CN106159965A - 一种最简型补偿电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种最简型补偿电源，其交流输入与输出共N[NEUTRAL]线，在环保、低成本前提下，节能是其最大的亮点.它包括输入滤波电路1、自耦变压器2、移相电路3、控制电路4、输出滤波电容Co。移相电路3包括开关电路3-1、输出滤波电路3-2.移相电路3的输出电压与市电输入电压的代数和供给负载，完成稳压。移相电路3无电流死区地完成与电网的双向能量交换，控制输出电流相位，完成输入功率因数校正，整机只有一次高频变换.和常规电源相比，完全省去了整流储能电路、功率因数校正电路的功耗和成本，移相电路3还可以选用较低电压、低功耗的开关器件，进一步提高能效。

Description

一种最简型补偿电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体地说是一种最简型补偿电源，它为三端口结构，其交流输出与交流输入共N[NEUTRAL]线。

背景技术

能效、环保、低成本，一直是电源领域的三个技术焦点。我国3C及相关国际规范，对绝大多数用电设备的电源输入功率因数和能效都有严格要求.现在市场上流行的各种电源，为了满足环保的要求，不得不在输入端加入功率因数校正电路，但这却损失了能效指标，同时也增加了成本、体积、重量。现在市场上流行的各种补偿型电源，其补偿电路本身仍然存在上述问题，其问题的症结在于，这种传统结构电源的中间直流DC级，切断了交流输入级和交流输出级的直接能量交换通道，而且能量的传递方向只能是单向由入到出的，处理出现在电源内部的能量过剩问题，是件很麻烦的问题。

发明内容

本发明公开了一种最简型补偿电源，和传统结构电源相比，完全没有中间直流DC级，完全没有整流储能电路和单独设置的功率因数校正电路，只有一级高频变换。本一种最简型补偿电源的输出电压等于经输入滤波电路1之后的市电输入电压与移相电路3的输出电压的代数和，故控制移相电路3的输出电压，就可以完成输出电压稳压；本一种最简型补偿电源的输出电流全部流经移相电路3，故控制移相电路3的电流相位，使其逼近输入电压相位，就可以完成输入功率因数校正；移相电路3无电流死区地与输入市电进行双向能量交换，故不存在能量过剩问题。移相电路3运行在较低电压下，故可以选用较低电压、低功耗的开关器件。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

本发明采用三端口结构，交流输入与输出共N[NEUTRAL]线，输入正弦波电压与输出电压同频率.移相电路3直接与市电输入进行双向能量交换，故不存在电源内部能量过剩问题；输出电压为市电输入电压与移相电路3的输出电压的代数和，故控制移相电路3的输出电压就可以完成稳压；本最简型补偿电源的输出电流全部流经移相电路3，故控制移相电路3的电流相位，使其逼近输入电压相位，就可以完成输入功率因数校正，使其满足我国3C及相关国际规范对环保及能效的要求.

以下结合附图加以说明。

附图说明

图1为本发明一种最简型补偿电源框图；

附图中，各标号所代表的部件如下：

1为输入滤波电路，2为自耦变压器，3为移相电路，4为控制电路.T1、T2、T3为自耦变压器2的三个绕组，L1、L2为自耦变压器2的2个中间抽头，L3、N2为自耦变压器2的2个输出头，3-1为开关电路，3-2为输出滤波电路。H、N为市电输入，H′、N为本一种最简型补偿电源的输出.P1、P2为电流测试点.

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明一种最简型补偿电源框图：

它包括输入滤波电路1、自耦变压器2、移相电路3、控制电路4、输出滤波电容Co、可选电容C3、C4。自耦变压器2的T1、T2、T3绕组的同名端方向相同，亦即同一绕向。

在正半周，Q1、Q2是按脉宽调制规律运行的，Q3、Q4为常通状态，在负半周，Q3、Q4是按脉宽调制规律运行的，Q1、Q2为常通状态。脉冲间隔都要留有一定死区。改变调制脉宽规律，就可以完成稳压和功率因数校正。

Claims (8)

1.一种最简型补偿电源，其特征在于：

它包括输入滤波电路1、自耦变压器2、移相电路3、控制电路4和输出滤波电容Co、可选电容C3、C4，本最简型补偿电源的交流输入与输出共N[NEUTRAL]线，输出电压与输入电压同频率。

2.根据权利要求1所述的一种最简型补偿电源，其特征还在于：

自耦变压器2有三个绕组，分别为T1、T2、T3，其同名端方向相同，亦即绕向相同，市电的火线H经输入滤波电路1的输出头接T2与T3的共同抽头节点L2，自耦变压器2的输出头N2头接市电的N线经输入滤波电路1输出的N1点，电容C1并于绕组T2的两端，电容C2并于绕组T3的两端，根据使用环境，C1、C2可以省去。

3.根据权利要求1所述的移相电路3，其特征还在于：

移相电路3包括由高频开关管Q1、Q2、Q3、Q4组成的开关电路3-1和由输出滤波电感Lo、滤波电容Co’组成的输出滤波电路3-2，高频开关管Q1的3端与Q3的3端相连，Q2的3端与Q4的3端相连，Q1的1端与自耦变压器2的输出头L3相连，Q4的1端与自耦变压器2的绕组T1、T2的共同抽头节点L1相连，Q3的1端和Q2的1端的节点与输出滤波电感Lo的入端相连，Lo的出端与滤波电容Co’的一 端相连，滤波电容Co’的另一端与自耦变压器2的绕组T2、T3的共同抽头节点L2相连，根据使用环境，滤波电容Co’可以省去。

4.根据权利要求3所述的移相电路3，其特征还在于：

高频开关管Q1、Q3是互为反向串接的，高频开关管Q2、Q4是互为反向串接的，与串接顺序无关，比如：可以将高频开关管Q1的1端与Q3的1端相连，Q2的1端与Q4的1端相连，Q1的3端与自耦变压器2的输出头L3相连，Q4的3端与自耦变压器2的抽头L1相连，Q3的3端和Q2的3端的节点与输出滤波电感Lo的入端相连，Q1、Q2、Q3、Q4为MOSFET或IGBT等可控高频开关器件。

5.根据权利要求1所述的一种最简型补偿电源，其特征还在于：

可选电容C3、C4的一端节点接本最简型补偿电源的输出H′线上，C3的另一端接自耦变压器2的输出头L3，C4的另一端接自耦变压器2的中间抽头L1，根据使用环境，C3、C4可以省去；滤波电容Co垮接于本最简型补偿电源的输出H′线与输出N线之间。

6.根据权利要求1所述的一种最简型补偿电源，其特征还在于：

控制电路4的输入分别来自自耦变压器2的中间抽头L1、L2，来自自耦变压器2的输出头L3、N2，来自本最简型补偿电源的输出H′线、N线、Q1、Q2、Q3、Q4的1端、电流测试点P1、P2；控制电路4的输出线分别接于所述高频开关管Q1、Q2、Q3、Q4的2端与 3端。

7.根据权利要求1所述的一种最简型补偿电源，其特征还在于：

本最简型补偿电源的输出电压等于由移相电路3的输出电压与经过输入滤波电路1输出的市电输入电压之代数和，因此，控制移相电路3的输出电压就可以完成稳压；本一种最简型补偿电源的输出电流全部流经移相电路3，因此，控制移相电路3的输出电流相位，使其逼近输入电压相位，就可以完成输入功率因数校正。

8.本发明，适用于单相交流电系统，也适用于三相交流电系统。