一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器

针对单级无桥隔离型功率因数校正(PFC)变换器存在开关管电压应力大,工作于降压模式时,总谐波畸变率(THD)高、功率因数(PF)低的问题,提出一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器.该变换器采用双绕组分裂电容的结构,降低了开关管与二极管的电压应力.通过引入工频开关管,消除变换器工作于降压模式时的...     

DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器

为了实现功率因数校正(PFC)功能,单级Boost-Flyback变换器的前级Boost变换器通常工作在断续导电模式(DCM),为了实现高效率,通过控制使后级Flyback变换器工作在临界连续导电模式(CRM)。详细分析了变换器的工作原理和功率因数、中间储能电容电压、开关频率等相关工作特性,并搭建了60 W的实验样机,验证了此变换器能够仅使用1个开关管和1个峰值电流模控制器,同时实现PFC功能和恒定输出电压,且相比DCM-DCM,DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器在保持相同功率因数的前提下,提高了变换器的效率。     

单级桥式有源功率因数校正变换器拓扑研究

单级桥式有源功率因数校正(PFC)变换器具有应用于中大功率领域的良好前景.在分析几种单级桥式有源PFC变换器的基础上,介绍了一种结构简单的单级桥式PFC变换器.该变换器能在实现功率因数校正、AC/DC转换、输出电压调节和电气隔离的同时,实现功率开关的零电流开关或零电压开关;由于采用了恒频PWM控制策略,使得对滤波环节和磁性器件的设计变得容易了.与普通单相Boost PFC电路相比,该变换器的控制电路只需增加一级移相环节就能很容易地实现控制.     

新型单级隔离型软开关功率因数变换器

提出一种兼具软开关和箝位的新型单级隔离型功率因数校正(power factor correction, PFC)变换器拓扑。该变换器能满足电气隔离的应用要求,提升单级隔离型PFC的功率等级。与传统单级结构相比,新拓扑输入电流校正效果明显,功率因数接近1。比较理想地解决了限制单级PFC功率等级的变压器漏感和直流母线电容应力问题。箝位电容被充分利用简化了零电压过渡(zero voltage transition,ZVT)技术在隔离型变换器中的应用,既改善了半导体器件的开关环境、优化系统电磁兼容,又提高了变换效率。实验制作一台87 kHz,1 kW的样机。实验结果表明,这种变换器的效率基本能够达到93%(半载以上),功率密度提高,适合于中大功率应用场合。     

宽输出电压范围集成Buck型无桥PFC变换器

提出一种集成Buck型无桥有源功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制方法。变换器能够工作于升压模式或降压模式,使得直流侧电压能够在宽范围内调节;采用载波层叠脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制策略,使变换器能够根据网侧电压和直流侧电压的大小关系能够自动工作于单级模式或准单级模式,集成Buck变换器仅需处理部分功率,大部分功率只需经过单级变换,且在直流电压低于电网电压峰值时实现三电平输出,有效减小了导通和开关损耗,提升了整体效率。文中详细分析变换器的工作原理、控制策略及特性,通过实验验证所提出的集成Buck型无桥PFC变换器及其控制方法的正确性和有效性。     

高功率因数软开关降压无桥PFC变换器设计

为了提升传统Buck型功率因数校正(PFC)变换器的功率因数(PF)和效率,提出了一种新型软开关无桥单相PFC变换器.所提PFC变换器工作在不连续导通模式,从电源中提取正弦输入电流,并采用辅助开关消除了输入电流死角,从而有效提高了PF.同时,PFC变换器中所有开关和二极管均实现了软开关,降低了开关损耗,且规避了二极管反...     

高功率因数的电容串接式交错并联Buck PFC变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流死区角问题,提出一种高功率因数的电容串接式交错并联Buck PFC变换器。通过有效调节中间储能电容的充放电时间,对一个开关周期内向负载传递的能量进行有效控制,实现超高降压比特性,即超低电压输出,从而改善输入电流死区角。中间储能电容工作于电容电压断续模式(discontinuouscapacitorvoltage mode,DCVM),实现自动功率因数校正功能,且该电容电压峰值被钳位于输入电压,没有增加开关管的电压应力。此外,DCVM模式实现该变换器功率开关管的软关断和二极管的软开通。该文对所提变换器的工作模态、性能特性和参数设计原则进行详细分析。最后,搭建220V交流输入、60W/15V输出的样机实验平台,验证所述理论分析的正确性。     

一种单级隔离型软开关功率因数校正变换器

针对硬开关功率因数校正(PFC)变换器开关损耗大、电磁辐射严重的问题,提出一种具有软开关的单级隔离型PFC变换器。该变换器在一次侧功率管导通和关断时段均能向二次侧传递能量,兼具正激和反激变换器的特性。通过利用隔离变压器的漏感与电容形成谐振使得输出二极管零电流关断(ZCS),同时一次侧主开关管和有源钳位开关管均以零电压开通(ZVS),所有功率开关管均工作在软开关状态,变换器的开关损耗降低。详细分析变换器的工作原理、运行特性以及参数设计,并搭建实验样机,验证了理论分析的正确性和有效性。     

一种单级无桥隔离型PFC变换器

传统AC/DC功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器交流输入侧存在二极管整流桥,其导通损耗影响变换器效率的提升。针对这一问题,提出了一种单级无桥隔离型PFC变换器,其在正负输入电压下,均能得到正的直流输出,从而可以省去在PFC应用中的前端二极管整流桥。该变换器采用双向开关管和变压器次级绕组带中心抽头的全波整流结构,实现正负电压输入和电气隔离。详细分析了所提出的变换器工作在电感电流断续导电模式(discontinue conduction mode,DCM)下的工作模态及其特性。最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种高效率次级谐振单级反激PFC变换器

针对传统单级反激功率因数校正PFC(power factor correction)变换器存在工作效率低、变换器开关管和输出二极管电压应力大等缺点,研究了一种次级谐振单级反激PFC变换器,不仅能够合理利用次级漏感能量,提高变换器效率,而且有效解决了传统单级反激变换器开关管、输出二极管电压应力较大的问题;同时还分析了次级谐振单级反激PFC变换器工作于电感电流断续模式DCM(discontinuous current mode)时的工作模态及其稳态工作特性,并将该变换器应用于LED驱动电路。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

基于DSP的Boost PFC软开关变换器研究

详细分析了一种新颖的Boost软开关变换器,在传统的Boost变换器基础上加上缓冲元件电感和电容,从而实现开关管的零电流开通和零电压关断。提出了基于DSP的新型控制算法,该算法仅需在一个开关周期内采样负载电流和输入电压来计算占空比,实现功率因数校正(PFC)的目的,控制简单,实时性好。实验结果表明,该新型的变换器工作在软开关模式下,并且实现输入侧的单位功率因数。     

低共模噪声图腾柱SEPIC PFC变换器研究

传统图腾柱SEPIC功率因数校正(PFC)变换器具有低输入电流纹波、高效率、可实现升降压转换的优点,但由于电路在输入电压负半周工作时,其输出电压相对于输入电压开关周期浮动导致了严重的电磁干扰(EMI)问题,从而限制了该拓扑的应用。基于传统图腾柱SEPIC PFC变换器拓扑,分析了共模噪声的产生机理,并提出采用耦合电感以及隔离变压器结构来解决共模噪声以及输出浮动的问题,该变换器不仅实现了低共模噪声,且实现了图腾柱式单级隔离转换。最后搭建了一台200 W实验样机验证了理论分析的正确性与可行性。     

基于临界Buck-Boost的新型单级交直变换器

针对现有可高压输入单级交直变换器功率因数校正单元磁性器件数量偏多的问题,本文提出了一种基于临界Buck-Boost和LLC谐振电路的单级交直变换器,所提变换器在实现功率因数校正(PFC,power factor correction)的基础上,既保留了LLC谐振电路软开关的优良特性,又实现了开关管和Buck-Boost电感的磁集成。本文在详细分析所提变换器工作原理的基础上搭建了一台100 W的样机。其中,样机额定工作状态下功率因数(PF,power factor)值为0.974、总谐波失真(THD,total harmonic distortion)为17%、效率为90.6%,所得结果验证了所提变换器的优良特性。     

基于双路恒流输出单级Cuk PFC变换器的LED驱动电路

传统的高功率因数双路输出电源由前级功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器级联2个DC-DC变换器组成,系统复杂、成本高、体积大。提出一种双路恒流输出单级Cuk PFC变换器,并研究了其工作原理、控制策略和工作特性。该变换器通过使用单级PFC变换器的开关管复用技术复用了Boost PFC变换器和Buck DC-DC变换器的主开关管,又通过使用单电感多输出变换器的电感复用技术分时复用了输出电感,从而仅使用一级变换器同时实现了功率因数校正、低二倍工频输出电流纹波和双路输出电流可独立控制,减少了电感与控制器的数量,大幅降低了双路输出电源的体积和成本。最后通过搭建输出功率为18 W的高功率因数双路恒流输出LED驱动电路的实验样机验证了理论分析的正确性。     

带有谐振PFC的单级AC/DC变换器研究

通常可将带功率因数校正(PFC)的开关变换器分成两级结构和单级结构两种.研究了一种带谐振PFC的单级AC/DC变换器.为了改善交流输入电流的功率因数,提出了一种新的电路结构,即在传统的双开关正激型变换器上增加4个工作在谐振模式的外加元件.探讨了这种电路的工作原理和运行特性,研制了一台输出功率为300 W的实验样机.实验结果证明,该电路具有功率大、直流母线电压较低、功率因数高等优越性能.     

一种新型零电流零电压开关功率因数校正全桥变换器

介绍一种单级式零电流和零电压开关功率因数校正全桥变换器，利用变压器的漏感和输出电容的储能，在很宽的负载范围内实现了超前管的零电流开关；而通过移相控制方式，利用开关管的结电容则实现了滞后管的零电压开关。由于软开关的实现不需要任何其它的辅助元件，所以与通常的零电流开关PWM Boost全桥变换器相比，该变换器结构简单，容易实现。通过对电路的运行机理和工作模态的分析，可以看出该变换器能同时实现功率因数校正、AC／DC转换、输出电压调节和电气隔离，实验结果证明了该变换器的优越性。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

一种单级无桥隔离型PFC变换器研究

研究了一种单级无桥隔离型AC/DC功率因数校正(PFC)变换器拓扑,其具有的双极性增益特性可以从根源上消除传统PFC变换器交流侧所需的二极管整流桥,具有结构简单、隔离、功率因数高等优点。分析了工作于电感电流断续导电模式(DCM)时的工作模态和工作特性。最后,搭建了一台实验样机,验证了理论分析和仿真结果的正确性,且实测功率因数大于0.98。     

无损软开关无桥Boost PFC变换器的研究

针对无桥Boost功率因数校正(PFC)变换器在高频工作时功率器件开关损耗大、电压电流应力高,提出了一种无源无损软开关Semi-bridgeless Boost PFC变换器,用于实现开关管和功率二极管的软开关,减小二极管反向恢复电流造成的电压尖峰,有效提高转换效率。详细分析了该软开关无桥Boost PFC变换器的工作原理,制作实验样机对电路的有效性进行了验证,实验结果表明所提软开关无桥变换器能有效减小开关损耗,降低元器件的电压电流应力和电磁干扰,效率高于硬开关无桥Boost PFC变换器。     

一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路工作特性研究

该文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中普遍存在的储能电容电压过高的问题。在此基础上，该文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路，在对PFC变换器及：DC／DC变换器的临界条件进行了数学解析后，得出了电路工作状态的精确解并提出了控制储能电容电压的临界点工作方式。该电路在利用普通控制芯片实现较高功率因数的同时，有效地控制了储能电容的电压值，降低了开关应力，提高了电路的稳定性。同时文章还分析了单级：PFC电路中的电流畸变特性，得出PFC电路的功率因数表达式。最后实验验证了该文数学推导的正确性和控制策略的实用性。