本發(fā)明涉及用電設(shè)備，特別是涉及一種pf和thd增強(qiáng)的pfc電路。

背景技術(shù)：

1、交流市電輸入的用電設(shè)備通常需要滿足輸入功率因數(shù)(pf)和輸入線電流總諧波失真(thd)的要求，為了滿足pf和thd規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，大多數(shù)電設(shè)備的供電電源需要功率因數(shù)校正(pfc)電路。

2、pfc電路的工作原理是控制電路產(chǎn)生功率變換器的控制信號(hào)，將來自輸入端的能量轉(zhuǎn)移到輸出端，形成穩(wěn)定的輸出電壓供后級(jí)使用，同時(shí)，控制電路還根據(jù)輸入電壓的大小調(diào)整輸入電流，使輸入線上的電流隨輸入電壓正比例變化，等效于pfc電路從輸入端看，其輸入阻抗呈現(xiàn)出一個(gè)固定大小的電阻，從而達(dá)到近乎1的pf值和接近0的thd大小。

3、現(xiàn)有成熟的pfc電路基本采用開關(guān)電源電路，為了能讓電路穩(wěn)定工作，并且能使產(chǎn)品通過emc規(guī)范限制，pfc輸入端電容必不可少，如x電容、emi濾波器電容等。輸入電容的存在相當(dāng)于在輸入電阻兩端并聯(lián)了電容使輸入pfc電路的輸入阻抗呈現(xiàn)出一定的容性從而一定程度影響pfc電路的輸入特性。

4、pfc電路正常工作時(shí)，輸入的交流電壓會(huì)對(duì)pfc電路的輸入端電容進(jìn)行充放電，一般來說，輸入端電容都比較小，pfc電路負(fù)載比較大時(shí)，對(duì)輸入端電容的充放電電流相對(duì)于總輸入電流不大，不足以對(duì)輸入的pfc/thd特性有重大影響，因此高負(fù)載時(shí)pfc電路可以有很好的pf和thd性能。然而隨著負(fù)載降低，輸入端電容的充放電電流占輸入線電流的比重將變大，這種情況下雖然功率變換電路具有很低的電流失真系數(shù)，由于電容充放電電流的存在，pfc電路的pf和thd性能也不可避免的下降。在有些產(chǎn)品中，要求產(chǎn)品在很寬的功率范圍都需要滿足較高的pf指標(biāo)，現(xiàn)有的pfc電路方案還要兼顧emc的情況下，難以滿足要求，需要增加補(bǔ)償電路以增強(qiáng)pf性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種pf和thd增強(qiáng)的pfc電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)pfc電路在負(fù)載降低時(shí)，由于輸入電容充放電電流影響，引起pf和thd性能指標(biāo)下降的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種pf和thd增強(qiáng)的pfc電路，所述電路包括：基本pfc電路以及電流補(bǔ)償電路；其中，所述電流補(bǔ)償電路的輸入端以及輸出端連接所述基本pfc電路；所述電流補(bǔ)償電路包括：采樣電容、采樣電阻以及電壓電流轉(zhuǎn)換電路；所述采樣電容的第一端連接電流補(bǔ)償電路的輸入端，第二端連接所述采樣電阻的第一端以及電壓電流轉(zhuǎn)換電路；所述采樣電阻的第一端還連接所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路，第二端接地；所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路還連接所述電流補(bǔ)償電路的輸出端；由采樣電容采樣所述基本pfc電路中等效輸入電容的充放電電流，并通過采樣電阻生成采樣電壓信號(hào)，再由所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路將所述采樣電壓信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換生成電流補(bǔ)償信號(hào)，以供基本pfc電路的控制端修正基本pfc電路的輸入電流。

3、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述電流補(bǔ)償電路在交流電壓的上升階段通過采樣電容采樣到等效輸入電容的充電電流，并通過采樣電阻轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的采樣電壓信號(hào)，采樣電壓信號(hào)通過所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路生成充電補(bǔ)償電流信號(hào)并輸出至基本pfc電路的控制端，以補(bǔ)償?shù)刃л斎腚娙莸某潆婋娏?；在交流電壓的下降階段通過采樣電容采樣到等效輸入電容的放電電流，并通過采樣電阻轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的采樣電壓信號(hào)，采樣電壓信號(hào)通過所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路生成放電補(bǔ)償電流信號(hào)并輸出至基本pfc電路的控制端，以補(bǔ)償?shù)刃л斎腚娙莸姆烹婋娏鳌?/p>

4、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述電壓電流轉(zhuǎn)換電路包括：第一運(yùn)放器、第二運(yùn)放器、第一npn晶體管、第二npn晶體管、第一電阻、第二電阻以及電流鏡像電路；其中，所述第一運(yùn)放器的正向輸入端接地，負(fù)相輸入端連接第一npn晶體管的發(fā)射極和第一電阻的第一端，輸出端連接第一npn晶體管的基極；所述第一npn晶體管的集電極連接電流鏡像電路；第二npn晶體管的集電極連接電流鏡像電路以及電流補(bǔ)償電路的輸出端；所述第二電阻的第一端連接第二npn晶體管的發(fā)射極以及第二運(yùn)放器的負(fù)相輸入端，第二端接地；第二運(yùn)放器的正相輸入端連接采樣電容和采樣電阻的公共端，負(fù)相輸入端接第二npn晶體管和第二電阻的公共端，輸出端連接第二npn晶體管的基極；第二npn晶體管的集電極連接電流補(bǔ)償電路的輸出端以及電流鏡像電路；所述電流鏡像電路還連接電流補(bǔ)償電路的輸出端。

5、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述電流鏡像電路包括：第一pnp晶體管、第二pnp晶體管、第三電阻以及第四電阻；其中，第一pnp晶體管的集電極以及基極連接所述第一npn晶體管的集電極；第三電阻的第一端連接供電端，第二端連接第一pnp晶體管的發(fā)射極；第四電阻的第一端連接供電端，第二端連接第二pnp晶體管的發(fā)射極；第二pnp晶體管的集電極連接電流補(bǔ)償電路的輸出端以及第二npn晶體管的集電極，基極連接第一pnp晶體管的基極以及所述第一npn晶體管的集電極；所述第三電阻以及第四電阻的阻值相同。

6、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，在交流電壓的下降階段，采樣電容放電，在采樣電阻上生成一負(fù)電壓，該負(fù)電壓使第二npn晶體管截止，該負(fù)電壓加到第一電阻的第二端，第一npn晶體管和第一電阻的公共端電壓為0，所述第一電阻上生成第一電流，所述第一電流從第一npn晶體管的發(fā)射極流出，同時(shí)流入第一npn晶體管的集電極的電流被復(fù)制到第二pnp晶體管的集電極，并從電流補(bǔ)償電路的輸出端流出。

7、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，在交流電壓的上升階段，采樣電容充電，在采樣電阻上生成一正電壓，該正電壓使第一npn晶體管截止，并使第一pnp晶體管、第二pnp晶體管截止，該正電壓加在第二npn晶體管和第二電阻的公共端，在第二電阻生成第二電流，所述第二電流從第二npn晶體管的發(fā)射端流出，進(jìn)而所述第二npn晶體管的集電極流入從電流補(bǔ)償電路的輸出端流入的相應(yīng)電流。

8、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述第一電阻以及第二電阻的阻值相同。

9、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述基本pfc電路包括：輸入電容、整流橋以及控制電路；其中，所述輸入電容接入正弦波電壓；所述整流橋的兩個(gè)交流輸入端接到輸入電容的兩端，所述整流橋的整流正極輸出端連接所述電流補(bǔ)償電路的輸入端；所述控制電路的控制端連接所述電流補(bǔ)償電路的輸出端。

10、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述基本pfc電路還包括：π濾波電路、功率變換器以及輸出電容；其中，所述π濾波電路連接所述整流橋以及控制電路；所述控制電路連接所述功率變換器，所述功率變換器連接所述輸出電容的兩端。

11、于本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述π濾波電路包括：第一電容、第二電容以及濾波電感；其中，所述第一電容的第一端連接濾波電感的第一端，第二端接地；所述濾波電感的第二端連接所述第二電容的第一端；所述第二電容的第二端接地。

12、如上所述，本發(fā)明是一種pf和thd增強(qiáng)的pfc電路，具有以下有益效果：本發(fā)明通過電流補(bǔ)償電路的采樣電容精確采樣pfc電路中輸入電容的充放電電流，采樣電流經(jīng)過采樣電阻轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，隨后這一電壓信號(hào)通過電壓電流轉(zhuǎn)換電路被轉(zhuǎn)化為電流補(bǔ)償信號(hào)，這一補(bǔ)償信號(hào)直接作用于pfc控制電路，精準(zhǔn)修正pfc電路的輸入電流，從而有效補(bǔ)償了有效輸入電容的充放電電流。本發(fā)明的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償機(jī)制顯著降低了輸入線電流受電容充放電過程的影響，大大提高了高低負(fù)載條件下pf(功率因數(shù))和thd(總諧波失真)的穩(wěn)定性與一致性。這不僅使pfc電路設(shè)計(jì)更易于滿足寬功率范圍內(nèi)的pf和thd性能指標(biāo)，還使得在滿足這些指標(biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)輸入電容的大小有了更大的選擇余地，從而更輕松地滿足如emc(電磁兼容性)等其他性能指標(biāo)的要求。