自激式BJT型无桥Sepic PFC整流电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及PFC整流电路，应用于交流输入、直流输出的高质量电能变换场合， 如：微能量收集系统、新能源发电系统、蓄电池充电系统、LED照明系统等，尤其是一种无桥 Sepic PFC整流电路。
【背景技术】
[0002] PFC整流电路是一种具有功率因数校正（PFC)功能的能将交流电能转换成直流电 能的电路，可提高直流负载对交流电源的利用率并且减小电流谐波对交流母线或交流电网 的污染。
[0003] 传统S印ic PFC整流电路是一种PFC整流电路，其主电路一般由桥式整流电路级 联S印ic电路而成。为了减小桥式整流电路的损耗，无桥S印ic PFC整流电路应运而生。无 桥Sepic PFC整流电路主要通过减少通路中导通器件数目的办法来达到提升电路效率的目 的。
[0004] 早期，Si材料的BJT具有较大的驱动损耗、较高的开关损耗、较大的器件动态阻抗 等缺点。因此，为了获得低功耗，中小功率的无桥Sepic PFC整流电路中的全控型器件大多 采用M0SFET。但是，MOSFET是电压型驱动器件，与电流型驱动器件BJT相比，MOSFET的驱 动电路要比BJT的驱动电路更复杂。尤其在超低压或高压的工作环境中，MOSFET驱动电路 的设计难度相当大。
【发明内容】
[0005] 为克服现有MOSFET型无桥S印ic PFC整流电路中MOSFET驱动电路复杂、驱动效 率较低、自启动性能较差的不足，本发明提供一种简化驱动电路结构、驱动效率较高、同时 获得易自启动的性能的自激式BJT型无桥S印ic PFC整流电路。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] -种自激式BJT型无桥S印ic PFC整流电路，包括输入电容Ci、NPN型BJT管Q1、 NPN 型 BJT 管 Q2、NPN 型 BJT 管 Q3、NPN 型 BJT 管 Q4、NPN 型 BJT 管 Q5、NPN 型 BJT 管 Q6、 NPN型BJT管Q7、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管 D7、二极管D8、电感LU电感L2、电感L3、电容Cs、输出电容Co、电阻RU电阻R2、电阻R3、电 阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7和用于通过端口 a控制NPN型BJT管Ql的基极电流从而 实现对NPN型BJT管Ql工作状态的控制以及通过端口 b控制NPN型BJT管Q2的基极电流 从而实现对NPN型BJT管Q2工作状态的控制以及通过端口 c控制NPN型BJT管Q5的基极 电流从而实现对NPN型BJT管Q5工作状态的控制的受控电流源组Ml，输入电容Ci的一端 同时与交流电源vac的正端、电阻Rl的一端、电感Ll的一端以及二极管D7的阳极相连，电 感Ll的另一端同时与NPN型BJT管Ql的集电极、二极管Dl的阴极、电阻R3的一端以及二 极管D3的阳极相连，二极管D3的阴极同时与NPN型BJT管Q5的集电极、二极管D4的阴极 以及电容Cs的一端相连，电容Cs的另一端同时与二极管D5的阳极以及电感L3的一端相 连，二极管D5的阴极同时与输出电容Co的一端、输出电压Vo的正端以及负载Zl的一端相 连，负载Zl的另一端同时与输出电压Vo的负端、输出电容Co的另一端、二极管D6的阳极、 NPN型BJT管Q5的发射极、NPN型BJT管Q6的发射极、NPN型BJT管Q7的发射极、电阻R5 的一端、电阻R6的一端、NPN型BJT管Ql的发射极、NPN型BJT管Q2的发射极、NPN型BJT 管Q3的发射极、NPN型BJT管Q4的发射极、二极管Dl的阳极以及二极管D2的阳极相连，二 极管D6的阴极与电感L3的另一端相连，NPN型BJT管Ql的基极同时与电阻Rl的另一端、 NPN型BJT管Q3的集电极以及受控电流源组Ml的端口 a相连，NPN型BJT管Q3的基极同 时与电阻R3的另一端、电阻R5的另一端以及NPN型BJT管Q6的基极相连，NPN型BJT管 Q6的集电极同时与电阻R7的一端、受控电流源组Ml的端口 c、NPN型BJT管Q7的集电极 以及NPN型BJT管Q5的基极相连，电阻R7的另一端同时与二极管D7的阴极以及二极管D8 的阴极相连，输入电容Ci的另一端同时与交流电源vac的负端、电阻R2的一端、电感L2的 一端以及二极管D8的阳极相连，电感L2的另一端同时与NPN型BJT管Q2的集电极、二极 管D2的阴极、电阻R4的一端以及二极管D4的阳极相连，NPN型BJT管Q2的基极同时与电 阻R2的另一端、NPN型BJT管Q4的集电极以及受控电流源组Ml的端口 b相连，NPN型BJT 管Q4的基极同时与电阻R4的另一端、电阻R6的另一端以及NPN型BJT管Q7的基极相连。
[0008] 进一步，电阻Rl两端并联加速电容C1，电阻R2两端并联加速电容C2,电阻R3两 端并联加速电容C3,电阻R4两端并联加速电容C4,电阻R7两端并联加速电容C5。该优选 方案能加速所述自激式BJT型无桥S印ic PFC整流电路的动态特性。
[0009] 再进一步，所述受控电流源组Ml包括NPN型BJT管QaUNPN型BJT管Qa2、NPN型 BJT管Qa3、电阻RaU电阻Ra2、电阻Ra3、电阻Ra4、电阻Ra5和电阻Ra6，NPN型BJT管Qal 的集电极为受控电流源组Ml的端口 a，NPN型BJT管Qa2的集电极为受控电流源组Ml的端 口 b，NPN型BJT管Qa3的集电极为受控电流源组Ml的端口 c，NPN型BJT管Qal的基极同 时与电阻Ral的一端以及电阻Ra2的一端相连，电阻Ral的另一端与交流电源vac的正端 相连，NPN型BJT管Qa2的基极同时与电阻Ra3的一端以及电阻Ra4的一端相连，电阻Ra3 的另一端与交流电源vac的负端相连，NPN型BJT管Qa3的基极同时与电阻Ra5的一端以 及电阻Ra6的一端相连，电阻Ra5的另一端与二极管D8的阴极相连，NPN型BJT管Qal的 发射极同时与NPN型BJT管Qa2的发射极、NPN型BJT管Qa3的发射极、电阻Ra2的另一端、 电阻Ra4的另一端、电阻Ra6的另一端以及输出电压Vo的负端相连。所述自激式BJT型无 桥Sepic PFC整流电路具有输入电压前馈功能。
[0010] 更进一步，所述受控电流源组Ml包括NPN型BJT管QbUNPN型BJT管Qb2、NPN型 BJT管Qb3和稳压管VZ1，NPN型BJT管Qbl的集电极为受控电流源组Ml的端口 a，NPN型 BJT管Qb2的集电极为受控电流源组Ml的端口 b，NPN型BJT管Qb3的集电极为受控电流 源组Ml的端口 c，NPN型BJT管Qbl的基极同时与NPN型BJT管Qb2的基极、NPN型BJT管 Qb3的基极以及稳压管VZl的阳极相连，稳压管VZl的阴极与输出电压Vo的正端相连，NPN 型BJT管Qbl的发射极同时与NPN型BJT管Qb2的发射极、NPN型BJT管Qb3的发射极以 及输出电压Vo的负端相连。所述自激式BJT型无桥S印ic PFC整流电路具有输出稳压功 能。
[0011] 本发明的技术构思为：随着新型半导体材料器件的发展，新材料（如SiC)的BJT 已表现出了较小的驱动损耗、很低的电阻系数、较快的开关速度、较小的温度依赖性、良好 的短路能力以及不存在二次击穿等诸多优点。在中小功率的无桥Sepic PFC整流电路中采 用新材料的BJT，不但可以获得低功耗，而且还可以简单化全控型器件的驱动电路。
[0012] 无桥S印ic PFC整流电路中的全控型器件采用BJT，利用BJT工作性能的优点并运 用自激电路技术可同时实现电路简单、尚效率、易自启动等性能。
[0013] 本发明的有益效果主要表现在：自激式BJT型无桥S印ic PFC整流电路具有将交 流电能高质量地转换成直流电能的能力，而且输出直流电压可以大于、小于或等于输入交 流电压的幅值，电路简单、驱动效率高、自启动容易、适合于多种控制方法。
【附图说明】
[0014] 图1是本发明基本的电路结构示意图。
[0015] 图2是本发明加速动态特性后的电路结构示意图。
[0016] 图3是本发明实施例1的电路图。
[0017] 图4是本发明实施例2的电路