[发明专利]电荷泵式低总谐波失真高功率因数校正装置及方法

摘要

本发明公开了一种电荷泵式低总谐波失真高功率因数校正装置及相应的方法，该装置包括整流器、压控电荷泵电路以及后续功率开关变换器；压控电荷泵电路包括输入电流校正支路、电荷泵电路和谐振电容Cr；电荷泵电路的输出与谐振电容Cr以及后续功率开关变换器的输入端相并联；输入电流校正支路和电荷泵电路相串联后与整流器的输出端相并联；谐振电容Cr的作用是完成压控电荷泵电路的控制。本发明利用后级有源功率开关电路的输入电流来驱动电荷泵的无源的功率因数校正电路，能使得无源的功率因数校正方案的输入电流的总谐波失真小于15％。

主权项

电荷泵式低总谐波失真高功率因数校正装置，其特征是：包括整流器(1)、压控电荷泵电路(2)以及后续功率开关变换器(3)；所述压控电荷泵电路(2)包括输入电流校正支路(21)、电荷泵电路(22)和谐振电容Cr；所述电荷泵电路(22)的输出与谐振电容Cr以及后续功率开关变换器(3)的输入端相并联；所述整流器(1)的输出端与输入电流校正支路(21)的输入端相连，输入电流校正支路(21)的输出端与电荷泵电路(22)的输入端相连；谐振电容Cr的作用是完成压控电荷泵电路(2)的控制；所述输入电流校正支路(21)由输入电感L1和二极管D1串联组成，输入电感L1的一端为输入端、另一端为输出端；二极管D1并联在输入电感L1的输出端与公共地端之间，二极管D1的阳极为输入电流校正支路(21)的公共地端；电荷泵电路(22)是由电荷泵电容Cc、二极管D2、电流变压器Tc及填谷电路构成；所述填谷电路是由电容C1、C2，二极管D3、D4、D5构成；所述电流变压器Tc有三个绕组，电流变压器Tc的两个副边绕组分别与二极管D3和二极管D5相串联从而构成两个支路‑‑‑‑支路Ⅰ和支路Ⅱ；由于二极管D3、二极管D5的单向导电特性，电流变压器Tc的两个副边绕组仅仅同名端可以流出电流；所述支路Ⅰ和支路Ⅱ分别与电容C1和C2相串联而构成填谷电路的放电支路；二极管D4与电容C1和C2相串联而构成填谷电路的充电支路；电流变压器Tc的原边绕组与电荷泵电容Cc、二极管D2相串联后与填谷电路的输出相并联；电流变压器Tc的同名端的设置使得电流变压器Tc的工作状态如下：电流变压器Tc的两个副边绕组分别经过电容C1和C2后并联对后续功率开关变换器(3)供电；同时电流变压器Tc的原边绕组也经过电荷泵电容Cc向后续功率开关变换器(3)供电；从而实现上述3者的同时向后续功率开关变换器(3)供电；电流变压器Tc原边绕组的同名端的联接使得当电流变压器Tc的两个副边绕组仅仅同名端流出电流时，电流变压器Tc原边绕组的同名端流入相应的电流；电流变压器Tc原边绕组的同名端流入的电流是将电荷泵电容Cc的存储能量与填谷电路内存储的能量一并提供给后续功率开关变换器(3)；即，借助电流变压器Tc原边绕组的同名端流入的电流的推力将电荷泵电容Cc的存储能量与填谷电路内存储的能量一并提供给后续功率开关变换器(3)；二极管D2是保证电荷泵电容Cc只对填谷电路和后续功率开关变换器(3)提供和输出能量，而电荷泵电容Cc仅仅从输入电流校正支路(21)获取能量；输入电流校正支路(21)输出端的反并 的二极管D1的一端与电荷泵电容Cc与二极管D2相接的节点相接；二极管D1的另一端是与电流变压器Tc原边绕组不与电荷泵电容Cc相接的一端相连；由于反并二极管D1的联接通路，当电流变压器Tc的两个副边绕组同名端流出电流跳变为零时，电流变压器Tc原边绕组的激磁电流经二极管D1对电荷泵电容Cc释放其储能；由于二极管D1导通，整流器(1)输出电压经输入电感L1短路到地，输入电感L1的电流随整流器(1)输出电压线性增加。