CN117220494B - 一种单级pfc应用于快充产品的调节电路及快充产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及单级PFC应用于快充产品的调节电路及快充产品，包括依次电连接设置的单级PFC转换电路、隔离变压器、整流滤波电路和DC转换芯片，还包括电压跟随电路和光电耦合器；光电耦合器，由DC转换芯片控制通断运行；电压跟随电路，依据光电耦合器的通断状态进行改变DC转换芯片的电压反馈引脚的下偏电阻阻值；通过本调节电路发明的应用，可以将应用单级PFC拓扑的快充电源输出纹波降低至要求的范围之内，将产品的5V及以下输出电压的效率做到满足DOE标准的要求，从而可以将单级PFC的拓扑结构完全应用到快充领域，实现完胜于现有的常规反激拓扑结构的低成本，高PF值，低THD的优质特性。
Description
技术领域
本发明涉及快充产品技术领域，更具体地说，涉及一种单级PFC应用于快充产品的调节电路。
背景技术
PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值，基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。
PFC电路又分为单级和多级，当前单级PFC主要是应用在LED驱动电源上，因快充产品的快速发展，单级PFC逐渐被导入到快充产品领域；但是单级PFC因本身初级没使用大容量高压电容，导致输出纹波特别大，几乎达到了2V~3V的纹波（要求300mV以内），如此大的输出纹波对终端使用设备会造成工作异常甚至顺坏。其次，快充的输出涵盖了3.3V~21V的输出范围，当C/A口输出在5V或以下低电压时，因输入和输出之间的压差很大，导致DC转换部分的效率非常差，甚至达不到DOE效率标准要求，需要一种可以将单级PFC的拓扑结构完全应用到快充领域的单级PFC应用于快充产品的调节电路。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种单级PFC应用于快充产品的调节电路，还提供了一种快充产品。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种单级PFC应用于快充产品的调节电路，其中，包括依次电连接设置的单级PFC转换电路、隔离变压器、整流滤波电路和DC转换芯片，还包括电压跟随电路和光电耦合器；
所述光电耦合器，由所述DC转换芯片控制通断运行；
所述电压跟随电路，依据所述光电耦合器的通断状态进行改变DC转换芯片的电压反馈引脚的下偏电阻阻值。
本发明所述的单级PFC应用于快充产品的调节电路，其中，所述电压跟随电路包括相并联连接的第一电阻和第二电阻；
所述第一电阻的一端与所述隔离变压器的辅助绕组电连接，另一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；
所述第二电阻的一端与所述光电耦合器的一端电连接并接地，另一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；
所述光电耦合器的另一端与VCC端电连接。
本发明所述的单级PFC应用于快充产品的调节电路，其中，所述第二电阻与所述光电耦合器之间电连接有第三电阻；所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端接地；所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端依次串联连接有第一场效应管和第四电阻，所述第四电阻远离第一场效应管的一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；所述第一场效应管的S极与所述第三电阻电连接，D极与所述第四电阻电连接，G极电连接有第一电容和第五电阻，所述第一电容的另一端与所述第三电阻靠近所述第二电阻的一端电连接，所述第五电阻另一端与稳压二极管的P极电连接；
所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端依次串联连接有第二场效应管和第六电阻；所述第六电阻远离第二场效应管的一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；所述第二场效应管的S极与所述第三电阻电连接，D极与所述第六电阻电连接，G极电连接有第二电容和第七电阻；所述第二电容的另一端与所述第三电阻靠近所述第二电阻的一端电连接，所述第七电阻的另一端与所述第三电阻远离所述第二电阻的一端电连接，所述第七电阻上并联设置有第一二极管，所述第一二极管的正极与第三电阻电连接，负极与所述第二场效应管的G极电连接；
所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端依次串联连接有第三电容和第八电阻，所述第八电阻远离所述第三电容的一端与所述第三电阻远离所述第二电阻的一端电连接；所述第三电容靠近所述第八电阻的一端电连接有第二二极管，所述第二二极管的正极与所述第三电容电连接，负极与所述第一二极管的正极电连接；所述第三电容靠近所述第八电阻的一端与所述稳压二极管的N极电连接。
本发明所述的单级PFC应用于快充产品的调节电路，其中，所述VCC端与所述光电耦合器之间电连接有第九电阻。
本发明所述的单级PFC应用于快充产品的调节电路，其中，所述整流滤波电路包括串联连接的第三二极管和第十电阻；所述第三二极管的正极与隔离变压器的辅助绕组电连接，负极与所述第十电阻电连接；所述第十电阻远离第三二极管的一端与所述VCC端以及所述DC转换芯片的VCC引脚均电连接；所述DC转换芯片的VCC引脚电连接有第四电容和交流有极性电容，所述交流有极性电容的正极与所述DC转换芯片的VCC引脚电连接，负极与所述第四电容远离所述DC转换芯片的VCC引脚的一端电连接，所述交流有极性电容的负极接地。
一种快充产品，其特征在于，所述快充产品上设置有如上述的单级PFC应用于快充产品的调节电路。
本发明的有益效果在于：通过本调节电路发明的应用，可以将应用单级PFC拓扑的快充电源输出纹波降低至要求的范围之内，将产品的5V及以下输出电压的效率做到满足DOE标准的要求，从而可以将单级PFC的拓扑结构完全应用到快充领域，实现完胜于现有的常规反激拓扑结构的低成本，高PF值，低THD的优质特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图：
图1是本发明较佳实施例的单级PFC应用于快充产品的调节电路原理图；
图2是本发明较佳实施例的单级PFC应用于快充产品的调节电路电路图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的单级PFC应用于快充产品的调节电路，如图1所示，同时参阅图2，包括依次电连接设置的单级PFC转换电路1、隔离变压器2、整流滤波电路3和DC转换芯片4，还包括电压跟随电路5和光电耦合器6；
光电耦合器6，由DC转换芯片4控制通断运行；
电压跟随电路5，依据光电耦合器6的通断状态进行改变DC转换芯片4的电压反馈引脚的下偏电阻阻值，该下偏电阻阻值决定了输出的电压值；
结合如图2所示的具体电路图，说明如下：
电压跟随电路包括相并联连接的第一电阻R2和第二电阻R9；
第一电阻R2的一端与隔离变压器的辅助绕组T1B电连接，另一端与DC转换芯片U1的电压反馈引脚电连接；
第二电阻R9的一端与光电耦合器OP1B的一端电连接并接地，另一端与DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；
光电耦合器的另一端与VCC端电连接；
第二电阻R9与光电耦合器OP1B之间电连接有第三电阻R4；第三电阻R4与第二电阻R9电连接的一端接地；第三电阻R4与第二电阻R9电连接的一端依次串联连接有第一场效应管Q2和第四电阻R8，第四电阻R8远离第一场效应管Q2的一端与DC转换芯片U1的电压反馈引脚电连接；第一场效应管Q2的S极与第三电阻R4电连接，D极与第四电阻R8电连接，G极电连接有第一电容C4和第五电阻R10，第一电容C4的另一端与第三电阻R4靠近第二电阻R9的一端电连接，第五电阻R10另一端与稳压二极管ZD1的P极电连接；
第三电阻R4与第二电阻R9电连接的一端依次串联连接有第二场效应管Q1和第六电阻R7；第六电阻R7远离第二场效应管Q1的一端与DC转换芯片U1的电压反馈引脚电连接；第二场效应管Q1的S极与第三电阻R4电连接，D极与第六电阻电连接，G极电连接有第二电容C3和第七电阻R6；第二电容C3的另一端与第三电阻R4靠近第二电阻R9的一端电连接，第七电阻R6的另一端与第三电阻R4远离第二电阻R9的一端电连接，第七电阻R6上并联设置有第一二极管D2，第一二极管D2的正极与第三电阻R4电连接，负极与第二场效应管Q1的G极电连接；
第三电阻R4与第二电阻R9电连接的一端依次串联连接有第三电容C2和第八电阻R5，第八电阻R5远离第三电容C2的一端与第三电阻R4远离第二电阻R9的一端电连接；第三电容C2靠近第八电阻R5的一端电连接有第二二极管D3，第二二极管D3的正极与第三电容C2电连接，负极与第一二极管D2的正极电连接；第三电容C2靠近第八电阻R5的一端与稳压二极管ZD1的N极电连接；
VCC端与光电耦合器OP1B之间电连接有第九电阻R3。
R2， R9分压之后提供信号电压送入DC转换芯片U1的Pin2， 来调节DC转换芯片前端输出电压，电阻R7 /R8按需求与R9并联，将改变并联后的总阻值，逻辑如下：
开机瞬间，产品的前端需要输出16V，此电压越低，待机功耗越容易满足300mW的标准要求，DC转换芯片U1将输出低电平，光耦不发光，OP1B不导通，Q1, Q2均不导通，DC转换芯片FB引脚的下偏电阻只有R9，FB脚电压高，所以只有16V输出。
当C/A口的输出是15V时，这个时候需要产品的前端电压恢复到25V输出，DC转换芯片将给出一个高电平，光耦发光， OP1B导通，Q1, Q2导通，电阻R7，R8将与固定的R9并联，DC转换芯片FB引脚的下偏电阻将变成了R7,R8,R9并联后的总阻值，阻值降低，产品前端输出电压将上升到25V。
其中，前端电压由16V升高到25V分两个阶梯来完成，以此来避开因电压上升幅度太大而误触发DC转换芯片FB的过压保护点。
D2,D3起单向导电性的作用，DC转换芯片U1给出一个高电平，光耦发光，OP1B导通，C3被充电，当C3电压达到Q1开通的阈值时，Q1导通。
同时C4被充电，当C4电压达到Q2开通的阈值时，Q2导通。设计时选用C4大于C3的容值， 那么C3比C4先充满，即Q1比Q2先开通。
调整C3，C4的容量，就能控制好Q1，Q2的开通时序， 也就能控制到R7，R8与R9并联的时序，从而控制前端电压分梯次变化，降低DC转换芯片U1的FB脚尖峰电压大小，防止误触发；
单级PFC是一款PFC电路与反激电路合二为一的拓扑形式，常规是需要独立的PFC电路和独立的反激电路，然而单级PFC结构因与反激合并了，既简化了产品，缩小了产品体积，又达成了多功能集一身的特点。但同时也产生了高纹波，5V输出时效率低，及空载功耗难解决的弊端。
通过本电压跟随电路发明的应用，可以将应用单级PFC拓扑的快充电源输出纹波降低至要求的范围之内，将产品的5V及以下输出电压的效率做到满足DOE标准的要求，从而可以将单级PFC的拓扑结构完全应用到快充领域，实现完胜于现有的常规反激拓扑结构的低成本，高PF值，低THD的优质特性。
另外，由于在应用电压跟随时前端电压在16V与25V之前切换，转换瞬间的电压变化会在DC转换芯片的FB引脚产生一个反馈信号尖峰，极易触发芯片设定的过压保护点，导致产品瞬间掉电，本发明的电压跟随电路将16V至25V的电压变化设计成两个步骤来完成，将大大减低了反馈电压尖峰的幅值，避开误触发的风险。
整流滤波电路可以采用现有的常规电路，也可以采用：包括串联连接的第三二极管D1和第十电阻R1；第三二极管D1的正极与隔离变压器的辅助绕组T1B电连接，负极与第十电阻R1电连接；第十电阻R1远离第三二极管D1的一端与VCC端以及DC转换芯片U1的VCC引脚均电连接；DC转换芯片U1的VCC引脚电连接有第四电容C1和交流有极性电容EC1，交流有极性电容EC1的正极与DC转换芯片U1的VCC引脚电连接，负极与第四电容C1远离DC转换芯片U1的VCC引脚的一端电连接，交流有极性电容EC1的负极接地；依靠D1， R1，EC1,C1组成的VCC整流滤波电路，为DC转换芯片U1的工作提供正常供电。
一种快充产品，其特征在于，快充产品上设置有如上述的单级PFC应用于快充产品的调节电路。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种单级PFC应用于快充产品的调节电路，其特征在于，包括依次电连接设置的单级PFC转换电路、隔离变压器、整流滤波电路和DC转换芯片，还包括电压跟随电路和光电耦合器；
所述光电耦合器，由所述DC转换芯片控制通断运行；
所述电压跟随电路，依据所述光电耦合器的通断状态进行改变DC转换芯片的电压反馈引脚的下偏电阻阻值；所述电压跟随电路包括相并联连接的第一电阻和第二电阻；
所述第一电阻的一端与所述隔离变压器的辅助绕组电连接，另一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；
所述第二电阻的一端与所述光电耦合器的一端电连接并接地，另一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；
所述光电耦合器的另一端与VCC端电连接；所述第二电阻与所述光电耦合器之间电连接有第三电阻；所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端接地；所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端依次串联连接有第一场效应管和第四电阻，所述第四电阻远离第一场效应管的一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；所述第一场效应管的S极与所述第三电阻电连接，D极与所述第四电阻电连接，G极电连接有第一电容和第五电阻，所述第一电容的另一端与所述第三电阻靠近所述第二电阻的一端电连接，所述第五电阻另一端与稳压二极管的P极电连接；
所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端依次串联连接有第二场效应管和第六电阻；所述第六电阻远离第二场效应管的一端与所述DC转换芯片的电压反馈引脚电连接；所述第二场效应管的S极与所述第三电阻电连接，D极与所述第六电阻电连接，G极电连接有第二电容和第七电阻；所述第二电容的另一端与所述第三电阻靠近所述第二电阻的一端电连接，所述第七电阻的另一端与所述第三电阻远离所述第二电阻的一端电连接，所述第七电阻上并联设置有第一二极管，所述第一二极管的正极与第三电阻电连接，负极与所述第二场效应管的G极电连接；
所述第三电阻与所述第二电阻电连接的一端依次串联连接有第三电容和第八电阻，所述第八电阻远离所述第三电容的一端与所述第三电阻远离所述第二电阻的一端电连接；所述第三电容靠近所述第八电阻的一端电连接有第二二极管，所述第二二极管的正极与所述第三电容电连接，负极与所述第一二极管的正极电连接；所述第三电容靠近所述第八电阻的一端与所述稳压二极管的N极电连接。
2.根据权利要求1所述的单级PFC应用于快充产品的调节电路，其特征在于，所述VCC端与所述光电耦合器之间电连接有第九电阻。
3.根据权利要求1所述的单级PFC应用于快充产品的调节电路，其特征在于，所述整流滤波电路包括串联连接的第三二极管和第十电阻；所述第三二极管的正极与隔离变压器的辅助绕组电连接，负极与所述第十电阻电连接；所述第十电阻远离第三二极管的一端与所述VCC端以及所述DC转换芯片的VCC引脚均电连接；所述DC转换芯片的VCC引脚电连接有第四电容和交流有极性电容，所述交流有极性电容的正极与所述DC转换芯片的VCC引脚电连接，负极与所述第四电容远离所述DC转换芯片的VCC引脚的一端电连接，所述交流有极性电容的负极接地。
4.一种快充产品，其特征在于，所述快充产品上设置有如权利要求1-3任一所述的单级PFC应用于快充产品的调节电路。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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