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CN108400706A - 一种高效率交错并联pfc变换器 - Google Patents

一种高效率交错并联pfc变换器 Download PDF

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CN108400706A
CN108400706A CN201810381299.8A CN201810381299A CN108400706A CN 108400706 A CN108400706 A CN 108400706A CN 201810381299 A CN201810381299 A CN 201810381299A CN 108400706 A CN108400706 A CN 108400706A
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CN
China
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diode
inductance
pfc converter
switch pipe
parallel
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CN201810381299.8A
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肖文勋
胡建雨
张波
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South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
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    • H02M1/4233—Arrangements for improving power factor of AC input using a bridge converter comprising active switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Abstract

本发明提供一种高效率交错并联PFC变换器。本发明包括交流输入电源(Vin)、第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)、第三二极管(VD3)、第四二极管(VD4)、第五二极管(VD5)、第六二极管(VD6)、第七二极管(VD7)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第一开关管(S1)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)、输出滤波电容(CO)负载。本发明电路可以由传统Boost PFC变换器和双二极管式无桥PFC变换器并联而成，共用了两个二极管，降低了系统的成本，同时由于包含了一路无桥PFC变换器，系统的效率也得到了提高。

Description

一种高效率交错并联PFC变换器
技术领域
本发明涉及功率因数校正领域，具体涉及一种高效率交错并联PFC变换器。
背景技术
交错并联技术可以有效的减小输入输出电流纹波、降低EMI、简化EMI滤波器的设计难度、提高效率和功率密度。随着开关电源技术的发展,功率因数校正电路成为开关电源中不可缺少的一个部分，而开关电源的体积要求越来越小,效率要求越来越高,以此来节省能源。而传统的交错并联Boost PFC变换器效率较低，因此如何提高交错并联PFC变换器的效率成为本行业人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种高效率交错并联PFC变换器。本发明电路中具体包括括交流输入电源Vin、传统Boost PFC变换器和双二极管式无桥PFC变换器，输出滤波电容和负载。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种高效率交错并联PFC变换器，其包括交流输入电源、传统Boost PFC变换器、双二极管式无桥PFC变换器、输出滤波电容和负载；所述传统Boost PFC变换器和双二极管式无桥PFC变换器并联，输出滤波电容和负载并联在双二极管式无桥PFC变换器的输出端；交流输入电源的两端分别与双二极管式无桥PFC变换器的第二电感、第三电感连接。
进一步的，Boost PFC变换器包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电感、第一开关管和第五二极管，第一二极管、第二二极管串联连接后的两端与第三二极管、第四二极管串联连接后的两端并联，第一电感、第一开关管串联后的两端与第三二极管、第四二极管串联连接后的两端并联，五二极管的阳极连接于第一电感、第一开关管之间。
进一步的，所述其中双二极管式无桥PFC变换器包括了第二二极管、第四二极管、第六二极管、第七二极管、第二电感、第三电感、第二开关管、第三开关管，第二二极管、第四二极管与所述Boost PFC变换器共用，第六二极管、第二开关管串联后的两端与第七二极管、第三开关管串联后的两端并联；第二电感的一端连接在第六二极管、第二开关管之间，另一端与交流输入电源的一端连接；第三电感的一端连接在第七二极管、第三开关管之间，另一端与交流输入电源的另一端连接。
本发明电路具有的优势为：相比于传统的交错并联Boost PFC变换器，本发明电路可以由传统Boost PFC变换器和双二极管式无桥PFC变换器并联而成，共用了两个二极管，降低了系统的成本，同时由于包含了一路无桥PFC变换器，系统的效率也得到了提高。
附图说明
图1为一种高效率交错并联PFC变换器结构图。
图2a～图2h为输入电压正负半周内电路模态图。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的内容和特点，以下结合附图对本发明的具体实施方案进行具体说明。
本实例的基本拓扑结构如图1所示，为了分析方便，电路结构中的器件均视为理想器件。其中第一开关管S1与第二开关管S2和第三开关管S3驱动信号相差180度，第二开关管S2在交流输入电源正半周工作，第三开关管S3在交流输入电源负半周工作。
(1)在输入电压的正半周，第一二极管VD1、第四二极管VD4导通，电路在此阶段的模态图如图2a所示，第一开关管S1导通，第二开关管S2导通，交流输入电源Vin分别给第一电感L1和第二电感L2充电，输出滤波电容CO给负载供电。
(2)第一开关管S1导通，第二开关管S2关断，电路在此阶段的模态图如图2b所示，交流输入电源Vin给第一电感L1充电，交流输入电源Vin与第二电感L2串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。
(3)第一开关管S1关断，第二开关管S2关断，电路在此阶段的模态图如图2c所示，交流输入电源Vin与第一电感L1串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。交流输入电源Vin与第二电感L2串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。
(4)第一开关管S1关断，第二开关管S2导通，电路在此阶段的模态图如图2d所示，交流输入电源Vin与第一电感L1串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。交流输入电源给第第二电感L2充电。
(5)在输入电压的负半周，第二极管VD2、第三二极管VD3导通，电路在此阶段的模态图如图2e所示，电路在此阶段的模态图如图2a所示，第一开关管S1导通，第三开关管S3导通，交流输入电源Vin分别给第一电感L1和第三电感L3充电，输出滤波电容CO给负载供电。
(6)第一开关管S1导通，第三开关管S3关断，电路在此阶段的模态图如图2f所示，交流输入电源Vin给第一电感L1充电，交流输入电源Vin与第三电感L3串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。
(7)第一开关管S1关断，第三开关管S3关断，电路在此阶段的模态图如图2g所示，交流输入电源Vin与第一电感L1串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。交流输入电源Vin与第三电感L3串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。
(8)第一开关管S1关断，第三开关管S3导通，电路在此阶段的模态图如图2h所示，交流输入电源Vin与第二电感L2串联给输出滤波电容CO充电同时给负载供电。交流输入电源给第第三电感L3充电。
(9)控制电路采用双环结构，电压外环电流内环，其中第一开关管S1与第二开关管S2和第三开关管S3驱动信号相差180度，第二开关管S2在交流输入电源正半周工作，第三开关管S3在交流输入电源负半周工作。

Claims (4)

1.一种高效率交错并联PFC变换器，其特征在于包括交流输入电源(Vin)、传统BoostPFC变换器、双二极管式无桥PFC变换器、输出滤波电容(CO)和负载；所述传统Boost PFC变换器和双二极管式无桥PFC变换器并联，输出滤波电容(CO)和负载并联在双二极管式无桥PFC变换器的输出端；交流输入电源(Vin)的两端分别与双二极管式无桥PFC变换器的第二电感(L2)、第三电感(L3)连接。
2.根据权利要求1所述一种高效率交错并联PFC变换器，其特征在于所述传统BoostPFC变换器包括第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)、第三二极管(VD3)、第四二极管(VD4)、第一电感(L1)、第一开关管(S1)和第五二极管(VD5)，第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)串联连接后的两端与第三二极管(VD3)、第四二极管(VD4)串联连接后的两端并联，第一电感(L1)、第一开关管(S1)串联后的两端与第三二极管(VD3)、第四二极管(VD4)串联连接后的两端并联，五二极管(VD5)的阳极连接于第一电感(L1)、第一开关管(S1)之间。
3.根据权利要求2所述一种高效率交错并联PFC变换器，其特征在于所述其中双二极管式无桥PFC变换器包括了第二二极管(VD2)、第四二极管(VD4)、第六二极管(VD6)、第七二极管(VD7)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第二开关管(S2)、第三开关管(S3)，第二二极管(VD2)、第四二极管(VD4)与所述Boost PFC变换器共用，第六二极管(VD6)、第二开关管(S2)串联后的两端与第七二极管(VD7)、第三开关管(S3)串联后的两端并联；第二电感(L2)的一端连接在第六二极管(VD6)、第二开关管(S2)之间，另一端与交流输入电源(Vin)的一端连接；第三电感(L3)的一端连接在第七二极管(VD7)、第三开关管(S3)之间，另一端与交流输入电源(Vin)的另一端连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种高效率交错并联PFC变换器，其特征在于所述Boost PFC变换器和双二极管式无桥PFC变换器共用了第二二极管(VD2)和第四二极管(VD4)。
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