[发明专利]一种用于无输入整流元件的单级隔离PFC功率电路

说明书

技术领域：

本发明属于电力电源技术领域，涉及PFC功率电路，具体涉及一种用于无输入整流元件的单级隔离PFC功率电路。 

背景技术：

功率管是PFC功率电路中的必要元件，现有功率管中都寄生有二极管，由于二极管的单向导通特性，在目前的PFC功率电路在使用过程中，均是以直流输入的，即交流的市电需要经过整流成直流后方可输入给PFC功率电路，因此目前的PFC功率电路都含有输入整流元件在里面。这样，因为受整流元件整流桥正向导通阀值的影响，PFC功率电路的PF值最高只能达到0.98～0.99，而无法达到1。在现在地球环境日趋恶劣情况下，我们对所有的用电设备提出了更高的要求，那就是尽量提高有用功率，降低无用功耗减少温室效应，减少人类对气候环境的影响。 

发明内容：

本发明的目的在于克服现有PFC功率电路无法以交流输入、PF值无法达到1等缺陷，提供一种用于无输入整流元件的单级隔离PFC功率电路。 

本发明实现其目的采用的技术方案是：一种用于无输入整流元件的单级隔离PFC功率电路，所述的单级隔离PFC功率电路中含有至少一对反向连接的功率管。 

本发明PFC功率电路可以有以下三个基本拓扑结构，即： 

所述的单级隔离PFC功率电路为由两对通过高频变压器反向连接的功率管以推挽方式形成的无输入整流元件单级隔离推挽PFC功 率电路。 

或者，所述的单级隔离PFC功率电路为由一对反向连接的功率管以正激方式形成的无输入整流元件单级隔离正激PFC功率电路。 

或者，所述的单级隔离PFC功率电路为由至少两对反向连接的功率管以桥式方式形成的无输入整流元件单级隔离桥式PFC功率电路。 

本发明PFC功率电路利用了晶体管单向工作的特性，由于功率管中都寄生了一个二极管，因此在交流输入的情况下功率管只能在正半周工作，而本发明通过由两个功率元件反向（背向）直接连接或通过变压器连接，这样，一个功率管负责正半周工作，而另一个功率管则负责负半周工作，从而可以在交流输入的情况下实现正反都能工作的效果。正因为可以以交流直接输入，因此无需整流，理论上在没有输入整流桥的情况下，减少了输入的节点损耗和传统PFC功率电路损耗，能将PF值提高至少2.0%，达到1，从而使电网供电系统的电流变得更加线性，也就相对的降低了所有电力变电设备因无功功率造成的额外损耗。同时采用单级隔离转换还降低了所有开关电源里面体积。 

附图说明：

图1是本发明无输入整流元件单级隔离推挽PFC功率电路的电路原理图； 

图2是本发明无输入整流元件单级隔离正激PFC功率电路的电路原理图； 

图3是本发明无输入整流元件单级隔离桥式PFC功率电路的电路原理图。 

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。 

结合图1～图3所示，首先，本发明实现交流输入无整流元件的工作原理： 

在电网输入的正半周时，以下功率管：图1的K1和K3、图2的K2、图3的K2和K4内部的寄生二极管将导通，同时这些功率管将通过驱动控制电路送出一个固定的驱动电压到使其工作在深度饱和状态，用于短路内部寄生二极管形成一根短路导线，从而达到输入只有线路损耗，没有二极管整流损耗和导通死区的目的；而此时图1的K2和K4、图2的K1、图3的K1和K3将工作在PWM状态去驱动高频变压器传递能量到次级侧。当电网输入在负半周时，功率管图1的K1和K3、图2的K2、图3的K2和K4由控制电路将直通状态转为PWM状态，而图1的K2和K4、图2的K1、图3的K1和K3由正半周的PWM状态转为直通状态，继续传递能量到次级侧。 

下面分别结合附图说明每种基本拓扑结构的工作过程： 

1.无输入整流元件单级隔离推挽PFC功率电路