[发明专利]宽输出电压范围的高效率AC/DC组合变流器

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流-直流电能转换器，具体的说是一种宽输出电压范围的高效率AC/DC组合变流器。

背景技术

很多AC/DC电能转换的应用场合需要宽的输出电压范围，如通讯电源，电池充电器，LED驱动电源等。传统的AC-DC变流方案采用Boost作为整流电路输出恒定电压，以获得较高的功率因数和效率，然后跟随输出电压范围较宽的DC-DC变流器给负载供电。由于很多应用场合需要电气隔离，因此后级采用隔离的DC/DC。但是，隔离型的DC/DC在高效率与宽输出电压两者之间很难优化，为了满足宽的输出电压范围，必须牺牲效率。

如果将boost的输出电压调整范围变宽，虽然DC/DC的效率能提高，但是Boost的输出最高电压太高，增加器件电压应力，增加成本，降低可靠性。

采用降压型拓扑(Buck)作为功率因数校正器，跟随不控隔离型DC/Dc时，如图1所示。该方案效率可以很高，电压范围也能很宽，但由于当输入电压低于PFC的输出电压时，存在不工作的时间。在此时间段内，输入电流几乎为零，因此输入侧的电流谐波较大，很难满足总谐波含量(THD)小于20％的指标。

如果采用两个变流器并联的方式，一个作为主要的单元进行功率传递，另一个作为补充，在主变流器不工作时，其从网侧吸收电流，从而消除电流的死区，降低THD。图2(文献：Internal Active Parallel DC Power-Factor and Line-current Correctors)是一个典型的并联方式的例子，主单元是Buck电路，其中辅助并联的AC/DC是flyback电路。但是，Flyback的转换效率很低，只有当辅助变流器处理的功率较小时，对整体效率的影响才较小。但是，当PFC的输出电压较高，接近输入电压的峰值时，Flyback需要处理大部分功率，整体效率变的很低。普通的不隔离升压电路(Boost)无法直接并联在Buck PFC。就会出现是升压还是降压的矛盾，因为传统的Boost电路是不能降压的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种宽输出电压范围的高效率AC/DC组合变流器。

为解决上述问题，本发明提出以下解决方案：

提供一种宽输出电压范围的高效率AC/DC组合变流器，包括相连的滤波器和整流桥B1，还包括Buck功率因数校正电路、不控DC/DC电路、输出滤波电容Co和并联AC/DC电路；所述Buck功率因数校正电路与并联AC/DC电路的输入端并联后与整流桥B1相接，Buck功率因数校正电路与并联AC/DC电路的输出端并联后作为中间直流母线与不控DC/DC电路相连，不控DC/DC电路的输出接到输出滤波电容Co；所述的并联AC/DC电路是并联Boost电路，包含一个Boost控制电路；该并联Boost电路还与至少一个可控开关S3相接，用来控制其能量输出或者输入；所述的Buck功率因数校正电路包含开关管S1、二极管D1和电感L1，开关管S1的控制端接到Buck PFC控制电路的输出，Buck PFC控制电路与反馈控制电路的输出相连；该反馈控制电路包括误差放大器和信号隔离电路；输出滤波电容Co的输出侧与输出信号采样电路、误差放大器、信号隔离电路依次相接。

作为一种改进，有一电容C1作为所述中间直流母线的滤波电容；所述的Buck功率因数校正电路包含开关管S1、二极管D1和电感L1；开关管S1的一端接到整流桥输出的正端，另一端接到二极管D1的阴极，其控制端接到Buck PFC控制电路的输出；二极管D1的阳极接地，电感L1的一端接到二极管D1的阴极，另一端接到电容C1的正端。

作为一种改进，所述的并联Boost电路包含电感L2、开关管Sa和二极管D2；开关管Sa一端接地，另一端与二极管D2的阳极一并接到电感L2的一端，电感L2的另一端接到整流桥输出的正端；开关管Sa的控制端接到Boost控制电路的输出端；所述可控开关S3的一端接到二极管D2的阴极，另一端接到电容C1的正端，其控制端接到一个控制驱动电路的输出端，该控制驱动电路的输入为整流桥输出和Buck功率因数校正电路输出的电压信号。