CN103337955A - 低损耗串联电容均压装置 - Google Patents
低损耗串联电容均压装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103337955A CN103337955A CN2013102711041A CN201310271104A CN103337955A CN 103337955 A CN103337955 A CN 103337955A CN 2013102711041 A CN2013102711041 A CN 2013102711041A CN 201310271104 A CN201310271104 A CN 201310271104A CN 103337955 A CN103337955 A CN 103337955A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrically connected
- switching tube
- source electrode
- voltage
- grid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 39
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种低损耗串联电容均压装置。本发明的目的是提供一种结构简单、可靠性高、成本低的低损耗串联电容均压装置。本发明的技术方案是：低损耗串联电容均压装置，它包括串联于直流母线正负极之间的电容器组C1和C2，以及分别与电容器组C1和C2并联的开关管Q1和Q2；所述开关管Q1为N沟道MOS管，其漏极接直流母线的正极，源极电连接有用于限制放电电流的电阻R1，该电阻R1另一端与电容器组C1和C2的串联中点电连接，栅极与源极之间电连接有电阻R2；所述开关管Q2为P沟道MOS管，其漏极接直流母线的负极，源极与开关管Q1的源极电连接，栅极与漏极之间电连接有电阻R3；所述开关管Q1的栅极与开关管Q2的栅极电连接，且电阻R2和R3的阻值相同。
Description
技术领域
本发明涉及一种低损耗串联电容均压装置。
背景技术
电容器的耐压受材料及结构的限制是有限的，尤其是大量使用的铝电解电容，通常最高耐压为450V。在很多应用中，直流母线电压会超过600V或更高，这时就必须将电容串联使用，以保证单个电容器承受电压不超过最高耐压值。但由于电子器件必然存在离散差异性，导致串联后两组电容器的电压不一定相等。如果电容数量增加，或使用不同批次的电容，这种差异将愈发明显。并且这种差异是动态的，无法通过器件筛选来保证系统寿命期间电容特性始终保持不变。如果直接串联，则电容器可能会承受超过其耐受的电压，产生不可恢复的损害，导致整个系统失效。因此必须用一种装置来保持电容器组的电压基本相等。传统的方法是在每一个电容器组的两端并联大小相等的电阻器，该电阻器的阻值由电容组的特性决定，流过电阻器的电流必须远大于电容器组的漏电流，否则无法起到均压作用。使用这种方法，均压电阻始终承受直流母线的高电压，会产生很大的功耗和热量。这不仅影响系统效率，也使整体可靠性降低。在已公开的专利中也有一些相关技术方案，但或结构复杂，成本高可靠性差；或无法实际应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种结构简单、可靠性高、成本低的低损耗串联电容均压装置。
本发明所采用的技术方案是：低损耗串联电容均压装置，其特征在于：它包括串联于直流母线正负极之间的电容器组C1和C2，以及分别与电容器组C1和C2并联的开关管Q1和Q2；所述开关管Q1为N沟道MOS管，其漏极接直流母线的正极，源极电连接有用于限制放电电流的电阻R1，该电阻R1另一端与电容器组C1和C2的串联中点电连接，栅极与源极之间电连接有电阻R2；所述开关管Q2为P沟道MOS管，其漏极接直流母线的负极，源极与开关管Q1的源极电连接，栅极与漏极之间电连接有电阻R3；所述开关管Q1的栅极与开关管Q2的栅极电连接，且电阻R2和R3的阻值相同。
所述均压装置还包括一双向电压控制装置1，其一端直接与开关管Q1和Q2的栅极电连接，另一端直接与开关管Q1和Q2的源极电连接，并且其阈值电压小于开关管Q1和Q2的栅极最高允许电压。
所述双向电压控制装置1为双向TVS管。
本发明的有益效果是：1、本装置可以使用在任意类型、任意容量的电容器组中，电容器的容量不影响开关管的选型，且开关管不需要承受大电流，从而降低了成本。2、放电限流电阻R1只在开关管导通时才承受电压，工作时间很短，功耗极小，不需要使用大功率电阻。3、相比于传统的电阻均压方式，本发明功耗得到了显著降低，且不增加成本。4、相比于已公开的其他专利，本发明不需要使用比较器、微处理器或变压器等复杂器件，不需要外部电源，结构极为简单，可靠性和实用性更高。
附图说明
图1是本发明的电路示意图。
图2是本发明电容器组C1电压偏高，执行均压时的等效电路图。
图3是本发明电容器组C2电压偏高，执行均压时的等效电路图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例包括串联于直流母线正负极之间的电容器组C1和C2，以及分别与电容器组C1和C2并联的开关管Q1和Q2（负责释放较高电压的电容器组的能量）；所述电容器组C1的正极与直流母线正极电连接，电容器组C2的正极与电容器组C1的负极电连接，负极与直流母线的负极电连接；所述开关管Q1为N沟道MOS管，其漏极接直流母线的正极，源极电连接有电阻R1，该电阻R1另一端与电容器组C1和C2的串联中点电连接，用于将电容器组C1 和C2放电时的电流限制在开关管Q1和Q2的安全范围之内，栅极与源极之间电连接有电阻R2；所述开关管Q2为P沟道MOS管，其漏极接直流母线的负极，源极与开关管Q1的源极电连接，栅极与漏极之间电连接有电阻R3；所述开关管Q1的栅极与开关管Q2的栅极电连接，且电阻R2和R3的阻值相同，用以保证两个开关管Q1和Q2的栅极电压等于二分之一的直流母线电压。
所述均压装置还包括一双向电压控制装置1，作为开关管Q1和Q2的保护器件，将开关管Q1和Q2驱动端（栅极）的电压限制在安全范围内。本例中，该双向电压控制装置采用双向TVS管（瞬态电压抑制器，开通的相应时间短至微秒级），其一端直接与开关管Q1和Q2的栅极电连接，另一端直接与开关管Q1和Q2的源极电连接，并且其阈值电压小于开关管Q1和Q2的栅极最高允许电压。
本实施例的工作原理如下：
假设直流母线上的电压为Ubus，电容器组C1两端的电压U1和电容器组C2两端的电压U2必然满足：U1+U2=Ubus。电路中A点电压UA=U2，由于电阻R2和R3阻值相等，因此B点电压UB=1/2Ubus。本实施例选择栅极开启阈值大致相等的MOS管，开关管Q1开启阈值电压记为Uth，开关管Q2开启阈值电压记为-Uth。
如果电容器组C1和C2的电压完全相等，则A点电压UA=U2=U1=1/2Ubus，AB两点电压差为0，则开关管Q1和Q2保持关闭，电容器组C1和C2电压保持不变。
如果电容器组C1和C2电压出现差异，但AB两点之间的电压差小于开关管开启阈值Uth，即∣UA-UB∣<Uth，则开关管Q1和Q2仍保持关闭状态，电容器组C1和C2电压保持不变。
如图2所示，当电容器组C1和C2之间的压差增大，至UA-UB>Uth时，开关管Q1和Q2的栅极、源极之间为正压差且大于栅极开启阈值Uth，此时，开关管Q1开启，开关管Q2关闭，电容器组C1通过开关管Q1向电阻R1释放能量，直至压差正常。
如图3所示，当UA-UB<-Uth时，开关管Q1和Q2的栅极、源极之间为负压差且小于栅极开启阈值-Uth，此时，开关管Q1关闭，开关管Q2开启，电容器组C2通过开关管Q2向电阻R1释放能量，直至压差正常。
如果电容器组C1和C2电压差异很大，AB两点之间的电压差绝对值超过TVS管的阈值电压，则TVS管击穿放电，保持开关管Q1和Q2的栅极电压不超过最大允许值。在电容器组C1和C2的电压差恢复正常后，TVS管能自动恢复至截止状态。
Claims (3)
1.一种低损耗串联电容均压装置，其特征在于：它包括串联于直流母线正负极之间的电容器组C1和C2，以及分别与电容器组C1和C2并联的开关管Q1和Q2；所述开关管Q1为N沟道MOS管，其漏极接直流母线的正极，源极电连接有用于限制放电电流的电阻R1，该电阻R1另一端与电容器组C1和C2的串联中点电连接，栅极与源极之间电连接有电阻R2；所述开关管Q2为P沟道MOS管，其漏极接直流母线的负极，源极与开关管Q1的源极电连接，栅极与漏极之间电连接有电阻R3；所述开关管Q1的栅极与开关管Q2的栅极电连接，且电阻R2和R3的阻值相同。
2.根据权利要求1所述的低损耗串联电容均压装置，其特征在于：所述均压装置还包括一双向电压控制装置（1），其一端直接与开关管Q1和Q2的栅极电连接，另一端直接与开关管Q1和Q2的源极电连接，并且其阈值电压小于开关管Q1和Q2的栅极最高允许电压。
3.根据权利要求2所述的低损耗串联电容均压装置，其特征在于：所述双向电压控制装置（1）为双向TVS管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013102711041A CN103337955A (zh) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | 低损耗串联电容均压装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013102711041A CN103337955A (zh) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | 低损耗串联电容均压装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103337955A true CN103337955A (zh) | 2013-10-02 |
Family
ID=49246073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2013102711041A Pending CN103337955A (zh) | 2013-07-01 | 2013-07-01 | 低损耗串联电容均压装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103337955A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104391535A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-04 | 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） | 一种直流母线电容均压方法及装置 |
| EP3226394A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-04 | LSIS Co., Ltd. | Apparatus for balancing voltages of inverter dc link capacitors connected in series |
| CN111614258A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-01 | 任守华 | 基于mos管串联放电的高压发生器 |
| WO2022141532A1 (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 深圳欣锐科技股份有限公司 | 串联电容电压均衡电路 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001218382A (ja) * | 2000-02-07 | 2001-08-10 | Okamura Kenkyusho:Kk | 等化機能を有するキャパシタモジュール |
| CN202261004U (zh) * | 2011-09-05 | 2012-05-30 | 许继集团有限公司 | 一种直流母线电容均压电路 |
| CN102510114A (zh) * | 2011-11-13 | 2012-06-20 | 东华大学 | 四端式电容节点电压均衡模块 |
| CN203368322U (zh) * | 2013-07-01 | 2013-12-25 | 浙江省能源与核技术应用研究院 | 低损耗串联电容均压装置 |
-
2013
- 2013-07-01 CN CN2013102711041A patent/CN103337955A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001218382A (ja) * | 2000-02-07 | 2001-08-10 | Okamura Kenkyusho:Kk | 等化機能を有するキャパシタモジュール |
| CN202261004U (zh) * | 2011-09-05 | 2012-05-30 | 许继集团有限公司 | 一种直流母线电容均压电路 |
| CN102510114A (zh) * | 2011-11-13 | 2012-06-20 | 东华大学 | 四端式电容节点电压均衡模块 |
| CN203368322U (zh) * | 2013-07-01 | 2013-12-25 | 浙江省能源与核技术应用研究院 | 低损耗串联电容均压装置 |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104391535A (zh) * | 2014-11-21 | 2015-03-04 | 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） | 一种直流母线电容均压方法及装置 |
| CN104391535B (zh) * | 2014-11-21 | 2016-04-20 | 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） | 一种直流母线电容均压方法及装置 |
| EP3226394A1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-10-04 | LSIS Co., Ltd. | Apparatus for balancing voltages of inverter dc link capacitors connected in series |
| CN107241013A (zh) * | 2016-03-29 | 2017-10-10 | Ls 产电株式会社 | 用于平衡逆变器中的直流链路电容器的电压的装置 |
| US9812986B2 (en) | 2016-03-29 | 2017-11-07 | Lsis Co., Ltd. | Apparatus for balancing voltages of DC link capacitor in inverter |
| CN111614258A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-09-01 | 任守华 | 基于mos管串联放电的高压发生器 |
| WO2022141532A1 (zh) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 深圳欣锐科技股份有限公司 | 串联电容电压均衡电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101421925B (zh) | 为mosfet开关降低插入损耗并提供掉电保护的方法 | |
| CN105322522A (zh) | 直流电源的浪涌电流抑制方法及电路 | |
| CN105445529A (zh) | 具有时序控制功能的掉电检测电路 | |
| CN204992556U (zh) | 一种可快速关断的电压电流浪涌抑制电路 | |
| CN101350613A (zh) | 一种电子开关 | |
| CN105978300A (zh) | 一种级联式高压固态开关 | |
| CN107947557A (zh) | 一种抗过压、欠压浪涌的软启动电路 | |
| CN203415971U (zh) | 基于场效应管构建的抗过压浪涌保护控制电路 | |
| CN103337955A (zh) | 低损耗串联电容均压装置 | |
| CN203368322U (zh) | 低损耗串联电容均压装置 | |
| CN103368425B (zh) | 一种同步整流驱动电路 | |
| CN105450023A (zh) | 一种开关管控制电路 | |
| CN105356437A (zh) | 一种防浪涌电路 | |
| CN105306030A (zh) | 一种用于交流固态功率控制器的主功率电路 | |
| CN104682371A (zh) | 一种利用mos管的大电流直流防反接电路 | |
| CN210273479U (zh) | 一种刷卡器的电源安全保护电路 | |
| CN203365628U (zh) | Mos管参数测试的保护电路 | |
| CN202930923U (zh) | 电池极性接反保护电路 | |
| CN102646970A (zh) | 一种电源钳位电路 | |
| CN202917966U (zh) | Mos管降压电路、变压电路以及液晶电视 | |
| CN207625441U (zh) | 一种抗过压、欠压浪涌的软启动电路 | |
| CN104519645B (zh) | 一种基于pwm调光的导光板驱动电路 | |
| CN204669214U (zh) | 一种新型llc过流保护电路 | |
| CN205081465U (zh) | 一种防浪涌电路 | |
| CN203691022U (zh) | 一种防过压冲击的电池管理系统保护装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131002 |