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1、(10)申请公布号 CN 103023301 A (43)申请公布日 2013.04.03 C N 1 0 3 0 2 3 3 0 1 A *CN103023301A* (21)申请号 201210511203.8 (22)申请日 2012.11.30 H02M 1/42(2007.01) (71)申请人余姚亿威电子科技有限公司 地址 315400 浙江省宁波市余姚市经济开发 区城东新区冶山路 (72)发明人王海超 (74)专利代理机构余姚德盛专利代理事务所 (普通合伙) 33239 代理人郑洪成 (54) 发明名称 一种有源功率因数校正电路 (57) 摘要 本发明公开了一种有源功率因数校正电。
2、路， 主要用于LED驱动电源中，包括供电电感L1，功率 因数校正控制芯片U1，第一电阻R1，第二电阻R2， 第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电 阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第 十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第 一二极管D1，第二二极管D2，第一电容C1，第二电 容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第 六电容C6，第七电容C7，第八输出大电容C8，功率 开关管Q1，PNP型三极管Q2，所述功率因数校正控 制芯片U1型号为NCP1653A。本发明在220V输入 宽频下，功率因数可达0.96以上，校正效果显著。 (51)Int.C。
3、l. 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 2 页 1/1页 2 1.一种有源功率因数校正电路，其特征是，包括：供电电感(L1)，功率因数校正控制 芯片(U1)，第一电阻(R1)，第二电阻(R2)，第三电阻(R3)，第四电阻(R4)，第五电阻(R5)， 第六电阻(R6)，第七电阻(R7)，第八电阻(R8)，第九电阻(R9)，第十电阻(R10)，第十一电 阻(R11)，第十二电阻(R12)；第一二极管(D1)，第二二极管(D2)，第一电容(C1)，第二电容 (C2)，第三电容(C3)，第四电容(。
4、C4)，第五电容(C5)，第六电容(C6)，第七电容(C7)，第八输 出大电容(C8)；功率开关管(Q1)，PNP型三极管(Q2)；所述功率因数校正控制芯片(U1)型 号为NCP1653A； 所述功率因数校正控制芯片(U1)的引脚1与通过电容(C4)接地，并串联电阻(R3)、 (R4)、(R5)与所述电路输出端相连，电阻(R6)与电容(C1)串联后与电阻(R3)并联；所述功 率因数校正控制芯片(U1)的引脚2通过电容(C5)接地；所述功率因数校正控制芯片(U1) 的引脚3通过电容(C3)接地，并同时与电阻(R1)、(R2)相连，电阻(R1)的另一端与前级 整流电路的输出端和供电电感(L1)的一。
5、端相连，电阻(R2)的另一端与与电容(C2)一端 相连，电容(C2)另一端接地；所述功率因数校正控制芯片(U1)的引脚4与电阻(R7)的一 端相连，电阻(R7)的另一端同时与前级整流电路的另一端和电阻(R12)的一端相连，电阻 (R12)的另一端接地；所述功率因数校正控制芯片(U1)的引脚5分别与电容(C7)和电阻 (R9)的一端相连，电容(C7)和电阻(R9)的另一端接地；所述功率因数校正控制芯片(U1) 的引脚6接地；所述功率因数校正控制芯片(U1)的引脚7与电阻(R10)的一端相连；所述 功率因数校正控制芯片(U1)的引脚8与电阻(R8)和电容(C6)的一端相连，电阻(R8)的 另一端接。
6、供电VCC，电容(C6)的另一端接地； 所述电阻(R10)的另一端分别与二极管(D1)的正极和PNP型三极管的基极相连，二极 管(D2)的另一端分别与所述PNP型三极管的发射极、电阻(R11)的一端、功率开关管(Q2) 的栅极相连；PNP型三极管的集电极与电阻(R11)的另一端、功率开关管(Q2)的源极接地； 供电电感(L1)的另一端与功率开关管(Q1)的漏极、二极管(D2)的正极相连；二极 管(D2)的另一端与输出大电容(C8)的正极相连，输出大电容(C8)的另一端接地；二极管 (D2)与输出大电容(C8)的连接点与电阻(R5)远离和所述功率因数校正控制芯片(U1)连 接的一端相连；输出大电。
7、容(C8)两端作为信号输出端。 权 利 要 求 书CN 103023301 A 1/3页 3 一种有源功率因数校正电路 技术领域 0001 本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种有源功率因数校正电路，主要应用 于LED驱动电源中。 背景技术 0002 功率因数全称是Power Factor，定义为有功功率(P)和视在功率(S)的比值： 0003 0004 其中，为输入电流畸变因数，数值低则表示谐波分量大，造成电流波形畸变，对 电网造成污染，cos为基波电压、电流位移因数，数值太低则表示无功功率占得比例较大， 设备利用率低。 0005 功率因数校正是用在交流电网中的一个术语，它反映了电源电压和。
8、电源电流的相 位关系，理想的功率因数校正是使交流电压和电流同相位(功率因数为1)并且谐波含量较 低。PFC利用PWM来调整输入功率的大小，当交流电压比较高时，PFC电路就从交流电源吸 取较多的功率；交流电压比较低时，PFC电路就从交流电源吸取较少的功率。这样可以节省 耗电量，避免建筑物内第三阶谐波电流造成的一些问题。功率因数校正技术一般分为无源 功率因数校正和有源功率因数校正，无源功率因数校正比较经济实用，但是功率因数校正 的效果不如有源功率因数校正的效果。 0006 随着社会的发展，社会对电力的要求不断增长，大部分用电设备的工作电压直接 取自于交流电网。由于很多电子设备是非线性负载，电网会产。
9、生谐波电压和电流，造成对交 流电网的污染。同时，有些没有功率因数校正的设备功率因数低，会使交流电网提供的无功 功率大大增加，降低了能源的使用效率。电流谐波高容易干扰其他设备的正常工作。因此， 提高功率因数，减少谐波的含量也就是功率因数校正成为开关电源领域中非常重要的研究 方向。 0007 LLC谐振转换器的转换效率高，故应用较为广泛。而LLC谐振转换器在输入电压为 380400V的窄范围波动条件下可以稳定工作，而PFC电路可以满足此条件。并且PFC可 以节省耗电量，并可减少电力系统的谐波对电网的污染。由于有源功率因数校正电路比无 源功率因数校正电路的效率高，体积小。以往的PFC电路虽然简单经济。
10、，但效果不好，故很 多情况下采用APFC，但是APFC需要复杂的控制电路。以往用分立元件可以做到，但是易受 外界的影响，并且不易于维护。本发明采用集成芯片控制，可以有效的减小外界对电路的影 响，并且因为有对输出的跟踪反馈，可以对输出信号做实时的调整，使输入电压在变化是输 出电压依然保持恒定。 0008 本发明就是为了在此领域中技术的提高，提供一种新型的LED驱动的有源功率因 数校正电路。 发明内容 说 明 书CN 103023301 A 2/3页 4 0009 本发明是一种为LLC谐振变换器提供高压恒压信号的电路，该电路可以将市电电 压升到380400V这样一个窄带波动范围，因为在这个范围内L。
11、LC谐振变换器的工作效率 较高，该电路同时完成功率因数校正。 0010 本发明包括供电电感L1，功率因数校正控制芯片U1，第一电阻R1，第二电阻R2， 第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻 R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第一二极管D1，第二二极管D2，第一电 容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电容C7，第 八输出大电容C8，功率开关管Q1，PNP型三极管Q2，所述功率因数校正控制芯片U1型号为 NCP1653A。 0011 所述功率因数校正控制芯片U1的引脚1与通。
12、过电容C4接地，并串联电阻R3、R4、 R5与所述电路输出端相连，电阻R6与C1串联后与R3并联；所述功率因数校正控制芯片U1 的引脚2通过电容C5接地；所述功率因数校正控制芯片U1的引脚3通过电容C3接地，并 同时与R1、R2相连，R1的另一端与前级整流电路的输出端和供电电感L1的一端相连，R2 的另一端与与电容C2一端相连，C2另一端接地；所述功率因数校正控制芯片U1的引脚4 与电阻R7的一端相连，R7的另一端同时与前级整流电路的另一端和电阻R12的一端相连， 电阻R12的另一端接地；所述功率因数校正控制芯片U1的引脚5分别与电容C7和电阻R9 的一端相连，电容C7和电阻R9的另一端接地；。
13、所述功率因数校正控制芯片U1的引脚6接 地；所述功率因数校正控制芯片U1的引脚7与电阻R10的一端相连；所述功率因数校正控 制芯片U1的引脚8与电阻R8和电容C6的一端相连，电阻R8的另一端接供电VCC，电容C6 的另一端接地。 0012 所述电阻R10的另一端分别与二极管D1的正极和PNP型三极管的基极相连，二极 管D2的另一端分别与所述PNP型三极管的发射极、电阻R11的一端、功率开关管Q2的栅极 相连；PNP型三极管的集电极与电阻R11的另一端、功率开关管Q2的源极接地。 0013 供电电感L1的另一端与功率开关管Q1的漏极、二极管D2的正极相连；二极管D2 的另一端与输出大电容C8的正。
14、极相连，输出大电容C8的另一端接地；二极管D2与输出大 电容C8的连接点与电阻R5远离和所述功率因数校正控制芯片U1连接的一端相连；输出大 电容C8两端作为信号输出端。 0014 经试验，本发明的功率校正因数可达0.96以上，且工作稳定可靠。 附图说明 0015 图1为本发明的一种有源功率因数校正电路的电路框图。 0016 图2为本发明的一种有源功率因数校正电路的电路图。 具体实施方式 0017 以下结合附图对本发明做进一步说明。 0018 本发明的工作原理如图1所示，市电由功率MOSFET通过，而功率MOSFET的开通和 关断则由控制芯片控制，同时纹波采集电路将市电的纹波送入控制芯片，这样可。
15、以精确的 控制占空比，进而控制功率MOSFET的开通和关断，从而达到功率因数校正的目的。 0019 如图2所示，本发明包括供电电感L1，功率因数校正控制芯片U1，第一电阻R1，第 说 明 书CN 103023301 A 3/3页 5 二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8， 第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第一二极管D1，第二二极管 D2，第一电容C1，第二电容C2，第三电容C3，第四电容C4，第五电容C5，第六电容C6，第七电 容C7，第八输出大电容C8，功率开关管Q1，PNP型三极管Q2，所述功率因数。
16、校正控制芯片U1 型号为NCP1653A。 0020 功率因数校正控制芯片U1的引脚1与通过电容C4接地，并串联电阻R3、R4、R5与 电路输出端相连，电阻R6与C1串联后与R3并联；功率因数校正控制芯片U1的引脚2通过 电容C5接地；功率因数校正控制芯片U1的引脚3通过电容C3接地，并同时与R1、R2相连， R1的另一端与前级整流电路的输出端和供电电感L1的一端相连，R2的另一端与与电容C2 一端相连，C2另一端接地；功率因数校正控制芯片U1的引脚4与电阻R7的一端相连，R7的 另一端同时与前级整流电路的另一端和电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接地；功率 因数校正控制芯片U1的引脚5。
17、分别与电容C7和电阻R9的一端相连，电容C7和电阻R9的 另一端接地；功率因数校正控制芯片U1的引脚6接地；功率因数校正控制芯片U1的引脚7 与电阻R10的一端相连；功率因数校正控制芯片U1的引脚8与电阻R8和电容C6的一端相 连，电阻R8的另一端接供电VCC，电容C6的另一端接地。 0021 图中，电感L1的最大峰值电流是4.02A，选用0.3mm*4股的铜线来绕制，作用是使 输入电流变的平滑。电容C2的值为1nF，可以滤除电感电流中的高频成分，控制输入控制 芯片引脚3的电流的带宽，这个带宽由控制芯片的引脚2所接的电容C5来控制，当C5的值 为100nF时，带宽为50或60Hz。R2与下面的。
18、电容C2组成低通滤波器，可以有效滤除交流 纹波，保持控制芯片引脚3的电流稳定，R1、R2的阻值分别为4.7M和470k，C2的值为 1nF。引脚3吸收输入电压电流I in ，I in 与输入电压V in 的均方值成正比，通过对PFC的占空 比调整，来实现对输出功率的调整。控制芯片的引脚4的输入电流I s 与电感电流I L 成正比， 电阻R7的阻值为2.2k。电阻R9的开关纹波来自电感电流I L ，可以得到精确的占空比，R9 的阻值为56k，电容C7作用是滤除电阻R9上电压的高频部分。控制芯片的引脚6接地， 引脚8接供电电压，电压范围是8.75V18V。控制芯片的引脚7提供外部MOSFET的驱动。
19、 信号。 0022 功率开关管使用的是ST公司生产的STP20NM60FP，因为该器件栅极电荷少、电容 小且漏源电阻R DS 小，可以减小开关损耗和导电损耗。整流二极管D2则选用的ST公司的快 速二极管STTH8L06FP，这个二极管的正向电流容量是8A，正向电压为1.3V，反向电压额定 值为600V，反向恢复时间为75ns。输出大电阻C8选用的是100F/450V的电容。 0023 图1中，控制芯片的引脚3输入感应电流I in ，其高频部分由引脚2外部电路滤除， I in 与输入电压V in 的均方值成正比，通过对PFC的占空比调整，来实现对输出功率的调整。 控制芯片的引脚5可以精确的得到电。
20、感电流的纹波的占空比，本方案里选用的是固定输出 模式。控制芯片的引脚7输出驱动MOSFET开关的信号，通过输出大电容C8输出电压，而输 出电压又经过电阻R5、R4、R3反馈回控制芯片，使控制芯片可以进行适时调整，从而使输出 电压稳定。 0024 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书CN 103023301 A 1/2页 6 图1 说 明 书 附 图CN 103023301 A 2/2页 7 图2 说 明 书 附 图CN 103023301 A 。