單電感三電平無橋功率因數校正變換器

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單電感三電平無橋功率因數校正變換器目前的單相功率因數校正技術普遍採用傳統 Boost 型功率因數校正變換器。這種變換器包括兩個部分 ：整流橋和 Boost 變換器。整流橋將交變市電整流為單方向電壓源； Boost 變換器通過一定控制方法實現功率因數校正。這種單相功率因數校正變換器應用於 全球通用電源輸入 (90VAC-264VAC)，能夠比較好地實現功率因數校正，但當其工作於低輸入電壓的應用場合時，這種變換器的損耗會增加很多，主要原因是低輸入電壓下，通態損耗快速地增加了。隨着半導體器件的發展，Boost 變換器的變換效率有了很大的提高，損耗也 可以控制在一個比較低的範圍。因此，整流橋的損耗占了傳統 Boost 型功率因數變換器的 損耗的大部分 ( 約 30％ -60％ )，尤其是在低輸入電壓情況下。通過減小整流橋上的損耗是進一步提高變換器效率的比較直接和有效的手段。Boost 型無橋功率因數校正變換器，有 雙 Boost 無橋、圖騰柱式無橋和採用雙向開關的無橋等類型。但這些無橋變換器都需要兩 套Boost 電路分別工作於交流輸入電壓的正、負半周，並只有一個直流母線輸出，故器件利用率低、體積龐大、成本高 ；而且，這些無橋變換器或共模干擾大或不能工作於電流連續模式 (CCM)，都需要額外的功率器件如功率二極管和電感等以改進性能，增加了電路的複雜性和成本。

目錄

二、技術要點

（解決的技術難題、技術指標等）

本發明涉及低通態損耗的無橋AC/DC功率因數變換器，旨在提供一種單電感三電平無橋功率因數校正變換器。該變換器包括輸入電感、Boost臂電路、箝位電路和輸出分壓電容；Boost臂電路由兩個開關管和兩個二極管串聯而成，兩個二極管位於外側，兩個開關管位於內側；其中二極管DF1的陽極連接到開關S1的漏極，開關S1的源極連接到開關S2的漏極，開關S2的源極連接到二極管DF2的陰極；Boost臂電路開關管的開關操作實現對電感的充放電和輸入端的功率因數校正。本發明中的功率因數變換器只需要一個輸入電感，能夠獲得正、負兩路的直流母線，具有器件應力低、器件利用率高、導通損耗低、共模干擾低和變換效率高的優點。一種單電感三電平無橋功率因數校正變換器，包括輸入電感、Boost 臂電路、箝位電路和輸出分壓電容，其特徵在於： 所述輸入電感的一端連接於開關管源極與開關管 漏極的接點，另一端 連接於輸入的一端，而輸入的另一端則連接於輸出分壓電容的中點；Boost 臂電路由兩個開關管 (S1)、(S2) 和兩個二極管 (DF1)、(DF2)串聯而成， 兩個二極管位於外側，兩個開關管位於內側 ；其中二極管 (DF1) 的陽極連接到開關 (S1) 的漏 極，開關 (S1) 的源極連接到開關 (S2) 的漏極，開關 (S2) 的源極連接到二極管 (DF2) 的陰極 ； Boost 臂電路 (110) 中開關管的開關操作實現對電感 (Lin) 的充放電和輸入端的功率因數校正 ； 所述箝位電路 (120) 由兩個二極管 (DS1)、(DS2) 組成，起到箝位和整流作用 ；其中二極 管 (DS1) 連接於輸出分壓電容 (130) 的中點和二極管 (DF1) 陽極與開關管 (S1) 漏極的接點 之間，二極管 (DS2) 連接於輸出分壓電容 (130) 的中點和開關管 (S2) 源極與 (DF2) 陰極的接 點之間 ； 所述輸出分壓電容 (130) 由兩個串聯的電容 (Co1) 和 (Co2) 組成。

三、成果形式

（專利、著作權、新產品、新技術等）

專利

四、應用領域及應用場景

用於功率校正變換器，將某種電流轉換為其他類型電流的電子設備。

五、當前應用成效

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種適用寬電源輸入範圍的單電感的三電平無橋功率因數校正變換器。本發明已經過實際應用，功率因數變換器只需要一個輸入電感，能夠獲得正、負兩路的直流母線，具有器件應力低、器件利用率高、導通損耗低、共模干擾低和變換效率高的優點。

六、應用推廣的領域和場景

廣泛應用於光電傳輸設備、通信設備、網絡設備、通信電源等。

七、應用推廣的價值和前景

（產業帶動能力、效率提升能力、市場規模等）

該技術的應用領域廣泛，市場空間較大，需要進行行業推廣

八、技術優化的方向和途徑

在特定應用場景下進行性能優化，提供行業解決方案和產品。