一種輸入濾波方法及使用該方法的ac/dc開關(guān)變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電能轉(zhuǎn)換裝置中的交流一直流變換器領(lǐng)域，具體涉及一種能減小現(xiàn)有 AC/DC的輸入電解電容體積的輸入濾波方法及使用該方法的AC/DC開關(guān)變換器。
【背景技術(shù)】
[0002] 工業(yè)與民用都經(jīng)常需要把各種電網(wǎng)交流電壓變成直流，開關(guān)變換器是一種常見的 把交流電網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷脑O(shè)備，廣泛應(yīng)用于工控、電力、家用電器等各個行業(yè)領(lǐng)域，而電 解電容作為開關(guān)變換器常用的儲能、濾波電子元件則必不可少。
[0003] 在實際電路中，電解電容位置不同，其作用也有所差異，對于輸入母線電容而言， 其主要的作用是抑制工頻紋波，圖2中為常見AC/DC變換器輸入側(cè)整流、濾波電路結(jié)構(gòu)，圖 2為經(jīng)整流后輸入電壓、輸入電流波形。經(jīng)整流、濾波后開關(guān)變換器輸入電壓為脈動的直流 電，整流濾波后的電壓含有一定的工頻紋波，該紋波的幅值遠小于整流橋后未處理的輸出 電壓紋波，也就是說該電容起到了抑制工頻紋波的作用。
[0004] 眾所周知，開關(guān)變換器越來越追求高效率、小體積，而開關(guān)變換器實際使用的電解 電容體積與其耐壓、容量成正比，對于常見的全輸入電壓范圍AC/DC產(chǎn)品，輸入母線電容耐 壓通常選用400V甚至450V，所選的電解電容體積較大，特別是在中、小功率產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域， 輸入電解電容電容的體積占產(chǎn)品體積的1/4以上，嚴(yán)格的限制了減小開關(guān)變換器體積。因 此，對于全輸入電壓范圍AC/DC開關(guān)變換器，減小其輸入電容容量是減小開關(guān)變換器體積 的直接途徑。
[0005] 實驗測試表明，電解電容的容量隨著環(huán)境溫度的降低而減小，表1選取了某品牌 幾種不同型號電解電容進行溫度、電容容量關(guān)系進行測試。
[0006] 表1.電容容量與環(huán)境溫度的關(guān)系
[0007]
【主權(quán)項】
1. 一種輸入濾波方法，適用于反激電路的AC/DC開關(guān)變換器，包括如下步驟， 為電壓檢測控制模塊提供供電回路； 為第一電容提供帶開關(guān)管的輸入濾波支路，由電壓檢測控制模塊依變壓器的匝比關(guān)系 式設(shè)定第一電容的母線參考電壓Vurf，且母線參考電壓Vuef的取值低于母線電壓峰值； 當(dāng)母線電壓 '> 母線參考電壓'#時，電壓檢測控制模塊控制開關(guān)管導(dǎo)通，以為第一 電容充電； 當(dāng)母線電壓 '〈母線參考電壓'#時，電壓檢測控制模塊控制開關(guān)管關(guān)斷，第一電容 經(jīng)反激電路的原邊電路及開關(guān)管寄生的體二極管構(gòu)成的電流回路，向反激電路釋放電量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸入濾波方法，其特征在于：在啟動階段，電壓檢測控制模塊 控制開關(guān)管工作于恒流區(qū)。
3. -種AC/DC開關(guān)變換器，包括整流電路、第一電容和反激電路，所述整流電路包括 正輸出端和負(fù)輸出端，所述反激電路的原邊電路包括變壓器的第一原邊繞組和第一 N溝道 MOS管，整流電路的正輸出端與第一原邊繞組的異名端連接，第一原邊繞組的同名端與第一 N溝道MOS管的漏極連接，第一 N溝道MOS管的源極與整流電路的負(fù)輸出端連接，其特征在 于：還包括第一輔助電源、第二輔助電源、電壓檢測控制模塊以及第一二極管和第二N溝道 MOS 管， 所述第一輔助電源，是為第一電容提供低于母線電壓峰值的充電回路； 所述第二輔助電源，是電壓檢測控制模塊的供電回路；在啟動階段，使電壓檢測控制模 塊控制第二N溝道MOS管工作于恒流區(qū)； 所述電壓檢測控制模塊，具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述整流電路的正輸 出端與電壓檢測控制模塊的第一端連接；電壓檢測控制模塊的第二端與整流電路的負(fù)輸出 端連接；電壓檢測控制模塊的第四端與第二輔助電源連接； 所述第一二極管、第二N溝道MOS管與第一電容形成輸入濾波支路，其連接關(guān)系是，所 述整流電路的正輸出端與第一二極管Dl的陰極連接，第一二極管的陽極分別連接第一電 容的一端及第一輔助電源，第一電容的另一端與第二N溝道MOS管的漏極連接，第二N溝道 MOS管的源極與整流電路的負(fù)輸出端連接；第二N溝道MOS管的柵極與電壓檢測控制模塊 的第三端連接； 當(dāng)母線電壓\>母線參考電壓' #時，電壓檢測控制模塊控制第二N溝道MOS管導(dǎo)通， 第一輔助電源為第一電容充電； 當(dāng)母線電壓\〈母線參考電壓' #時，電壓檢測控制模塊控制第二N溝道MOS管關(guān)斷， 第一電容經(jīng)第一二極管、反激電路的原邊電路及第二N溝道MOS管漏源極間寄生的體二極 管構(gòu)成的電流回路，向反激電路釋放電量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的AC/DC開關(guān)變換器，其特征在于：所述第一輔助電源，由第一 電阻、第二二極管、第二電容和第二原邊繞組組成，其連接關(guān)系是，所述第一電容的一端與 第一電阻的一端連接，第一電阻的另一端分別連接第二二極管的陰極及第二電容的一端， 第二二極管的陽極與第二原邊繞組的同名端連接，第二電容的另一端與第二原邊繞組的異 名端連接，第二原邊繞組的異名端還與整流電路的負(fù)輸出端連接；其中，當(dāng)母線電壓母 線參考電壓'#時，第二原邊繞組提供的電流，經(jīng)第二二極管、第一電阻后，為第一電容充 電。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的AC/DC開關(guān)變換器，其特征在于：所述第一輔助電源，由恒流 源、第二二極管和第二原邊繞組組成，其連接關(guān)系是，所述第一電容的一端通過恒流源與第 二二極管的陰極連接，第二二極管陽極與第二原邊繞組的同名端連接，第二原邊繞組的異 名端與整流電路的負(fù)輸出端連接；其中，當(dāng)母線電壓母線參考電壓' #時，第一輔助電 源通過恒流源，為第一電容充電。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的AC/DC開關(guān)變換器，其特征在于：所述第一二極管、第二N溝 道MOS管與第一電容形成的輸入濾波支路，由第一二極管、NPN型三極管、P溝道MOS管、 第二電阻、第三電阻與第一電容形成的輸入濾波支路代替，其連接關(guān)系是，所述整流電路的 正輸出端與第一二極管的陰極連接，第一二極管的陽極分別連接第一電容的一端及P溝道 MOS管的漏極，第一電容的另一端與整流電路的負(fù)輸出端連接；P溝道MOS管的源極與第一 輔助電源連接；P溝道MOS管的柵極通過第三電阻與NPN型三極管的集電極連接，NPN型三 極管的發(fā)射極與整流電路的負(fù)輸出端連接；NPN型三極管的基極與電壓檢測控制模塊的第 三端連接；第二電阻并聯(lián)于P溝道MOS管的源極與柵極之間。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3-6中任一所述的AC/DC開關(guān)變換器，其特征在于：所述第二輔助電 源，由第三二極管、第三電容和第三原邊繞組組成，其連接關(guān)系是，所述電壓檢測控制模塊 的第四端分別連接第三二極管的陰極及第三電容的一端，第三二極管的陽極與第三原邊繞 組的同名端連接，第三電容的另一端與第三原邊繞組的異名端連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的AC/DC開關(guān)變換器，其特征在于：所述電壓檢測控制模塊，包 括第四電阻、第五電阻、第六電阻，比較器、基準(zhǔn)電壓源，所述基準(zhǔn)電壓源具有參考端、陰極 和陽極，其連接關(guān)系是，第四電阻與第五電阻串聯(lián)后的公共節(jié)點連接至比較器U2同相輸入 端，第四電阻的另一端引出為電壓檢測控制模塊的第一端，第五電阻的另一端引出為電壓 檢測控制模塊的第二端；第五電阻的另一端還與基準(zhǔn)電壓源的陽極連接，基準(zhǔn)電壓源的參 考端與基準(zhǔn)電壓源的陰極連接，基準(zhǔn)電壓源的陰極分別連接第六電阻的一端及比較器的反 相輸入端，第六電阻的另一端引出為電壓監(jiān)測控制電路的第四端，比較器的電源供電引腳 VDD連接至電壓檢測控制模塊的第四端，比較器的輸出端引出為電壓檢測控制模塊的第三 端。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的AC/DC開關(guān)變換器，其特征在于：所述基準(zhǔn)電壓源為TL431、 LM317或齊納二極管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的AC/DC開關(guān)變換器，其特征在于：還包括漏感吸收電 路，所述漏感吸收電路包括第四二極管、第七電阻、第五電容，其連接關(guān)系是，第五電容與第 七電阻并聯(lián)后一端接至第一原邊繞組的異名端，另一端接至第四二極管的陰極，第四二極 管的陽極接至第一原邊繞組的同名端。
【專利摘要】一種輸入濾波方法，適用于反激電路的AC/DC開關(guān)變換器，包括如下步驟，為電壓檢測控制模塊提供供電回路；為第一電容提供帶開關(guān)管的輸入濾波支路，由電壓檢測控制模塊依變壓器的匝比關(guān)系式設(shè)定第一電容的母線參考電壓VL_ref，且母線參考電壓VL_ref的取值低于母線電壓峰值；當(dāng)母線電壓VL>母線參考電壓VL_ref時，電壓檢測控制模塊控制開關(guān)管導(dǎo)通，以為第一電容充電；當(dāng)母線電壓VL<母線參考電壓VL_ref時，電壓檢測控制模塊控制開關(guān)管關(guān)斷，第一電容經(jīng)反激電路的原邊電路及開關(guān)管寄生的體二極管構(gòu)成的電流回路，向反激電路釋放電量。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠減小開關(guān)變換器輸入電解電容體積，同時改善開關(guān)變換器輸入功率因數(shù)，提高產(chǎn)品低溫性能。
【IPC分類】H02M1-12, H02M7-217
【公開號】CN104578729
【申請?zhí)枴緾N201410823115
【發(fā)明人】黃天華, 金若愚
【申請人】廣州金升陽科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月22日