CN102158102B - 抗高压浪涌的开关电源 - Google Patents

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Abstract

一种抗高压浪涌的开关电源，包括一变压器，位于该变压器的原边的输入电路以及位于该变压器的副边的输出电路，该输入电路包括一整流电路，该整流电路具有两个输出端，该输出电路具有至少一个地端，该整流电路的两个输出端分别通过一第一Y电容和一第二Y电容与该输出电路的至少一个地端相连。可以较低的成本、有效地提升电子设备的抗高压浪涌性能。

Description

抗高压浪涌的开关电源
技术领域
本发明涉及一种通信设备，尤其涉及电力系统的通信设备。
背景技术
对于一般的电子设备，抗高压浪涌是一项必须达到的指标要求，如雷击和电网的大功率设备的启、停等对电网会有很强的冲击，不同级别的电子产品的浪涌电压要求为±1k到±6kV，甚至更高。
对于一般的开关电源电路，为了减少开关电源电路的传导和辐射等干扰，一般会在开关电源电路的高压端和低压端跨接能够耐高压的Y电容，Y电容用于共模滤波的安规电容，它接于L与地或N与地之间，滤除L对地或N对地的共模信号。通过Y电容为高压端的噪声提供泄放通道，可使设备符合有关对传导和辐射等干扰的标准要求。
一般的Y电容有两种接法：如图1所示，Y电容C1接在高压输入端的高压整流地-Hv端与低压输出地GND1端之间；或者，如图2所示，Y电容C1接在高压输入端的高压整流后的正电源+Hv端与低压输出地GND1端之间。在开关电源电路的高压端+Hv或-Hv和低压端GND1串联Y电容C1后，Y电容C1会对高频信号提供一个低阻抗通路，此低阻抗通路也会为电子设备的高压浪涌测试提供一个低阻抗通路，从而在对电子设备的高压端与低压端做共模浪涌测试时，高压端+Hv或-Hv会通过Y电容C1对低压端GND1放电。此放电回路会引起高压端电路间，也就是+Hv与-Hv之间产生很高的电压差，当此电压差过高时就可能会损坏高压端电路，尤其是高阻抗电路，如：MOSFET管Q1等，从而致使开关电源电路失效。
当高压输入端+Hv对低压输出端GND1加正的共模浪涌脉冲时，浪涌电流会通过如图1所示虚线箭头方向流动，在开关MOSFET管Q1的D-S(漏极-源极)加高压脉冲，当此时的开关MOSFET管在关闭期间，其D-S就会加上高压脉冲，由于此高压脉冲的峰值可达上千伏到数千伏，MOSFET管的D-S容易被高压击穿；当高压输入端+Hv对低压输出端GND1加负的共模浪涌脉冲时，浪涌电流会通过如图1所示虚线箭头的反方向流动，类似地，MOSFET管的D-S也可能被高压击穿；同样的，参见图2所示虚线箭头方向流动，图2中的MOSFET管的D-S也会加上高压脉冲，MOSFET管的D-S也可能被高压击穿。
为了提升电子设备的抗高压浪涌性能，现有的一种通常的做法是在交流输入级添加若干级的滤波器，这会导致电子设备的成本的增加。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，而提出一种以较低的成本、有效地提升电子设备的抗高压浪涌性能的开关电源。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是，提出一种抗高压浪涌的开关电源，包括一变压器，位于该变压器的原边的输入电路以及位于该变压器的副边的输出电路，该输入电路包括一整流电路，该整流电路具有两个输出端，该输出电路具有至少一个地端，该整流电路的两个输出端分别通过一第一Y电容和一第二Y电容与该输出电路的至少一个地端相连。
其中，该第一Y电容和第二Y电容的一端是分别与该整流电路的两个输出端相连、另一端则是短接在一起后经由第三Y电容与该输出电路的至少一个地端相连的。
该第三Y电容的数目与该输出电路的地端的数目相等，每一个第三Y电容是对应串接在该第一Y电容和第二Y电容的另一端与该输出电路的一个地端之间。
该第一Y电容和第二Y电容的另一端与这些第三Y电容之间串连有一第四Y电容。
该第一Y电容和第二Y电容的参数相同。
该第三Y电容的容值是该第一Y电容的容值的一半。
该输入电路包括与该变压器的原边串联的一开关管，该整流电路的两个输出端与该变压器的原边和该开关管的串联电路的两端分别相连。
该开关管为MOSFET管。
该第一Y电容和第二Y电容的另一端是接大地的。
该第一Y电容和第二Y电容的另一端是经由一第五Y电容接大地的。
与现有技术相比，本发明的抗高压浪涌的开关电源，通过在一标准的开关电源输入电路进行整流后输出的整流高压端和整流地端各自连接到一个Y电容的一端，而这两个Y电容的另一端连接在一起再与低压输出的地端连接，从而两个Y电容会同时将浪涌电流送到低压输出端，可有效地提升电子设备的抗高压浪涌性能，并避免由于在高压端的整流高压端和整流地端之间因为放电不平衡，引起瞬间高压损坏高压MOSFET管的情况的发生；另外，也可以大大降低开关电源输入端用以实现抗浪涌性能的器件的成本。
附图说明
图1是现有的开关电源的一种电原理图。
图2是现有的开关电源的另一种电原理图。
图3是本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例一的电原理图。
图4是本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例二的电原理图。
图5是本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例三的电原理图。
图6是本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例四的电原理图。
图7是本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例五的电原理图。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的原理和结构，现结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例一的电原理图，如图3所示，对于单路输出开关电源来说，通过将输入端整流后的、位于变压器T1的原边一侧的+Hv和-Hv端分别接上第一Y电容C1和第二Y电容C2后，无论高压输入端+Hv或-Hv对位于变压器T1的副边一侧的低压输出端GND1加正或负的共模浪涌脉冲，都会由于C1与C2两个Y电容同时提供电流放电通路，并通过第三Y电容C3连接到输出的地端，则MOSFET管Q1的D-S的两端都有Y电容对低压输出的地端GND1放电，就不会有高压的浪涌脉冲加在MOSFET管Q1的D-S的两端，从而MOSFET管Q1就不会被高压击穿。需要说明的是，虽然串接C3可以提高安全耐压范围，并且通过将C1与C2的值选择为相等、将C3的值选择为C1或C2的一半，从电压分配的角度来讲最均匀，并且成本也较适宜，此处的C3也是可以省去的，也就是说，可将C1与C2相连接的一端直接与低压输出端GND1短接。
本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例二的电原理图，如图4所示，对于多路输出开关电源来说，通过将输入端整流后的、位于变压器T2的原边一侧的+Hv和-Hv端分别接上第一Y电容C1和第二Y电容C2后，无论高压输入端对位于变压器T2的副边一侧的低压输出端加正或负的共模浪涌脉冲，都会由于C1与C2两个Y电容同时提供电流放电通路，并分别通过第三Y电容C3、C4或C5分别连接到各路输出的地端GND1、GND2或GND3，则MOSFET管Q1的D-S的两端都有Y电容对低压输出的地端GND1、GND2或GND3放电，就不会有高压的浪涌脉冲加在MOSFET管Q1的D-S的两端，从而MOSFET管Q1就不会被高压击穿。需要说明的是，C3、C4或C5的参数与所连接的输出负载及耐压要求有关，负载要求大，电容的值就要求大；输出和变压器T2的原边的耐压要求高，则电容的耐压值就要求高。
本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例三的电原理图，如图5所示，其与上述实施例二的区别在于：将C1与C2相连接的一端与大地短接，实际处理是将电子设备的机壳与大地相接，并将C1与C2相连接的一端与机壳短接。这种连接方式，可提高开关电源以及电子设备的传导效果。
本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例四的电原理图，如图6所示，其与上述实施例三的区别在于：将C1与C2相连接的一端通过一第五Y电容C6与机壳相连而不是直接短接。这种连接方式，可提高开关电源以及电子设备的抗浪涌效果和耐压效果。需要说明的是，C6的选择要适当，因为其容值越大，传导性得到改善的同时，抗浪涌性会减弱。
本发明的抗高压浪涌的开关电源实施例五的电原理图，如图7所示，其与上述实施例四的区别在于：将C1与C2相连接的一端通过一第四Y电容C6与第三Y电容C3、C4或C5相连接的一端相连而不是直接短接。这种连接方式，与上述实施例四的区别在于：通过第四Y电容C6的设置，可以给第三Y电容C3、C4或C5的参数的选择带来便利，并可以降低第三Y电容的成本。
与现有技术相比，本发明的抗高压浪涌的开关电源，通过在一标准的开关电源输入电路进行整流后的输出高压+Hv和整流输出地-Hv端分别连接一个Y电容，而且这两个Y电容的另一端连接在一起后再直接或通过一个第三Y电容与低压输出的地端连接，并且，可通过第五Y电容与大地或外壳地连接，从而可有效地提升电子设备的抗高压浪涌性能，并避免由于在高压端的整流高压端和整流地端之间因为放电不平衡，引起瞬间高压损坏高压MOSFET管的情况的发生；另外，也可以大大降低开关电源输入端用以实现抗浪涌性能的器件的成本。
以上仅为本发明的较佳可行实施例，并非限制本发明的保护范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做出的等效结构变化，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗高压浪涌的开关电源，包括一变压器，位于该变压器的原边的输入电路以及位于该变压器的副边的输出电路，该输入电路包括一整流电路，该整流电路具有两个输出端，该输出电路具有至少一个地端，其特征在于，该整流电路的两个输出端分别通过一第一Y电容和一第二Y电容与该输出电路的至少一个地端相连。
2.依据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，该第一Y电容和第二Y电容的一端是分别与该整流电路的两个输出端相连、另一端则是短接在一起后经由第三Y电容与该输出电路的至少一个地端相连的。
3.依据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，该第三Y电容的数目与该输出电路的地端的数目相等，每一个第三Y电容是对应串接在该第一Y电容和第二Y电容的另一端与该输出电路的一个地端之间。
4.依据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，该第一Y电容和第二Y电容的的另一端与这些第三Y电容之间串连有一第四Y电容。
5.依据权利要求2所述的开关电源，其特征在于，该第一Y电容和第二Y电容的参数相同。
6.依据权利要求5所述的开关电源，其特征在于，该第三Y电容的容值是该第一Y电容的容值的一半。
7.依据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，该输入电路包括与该变压器的原边串联的一开关管，该整流电路的两个输出端与该变压器的原边和该开关管的串联电路的两端分别相连。
8.依据权利要求7所述的开关电源，其特征在于，该开关管为MOSFET管。
9.依据权利要求2至6任一项所述的开关电源，其特征在于，该第一Y电容和第二Y电容的另一端是接大地的。
10.依据权利要求9所述的开关电源，其特征在于，该第一Y电容和第二Y电容的另一端是经由一第五Y电容接大地的。
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