CN104601011B

CN104601011B - 电源倍压整流电路

Info

Publication number: CN104601011B
Application number: CN201310533835.9A
Authority: CN
Inventors: 祁小辉; 马骞
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2013-11-01
Publication date: 2018-04-03
Anticipated expiration: 2033-11-01
Also published as: CN104601011A

Abstract

提供一种能够使通过单个二极管的电流应力减小而温升降低的电源倍压整流电路，包括第一接入端、第二接入端、桥单元、第一电容、第二电容，利用从第一接入端和第二接入端接入的交流电，经由桥单元来对第一电容和第二电容进行充电，从而进行倍压整流，该桥单元包括：第一～第四二极管，第一～第四节点，还包括切换开关，其用于使第四节点与第一接入端或第二接入端连接，同时使第一接入端断开倍压电路或接入倍压电路。

Description

电源倍压整流电路

技术领域

本发明涉及电源倍压整流电路，特别涉及在桥接方式中能够降低二极管的温升的电源倍压整流电路。

背景技术

电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。整流，就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件（例如二极管），可以把方向和大小改变的交流电变换为直流电。而在一些需用高电压、小电流的地方，常常使用倍压整流电路。倍压整流，可以把较低的交流电压，用耐压较高的整流二极管和电容器，“整”出一个较高的直流电压。倍压整流电路一般按输出电压是输入电压的多少倍，分为二倍压、三倍压与多倍压整流电路。

在现有技术的桥接式电源倍压整流电路中，为了减少成本，将整流电路和倍压电路整合到一个电路中，通过控制（例如下述的开关SW1），来切换电路的全波整流功能和倍压整流功能。

如图1所示，电源倍压整流电路I包括第一接入端L、第二接入端N、桥单元BU、第一电容C1、第二电容C2（对于第一电容C1、第二电容C2，也可以分别并联电阻R1、R2，也可以不使用电阻R1、R2），当开关SW1（例如采用单刀双掷开关）的触点1、2闭合时，该电路作为全波整流电路发挥作用，利用从第一接入端L和第二接入端N接入的交流电，经由桥单元BU来进行整流，使得输出端Q1、Q2输出为直流电力。

当开关SW1的触点1、3闭合时，利用从第一接入端L和第二接入端N接入的交流电，经由桥单元BU来对作为倍压电容的第一电容C1和第二电容C2进行充电，从而进行倍压整流，使得输出端Q1、Q2（第一电容C1和第二电容C2）输出倍压。

即，图1中的电源倍压整流电路I，通过开关SW1来切换该电路发挥全波整流的功能还是倍压整流电路的功能。

这样一来，能够通过一个电路来实现两种功能（全波整流、倍压整流），而无需重新设置电路或大规模增加电路元件，从而达到控制方便并且节约成本的目的。

然而，在图1所示的电源倍压整流电路I中，当开关SW1的触点1、3闭合时，在桥单元BU中，当第二接入端N的电压为正向时，电流仅通过单个的第二二极管D2后流入第一接入端L；当第一接入端L的电压为正向时，电流仅通过单个的第四二极管D4后流入第二接入端N。即，在输入交流电压的一个工频周期内，仅有2个整流二极管（D2、D4）被利用。因此，该电路存在这样的问题：每半个工频周期，电流通过单个二极管，导致单个二极管的电流应力大，温升高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种电源倍压整流电路，不仅能够切换作为全波整流电路或倍压整流电路发挥功能，而且在作为倍压整流电路发挥功能时，能够使通过单个二极管的电流应力减小而温升降低。

该电源倍压整流电路，包括第一接入端、第二接入端、桥单元、第一电容、第二电容，利用从第一接入端和第二接入端接入的交流电，经由桥单元来对第一电容和第二电容进行充电，从而进行倍压整流，其特征在于，

该桥单元包括：

第一～第四二极管，

第一节点，其连接有第一二极管的正极和第四二极管的正极，

第二节点，其连接有第四二极管的负极和第二二极管的正极，

第三节点，其连接有第二二极管的负极和第三二极管的负极，

第四节点，其连接有第三二极管的正极和第一二极管的负极；

第一电容和第二电容串联连接在第一节点与第三节点之间，

第二接入端连接至第二节点，

第一开关，其用于使第一接入端连接至第一电容和第二电容之间的线路上，或者使第一接入端与上述线路断开，

第二开关，其用于使第四节点与第一接入端或第二接入端连接。

通过该电源倍压整流电路，在每半个周期内，对原本通过单个二极管的电流进行扩流，使电流能够从一个接入端经过两个并联的二极管而最终流入另一个接入端。这样一来，与每半个工频周期内电流仅通过单个二极管的现有技术的电源倍压整流电路相比，本发明的电源倍压整流电路内的单个二极管的电流应力减小，从而温升降低。

附图说明

图1是表示现有技术中的电源倍压整流电路I的电路图。

图2是表示本发明的实施方式中的电源倍压整流电路II的电路图。

具体实施方式

参照图1和图2，说明本发明的电源倍压整流电路II。

如图2所示，电源倍压整流电路II也包括第一接入端L、第二接入端N、桥单元BU、第一电容C1、第二电容C2（分别并联有电阻R1、R2）、开关SW1，并且还包括开关SW2。当开关SW1（例如采用单刀双掷开关）的触点1、2闭合，并且开关SW2的触点4、5闭合时，该电路作为全波整流电路发挥作用，利用从第一接入端L和第二接入端N接入的交流电，经由桥单元BU来进行整流，输出端Q1、Q2输出全波整流后的直流电力；当开关SW1的触点1、3闭合并且开关SW2的4、6闭合时，利用从第一接入端L和第二接入端N接入的交流电，经由桥单元BU来对作为倍压电容的第一电容C1和第二电容C2分时进行充电，从而进行倍压整流，通过输出端Q1、Q2（第一电容C1和第二电容C2）输出倍压。

就具体电路结构而言，该桥单元BU包括：第一～第四二极管D1～D4；第一节点A，其连接有第一二极管D1的正极和第四二极管D4的正极；第二节点B，其连接有第四二极管D4的负极和第二二极管D2的正极；第三节点C，其连接有第二二极管D2的负极和第三二极管D3的负极；第四节点D，其连接有第三二极管D3的正极和第一二极管D1的负极。第一电容C1和第二电容C2串联连接在第一节点A与第三节点C之间，并且第一电容C1并联连接第一电阻R1，第二电容C2并联连接第二电阻R2。另外，第一接入端L同时连接至开关SW1的触点1和开关SW2的触点5。第二接入端N同时连接至第二节点B和开关SW2的触点6。

在电源倍压整流电路II中，与图1的电源倍压整流电路I同样地通过开关SW1来连接交流输入的第一接入端L和第一电容C1和第二电容C2的中点E，即，通过开关SW1来使第一接入端L与中点E连接或断开。另外，这里的中点E不限于2个电容的正中间的连接点，只要是多个电容（在本实施方式中是2个电容）串联连接的线路上的中间点即可。

图2中的该电源倍压整流电路II，与图1中的电源倍压整流电路I之间的区别在于，需要同时切换开关SW1和开关SW2的触点来选择是全波整流输出还是倍压整流输出。

如上述，与图1中的电源倍压整流电路I同样地，在图2中的电源倍压整流电路II中，当开关SW1的触点1、2闭合并且开关SW2的触点4、5闭合（切换为使第四节点D与第一接入端L连接）时，所构成的电路与作为全波整流电路发挥作用的电源倍压整流电路I实质相同，利用从第一接入端L和第二接入端N接入的交流电，经由桥单元BU来进行整流，使得输出端Q1、Q2输出全波整流电力；当开关SW1的触点1、3闭合并且开关SW2的触点4、5闭合（切换为使第四节点D与第一接入端L连接）时，所构成的电路与作为倍压整流电路发挥作用的电源倍压整流电路I实质相同，利用从第一接入端L和第二接入端N接入的交流电，经由桥单元BU来对作为倍压电容的第一电容C1和第二电容C2分时进行充电，从而进行倍压整流，使得输出端Q1、Q2（第一电容C1和第二电容C2）输出倍压。

下面说明SW1的触点1、3闭合并且开关SW2的触点4、6闭合（切换为使第四节点D与第二接入端N连接）时的电源倍压整流电路II，其作为倍压整流电路发挥作用，利用从第一接入端L和第二接入端N接入的交流电，经由桥单元BU来对作为倍压电容的第一电容C1和第二电容C2分时进行充电，从而进行倍压整流，使得第一电容C1和第二电容C2输出倍压。

在通过第一接入端L和第二接入端N对电源倍压整流电路II接入交流电时，在一个工频周期内，设前半个工频周期内第一接入端L的电压为正向，第二接入端N的电压为负向；后半个工频周期内第一接入端L的电压为负向、第二接入端N的电压为正向。

在前半个周期内，电流沿第一接入端L→第一开关SW1→中点E→电容C2→节点A→第一二极管D1（进而经由节点D→第二开关SW2）和第四二极管D4（进而经由节点B）→第二接入端N，即，电流经过两个并联的二极管（第一二极管D1、第四二极管D4）而分别经由节点D、B后最终流入第二接入端N。

在后半个周期内，电流沿第二接入端N→（经由第二开关SW2→节点D）第三二极管D3和（经由节点B）第二二极管D2→节点C→电容C1→中点E→第一开关SW1→第二接入端L，即，电流经过两个并联的二极管（第三二极管D3、第二二极管D2）而最终流入第一接入端L。

如上述，在每半个周期内，电流都经过了两个并联的二极管，与每半个工频周期内电流仅通过单个二极管的图1的电源倍压整流电路I相比，图2的电源倍压整流电路II内的单个二极管的电流应力减小，从而温升降低。

如上述，同时使用开关SW1和开关SW2作为切换开关实施倍压整流功能，能够使单个二极管的电流应力减小而且桥单元温升降低。

另外，在上述的实施方式中，对于开关SW1、SW2，都使用了单刀双掷开关，但也可以将开关SW1、SW2封装到一个封装体内而采用双刀双掷开关，能够达到同样的效果。

另外，对于构成上述电路的开关器件，可以根据需要而采用通用的器件，这里并无限制。

Claims

1.一种电源倍压整流电路，包括第一接入端(L)、第二接入端(N)、桥单元(BU)、第一电容(C1)、第二电容(C2)，利用从所述第一接入端(L)和所述第二接入端(N)接入的交流电，经由所述桥单元(BU)来进行全波整流或倍压整流，

该桥单元(BU)包括：

第一～第四二极管(D1～D4)，

第一节点(A)，其连接有所述第一二极管(D1)的正极和所述第四二极管(D4)的正极，

第二节点(B)，其连接有所述第四二极管(D4)的负极和所述第二二极管(D2)的正极，

第三节点(C)，其连接有所述第二二极管(D2)的负极和所述第三二极管(D3)的负极，

第四节点(D)，其连接有所述第三二极管(D3)的正极和所述第一二极管(D1)的负极；

所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)串联连接在所述第一节点(A)与第三节点(C)之间，

所述第二接入端(N)连接至所述第二节点(B)，

该电源倍压整流电路的特征在于，还包括：

第一开关(SW1)，其用于使所述第一接入端(L)连接至所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)之间的线路上，也用于使所述第一接入端(L)与所述线路断开，

第二开关(SW2)，其用于使所述第四节点(D)与所述第一接入端(L)连接，与所述第二接入端(N)断开连接，也用于使所述第四节点(D)与所述第二接入端(N)连接，与所述第一接入端(L)断开连接，

当所述第一开关(SW1)使所述第一接入端(L)与所述线路连接，并且所述第二开关(SW2)使所述第四节点(D)与所述第二接入端(N)连接时，电流在所述第一接入端(L)和所述第二接入端(N)之间经过所述第一～第四二极管(D1～D4)中的两个二极管并联的路径。

2.如权利要求1所述的电源倍压整流电路，其特征在于，

当所述第一开关(SW1)使所述第一接入端(L)与所述线路断开并且所述第二开关(SW2)切换为使所述第四节点(D)与所述第一接入端(L)连接时，输出全波整流后的直流电力。

3.如权利要求1所述的电源倍压整流电路，其特征在于，

当所述第一开关(SW1)使所述第一接入端(L)与所述线路连接并且所述第二开关(SW2)切换为使所述第四节点(D)与所述第一接入端(L)连接时，通过所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)输出倍压整流后的倍压电力。

4.如权利要求1所述的电源倍压整流电路，其特征在于，

当所述第一开关(SW1)使所述第一接入端(L)与所述线路连接并且所述第二开关(SW2)切换为使所述第四节点(D)与所述第二接入端(N)连接时，通过所述第一电容(C1)和所述第二电容(C2)输出倍压整流后的倍压电力。