CN103916031A - 一种具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于供电控制领域，提供了一种具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置。本发明通过在用电设备中采用包括第一半桥模块、第二半桥模块、可控半桥模块以及限流电阻的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置，在用电设备启动瞬间由第一半桥模块和第二半桥模块对交流电进行桥式整流以对滤波电容进行快速充电，并由限流电阻实现浪涌抑制，而在用电设备启动后进入稳定工作状态时由第一半桥模块和可控半桥模块对交流电实现桥式整流为所述用电设备提供直流电，整个半控桥式整流装置的结构简单、成本低且体积小，同时还有效地降低了整机功耗。

Description

一种具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置

技术领域

本发明属于供电控制领域，尤其涉及一种具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置。

背景技术

目前，在高频开关电源系统中一般需要先把工频交流电通过整流装置转换为直流电再传送给后级电路。最常用的整流装置为桥式整流电路，由于后级电路通常包含一个大容量的滤波电容，因此，输入线路中必须增加防浪涌电路以避免用电设备在启动过程中因对滤波电容瞬间快速充电造成浪涌电流而导致整流装置、滤波电容或其他器件发生损坏，对此，最简单的防浪涌方法就是在输入线路中串联一个限流电阻（其一般为负温度系数的热敏电阻），为避免该限流电阻对转换效率的影响，通常还在限流电阻两端并联一个开关装置（其可以是继电器或半导体开关）。

图1中标号为100的电路即为现有技术所提供的桥式整流与浪涌控制电路，在用电设备启动瞬间，交流电先经过用电设备内的熔断器F1，EMI滤波网络200，然后经过限流电阻Rt限流（此时控制开关101断开）和整流桥BD整流处理后为滤波电容C充电，在用电设备进入稳定工作状态后，与限流电阻Rt并联的控制开关101闭合导通以消除限流电阻Rt对转换效率的影响。

上述现有技术所提供的桥式整流与浪涌控制电路在进行桥式整流过程中是在每半周工作时均通过两个整流二极管串联整流，由于整流二极管的正向压降较大（一般为1.2V左右），因此桥式整流所带来的功率损耗占整机功耗的比例较大，增大了整个电路的功耗；另外，与限流电阻并联的控制开关成本较高，如果控制开关是半导体开关时还会带来较大的额外功率损耗，而如果其是继电器，则虽然其功率损耗较小且可以忽略不计，但因其体积大，会进而造成整个桥式整流与浪涌控制电路的体积增大，不利于电路的小型化。因此，现有技术所提供的桥式整流与浪涌控制电路存在功耗大、成本高且体积大的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置，旨在解决现有技术提供的桥式整流与浪涌控制电路所存在的功耗大、成本高且体积大的问题。

本发明是这样实现的，一种具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置，内置于用电设备中，且与所述用电设备中的EMI滤波网络、防浪涌控制信号发生器及滤波电容连接，所述防浪涌控制信号发生器用于根据所述用电设备的工作状态输出相应的防浪涌控制信号；所述半控桥式整流装置包括：

第一半桥模块、第二半桥模块、可控半桥模块以及限流电阻；

所述第一半桥模块的第一输入端与所述第二半桥模块的第一输出端及所述可控半桥模块的第一输出端共接于所述EMI滤波网络的正输出端，所述第一半桥模块的第二输入端与所述第二半桥模块的第二输出端及所述可控半桥模块的第二输出端共接于所述EMI滤波网络的负输出端，所述第一半桥模块的输出端连接所述滤波电容的正极，所述第二半桥模块的输入端连接所述限流电阻的第一端，所述可控半桥模块的输入端与所述限流电阻的第二端共接于所述滤波电容的负极，所述可控半桥模块的控制端与所述防浪涌控制信号发生器连接；

在所述用电设备启动瞬间，所述第一半桥模块与所述第二半桥模块相配合对从所述EMI滤波网络输出的交流电进行整流处理后对所述滤波电容进行快速充电，所述限流电阻同时对所述交流电中的浪涌电流实现浪涌抑制，且所述防浪涌控制信号控制所述可控半桥模块关断；在所述用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，所述可控半桥模块在所述防浪涌控制信号的控制下导通，所述第一半桥模块与所述可控半桥模块相配合对从所述EMI滤波网络输出的交流电进行整流处理后为所述用电设备提供直流电，所述第二半桥模块与所述限流电阻因所述可控半桥模块导通而停止工作。

本发明通过在用电设备中采用包括第一半桥模块、第二半桥模块、可控半桥模块以及限流电阻的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置，在用电设备启动瞬间由所述第一半桥模块和所述第二半桥模块对交流电进行桥式整流以对滤波电容进行快速充电，并由所述限流电阻实现浪涌抑制，而在用电设备启动后进入稳定工作状态时由所述第一半桥模块和所述可控半桥模块对交流电实现桥式整流为所述用电设备提供直流电，整个半控桥式整流装置的结构简单、成本低且体积小，同时还有效地降低了整机功耗，从而解决了现有技术提供的桥式整流与浪涌控制电路所存在的功耗大、成本高且体积大的问题。

附图说明

图1是现有技术所提供的桥式整流与浪涌控制电路的结构图；

图2是本发明实施例提供的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置的模块结构图；

图3是本发明实施例提供的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过在用电设备中采用包括第一半桥模块、第二半桥模块、可控半桥模块以及限流电阻的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置，在用电设备启动瞬间由第一半桥模块和第二半桥模块对交流电进行桥式整流以对滤波电容进行快速充电，并由限流电阻实现浪涌抑制，而在用电设备启动后进入稳定工作状态时由第一半桥模块和可控半桥模块对交流电实现桥式整流为所述用电设备提供直流电，整个半控桥式整流装置的结构简单、成本低且体积小，同时还有效地降低了整机功耗。

图2示出了本发明实施例提供的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置100内置于用电设备中，且与用电设备中的EMI滤波网络200、防浪涌控制信号发生器300及滤波电容C连接，防浪涌控制信号发生器300用于根据用电设备的工作状态输出相应的防浪涌控制信号。

半控桥式整流装置100包括：

第一半桥模块101、第二半桥模块102、可控半桥模块103以及限流电阻R。

第一半桥模块101的第一输入端与第二半桥模块102的第一输出端及可控半桥模块103的第一输出端共接于EMI滤波网络200的正输出端，第一半桥模块101的第二输入端与第二半桥模块102的第二输出端及可控半桥模块103的第二输出端共接于EMI滤波网络200的负输出端，第一半桥模块101的输出端连接滤波电容C的正极，第二半桥模块102的输入端连接限流电阻R的第一端，可控半桥模块103的输入端与限流电阻R的第二端共接于滤波电容C的负极，可控半桥模块103的控制端与防浪涌控制信号发生器300连接；

在用电设备启动瞬间，第一半桥模块101与第二半桥模块102相配合对从EMI滤波网络200输出的交流电进行整流处理后对滤波电容C进行快速充电，限流电阻R同时对所述交流电中的浪涌电流实现浪涌抑制，且防浪涌控制信号控制所述可控半桥模块关断；在所述用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，可控半桥模块103在防浪涌控制信号发生器300所输出的防浪涌控制信号的控制下导通，第一半桥模块101与可控半桥模块103相配合对从EMI滤波网络200输出的交流电进行整流处理后为用电设备提供直流电，第二半桥模块102与限流电阻R因可控半桥模块103导通而停止工作。

图3示出了本发明实施例提供的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分，详述如下：

作为本发明一优选实施例，第一半桥模块101包括二极管D1和二极管D2，二极管D1的阳极和二极管D2的阳极分别为第一半桥模块101的第一输入端和第二输入端，二极管D1的阴极与二极管D2的阴极的共接点为第一半桥模块101的输出端。

作为本发明一优选实施例，第二半桥模块102包括二极管D3和二极管D4，二极管D3的阳极与二极管D4的阳极的共接点为第二半桥模块102的输入端，二极管D3的阴极与二极管D4的阴极分别为第二半桥模块102的第一输出端和第二输出端。

作为本发明一优选实施例，可控半桥模块103包括：

可控硅Q1、可控硅Q2、二极管D5及二极管D6；

可控硅Q1的阳极与可控硅Q2的阳极的共接点为可控半桥模块103的输入端，可控硅Q1的阴极与可控硅Q2的阴极分别为可控半桥模块103的第一输出端和第二输出端，二极管D5的阳极与二极管D6的阳极的共接点为可控半桥模块103的控制端，且二极管D5的阴极与二极管D6的阴极分别连接可控硅Q1的控制极与可控硅Q2的控制极。

以下结合工作原理对上述的半控桥式整流装置100作进一步说明：

在用电设备启动瞬间，二极管D1、二极管D2、二极管D3及二极管D4组成整流桥电路对EMI滤波网络200输出的交流电ac进行整流处理后对滤波电容C进行快速充电，同时，限流电阻R对交流电ac中的浪涌电流进行浪涌抑制处理，从而保证半控桥式整流装置100、滤波电容C以及其他器件不受浪涌电流的冲击而损坏，在此过程中，防浪涌控制信号发生器300输出低电平作为防浪涌控制信号控制可控硅Q1和可控硅Q2关断；在用电设备进入稳定工作状态（即滤波电容C的两极电压达到用电设备的工作电压）时，防浪涌控制信号发生器300输出高电平作为防浪涌控制信号控制可控硅Q1和可控硅Q2导通，此时，由二极管D1、二极管D2、可控硅Q1及可控硅Q2构成整流桥电路对EMI滤波网络200输出的交流电ac进行整流处理后为用电设备提供直流电DC。

在上述工作原理中，由于可控硅Q1和可控硅Q2导通时的通态压降一般会低于二极管的正向压降，会使整个半控桥式整流装置100的转换效率比现有的桥式整流器高，且功耗也会相应的降低。

由于在用电设备启动瞬间，二极管D3和二极管D4才会导通，并由二极管D3和二极管D4与二极管D1和二极管D2组成整流桥电路以达到整流效果，且二极管D3和二极管D4是与限流电阻R连接的，而限流电阻R在此又是起到抑制浪涌电流的作用，所以在实际应用中，二极管D3和二极管D4可以选用通态电流较小且有一定浪涌承受能力的二极管，如型号为1N5406或S3M的二极管，其成本低廉，体积小巧，远小于继电器及其他功率半导体开关器件的成本和体积。

本发明实施例通过在用电设备中采用包括第一半桥模块、第二半桥模块、可控半桥模块以及限流电阻的具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置，在用电设备启动瞬间由第一半桥模块和第二半桥模块对交流电进行桥式整流以对滤波电容进行快速充电，并由限流电阻实现浪涌抑制，而在用电设备启动后进入稳定工作状态时由第一半桥模块和可控半桥模块对交流电实现桥式整流为所述用电设备提供直流电，整个半控桥式整流装置的结构简单、成本低且体积小，同时还有效地降低了整机功耗，从而解决了现有技术提供的桥式整流与浪涌控制电路所存在的功耗大、成本高且体积大的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有浪涌抑制功能的半控桥式整流装置，内置于用电设备中，且与所述用电设备中的EMI滤波网络、防浪涌控制信号发生器及滤波电容连接，所述防浪涌控制信号发生器用于根据所述用电设备的工作状态输出相应的防浪涌控制信号；其特征在于，所述半控桥式整流装置包括：

第一半桥模块、第二半桥模块、可控半桥模块以及限流电阻；

所述第一半桥模块的第一输入端与所述第二半桥模块的第一输出端及所述可控半桥模块的第一输出端共接于所述EMI滤波网络的正输出端，所述第一半桥模块的第二输入端与所述第二半桥模块的第二输出端及所述可控半桥模块的第二输出端共接于所述EMI滤波网络的负输出端，所述第一半桥模块的输出端连接所述滤波电容的正极，所述第二半桥模块的输入端连接所述限流电阻的第一端，所述可控半桥模块的输入端与所述限流电阻的第二端共接于所述滤波电容的负极，所述可控半桥模块的控制端与所述防浪涌控制信号发生器连接；

在所述用电设备启动瞬间，所述第一半桥模块与所述第二半桥模块相配合对从所述EMI滤波网络输出的交流电进行整流处理后对所述滤波电容进行快速充电，所述限流电阻同时对所述交流电中的浪涌电流实现浪涌抑制，且所述防浪涌控制信号控制所述可控半桥模块关断；在所述用电设备从启动状态过渡至稳定工作状态时，所述可控半桥模块在所述防浪涌控制信号的控制下导通，所述第一半桥模块与所述可控半桥模块相配合对从所述EMI滤波网络输出的交流电进行整流处理后为所述用电设备提供直流电，所述第二半桥模块与所述限流电阻因所述可控半桥模块导通而停止工作。

2.如权利要求1所述的半控桥式整流装置，其特征在于，所述第一半桥模块包括二极管D1和二极管D2，所述二极管D1的阳极和所述二极管D2的阳极分别为所述第一半桥模块的第一输入端和第二输入端，所述二极管D1的阴极与所述二极管D2的阴极的共接点为所述第一半桥模块的输出端。

3.如权利要求1所述的半控桥式整流装置，其特征在于，所述第二半桥模块包括二极管D3和二极管D4，所述二极管D3的阳极与所述二极管D4的阳极的共接点为所述第二半桥模块的输入端，所述二极管D3的阴极与所述二极管D4的阴极分别为所述第二半桥模块的第一输出端和第二输出端。

4.如权利要求1所述的半控桥式整流装置，其特征在于，所述可控半桥模块包括：

可控硅Q1、可控硅Q2、二极管D5及二极管D6；

所述可控硅Q1的阳极与所述可控硅Q2的阳极的共接点为所述可控半桥模块的输入端，所述可控硅Q1的阴极与所述可控硅Q2的阴极分别为所述可控半桥模块的第一输出端和第二输出端，所述二极管D5的阳极与所述二极管D6的阳极的共接点为所述可控半桥模块的控制端，且所述二极管D5的阴极与所述二极管D6的阴极分别连接所述可控硅Q1的控制极与所述可控硅Q2的控制极。