[发明专利]一种高功率因数DCM降压-升降压PFC变换器

说明书

本发明公开了一种高功率因数的DCM降压‑升降压PFC变换器。该变换器包括主功率电路、分压电路和控制电路，其中控制电路包括输入电压前馈电路、第一输出电压反馈控制电路、第二输出电压反馈控制电路、第一乘法器和锯齿波比较及开关管驱动电路。控制电路根据主功率电路的输入电压前馈和输出电压反馈，产生控制信号，驱动主功率电路中的第一开关管和第二开关管工作，使得变换器的占空比在一个工频周期按照一定的规律变化，使PF值在整个90V～264V AC输入电压范围内提高至接近于1。本发明提高了DCM Buck‑Buck/Boost PFC变换器的功率因数，并具有总谐波失真低、主功率器件传导损耗小、效率高的优点。

技术领域

本发明涉及电能变换装置的交流-直流变换器技术领域，特别是一种高功率因数DCM降压-升降压PFC变换器。

背景技术

功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器可以减小输入电流谐波，提高输入功率因数，已得到广泛应用。PFC变换器分为有源和无源两种方式，相对于无源方式来说，有源方式具有输入功率因数高、体积小、成本低等优点。从80年代发展以来，各国学者从控制策略、电路拓扑、小信号建模等角度对有源功率因数校正技术(APFC)进行了深入的研究，并取得了一系列的研究成果。就目前而言，APFC技术新的一个研究热点是对PFC电路拓扑的研究。理论上任何一种DC/DC变流器拓扑都能作为PFC变换器的拓扑，但就目前为止，传统的有源PFC还是广泛采用Boost拓扑。虽然Boost PFC是一种提高功率因数、降低电流谐波的有效方式，但是在低压输入时的损耗较大，是制约其发展的瓶颈，而Buck PFC由于Buck电路自身降压的特性，使得输入输出电压较为接近，可以使其在整个输入电压范围内都能保持较高的效率，另外，Buck PFC输出电压低、共模EMI噪声小、无需浪涌限制器和主电感小等这些优点都使得Buck PFC逐渐成为功率因数校正技术的一个研究热点。

然而Buck变换器存在输入电流死区，导致功率因数较低，因此提出了Buck-Buck/Boost PFC变换器，在Buck死区的时候让Buck/Boost变换器工作，可以有效的消除输入电流死区，提高功率因数。传统的DCM Buck-Buck/Boost PFC变换器每个开关周期的占空比相同，开关周期也是恒定的，虽然控制电路设计简单，但是存在电感电流有效值大、低压处功率因数低、效率低的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种总谐波失真低、主功率器件传导损耗小、效率高、可在整个90V～264V AC输入电压范围内将PF值提高至接近于1的高功率因数DCM降压-升降压PFC变换器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高功率因数DCM降压-升降压PFC变换器，包括主功率电路、分压电路和控制电路；

所述主功率电路包括输入电压源v_in、EMI滤波器、二极管整流电路、电感L、第一开关管Q_b、第二开关管Q_b/b、续流二极管D_sk、输出电容C_o和负载R_L；所述输入电压源v_in与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整流电路的输入端口连接，二极管整流电路的输出负极为参考电位零点，与第一开关管Q_b和第二开关管Q_b/b的一端连接；二极管整流电路的输出正极同时与二极管D_fw和电感L的一端相连接，电感L的另一端同时与输出电容C_o的一端、负载R_L的一端和第二开关管Q_b/b的另一端连接，二极管D_fw的另一端同时与输出电容C_o的另一端、负载R_L的另一端和第一开关管Q_b的另一端连接；