CN107681873A - 一种直流侧带电感的稳压滤波电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直流侧带电感的稳压滤波电路，包括与直流源输入相连的直流侧稳压支路，直流侧稳压支路并联纹波吸收支路，且在并联支路上连接有用于增大直流侧稳压支路阻抗的电感组件，使得直流侧稳压支路的电流减小，纹波吸收支路的电流增大。所述的电感组件采用空心电感、带磁芯电感以及能够达到要求电感量的导线中的任意一种。本发明在相同的直流源工况下，使得直流侧稳压支路的电流减小，纹波吸收支路的电流增大，这样就能够使得直流侧稳压支路的电容热损减小，而纹波吸收支路的电容热损增大，增大直流侧稳压支路电容工作的稳定性，提高电容的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电路设计领域，具体涉及一种直流侧带电感的稳压滤波电路。
背景技术
在现代电力电子设备中，直流源所占据的比重越来越大。随着工业技术的不断发展，电力电子设备对于直流源不仅要求其能够平稳提供直流电压电流，而且对于设备自身的稳定性和使用寿命都提出了越来越高的要求。对于直流源来说，为了使其能够输出平稳的电压，一般在电路中会分别使用电解电容稳压和薄膜电容滤波。但是，由于电解电容与薄膜电容自身特性的不同，设备中使用的电解电容在正常工作时，会长时间处于较大热损的工况下。
由于电解电容的使用寿命是有一定限值的，因此在长时间较大热损下，其使用寿命会大幅度的缩减，从而影响产品的稳定性、可靠性以及使用寿命。对于一款相对成熟的产品，在性能指标符合要求的条件下，用户对其最终的要求就是能够长时间使用，即产品寿命要长。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种直流侧带电感的稳压滤波电路，在满足产品性能需求的同时，减小电解电容热损，提高电解电容的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括与直流源输入相连的直流侧稳压支路，直流侧稳压支路并联纹波吸收支路，且在并联支路上连接有用于增大直流侧稳压支路阻抗的电感组件，使得直流侧稳压支路的电流减小，纹波吸收支路的电流增大。
所述电感组件采用空心电感、带磁芯电感以及能够达到要求电感量的导线中的任意一种。
直流侧稳压支路上设有电解电容C2，纹波吸收支路上设有薄膜电容C1，流经薄膜电容C1的支路电流为I3，流经电解电容C2的支路电流为I4，薄膜电容C1的电容内阻为Rc1，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电感组件在薄膜电容C1与电解电容C2之间的并联支路上。
所述的直流侧稳压支路包括并联的电解电容C2和电解电容C3，流经电解电容C2的支路电流为I4，流经电解电容C3的支路电流为I5，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电解电容C3的电容内阻为Rc3，纹波吸收支路上设有薄膜电容C1，流经薄膜电容C1的支路电流为I3，薄膜电容C1的电容内阻为Rc1，电感组件设置在薄膜电容C1与电解电容C2之间。
所述的直流侧稳压支路上设有电解电容C3，流经电解电容C3的支路电流为I5，所述的纹波吸收支路包括并联的两个薄膜电容C1，流经两个薄膜电容C1的支路电流分别为I3和I4，对应两个薄膜电容C1的电容内阻为Rc1和Rc2，电感组件设置在两个薄膜电容C1之间。
所述的直流侧稳压支路包括并联的电解电容C2和电解电容C3，流经电解电容C2的支路电流为I2，流经电解电容C3的支路电流为I5，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电解电容C3的电容内阻为Rc3；纹波吸收支路包括并联的两个薄膜电容C1，流经两个薄膜电容C1的支路电流分别为I3和I4，对应两个薄膜电容C1的电容内阻为Rc1和Rc2，电感组件设置在两个薄膜电容C1之间。
在未设置电感组件时，直流侧稳压支路的电流为I2，纹波吸收支路的电流为I1，所述的I4、I3与I2、I1之间满足关系：I4<I2，I3>I1。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：以往的电路结构中，直流侧稳压支路的电流远大于纹波吸收支路的电流，较大的电流流过直流侧稳压支路将使得电容长期处于高热损状态下，会极大程度的缩短电容使用寿命，不利于产品的使用。本发明通过在直流侧稳压支路与纹波吸收支路之间增加电感组件，对于高频纹波电流，电感组件的存在会在直流侧稳压支路增加阻抗，在相同的直流源工况下，使得直流侧稳压支路的电流减小，纹波吸收支路的电流增大，这样就能够使得直流侧稳压支路的电容热损减小，而纹波吸收支路的电容热损增大，增大直流侧稳压支路电容工作的稳定性，提高电容的使用寿命。本发明结构简单、成本低廉，在满足产品性能需求的同时，减小了电解电容热损，提高产品的使用寿命。
进一步的，本发明电感组件采用空心电感、带磁芯电感或者能够达到要求电感量的导线，针对于电解电容与薄膜电容之间使用连接线连接的设备，将连接线绕成空心线圈即可，不需要额外增加电感元件，结构设置灵活，加装方便，具有较好的应用前景。
附图说明
图1常规的直流滤波稳压电路示意图；
图2本发明实施例1的电路结构示意图；
图3本发明实施例2的电路结构示意图；
图4本发明实施例3的电路结构示意图；
图5本发明实施例4的电路结构示意图；
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，在直流源电路中一般使用电解电容C2来稳定直流侧电压，使用薄膜电容C1来吸收直流源的纹波，电路中Rc1与Rc2分别为薄膜电容和电解电容的内阻。一般情况下，电解电容C2与内阻Rc2要远远大于薄膜电容C1与内阻Rc1。在直流侧存在电流纹波的情况下电解电容支路的阻抗远远小于薄膜电容支路的阻抗根据电路分流原理，流过电解电容上的纹波电流I2要远大于流过薄膜电容的电流I1。因此，电解电容的内阻上将产生很大的热损P2＝I22R2。电解电容在直流回路中的作用是稳定电压，而薄膜电容才是吸收纹波的，因此较大的电流流过电解电容将使得电解电容长期处于高热损状态下，会极大程度的缩短电解电容使用寿命，不利于产品的使用。
实施例1
参见图2，本发明包括与直流源输入相连的直流侧稳压支路，直流侧稳压支路并联纹波吸收支路，且在并联支路上连接有用于增大直流侧稳压支路阻抗的电感组件。直流侧稳压支路上设有电解电容C2，纹波吸收支路上设有薄膜电容C1，流经薄膜电容C1的支路电流为I3，流经电解电容C2的支路电流为I4，薄膜电容C1的电容内阻为Rc1，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电感组件设置在薄膜电容C1与电解电容C2之间的并联支路上。
实施例2
参见图3，本发明包括与直流源输入相连的直流侧稳压支路，直流侧稳压支路并联纹波吸收支路，且在并联支路上连接有用于增大直流侧稳压支路阻抗的电感组件。直流侧稳压支路包括并联的电解电容C2和电解电容C3，流经电解电容C2的支路电流为I4，流经电解电容C3的支路电流为I5，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电解电容C3的电容内阻为Rc3，纹波吸收支路上设有薄膜电容C1，流经薄膜电容C1的支路电流为I3，薄膜电容C1的电容内阻为Rc1，电感组件设置在薄膜电容C1与电解电容C2之间。
实施例3
参见图4，本发明包括与直流源输入相连的直流侧稳压支路，直流侧稳压支路并联纹波吸收支路，且在并联支路上连接有用于增大直流侧稳压支路阻抗的电感组件。直流侧稳压支路上设有电解电容C3，流经电解电容C3的支路电流为I5，纹波吸收支路包括并联的两个薄膜电容C1，流经两个薄膜电容C1的支路电流分别为I3和I4，对应两个薄膜电容C1的电容内阻为Rc1和Rc2，电感组件设置在两个薄膜电容C1之间。
实施例4
参见图5，本发明包括与直流源输入相连的直流侧稳压支路，直流侧稳压支路并联纹波吸收支路，且在并联支路上连接有用于增大直流侧稳压支路阻抗的电感组件。直流侧稳压支路包括并联的电解电容C2和电解电容C3，流经电解电容C2的支路电流为I2，流经电解电容C3的支路电流为I5，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电解电容C3的电容内阻为Rc3；纹波吸收支路包括并联的两个薄膜电容C1，流经两个薄膜电容C1的支路电流分别为I3和I4，对应两个薄膜电容C1的电容内阻为Rc1和Rc2，电感组件设置在两个薄膜电容C1之间。
本发明保证了电路对于直流源的稳压滤波功能的实现，同时又能够进一步实现电解电容稳压，提高了薄膜电容滤波的能力。
本发明通过在电解电容与滤波电容之间增加一个小的电感L。电感L可以是空心电感或带磁芯电感，也可以是达到要求电感量的导线或导线圈。电感L两端可以是单纯的薄膜电容或电解电容，也可以是二者的组合。对于高频纹波电流，电感L的存在会在电解电容支路中增加一个ωL的阻抗。在相同的直流源工况下，电解电容支路流过的电路I4要小于I2，而薄膜电容支路的电路I3要大于I1。这样就能够使得电解电容的热损减小，而薄膜电容的热损增大，实现电解电容稳压，薄膜电容滤波的设计目标，同时增大电解电容工作的稳定性，并且提高电解电容的使用寿命，从而增进产品的工作性能，稳定性，可靠性以及使用寿命。
以上给出了本发明涉及电路的具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相同、实现的发明目的也基本相同，这样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，这种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种直流侧带电感的稳压滤波电路，其特征在于：包括与直流源输入相连的直流侧稳压支路，直流侧稳压支路并联纹波吸收支路，且在并联支路上连接有用于增大直流侧稳压支路阻抗的电感组件，使得直流侧稳压支路的电流减小，纹波吸收支路的电流增大。
2.根据权利要求1所述直流侧带电感的稳压滤波电路，其特征在于：所述的电感组件采用空心电感、带磁芯电感以及能够达到要求电感量的导线中的任意一种。
3.根据权利要求1所述直流侧带电感的稳压滤波电路，其特征在于：直流侧稳压支路上设有电解电容C2，纹波吸收支路上设有薄膜电容C1，流经薄膜电容C1的支路电流为I3，流经电解电容C2的支路电流为I4，薄膜电容C1的电容内阻为Rc1，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电感组件设置在薄膜电容C1与电解电容C2之间的并联支路上。
4.根据权利要求1所述直流侧带电感的稳压滤波电路，其特征在于：所述的直流侧稳压支路包括并联的电解电容C2和电解电容C3，流经电解电容C2的支路电流为I4，流经电解电容C3的支路电流为I5，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电解电容C3的电容内阻为Rc3，纹波吸收支路上设有薄膜电容C1，流经薄膜电容C1的支路电流为I3，薄膜电容C1的电容内阻为Rc1，电感组件设置在薄膜电容C1与电解电容C2之间。
5.根据权利要求1所述直流侧带电感的稳压滤波电路，其特征在于：所述的直流侧稳压支路上设有电解电容C3，流经电解电容C3的支路电流为I5，所述的纹波吸收支路包括并联的两个薄膜电容C1，流经两个薄膜电容C1的支路电流分别为I3和I4，对应两个薄膜电容C1的电容内阻为Rc1和Rc2，电感组件设置在两个薄膜电容C1之间。
6.根据权利要求1所述直流侧带电感的稳压滤波电路，其特征在于：所述的直流侧稳压支路包括并联的电解电容C2和电解电容C3，流经电解电容C2的支路电流为I2，流经电解电容C3的支路电流为I5，电解电容C2的电容内阻为Rc2，电解电容C3的电容内阻为Rc3；纹波吸收支路包括并联的两个薄膜电容C1，流经两个薄膜电容C1的支路电流分别为I3和I4，对应两个薄膜电容C1的电容内阻为Rc1和Rc2，电感组件设置在两个薄膜电容C1之间。
7.根据权利要求3-6中任意一项权利要求所述直流侧带电感的稳压滤波电路，其特征在于，在未设置电感组件时，直流侧稳压支路的电流为I2，纹波吸收支路的电流为I1，所述的I4、I3与I2、I1之间满足关系：I4<I2，I3>I1。
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