專利名稱：一種高功率因素直流電源的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種高功率因素直流電源，特別是單級高功率因素直流電源。
背景技術：
傳統的高功率直流電源是在整流硅僑后直接接電容。由于這種結構交流電源直接給電容充電，形成很大的非線性諧波電流，而這種非線性諧波對電力系統是有害的，為了減少諧波電流，符合EN61000-3-2國際標準，人們提出了很多的方法。如二極高功率因素校正線路，和單級功率因素校正線路。二極高功率因素電源(圖1)是大家都知道的，它是用一個電感和一個開關管將電容上的電壓提高，這樣交流電源就不能對電容直接充電，從而避免了諧波電流。但是這種方法有以下不足之處第一將電壓提升，在后面的高頻電壓變換器中，開關管兩端電壓在關斷時就會增加，從而增加了開關管損壞的可能性。我們知道開關管的價格與開關管能承受的電壓有關，即電壓值越高，價格也越高；第二，由于增加一級開關管作為提升電壓用，從而增加了電能的損耗。
發明簡介本發明克服了上述缺點，它在主開關管關斷上加了限制電壓的二極管與電容。從而限制了開關關斷時的沖擊電壓。這個電壓可以根據我們設計要求來確定，一般是將其限制在370伏左右，本發明用主開關管與輔助開關管共同作用于高頻變壓器，沒有專門在于提升電壓的開關管，從而就沒有了不必要的電能損耗。本發明的線路(圖2)連接如下高頻變壓器(240)的初級線圈與整流硅僑(210)的輸出正極相連，初級線圈的另一端與主開關管(260)以及二極管(270)的陽極相連。主開關管(260)的另一端與整流硅僑(210)的輸出負極相連。二極管(270)的陰極與電容(290)的正極以及輔助開關管(250)相連。電容(290)的負極與硅僑(210)輸出的負極相連。輔助開關管(250)的另一端與整流硅僑(210)的輸出正極相連。次級線路(280)是一個整流慮線路。
本發明工作原理如下開始時交流電源通過整流硅僑(210)；變壓器(240)初級線圈和二極管(240)，對電容(290)充電，同時也在變壓器的次級產生感應電壓，次級線路將此電感整流濾波形成一個直流電壓。當電容上的電壓達到交流電源電壓峰值時，交流電源不再對電容直接充電。此時、當控制導通脈沖到來時，輔助開關(250)導通，主開關(260)也導通。電容(270)通過輔助開關管(250)、變壓器(240)初級線圈，主開(260)關放電。同時也在變壓器的次級產生感應電壓，次級線路將此電感整流濾波形成一個直流電壓。當控制導通脈沖結束時，輔助開關管截止，主開關管截止，一個工作周期就結束。不斷重復上述工作周期，交流電源整個工作周期都對電容充電。由于交流電源電壓是按正弦函數變化的，當交流電源的的即時電壓值越高時，對電容充電電流就越大；反之即時電壓值越小時充電電流就越小，也就說交流電源對電容充電是按正弦函數變化的。電容上的電壓值與初級線圈的電感值有關。電感值越大，電壓越高。一般選擇電感值，只要其滿足電容上的電壓值大于交流電源的電壓峰值就可以。
圖1是二極高功率因素的電源線路。
圖2是本發明單級高功率因素的電源線路。
圖3是本發明在圖2的基礎上增加一個電感構成的電源線路。
圖4是本發明在圖2的基礎上增加一個快速二極管和一小電容構成的電源線路。
圖5是本發明在圖3的基礎上增加一個快速二極管和一小電容構成的電源線路。
圖6是本發明應用場效應管作為開關管構成的電源線路(圖4的實現線路)。
本發明的具體說明在圖6中交流電源與整流硅僑(210)的輸入端相連，整流硅僑(210)后直接并接一個小電容(230)，并在的輸出正極串聯一個快速二極管(220)后與高頻變壓器(240)初級線圈相連。高頻變壓器(240)另一端與主場效應管(260)的源級及二極管(240)的陽極相連。主場效應管(260)的漏極與整流硅僑輸出負極相連。二極管的陰極與電容(290)的正極相連和輔助場效應管(250)的源極相連。電容(290)的負極與整流硅僑的負極相連。輔助場效應管(250)的漏極與快速二極管(220)的陰極相連。變壓器的次極線路(280)是一個整流慮波線路。電阻(253)接在輔助場效應管的控制極和漏極上，電阻(263)接在主場效應管的控制極和漏極上。
在圖3中，在整流硅僑與高頻變壓器之間多接了一個電感在初極線圈電壓感量不足時即可在線路增加一個電感。
在圖4中交流電源與整流硅僑(210)的輸入端相連，小電容(230)并聯在整流硅僑的輸出端，之后串連一個快速二極管(220)。以后的線路與圖2同。
在圖5中交流電源與整流硅僑(210)的輸入端相連，小電容(230)并聯在整流硅僑的輸出端，之后串連一個快速二極管(220)。以后的線路與圖3同。
權利要求
1.一高功率因素直流電源，其線路連接如下高頻變壓器(240)的初級線圈與整流硅僑(210)的輸出正極相連，高頻變壓器(240)的初級線圈的另一端與主開關管(260)、二極管(270)的陽極相連。主開關管(260)的另一端與整流硅僑(210)的輸出負極相連。二極管(270)的陰極與電容(290)的正極、輔助開關管(250)相連。輔助開關管(250)的另一端與整流硅僑(210)的輸出正極相連。電容(290)的負極與硅僑(210)輸出的負極相連。次級線路(280)是一個整流濾波線路。也可以是多輸出整流濾波線路。
2.根據權利要求1，主開關管可以是場效應管，三極管、IGBT等開關管，輔助開關管可以是場效應管、三級管、IGBT等開關管。
3.根據權利要求1，其主輔開關管控制方式為輔助開關導通，后主開關導通；輔助開關禁止，后主開關禁止。或者二者同時導通或禁止。
4.一高功率因素直流電源，其線路連接如下電感(230)一端與整流硅僑(210)的輸出正極相連，電感(230)另一端與高頻變壓器(240)的初級線圈相連，高頻變壓器(240)初級線圈的另一端與主開關管(260)以及二極管(270)的陽極相連。主開關管(260)的另一端與整流硅僑(210)的輸出、電容(290)的負極相連。二極管(270)的陰極與電容(290)的正極以及輔助開關管(250)相連。輔助開關管(250)的另一端與整流硅僑(210)的輸出正極、電感(230)相連。次級線路(280)是一個整流濾波線路。也可以是多輸出整流濾波線路。
5.根據權利要求4，電感與變壓器位置可以互換，即先變壓器后電感。
6.一高功率因素直流電源初級線路是如此連接整流硅僑(210)后直接并接一個小電容(230)，并在的輸出正極串聯一個快速二極管(220)后與高頻變壓器(240)初級線圈相連。高頻變壓器(240)的初級線圈的的另一端與主開關管(260)及二極管(270)的陽極相連。主開關(260)另一端與整流硅僑(210)負極相連。二極管(270)的陰極與電容(290)的正極及輔助開關管(250)相連。電容負極(290)與整流硅僑(210)的負極相連。輔助開關管(250)另一端與快速二極管的陰極(220)相連。次級線路(280)是一整流濾波線路。
7.一高功率因素直流電源初級線路是如此連接整流硅僑(210)后直接并接一個小電容(230)，并在的輸出正極串聯一個快速二極管(220)后與電感(300)、輔助開關管(250)相連，電感(300)的另一端高頻變壓器(240)初級線圈相連。高頻變壓器(240)的初級線圈的的另一端與主開關管(260)及二極管(270)的陽極相連。主開關(260)另一端與整流硅僑(210)負極相連。二極管(270)的陰極與電容(290)的正極及輔助開關管(250)相連。輔助開關管(250)的另一端與快速二極管(220)的陰極相連。電容負極(290)與整流硅僑(210)的負極相連。次級線路(280)是一整流濾波線路。
全文摘要
一單級高功率因素直流電源，由整流硅橋和直流電壓轉換器組成。直流電壓轉換器由高頻變壓器，開關管、電容、快速二極管、二極管組成。硅僑后并接一個小的電容，在電源的初級，變壓器的初級線圈通過快速二極管接整流硅僑的輸出正極。線圈又與二極管的陽極及主開關管相連。主開關管與接整流硅僑的負極相連。二極管的陰極與電容的正極及輔助開關管相連。電容的負極與硅橋的負極相連。輔助開關管又與整流硅橋的正極相連，電源的次級一整流慮波線路。
文檔編號H02M3/24GK1667930SQ20031012191
公開日2005年9月14日 申請日期2003年12月8日 優先權日2003年12月8日
發明者林福泳 申請人:林福泳