换器在第二工作状态时的导电路径 图；
[0037] 图6A所示为依据本发明的交流-直流功率变换器的第四实施例的原理框图；
[0038] 图6B所示为图6A所示的交流-直流功率变换器在第一工作状态时的导电路径 图；
[0039] 图6C所示为图6A所示