CN106549562B - 一种晶体三极管pfc线路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶体三极管PFC线路，脉动直流转换电路的一端与市电连接，另一端与整流二极管连接；升压电感的与脉动直流转换和升压整流二极管连接，晶体三极管的集电极连接到升压电感与升压整流二极管之间，发射极接地；整流二极管并联在升压电感与升压整流二极管两端，储能电路与整流二极管和升压电路连接，并连接到负极，储能电路与晶体三极管并联；PFC主控芯片的驱动引脚连接到晶体三极管驱动电路，晶体三极管驱动电路与晶体三极管连接；PFC主控芯片的ACS脚连接到负极，PFC主控芯片的VPFC脚连接到储能电路的两端，PFC主控芯片的ACK脚连接正极。本申请降低制造成本，提升PFC值。

Description

一种晶体三极管PFC线路

技术领域

本申请涉及电源领域，尤其涉及一种晶体三极管PFC线路。

背景技术

PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)是功率因数校正的意思，主要用来表征电子产品对电能的利用效率，功率因数越高，说明电能的利用效率越高。PFC线路分为两种，一种是无源PFC线路，无源PFC线路一般采用电感补偿方法使交流输入的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，但无源PFC线路的功率因数不是很高；另一种是有源PFC线路，有源PFC线路由电感、电容及电子元器件组成，体积小，可以达到很高的功率因数。

常用的场效应管有源PFC线路，采用场效应管为PFC开关管，场效应管为静电敏感元件，生产中易损坏，因此，与场效应管配套的电感要求使用稀土磁材，同时，与场效应管配套的整流二极管要求开关时间在20S以内，基于上述要求，在达到相同效果的前提下，导致场效应管式有源PFC线路的生产成本高。

发明内容

本申请提供了一种晶体三极管PFC线路，以解决在达到相同效果的前提下，导致场效应管式有源PFC的生产成本高的问题。

本申请公开了一种晶体三极管PFC线路，包括：PFC主控芯片、脉动直流转换电路、整流二极管、储能电路、晶体三极管驱动电路及升压电路，其中：

所述脉动直流转换电路的输入端与市电连接，所述脉动直流转换电路的正极与所述整流二极管的正极连接；

所述升压电路中包括升压电感、升压整流二极管以及晶体三极管，其中，所述升压电感的一端与脉动直流转换电路的正极电连接、另一端与升压整流二极管的正极连接，所述晶体三极管的集电极连接到升压电感与升压整流二极管之间，所述晶体三极管的发射极接地，所述晶体三极管的基极与所述晶体三极管驱动电路连接；

所述整流二极管并联在升压电感与升压整流二极管两端，所述整流二极管的负极和所述升压整流二极管的负极与所述储能电路的正极连接，所述储能电路的负极连接到脉动直流转换电路的负极，以及所述储能电路与所述晶体三极管并联连接；

所述PFC主控芯片的驱动引脚连接到所述晶体三极管驱动电路，所述晶体三极管驱动电路与所述晶体三极管基极电连接，所述晶体三极管驱动电路用于根据所述PFC主控芯片发送的驱动信号控制晶体三极管的通断时间；

所述PFC主控芯片的线路电压电流相位侦测引脚连接到所述脉动直流转换电路的负极，所述PFC主控芯片的输出电压侦测引脚连接到所述储能电路的两端，所述PFC主控芯片的市电电压电流相位侦测引脚连接到所述脉动直流转换电路的正极。

可选地，所述储能电路包括大容量电容和小容量电容，其中：

所述大容量电容和所述小容量电容并联连接，以及所述大容量电容和所述小容量电容的正极与所述整流二极管的负极和所述升压整流二极管的负极连接。

可选地，所述晶体三极管驱动电路包括驱动变压器、加速电容、加速二极管、第一加速电阻、第二加速电阻以及第三加速电阻，其中：

所述PFC主控芯片的驱动引脚连接到所述驱动变压器的第二脚，所述PFC主控芯片的热地引脚连接到所述驱动变压器的第四脚，所述驱动变压器的第十脚连接所述加速电容正极和所述第一加速电阻；

所述第二加速电阻与所述第一加速电阻串联连接，所述加速电容并联在所述第一加速电阻两端，所述加速二极管并联在所述第二加速电阻两端；

第三加速电阻的一端连接到第一加速电阻和第二加速电阻之间，所述第三加速电阻的另一端和所述晶体三极管的发射极连接，所述第二加速电阻与所述加速二极管负极连接节点与晶体三极管的基极连接。

可选地，所述晶体三极管PFC线路还包括检流电阻；

所述检流电阻的一端连接到所述脉动直流转换电路的负极、另一端接地；

所述PFC主控芯片的线路电压电流相位侦测引脚连接到所述检流电阻与所述脉动直流转换电路的负极之间。

可选地，所述晶体三极管PFC线路还包括热敏电阻；

所述热敏电阻设置在所述整流二极管与升压整流二极管的连接节点，以及所述储能电容与所述整流二极管和所述升压电路的连接节点之间。

可选地，所述晶体三极管PFC线路还包括外部供电电源；

所述外部供电电源连接到所述PFC主控芯片的外部供电引脚。

可选地，所述脉动直流转换电路包括EMI电容、桥式整流器以及滤波电容，其中：

所述EMI电容与市电的火线和零线连接，所述EMI电容的两端分别与所述桥式整流器的两个交流端电连接，所述桥式整流器两个直流端与所述滤波电容连接；

所述桥式整流器的直流端的正极与所述整流二极管和所述升压电路电连接。

本申请提供的晶体三极管PFC线路中，使用晶体三极管替换场效应管，晶体三极管时半导体元件，为非静电敏感器件，生产过程中不易损坏，在增大功率因数的前提下，降低PFC线路的制造成本。另外，本申请提供的晶体三极管PFC线路由升压电感、电容及电子元器件组成，体积小，通过专用PFC主控芯片去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿，可以达到较高的功率因数。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的晶体三极管PFC线路的结构示意图；

图中，符号表示：

1-PFC主控芯片，2-脉动直流转换电路，21-EMI电容，22-桥式整流器，23-滤波电容，3-整流二极管，4-储能电路，41-大容量电容，42-小容量电容，5-晶体三极管驱动电路，51-驱动变压器，52-加速电容，53-加速二极管，54-第一加速电阻，55-第二加速电阻，56-第三加速电阻，6-升压电路，61-升压电感，62-升压整流二极管，63-晶体三极管，7-热敏电阻，8-检流电阻。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

参见图1，为本申请提供的晶体三极管PFC线路的结构示意图。

如图1所示，本申请提供的晶体三极管PFC线路包括脉动直流电路、整流二极管3、升压电路6、储能电路4、晶体三极管63驱动电路5及PFC主控芯片1，其中：

脉动直流电路用于将市电转换为脉动直流电，包括EMI电容21、桥式整流器22及滤波电容23。EMI电容21的两端连接在市电的火线和零线之间，用于滤除市电或线路本身产生的连波杂讯。桥式整流器22的两个交流端AC1和AC2与EMI电容21的两端电连接，用于将交流电变为直流电后，在桥式整流器22的两个直流端K端和A端输出直流电，其中，K端输出正电压，A端输出负电压，在K端和A端输出的电线上连接滤波电容23，滤波电容23将滤除杂讯的电流变为干净的脉动直流电。

整流二极管3在PFC主控芯片1未工作时为储能电路4充电，经过整流二极管3整流后的电压减少PFC主控芯片1开机时的浪涌和冲击。

升压线路包括升压电感61、升压整流二极管62及晶体三极管63，升压电感61的一端与桥式整流器22的正极连接，升压电感61的另一端与升压整流二极管62的正极连接，整流二极管3并联在升压电感61和升压整流二极管62两端。晶体三极管63的集电端连接在升压电感61和升压整流二极管62之间，晶体三极管63的发射端接地。

储能电路4包括大容量电容41和小容量电容42，大容量电容41和小容量电容42并联，其中，整流二极管3的负极和升压整流二极管62的负极连接，并且与储能电路4中大容量电容41和小容量电容42的正极连接。大容量电容41和小容量电容42的负极连接至脉动直流转换电路2的负极。大容量电容41和小容量电容42与晶体三极管63并联连接，并为后段负载供电。

本申请提供的晶体三极管PFC线路还包括热敏电阻7，热敏电阻7设置在整流二极管3负极与升压整流二极管62负极连接节点与储能电路4之间，也就是整流二极管3负极和升压整流二极管62负极连接的节点处，与大容量电容41和小容量电容42的正极之间，用于减少线路通电或PFC主控芯片1开机时造成的浪涌和冲击。

晶体三极管63驱动电路5用于接收PFC主控芯片1发送的驱动信号，根据驱动信号将高电压小电流信号转换为低电压大电流信号，并将PFC主控芯片1与升压电路6隔离从而控制晶体三极管63的通断时间。晶体三极管63驱动电路5包括驱动变压器51、加速电容52、加速二极管53、第一加速电阻54、第二加速电阻55以及第三加速电阻56。驱动变压器51的第二脚与PFC主控芯片1的驱动引脚DVR端连接，驱动变压器51的第四脚与PFC主控芯片1的GND接地端电连接，驱动变压器51的第十脚与第一加速电阻54连接，第二加速电阻55与第一加速电阻54串联，加速电容52并联在第四加速电阻的两端，其中，加速电容52的正极与脉动直流转换电路2的正极连接，加速二极管53并联在第二加速电阻55的两端，其中，加速二极管53的负极连接在所述第一加速电阻54和第二加速电阻55之间。第二加速电阻55和加速二极管53正极的连接节点与晶体三极管63的基极连接。

第三加速电阻56的一端连接在第一加速电阻54和第二加速电阻55之间，第三加速电阻56的另一端与驱动变压器51的第六脚连接。晶体三极管63的发射极、驱动变压器51的第四脚以及第三加速电阻56的另一端均接地。

桥式整流器22输出端的负极接地，从而与晶体三极管63的发射极、驱动变压器51的第四脚以及第三加速电阻56的一端形成回路。

PFC主控芯片1包括线路电压电流相位侦测引脚ACS、输出电压侦测引脚VPFC、市电电压电流相位侦测引脚ACK、热地端GND以及外部供电引脚VCC，其中，PFC主控芯片1的线路电压电流相位侦测引脚ACS引出检测线，连接在桥式整流器22的负极，用于检测整个线路的实时工作电流及市电波形，便于PFC主控芯片1计算出输出功率，波形相位比对以及异常情况的保护。

在桥式整流器22的负极设置检流电阻8，将从PFC主控芯片1的线路电压电流相位侦测引脚ACS引出的检测线连接在桥式整流器22的负极与检流电阻8之间。

PFC主控芯片1的输出电压侦测引脚VPFC引出检测线，连接到储能电路4或大容量电容41和小容量电容42两端，用于检测大容量电容41和小容量电容42两端的电压。PFC主控芯片1的市电电压电流相位侦测引脚ACK引出检测线，连接到桥式整流器22输出端的正极，用于检测市电电流电压波形的相位。PFC主控芯片1的外部供电引脚VCC处连接外部供电电源，外部供电电源为PFC主控芯片1供电。

本申请提供的晶体三极管PFC主控线路应用在用电设备的电源线路中，当用电设备接入市电后，脉动直流转换电路2将市电转换成脉动直流电，脉动直流电的波形为矩形波，当电压上升到0.7V时，电流通过整流二极管3和热敏电阻7为大容量电容41和小容量电容42充电，同时，当晶体三极管63导通时，电流经过升压电感61、升压整流二极管62以及热敏电阻7为大容量电容41和小容量电容42充电，由于由正负输出的电流为脉动电流，因此，升压电感61将脉动直流通过时储存的电能储存，并发送至大容量电容41和小容量电容42，从而实现为大容量电容41和小容量电容42充电。当电压下降到0.7V时，大容量电容41和小容量电容42放电。

在为大容量电容41和小容量电容42充电完成后，从PFC主控芯片1的VPFC引脚引出的检测线，实时检测大容量电容41和小容量电容42两端的电压值，当电压值小于后段负载所需要的电压时，PFC主控芯片1计算驱动信号，并通过DVR引脚控制晶体三极管63驱动电路5，晶体三极管63驱动电路5控制晶体三极管63打开的时间增大，断开的时间减小，从而为大容量电容41和小容量电容42二次充电，增大大容量电容41和小容量电容42两端的电压。

在晶体三极管63导通时，升压电感61存储能量，在断开时感生出右正左负的电压，将导通时存储的能量通过升压整流二极管62后经热敏电阻7对小容量电容42充电，输出能量。

本申请提供的晶体三极管PFC线路，通过PFC主控芯片1调整输出电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿，PFC主控芯片1通过控制晶体三极管63的导通和关断使输入电流可以跟踪输入电压的变化，已达到较高的功率因数。

由上述描述可知，本申请提供的晶体三极管PFC线路，使用经过改进的晶体三极管63作为晶体三极管63，而晶体三极管63与场效应管相比，生产制造以及使用过程中的成本低，并且达到的效果更好，可降低PFC线路55％-73％的损耗，使PFC值提升到95％以上。应用于照明电源中时，PFC值提升到95％以上，减少整机损耗的2％-7％。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种晶体三极管PFC线路，其特征在于，包括：PFC主控芯片、脉动直流转换电路、整流二极管、储能电路、晶体三极管驱动电路及升压电路，其中：

所述脉动直流转换电路的输入端与市电连接，所述脉动直流转换电路的正极与所述整流二极管的正极连接；

所述升压电路中包括升压电感、升压整流二极管以及晶体三极管，其中，所述升压电感的一端与脉动直流转换电路的正极电连接、另一端与升压整流二极管的正极连接，所述晶体三极管的集电极连接到升压电感与升压整流二极管之间，所述晶体三极管的发射极接地，所述晶体三极管的基极与所述晶体三极管驱动电路连接；

所述整流二极管并联在升压电感与升压整流二极管两端，所述整流二极管的负极和所述升压整流二极管的负极与所述储能电路的正极连接，所述储能电路的负极连接到脉动直流转换电路的负极，以及所述储能电路连接在晶体三极管PFC线路输出端正负极之间；

所述PFC主控芯片的驱动引脚连接到所述晶体三极管驱动电路，所述晶体三极管驱动电路与所述晶体三极管基极电连接，所述晶体三极管驱动电路用于根据所述PFC主控芯片发送的驱动信号控制晶体三极管的通断时间；

所述PFC主控芯片的线路电压电流相位侦测引脚连接到所述脉动直流转换电路的负极，所述PFC主控芯片的输出电压侦测引脚连接到所述储能电路的两端，所述PFC主控芯片的市电电压电流相位侦测引脚连接到所述脉动直流转换电路的正极；

所述晶体三极管驱动电路包括驱动变压器、加速电容、加速二极管、第一加速电阻、第二加速电阻以及第三加速电阻，其中：

所述PFC主控芯片的驱动引脚连接到所述驱动变压器的原边同名端，所述PFC主控芯片的热地引脚连接到所述驱动变压器的原边异名端，所述驱动变压器的副边同名端连接所述加速电容正极和所述第一加速电阻；

所述第二加速电阻与所述第一加速电阻串联连接，所述加速电容并联在所述第一加速电阻两端，所述加速二极管并联在所述第二加速电阻两端；

第三加速电阻的一端连接到第一加速电阻和第二加速电阻之间，所述第三加速电阻的另一端和所述晶体三极管的发射极连接，所述第二加速电阻与所述加速二极管负极连接节点与晶体三极管的基极连接。

2.根据权利要求1所述的晶体三极管PFC线路，其特征在于，所述储能电路包括大容量电容和小容量电容，其中：

所述大容量电容和所述小容量电容并联连接，以及所述大容量电容和所述小容量电容的正极与所述整流二极管的负极和所述升压整流二极管的负极连接。

3.根据权利要求1所述的晶体三极管PFC线路，其特征在于，所述晶体三极管PFC线路还包括检流电阻；

所述检流电阻的一端连接到所述脉动直流转换电路的负极、另一端接地；

所述PFC主控芯片的线路电压电流相位侦测引脚连接到所述检流电阻与所述脉动直流转换电路的负极之间。

4.根据权利要求1所述的晶体三极管PFC线路，其特征在于，所述晶体三极管PFC线路还包括热敏电阻；

所述热敏电阻设置在所述整流二极管与升压整流二极管的连接节点，以及所述储能电路与所述整流二极管和所述升压电路的连接节点之间。

5.根据权利要求1所述的晶体三极管PFC线路，其特征在于，所述晶体三极管PFC线路还包括外部供电电源；

所述外部供电电源连接到所述PFC主控芯片的外部供电引脚。

6.根据权利要求1所述的晶体三极管PFC线路，其特征在于，所述脉动直流转换电路包括EMI电容、桥式整流器以及滤波电容，其中：

所述EMI电容与市电的火线和零线连接，所述EMI电容的两端分别与所述桥式整流器的两个交流端电连接，所述桥式整流器两个直流端与所述滤波电容连接；

所述桥式整流器的直流端的正极与所述整流二极管和所述升压电路电连接。