CN107104601A - 一种整流滤波电路单元及整流滤波电路 - Google Patents

一种整流滤波电路单元及整流滤波电路 Download PDF

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师磊
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Abstract

本发明涉及一种整流滤波电路单元,其包括两路的变压器次级绕组单元、四个整流二极管及两个滤波电容,以及一种整流滤波电路,所述整流滤波电路包括变压器及至少一个所述整流滤波电路单元。本发明的整流滤波电路单元及整流滤波电路具有以下优点:(1)高升压比电路时,电路器件数量少;(2)变压器各绕组连续工作,利用率高;(3)滤波电容充电速度快;(4)特别适合用在发射机高压电源或类似超高电压电路领域中。

Description

一种整流滤波电路单元及整流滤波电路
技术领域
[0001] 本发明属于电源技术领域,尤其涉及一种整流滤波电路单元及整流滤波电路。
背景技术
[0002] 行波管是在电子战、雷达、通信系统中应用十分广泛的一类微波真空电子器件。从 电气参数的角度上的考虑,雷达发射机就是围绕行波管进行设计的。而行波管是一种高压 器件,其工作电压往往都在上万伏,功率也在几十至上千瓦。为了满足行波管的稳定工作, 必须要对其提供稳定可靠的工作电气环境。
[0003] 当前的发射机高压电源大多采用变压器升压后经过全桥整流滤波电路后传送至 行波管负载,部分小功率高压电源采用倍压整流的方式。从实际效果来看,这两种方案都有 一些各自的缺点。在成本方面,全桥整流所用整流管数量多,工作损耗大,特别是高压整流 二极管单只价格高。倍压整流存在功率低,升压慢的缺点。
[0004] 因此从优化设计的角度出发,设计了一种新的升压整流滤波电路,解决了以上电 路的缺陷。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种,解决目前。
[0006] 为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种整流滤波电路单元,其包括变压 器次级绕组单元、整流二极管及滤波电容,所述变压器次级绕组单元为两路,其中,变压器 第一路次级绕组的异名端与变压器第二路次级绕组的同名端相连;第一二极管的阴极与变 压器第一路次级绕组的同名端相连,第一二极管的阳极与第一滤波电容的负端相连;第二 二极管的阴极与变压器第二路次级绕组的异名端相连,第二二极管的阳极与第一滤波电容 的负端相连;第三二极管的阳极与变压器次级绕组的同名端相连,第三二极管的阴极与第 二滤波电容的正端相连;第四二极管的阳极与变压器第二路次级绕组的异名端相连,第四 二极管的阴极与第二滤波电容的正端相连;第一滤波电容的正端与第二滤波电容的负端相 连;第二次级绕组的同名端与第二滤波电容的负端相连。
[0007] 进一步的,两路次级绕组的匝数相同。
[0008] 进一步的,四个二极管的参数相同,以及两个滤波电容的参数也相同。
[0009] 本发明还提供了一种整流滤波电路,所述整流滤波电路包括变压器及至少一个所 述整流滤波电路单元。
[0010] 进一步的,当所示整流滤波电路单元大于一个时,整流滤波电路单元之间串联。
[0011] 进一步的,所述变压器的输出路数为2n,n为正整数。
[0012] 本发明的整流滤波电路单元及整流滤波电路具有以下优点:(1)高升压比电路时, 电路器件数量少;(2)变压器各绕组连续工作,利用率高;(3)滤波电容充电速度快;(4)特别 适合用在发射机高压电源或类似超高电压电路领域中。
附图说明
[0013] 此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施 例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
[0014] 图1为本发明一实施例的整流滤波电路单元。
[0015] 图2为本发明一实施例的正半周期的整流滤波电路单元图。
[0016] 图3为本发明一实施例的负半周期的整流滤波电路单元图图。
[0017] 图4为本发明一实施例的两个整流滤波电路单元形成的整流滤波电路。
[0018] 图5为本发明一实施例的三个整流滤波电路单元形成的整流滤波电路。
具体实施方式
[0019] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中 的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
[0020] 本发明的整流滤波电路单元如图1中变压器右侧所示,其主要包括变压器的两个 次级绕组,整流二极管和滤波电容;变压器为一进二出升压变压器,由初级绕组Tl和次级绕 组T2和T3组成,次级绕组T2和T3的匝数相同,变压器次级绕组T2和T3的同名端分别为A、B, 次级绕组T2的异名端和次级绕组T3的同名端连接;整流二极管为四个,分别为整流二极管 Vl、整流二极管V2、整流二极管V3和整流二极管V4,整流二极管Vl的阴极与次级绕组Tl的同 名端A连接、整流二极管V2的阴极连接于次级绕组T3的异名端、整流二极管V3的阳极连接次 级绕组T2的同名端A、整流二极管V4的阳极连接于次级绕组T3的异名端;滤波电容为两颗, 分别为滤波电容Cl和滤波电容C2,滤波电容Cl正极与滤波电容C2负极串联,滤波电容Cl的 负极分别与整流二极管Vl和整流二极管V2的阳极连接,整流二极管V3和整流二极管V4均连 接至滤波电容C2的正极;最后,将次级绕组T3的同名端B与滤波电容Cl和滤波电容C2之间的 E点。
[0021] 假设初级绕组Tl与次级绕组T2、T3间的匝数之比均为1,电容Cl、C2耐压与容量均 相等。
[0022] 当变压器初级绕组Tl工作在正半周期时,整流滤波电路单元工作状态如附图2所 示,在变压器初级电流流向即为il,变压器次级绕组T2从同名端A流出,经过整流二极管V3 流向滤波电容C2并对其充电,从滤波电容C2负极流向次级绕组T2的异名端,同时变压器次 级绕组T3电流从同名端B流向滤波电容Cl并对其充电,经流整流二极管V2流向次级绕组T3 的异名端,因此滤波电容C1、C2的两端电压同步提升,其中电流在整流二极管V1、V4处截止, 参见图中电流i2 (实线)和i3 (虚线)流向。
[0023] 当变压器初级绕组Tl工作在负半周期时,整流滤波电路单元工作状态如附图3所 示,变压器初级绕组Tl的电流流向即为il,与正半周期流向相反,变压器次级绕组T2从异名 端流出,并对滤波电容Cl充电,流经整流二极管Vl流向次级绕组T2的同名端,同时变压器次 级T3电流从异名端流出,经整流二极管V4对电容C2充电,并最终流向次级绕组T3的同名端, 滤波电容C1、C2的两端电压同步提升,电流在整流二极管V2、V3处截止,参见图3中电流i2、 i3流向示意。
[0024] 在变压器整个周期过程中,F点(滤波电容C2)为高压处,D点(滤波电容Cl负极)为 低压处。
[0025] 另外,在本发明中还有整流滤波电路,整流滤波电路采用上述的整流滤波电路单 元,整流滤波单元之间串联。如图4所示的两个整流滤波电路单元串联形成的整流滤波电 路,第一个整流滤波电路单元包括次级绕组T12和T13、整流二极管Vll〜V14以及滤波电容 Cll和C12,第二个整流滤波电路单元包括次级绕组T22和T23、整流二极管V21〜V24以及滤 波电容C21和C22,第一个整流滤波电路单元中滤波电容C12的正极与第二个整流滤波电路 单元中的滤波电容C21连接,两个整流滤波电路单元共用了一个变压器初级绕组T1。以及如 图5所示的三个整流滤波电路单元串联形成的整流滤波电路,第一个整流滤波电路单元包 括次级绕组T12和T13、整流二极管Vll〜V14以及滤波电容Cll和C12,第二个整流滤波电路 单元包括次级绕组T22和T23、整流二极管V21〜V24以及滤波电容C21和C22,第三个整流滤 波电路单元包括次级绕组T32和T33、整流二极管V31〜V34以及滤波电容C31和C32,第一个 整流滤波电路单元中滤波电容Cl 2的正极与第二个整流滤波电路单元中的滤波电容C21连 接,第二个整流滤波电路单元中滤波电容C22的正极与第三个整流滤波电路单元中的滤波 电容C31连接,三个整流滤波电路单元共用了一个变压器初级绕组T1。
[0026] 串联定义:A的低压端与B的高压端连接,S卩A与B为串联。
[0027] 由于整流滤波电路单元为两个次级绕组,,而整流滤波电路中以整流滤波电路单 元为基础,因此在整流滤波电路中,输出端的次级绕组应为2η (η为正整数)个,即偶数个。
[0028] 下面将本发明的整流滤波电路与现在广泛应用的全桥整流与全波整流电路作对 比。
[0029] 工作条件如下,系统电源电压270V,采用全桥变换器,控制占空比的方式调整电 压,变压器一进多出,匝数比1:10 (根据实际工作经验,变压器匝数比不宜过大,1:10已经处 于上限状态),要求输出电压IOKV,输出滤波电容2.5nF。统一提供10nF_3KV滤波电容作参 考,方便对比电容需求,对比如下:
[0030] 1)现有技术的全桥整流方式需要用到4个次级绕组,每组滤波电路需要4只整流二 极管,1只滤波电容,4组滤波电路串联的连接方式;
[0031] 2)现有技术的全波整流方式需要用到8个次级绕组,每2个次级绕组组成1组滤波 电路,每组需要2只整流二极管,1只滤波电容,4组滤波电路串联的连接方式;
[0032] 3)现有技术的2倍压整流方式只需要用到2个次级绕组,每组滤波电路只需要2只 整流二极管,由于采用2倍升压整流,导致总输出功率不变的情况下变压器次级绕组的电流 为其他整流电路中的2倍,因此需要更大的线径,并且每组滤波电容需要2只串联才能符合 耐压要求,同时至少需要1只同规格的充电电容才能满足升压条件,然后采取2组滤波电路 串联的连接方式。
[0033] ④本发明中交叉桥整流方式需要用到4个次级绕组,每2个次级绕组组成1组整流 电路,每组整流电路需要4只整流二极管,2只滤波电容,2组滤波串联的连接方式。
[0034] 根据以上工作电路结构以及电路指标要求,四种电路可得到以下对比参数,参见 表1:
[0035] 表1三种现有整流电路与本发明的应用对比
Figure CN107104601AD00061
[0038] 由上表可知,本发明的(交叉桥)整流滤波电路在高压升压电路中,相对于最常用 的全桥整流电路,节省了一半的整流二极管,同时总的导通损耗也减少了一半,在当前高压 整流二极管耐压值较高的情况下大大降低了电路成本,特别是在实际电路中常常采用6组 或8组次级绕组串联,耐压完全够用的条件下降低的成本更多;而现有技术的全波整流本身 并不适合高压升压电路整流,其需要的次级绕组数量足足翻了一倍,变压器体积必然会增 大很多,不利于模块的小型化轻量化;现有技术的2倍压整流虽然整流管数量更少,但是每 个整流二极管流过的电流翻了一倍,造成的整体导通损耗增加,特别是单只整流管功耗暴 增,不利于器件的长时间稳定工作,另外它的工作原理决定了其响应速度慢,对脉冲负载调 整时间长的缺点。而且对散热提出更高的要求,综合来看,本发明的整流电路在高压电源的 应用中具有非常大的优势。
[0039] 综上,本发明的整流滤波电路具有以下优点:(1)高升压比电路时,电路器件数量 少;(2)变压器各绕组连续工作,利用率高;(3)滤波电容充电速度快;(4)特别适合用在发射 机高压电源或类似超高电压电路领域中。
[0040] 以上所述,仅为本发明的最优具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此, 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换, 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范 围为准。

Claims (6)

1. 一种整流滤波电路单元,其特征在于,所示整流滤波电路单元包括变压器次级绕组 单元、整流二极管及滤波电容,所述变压器次级绕组单元为两路,其中,变压器第一路次级 绕组的异名端与变压器第二路次级绕组的同名端相连;第一二极管的阴极与变压器第一路 次级绕组的同名端相连,第一二极管的阳极与第一滤波电容的负端相连;第二二极管的阴 极与变压器第二路次级绕组的异名端相连,第二二极管的阳极与第一滤波电容的负端相 连;第三二极管的阳极与变压器次级绕组的同名端相连,第三二极管的阴极与第二滤波电 容的正端相连;第四二极管的阳极与变压器第二路次级绕组的异名端相连,第四二极管的 阴极与第二滤波电容的正端相连;第一滤波电容的正端与第二滤波电容的负端相连;第二 次级绕组的同名端与第二滤波电容的负端相连。
2. 根据权利要求1所述的整流滤波电路单元,其特征在于,两路次级绕组的匝数相同。
3. 根据权利要求1所述的整流滤波电路单元,其特征在于,四个二极管的参数相同,以 及两个滤波电容的参数也相同。
4. 一种整流滤波电路,其特征在于,所述整流滤波电路包括变压器初级绕组及至少一 个所述整流滤波电路单元。
5. 根据权利要求4所述的整流滤波电路,其特征在于,当所示整流滤波电路单元大于一 个时,整流滤波电路单元之间串联。
6. 根据权利要求5所述的整流滤波电路,其特征在于,所述变压器的输出路数为2n,n为 正整数。
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