[实用新型]一种有源控制的填谷电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及供电电路领域，具体涉及一种有源控制的填谷电路，主要应用于开关电源的前级功率因数校正和储能。

技术背景

目前，开关电源以其高效率，小体积的优点已经广泛的进入到工业，民用的各个领域。开关电源电路包括前级功率因数校正电路和后级开关电源电路，前级功率因数校正电路的作用是提高用电设备的功率因数，减小无功电流，降低无功电流对电网的污染。当前常见的功率因数校正电路主要有两种，分别如图1和图2所示。

图1是当前的一种有源功率因数校正电路，被广泛使用在各种开关电源的前级预稳压和功率因数校正方面，其中。电感103，场效应管106和二极管104组成开关升压电路拓补，电容105用于输出电压滤波和储能，电阻108和109用于产生交流电相位电压信号，电阻111和112用于检测输出电压信号，二者馈入PFC控制电路，产生一个与输出电压和交流电波形包络相关的信号，控制流过电阻110的电流，进一步地，使流过场效应管106，电感103的电流波形与交流电相位电压相关，幅值与输出电压相关，达到功率因数校正的目的。该方案可达到接近于1的高功率因数性能，缺点是电路复杂和成本高，另外，输出电压必须高于输入交流电压的峰值，需要后级开关电源的半导体开关器件承受更高的电压应力，而这需要更高的半导体器件成本。

图2是当前作为功率因数校正和储能的无源填谷电路，其特点是二极管205、206和207与储能电容203和204构成了储能电容203和204充电时串联连接、放电时并联连接的电路形式，工作模式如下：

在交流电201相位电压大于储能电容203和204两者电压之和时，二极管206和207截止，二极管205和整流桥202导通，交流电通过整流桥202和二极管205给储能电容204和205供电，同时也给负载供电，在这期间，储能电容204和205分别被充电到交流电201峰值的一半电压；在交流电201相位电压小于其峰值电压一半时，储能电容203通过二极管206、储能电容204通过二极管207对负载放电，此时整流桥202和二极管205均反向截止；在交流电201的相位电压在其峰值和峰值的一半电压时，交流电201通过整流桥202直接向负载供电，二极管205、206和207均反向截止，储能电容电压维持不变。该方案的功率因数比图1所示的有源功率因数校正电路低，但电路比较简单，成本也较低，广泛应用在节能灯、LED照明等功率较小，成本敏感的产品中。该无源填谷电路的输出电压最低值为交流电峰值的一半以下，这要求后级开关电源必须适应较宽的输入电压范围，因而导致了后级开关电源的性能指标降低和成本增加，也导致了该填谷电路的应用受限。

因而，仍然需要一种功率因数校正电路，输出电压无附加升高和输出电压波动范围小的功率因数校正电路。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种功率因数高且电路成本低，电路简单，输出电压不高于交流电峰值和输出电压波动范围小的有源控制的填谷电路。

本实用新型为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种有源控制的填谷电路，包括一交流电源、一整流器和一负载，交流电源与整流器的输入端相连接，整流器的输出端与负载相连接，其特征在于：还包括一储能电容、一开关电路、一控制电路；所述开关电路包含功率通道的两个功率端和一个控制端，储能电容与开关电路的两个功率端串联后并联在整流器的输出端，开关电路的控制端与控制电路相连接。

作为优选方案，所述开关电路包括一充电开关和一放电开关，充电开关与放电开关的两个功率端并联构成开关电路的功率通道；所述充电开关导通时，交流电给储能电容充电，所述放电开关导通时，储能电容给负载放电。

优选地，所述放电开关为场效应管、三极管、可控硅或等效电子开关器件。

优选地，所述充电开关为二极管或等效电子开关器件。

作为优选方案，控制电路为一误差放大电路，所述误差放大电路的输出端与开关电路控制端相连接，所述误差放大电路的参考地与开关电路一功率端相连接。

作为优选方案，所述控制电路包括两个电阻，所述两个电阻串联后并联在开关电路的两个功率端，所述两个电阻的串联交汇点与放电开关的控制端相连接。

作为优选方案，所述整流器包括一全桥整流电路和一二极管，所述二极管串联在整流桥的输出回路。

作为优选方案，所述控制电路的输入端检测与交流电相位相关的信号，当交流电相位电压低于设定门限时，控制电路的输出控制放电开关导通，当交流电相位电压高于设定门限时，控制电路的输出控制放电开关关断。