專利名稱：高功率因素電源整流濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高功率因素整流濾波電路，它是電源整流濾波電路的一種特殊形式，可用于開關(guān)式電源及各類電子設(shè)備的電源整流濾波電路中。
使用交流電源的各種電子設(shè)備中，輸入的交流電源經(jīng)二極管整流電容器濾波后輸出直流再供給負(fù)載電路，其通常電路方式為半波整流濾波，橋式整流濾波及倍壓整流濾波，通常的二極管整流，電容器濾波電路具有電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低，效率高等特點(diǎn)，但這種方式的電路只有當(dāng)輸入交流電源的電壓幅值超過直流輸出端濾波電容上的電壓時(shí)，整流二極管才能導(dǎo)通，并向?yàn)V波電容及負(fù)載供電，所以在輸入電流每個(gè)交流周期內(nèi)，只有較短的時(shí)間內(nèi)流通電流，電流波形呈不連續(xù)的脈沖尖峰，電源電流中諧波分量多，可達(dá)基波分量的1.1-1.4倍，線路功率因素低為0.5-0.65。大量使用常規(guī)形式的整流濾波電路，會(huì)影響電子設(shè)備及供電網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行。
本發(fā)明的目的，在于公開一種高功率因素整流濾波電路，可改善上述常規(guī)整流濾波電路特性，克服其功率因素低電流諧波分量大的缺點(diǎn)。把該電路用于電子設(shè)備的電源電路中，可以使電子設(shè)備輸入電源電流中的諧波分量小于基波分量的0.35倍，線路功率因素大于0.85。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在常規(guī)的橋式整流濾波電路中，增加一個(gè)電容器，一個(gè)電感器，二個(gè)開關(guān)器件而構(gòu)成，其特征在于;常規(guī)的橋式整流濾波電路中，其電源輸入的兩端或其中的一端串入電感器，在直流輸出正負(fù)兩端之間接入串聯(lián)連接的兩個(gè)開關(guān)器件，這兩個(gè)開關(guān)器件被控制在交替開關(guān)工作狀態(tài)，交替開關(guān)頻率高于輸入交流電源頻率的一百倍以上，在串聯(lián)連接的兩個(gè)開關(guān)器件中點(diǎn)與橋式整流濾波電路中兩個(gè)交流輸入端其中一端之間接入一個(gè)電容器，在整流輸出的直流正負(fù)兩端接入濾波電容器，上述特征構(gòu)成本發(fā)明的高功率因素整流濾波電路。
本發(fā)明的高功率因素整流濾波電路，用于電子設(shè)備的電源整流濾波電路中，電源接通后，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)器件尚未啟動(dòng)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，整流電路工作于常規(guī)的橋式整流濾波電路狀態(tài)，當(dāng)兩個(gè)開關(guān)器件啟動(dòng)工作于較高頻率的交替開關(guān)工作狀態(tài)后，電感器，電容器及開關(guān)器件配合工作在開關(guān)電源的狀態(tài)下，這時(shí)輸入電源對(duì)電路的電流輸送其包跡波形是連續(xù)的，同時(shí)，這電流的包跡波形也隨輸入交流電壓在幅值和位相上同步變化，波形近似于輸入交流電源的正弦波形，電子設(shè)備使用本發(fā)明的高功率因素整流濾波電路后，可提高輸入電源的線路功率因素，減少電流諧波分量，提高電網(wǎng)及電子設(shè)備的運(yùn)行可靠性。
下面結(jié)合附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體實(shí)施和工作原理。


圖1.為本發(fā)明工作于橋式整流濾波電路中的線路示意圖。
參看圖1.虛線框內(nèi)部分是常規(guī)橋式整流濾波電路根據(jù)本發(fā)明需增加和變更的電路部分。全部電路構(gòu)成本發(fā)明的高功率因素整流濾波電路。電路程，電感器(6)應(yīng)串聯(lián)連接于電源輸入兩端的任何一端或分成兩部分分別串聯(lián)入兩端回路之中，其電感量根據(jù)電路功率及開關(guān)器件的工作頻率選取，其范圍以0.05mH-500mH為宜。電容器(7)的一端連接于二極管(2)(3)的交接點(diǎn)，另一端連接開關(guān)器件(8)(9)的交接點(diǎn)上。該電容應(yīng)選擇無極性低損耗的電容器，電容量根據(jù)電路功率及開關(guān)器件的工作頻率選取，其范圍以500pf-5μf為宜。開關(guān)器件(8)(9)串聯(lián)后連接于直流輸出的正負(fù)兩端之間，其串聯(lián)連接的中點(diǎn)連接電容器(7)的一端，并工作于交替開關(guān)狀態(tài)下，其開關(guān)頻率及開關(guān)時(shí)間比根據(jù)電路特性需要受電路開關(guān)控制部分調(diào)整，開關(guān)器件(8)(9)可選擇使用雙極型晶體管(BJT);雙極模式靜電感應(yīng)晶體管(BSiT);場效應(yīng)管(VDMOS);可控硅(SCR);及其它可控制的開關(guān)器件，二極管(2)(3)選擇與之電路開關(guān)頻率耐壓及電流要求相適應(yīng)的二極管，其余元件按圖中的電路連接，其特性要求與常規(guī)的整流濾波電路相同。
本發(fā)明的工作原理如下如圖1.所示電路在交流電源(1)接通以后，電源(1)通過電感(6)二極管(2)(3)(4)(5)組成的橋式整流電路向電容(10)充電，并向負(fù)載供電，當(dāng)開關(guān)控制電路啟動(dòng)開關(guān)器件(8)(9)交替開關(guān)工作后，電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，當(dāng)交流電源(1)的輸入端(A)處于正電位，(B)處于負(fù)電位的時(shí)間內(nèi)，則二極管(5)導(dǎo)通，二極管(3)關(guān)閉;在開關(guān)器件(9)處于導(dǎo)通，開關(guān)器件(8)處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，交流電源(1)(A)端通過電感器(6)電容器(7)開關(guān)器件(9)二極管(5)交流電源(1)的(B)端流通電流，并將電磁能在電感器(6)中儲(chǔ)存，在此時(shí)間內(nèi)二極管(2)處于關(guān)閉，當(dāng)開關(guān)器件(9)由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變成關(guān)閉，開關(guān)器件(8)由關(guān)閉轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通后，電流由電感(6)上的感應(yīng)電勢與電源電壓疊加后經(jīng)二極管(2)電容器(7)開關(guān)器件(8)向電容器(10)充電，同時(shí)流向負(fù)載電路。從而在直流輸出端及電容器(10)上形成高于電源電壓的直流電壓。當(dāng)交流電源(1)(A)端處于負(fù)電位(B)端處于正電位的時(shí)間內(nèi)，二極管(4)導(dǎo)通，二極管(2)關(guān)閉，在開關(guān)器件(8)處于導(dǎo)通，開關(guān)器件(9)處于關(guān)閉時(shí)，交流電源(1)(A)端通過電感器(6)電容器(7)開關(guān)器件(8)二極管(4)交流電源(1)(B)端流通電流，并將電磁能在電感器(6)中儲(chǔ)存，在開關(guān)器件(8)由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變成關(guān)閉，開關(guān)器件(9)由關(guān)閉轉(zhuǎn)變成導(dǎo)通后。電流由電感器(6)的感應(yīng)電動(dòng)勢與電源電壓疊加后經(jīng)二極管(3)電容器(7)開關(guān)器件(9)向電容(10)充電，并流向負(fù)載電路，如此周而復(fù)始，形成穩(wěn)定的連續(xù)工作過程。
如上分析，本發(fā)明電路在交流供電每個(gè)周期的工作過程中，輸入交流電源連續(xù)通過開關(guān)器件及二極管向?yàn)V波電容及負(fù)載供電，輸入電流的包跡波隨著輸入電壓的變化在幅值和位相上同步變化，通過開關(guān)器件及二極管輸出的直流電壓是電感器的感應(yīng)電勢與電源電壓疊加后送向直流輸出端及濾波電容，所以輸出的直流電壓高于輸入的交流電源電壓。電路工作過程中，開關(guān)器件在控制電路的作用下，要求導(dǎo)通電阻小，關(guān)閉電阻大，開關(guān)轉(zhuǎn)換速度快，這樣電源經(jīng)電路傳遞的能量損耗小，電路具有高的效率。
本發(fā)明的電路及工作原理在倍壓整流濾波電路中也完全適用，并可獲得同樣效果，高功率因素倍壓整流濾波電路示意圖2。
為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步了解，在圖3.中畫出本發(fā)明電路的電壓電流波形圖。
其中曲線13為輸入交流電源的電壓波形，曲線14為常規(guī)整流濾波電路直流電壓輸出波形曲線15為常規(guī)整流濾波電路交流輸入電流波形曲線16為高功率因素整流濾波電路直流電壓輸出波形曲線17為高功率因素整流濾波電路交流電流輸入波形比較這些曲線可明顯看出本發(fā)明有效地克服了常規(guī)整流濾波電路存在的缺點(diǎn)。
本發(fā)明所介紹的高功率因素整流濾波電路，可應(yīng)用于各種電子設(shè)備的電源整流濾波電路中，為使用對(duì)電路必須要求的特性，在本發(fā)明的內(nèi)容中已有敘述，也是本專業(yè)技術(shù)人員所熟悉的，因此只要了解本發(fā)明內(nèi)容，及負(fù)載電路的特性，沒有離開后面權(quán)利要求書中所規(guī)定的本發(fā)明范疇，可以做各種形式的變化和代換。
權(quán)利要求
1.一種高功率因素電源整流濾波電路，該電路包括一個(gè)電感器，一個(gè)電容器，二個(gè)開關(guān)器件以及二極管和濾波電容器組合構(gòu)成。其特征在于電感器(6)串聯(lián)連接于電源輸入兩端的任何一端或分成兩部分分別串聯(lián)連接于電源輸入的兩端。開關(guān)二極管(2)(3)以同極性方向串聯(lián)連接，其串聯(lián)連接的負(fù)極連接直流輸出的正端，串聯(lián)連接的正極連接直流輸出的負(fù)端，電容器(7)的兩端分別連接開關(guān)二極管(2)(3)串聯(lián)連接的中點(diǎn)和開關(guān)器件(8)(9)串聯(lián)連接的中點(diǎn)。電源輸入的兩端在串聯(lián)接入電感器(6)以后的兩端接線中，一端連接到開關(guān)二極管(2)(3)串聯(lián)連接的中點(diǎn)，另一端在橋式整流濾波電路中連接整流二極管(4)(5)串聯(lián)連接的中點(diǎn)，在倍壓整流濾波電路中，連接濾波電容器(10)(11)串聯(lián)連接的中點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的高功率因素整流濾波電路，其特征在于電感器(6)的電感量為0.05mH-500mH。
3.如權(quán)利要求1所述的高功率因素整流濾波電路，其特征在于電容器(7)的電容量為500pf-5uf。
全文摘要
一種高功率因素整流濾波電路，它包括電感器，電容器，開關(guān)器件及二極管組成，它是電源整流濾波電路的一種特殊形式，可用于開關(guān)式電源及各類電子設(shè)備的電源整流濾波電路中，它與常規(guī)的整流濾波電路相比具有下述優(yōu)點(diǎn)輸入電源的線路功率因素高，電源電流中諧波分量小，對(duì)供電電網(wǎng)的干擾影響小。
文檔編號(hào)H02M1/14GK1076562SQ9210835
公開日1993年9月22日 申請(qǐng)日期1992年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月16日
發(fā)明者宋聲和 申請(qǐng)人:宋聲和