一種基于無源無損吸收電路的x射線機功率因數校正電路的制作方法
【專利摘要】一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極管VD和輸出電容C0；橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容C0和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個回路；主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關功率管VT的控制端與驅動電路相連接；還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容C1、電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成。該電路結構簡單、設計合理；而且降低功率開關關斷時的開關應力，并把吸收能量傳送至負載，提高系統的效率。
【專利說明】—種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數校正電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種功率因數校正電路，尤其涉及了一種應用在X射線機上并基于無源無損吸收技術而設計的功率因數校正電路。
【背景技術】
[0002]一般來說，頻率在40KHZ以上的高頻移動X射線機，一般只需3.5-5KW就能完全滿足常規拍片要求，因X射線效率高，同等拍片要求下功率較小，只需220V單相交流電即可正常使用(選用帶內置充電式電池的儀器在停電或外出的情況下仍可以正常工作)；同時，移動式X射線機，安全防護設計較好，達到國家移動式X射線機的安全防護要求，使用時不需鉛房防護，使用方便，成本低，任何醫院包括鄉鎮衛生院，在現有的條件下都能直接使用。
[0003]然而，在鄉鎮衛生院，特別是邊遠地區的鄉鎮衛生院和廣大的鄉村衛生室，供電質量很不理想，我國規定的電網電壓幅值一般允許上下有10%的波動，但在邊遠山區和廣大農村，市電電壓甚至可以低到120伏左右，使得傳統的高頻醫用X射線機根本不能正常工作。此外，歐盟和美國在2011年開始強制實行國際電工委員會(IEC)的IEC6300的有關標準，對所有的電子設備的功率因數等指標有新的要求，傳統的高頻移動X射線機不能滿足IEC6300的有關標準。因此，在目前市場上現有的X射線機中嵌入功率因數校正電路成了該行業發展的關鍵和趨勢。但是，目前尚未有針對上述情況而設計的功率因數校正電路，現有的功率因數校正電路還不能同時滿足上述的要求，而且其需要消耗較多的系統功率，這就進一步降低了 X射線機的有效功率；因此，市場上急需一種針對上述情況而設計的并專門應用于X射線機的功率因數校正電路。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種電路結構簡單、既可以使得高頻醫用X射線機能適應農村電壓質量等級低的要求(采用功率因數校正電路后，其輸入電壓范圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高頻醫用X射線機能滿足歐美市場的技術指標要求，安全可靠；而且可以降低功率開關關斷時的開關應力，并把吸收能量傳送至負載，提高系統的效率的X射線機功率因數校正電路。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案:
[0006]一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯有高頻濾波電容C ;所述的主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關功率管VT的控制端與驅動電路相連接；其中，該X射線機功率因數校正電路還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容Cp電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成；所述的電容Q、電感L1、二極管VD4和二極管VD5依次串聯后的線路兩端與輸出電容Ctl并聯；所述的電容C2的一端與二極管VD5的輸入端相連接，另一端與功率二極管VD的輸入端相連接；所述的二極管VD3的輸入端與電感L的輸出端相連接,輸出端與電感L1的輸入端相連接。
[0007]作為本實用新型的進一步說明，以上所述的橋式整流電路由四個整流二極管DpD2、D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯負載R。
[0008]在本實用新型的技術方案中，所述的開關控制電路主要由電壓誤差放大器U1、電流誤差放大器u2、pwm比較器U3、RS觸發器U4、乘法器和振蕩器組成；其中，
[0009]所述的電壓誤差放大器U1的負極輸入端連接在校正電路的輸出線路上，采樣輸出電壓信號；電壓誤差放大器U1正極輸入端為給定電壓參考信號Vref的輸入端，電壓誤差放大器U1的輸出端與乘法器的一個輸入端相連接，向乘法器輸入放大后的電壓誤差信號；
[0010]所述的乘法器的另一個輸入端與橋式整流電路的正極輸出端相連接，向乘法器輸入電網電壓整流后正弦半波信號；乘法器的輸出端與電流誤差放大器U2的正極輸入端相連接，向電流誤差放大器U2輸入給定電流信號；
[0011]所述的電流誤差放大器U2的負極輸入端與設置在橋式整流電路負極輸出端線路上的線圈相連接，電流誤差放大器U2的輸出端與PWM比較器U3的負極輸入端相連接，向PWM比較器U3輸入電流誤差信號；
[0012]所述的PWM比較器U3的正極輸入端與振蕩器相連接，輸入鋸齒波，經與電流誤差信號比較，產生PWM控制信號；PWM比較器U3的輸出端與RS觸發器U4的R線端相連接，RS觸發器U4的S線端與振蕩器相連接，RS觸發器U4的Q線端與主開關功率管VT的控制端相連接，控制主開關功率管VT的通斷狀態。
[0013]本實用新型的電路工作原理:
[0014]在本實用新型中，無源無損吸收技術采用無源器件組成無源網絡(電容C1X2，電感L1, 二極管VD3、VD4, VD5),在功率開關管關斷時，能有效的緩解功率開關管的電壓上升率；在功率開關管開通時，通過無源網絡將存儲在無源器件上的能量轉移到輸出負載或反饋回電網。在一個開關周期內，無源網絡上儲存的能量都會反饋回電網或輸出負載，所以無損吸收電路不消耗系統功率，可以提聞電路的工作效率。
[0015]電路進入穩態后，在一個開關周期內，無源網絡的LC諧振網絡必須足夠快，必須確保功率開關管關斷時，無源網絡的吸收電容C1上的能量已經完全轉移到吸收電容C2上。具體工作原理如下:假設初始時刻，開關管處于關斷狀態，電容C1上的電壓為輸出電壓，電感L1和電容C2上的電壓為零；當開關管開通時，開關管VT、電容C1和C2、二極管VD4組成單向振蕩回路，電容C1上的能量轉移到電感L1和電容C2上；當電容C1上的電壓降為零時，電容C2、二極管VD3和電感L1組成單向的振蕩的回路，電感L1上的能量轉移到電容C2上。在電感L1上的能量完全轉移到電容C2上后，振蕩結束。此時，因電容C2上電壓鉗位作用，二極管VD及VD3、VD4處于截止狀態；當開關管關斷時，由于電容上的電壓不能突變，所以電容C1上的電壓緩慢上升，從而緩解開關管關斷時的電壓上升率。此時，由于電容C2上電壓鉗位作用，二極管VD仍處于截止狀態，電容C2通過二極管VD5放電。當電容C2放電完畢，二極管VD導通，此后，電路的工作狀態與常規的升壓電路相同。
[0016]本實用新型的有益效果:[0017]1.電路結構簡單、設計合理、安全可靠；將該有源功率因數校正電路嵌入高頻醫用X射線機，既可以使得高頻醫用X射線機能適應農村電壓質量等級低的要求(采用功率因數校正電路后，其輸入電壓范圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高頻醫用X射線機能滿足歐美市場的技術指標要求；且對X射線機的改進成本低，無需另外過多的費用，可以為各級醫療衛生機構節省不少的經費，極大地降低了醫療機構的醫療成本，滿足邊遠地區人民群眾的醫療要求，促進我國醫療事業的發展，也會帶來良好的社會效益和顯著的經濟效益。
[0018]2.采用無損吸收電路方法，降低功率開關關斷時的開關應力，并把吸收能量傳送至負載，提聞系統的效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的電路原理圖。
[0020]在圖1中，AC表示交流電源辦為為為四個整流二極管組成整流橋(橋式整流電路)，起到整流作用 <為高頻濾波電容，其容值一般較小，一般為0.1-1uF級別；L為電感，起存儲和傳遞能量的作用;VT為主開關功率管；VD為功率二極管；電容C1X2,電感L1，二極管VD3、VD4、VD5組成無源無損吸收電路，利用VD3、VD4、VD5的單向導通作用，開關管關斷時，輸出電壓通過VD3給C1充電，C1起緩沖作用。開關管開通時，電容C1的能量通過C2、電感L1JD4和VD5傳遞到負載，電容C2和電感L1起存儲和傳遞能量的作用{^輸出電容，在主開關管關斷時，負載所需能量由其提供，起穩壓作用，其容值一般較大，主要由輸出功率的大小決定；R為負載。 [0021]圖2是功率因數校正電路未設計無損吸收電路的開關管驅動(Ues)、漏源極(Uds)的波形圖。
[0022]在圖2中，開關管驅動(Ues)未降為零時，漏源極電壓(Uds)已經上升，前沿陡峭且上升速率快，Ugs和Uds波形有交集，說明未加無損吸收電路前開關管開關應力較大，且存在開關損耗。
[0023]圖3是功率因數校正電路設計無損吸收電路后的開關管驅動(Ues)、漏源極(Uds)的波形圖。
[0024]在圖3中，開關管驅動(Ues)降為零時，漏源極電壓(Uds)才開始上升，相比于圖2，Uds前沿較緩且上升速率較慢，Ues和Uds波形沒有交集，說明，加入無損吸收電路后開關管開關應力得到緩解，開關損耗小。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0026]實施例:
[0027]一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯有高頻濾波電容C ;所述的主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關功率管VT的控制端與驅動電路相連接；其中，該X射線機功率因數校正電路還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容Cp電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成；所述的電容Q、電感L1、二極管VD4和二極管VD5依次串聯后的線路兩端與輸出電容Ctl并聯；所述的電容C2的一端與二極管VD5的輸入端相連接，另一端與功率二極管VD的輸入端相連接；所述的二極管VD3的輸入端與電感L的輸出端相連接,輸出端與電感L1的輸入端相連接。
[0028]所述的橋式整流電路由四個整流二極管D1、D2、D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯負載R。
【權利要求】
1.一種基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極管VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極管VD、輸出電容Ctl和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個回路；所述的橋式整流電路的輸出端還并聯有高頻濾波電容C ;所述的主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關功率管VT的控制端與驅動電路相連接；其特征在于:該X射線機功率因數校正電路還包括無源無損吸收電路；所述的無源無損吸收電路主要由電容Cp電容C2、電感L1、二極管VD3、二極管VD4和二極管VD5組成；所述的電容Q、電感L1、二極管VD4和二極管VD5依次串聯后的線路兩端與輸出電容Ctl并聯；所述的電容C2的一端與二極管VD5的輸入端相連接,另一端與功率二極管VD的輸入端相連接；所述的二極管VD3的輸入端與電感L的輸出端相連接,輸出端與電感L1的輸入端相連接。
2.根據權利要求1所述的基于無源無損吸收電路的X射線機功率因數校正電路，其特征在于:所述的橋式整流電路由四個整流二極管Dp D2, D3、D4組成，并且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端并聯負載R。
【文檔編號】H02M1/42GK203522525SQ201320666910
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】李國進, 陳延明, 廖云峰, 趙鳳波, 謝永恒, 簡坤興 申請人:南寧一舉醫療電子有限公司