CN109728716A

CN109728716A - 一种改进补偿型稳压电源

Info

Publication number: CN109728716A
Application number: CN201711040210.3A
Authority: CN
Inventors: 董振隆
Original assignee: Fujian Chuang Sifang Power Supply Co Ltd
Current assignee: Fujian Chuang Sifang Power Supply Co Ltd
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-05-07

Abstract

本发明公开了一种改进补偿型稳压电源，输出与市电输入共中性线[NEUTRAL]N；以补偿方式，完成输出稳压；通过控制负载电流相位，来校正输入功率因数。与对比文件‘一种补偿型电源’【201510051636.3】的本质区别在于：【1】补偿电压，改为直接叠加在市电输入的火线H上；【2】输入电压，可以直接来自市电输入的火线H；【3】续流电路增加多种电路形式及对外引线方式；【4】自耦变压器2与高频相关的绕组都增并了高频滤波电路；【4】删去了电感Lo’、电容C3、C4；【5】可控硅取代二极管整流。这些改进，使本发明的性价比大幅提高，尤其是自耦变压器2的能耗、成本，可以降低过半。

Description

一种改进补偿型稳压电源

技术领域

本发明涉及电源技术领域，具体地说是一种改进补偿型稳压电源，它的交流输入与交流输出共中性线[NEUTRAL]N。

背景技术

对比文件‘一种补偿型电源’，专利号为：201510051636.3，较好地解决了节能、环保、低成本问题，为进一步提高性价比，将对比文件做了重要改进，特提出‘一种改进补偿型稳压电源’。

发明内容

本发明公开了一种改进补偿型稳压电源，负载电压等于补偿电路3的输出电压与市电输入电压的代数和，控制补偿电路3的输出电压值，就可以完成稳压；负载电流都源于补偿电路3，因此，控制补偿电路3的输出电流相位，就可以完成本电源的输入功率因数校正。与对比文件‘一种补偿型电源’【201510051636.3】本质区别在于：【1】补偿电压，直接叠加在市电输入的火线H上，不再经自耦变压器2；【2】输入电压，直接来自市电输入的火线H，不再经自耦变压器2；【3】续流电路有多种构成形式及其对外引线方式，可供选择。【4】自耦变压器2与高频相关的绕组都增并了高频滤波电路，借以消除对自耦变压器2的高频干扰；【4】删去了电感Lo’、电容C3、C4。【5】可控硅取代二极管整流。

这些改进，使本发明的性价比大幅提高，尤其是自耦变压器2的能耗、成本，可以降低过半。

本发明采用如下技术方案解决上述技术问题：

一种改进补偿型稳压电源的市电输入与输出共中性线[NEUTRAL]N，输出电压与市电输入电压同频率。负载电压等于市电输入电压与补偿电路3的输出电压的代数和，调整补偿电路3的输出电压就可以完成稳压。补偿电路3可以通过控制负载电流的大小及相位，来完成输入功率因数校正。为进一步提高性价比，将对比文件‘一种补偿型电源’，专利号为：201510051636.3做了如上述【发明内容】列举的多点改进，使本发明的性价比大幅提高。

以下结合附图加以说明。

附图说明

图1为本发明一种改进补偿型稳压电源框图，

图2为本发明一种改进补偿型稳压电源的一种实施框图，

图3为本发明一种改进补偿型稳压电源的另一种实施框图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1为输入滤波电路，2为自耦变压器，3为补偿电路，4为控制电路。W1、W2、W3、W4为自耦变压器2的四个绕组，W12为绕组W1与绕组W2的节点抽头、W23为绕组W2与绕组W3的节点抽头，W34为绕组W3与绕组W4的节点抽头，W11为绕组W1的引出头，W44为绕组W4的引出头，3-1为整流储能电路，3-2为半桥电路，3-3为续流电路，H、N分别为市电输入的火线、中性线，H′为一种改进补偿型稳压电源的输出线。T1、T2分别为输入端、输出端的电流测试头。

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。

图1为本发明一种改进补偿型稳压电源框图：

它包括输入滤波电路1、自耦变压器2、补偿电路3、控制电路4。

初加电，补偿电路3的整流储能电路3-1的储能电容C1、C2被充电。在正半周，自耦变压器2的绕组W1的引出头W11电压与储能电容C1上的直流电压叠加后，加到半桥电路3-2的高频开关管Q1的漏极d1，当高频开关管Q1导通时，便从市电吸取电流，经滤波电感Lo加给负载，此时，储能电容C1放电。当高频开关管Q1截止时，滤波电感Lo的续流电流有两个通路，一是常规续流通路-经过高频开关管Q2的体内并联二极管，为储能电容C2充电，因此可以大大减少整流二极管的整流电流，但当市电输入电压过高时，常规续流通路可能引起C2过充电；为此，当C2电压高到设定值时，需要停止续流对C2充电，于是便启动第二续流通路-经续流电路3-3的高频开关管Q3、Q4续流。在正半周，当半桥电路3-2的高频开关管Q2导通时，可以将负载端过多的能量经储能电容C2回馈给电网，此时，储能电容C2放电，当高频开关管Q2截止时，滤波电感Lo的续流给储能电容C1充电。负半周与此类同。所有的负载电流，都源于半桥电路3-2，控制负载电流的相位，就可以完成输入功率因数校正，无需单独设置功率因数校正电路。

一种改进补偿型稳压电源，通过‘补偿’方式，完成输出稳压。比如，额定输出电压值为220V，市电电压为200V，则补偿电路3只需输出20V，即负载功率的十一分之一，是由补偿电路3提供的，其余十一分之十，是由输入市电直接提供，借以提高效率、降低成本。

补偿电路3的输入、输出电压都很低，因而可以选用低压、大电流MOS器件，而且只有一级高频变换，这些也都是低成本、节能的重要因素。MOS器件是可以直接并联使用的，为扩大电源输出功率提供很大方便。

图2为本发明一种改进补偿型稳压电源的一种实施框图：

与图1不同之处是：

1、整流二极管D1、D2改为可控硅，借以控制整流电压。

2、自耦变压器2的W1绕组改为0匝，即为短路线所取代，Cw1删去。因为W1会使自耦变压器2额外增加能耗。当补偿电路3输出的补偿电压幅值不足时，就必须增加储能电容C1、C2上的电压，为此，将可控硅D1、D2整流输入电压由来自自耦变压器W1、W2两个绕组改为来自W1、W2、W3三个绕组；

3、续流电路3-3，由两只反向串接的MOS管Q3、Q4，改用Q3加四只二极管，这两种续流电路，均可得到所需的续流效果。

运行过程与上述图1相似。

图3为本发明一种改进补偿型稳压电源的另一种实施框图

续流电路3-3改接到自耦变压器2的W1引出头W11，正半周，为半桥电路3-2的Q2刚刚截止瞬间续流，负半周，为半桥电路3-2的Q1刚刚截止瞬间续流。自耦变压器2的W3绕组，被短路掉，Cw3被删去。

运行过程与上述图1相似。

Claims

1.一种改进补偿型稳压电源，其特征在于：

一种改进补偿型稳压电源，包括输入滤波电路1、自耦变压器2、补偿电路3、控制电路4，自耦变压器2有W1、W2、W3、W4四个绕组，补偿电路3包括由整流二极管D1、D2及储能电容C1、C2组成的整流储能电路3-1、由高频开关管Q1、Q2组成的半桥电路3-2、由Q3、Q4组成的续流电路3-3，还包括输出滤波电感Lo、输出滤波电容Co′；绕组W1的引出头W11接储能电容C1的负极与储能电容C2的正极节点C，绕组W4的引出头W44接经过输入滤波电路1滤波的市电的中性线[NEUTRAL]N1，绕组W1、W2的节点抽头W12接经过输入滤波电路1滤波的市电火线【HOT】H1，绕组W2、W3的节点抽头W23接整流储能电路3-1的整流二极管D1的正极与整流二极管D2的负极节点D，绕组W3、W4的节点抽头W34接续流电路3-3的高频开关管Q4的漏极d4；续流电路3-3的高频开关管Q3的源极s3接高频开关管Q4的源极s4；储能电容C1的正极与整流二极管D1的负极节点V+，接半桥电路3-2的高频开关管Q1漏极d1；储能电容C2的负极与整流二极管D2的正极节点V-，接半桥电路3-2高频开关管Q2源极s2；半桥电路3-2的高频开关管Q1源极s1与高频开关管Q2的漏极d2节点，接输出滤波电感Lo的输入端与续流电路3-3的高频开关管Q3的漏极d3的节点；输出滤波电感Lo的输出端与滤波电容Co′的一端的节点，接一种改进补偿型稳压电源的火线输出端H′；滤波电容Co′的另一端，接经过输入滤波电路1滤波的市电火线【HOT】H1，一种改进补偿型稳压电源输出与市电输入共中性线[NEUTRAL]N，滤波电容Co跨接于一种改进补偿型稳压电源的火线输出端H′与中性线[NEUTRAL]N之间。

2.根据权利要求1所述的一种改进补偿型稳压电源，其特征还在于：

补偿电路3的高频开关管Q1、Q2、Q3、Q4为MOS管，当补偿电压的幅值很大时，可以改用IGBT管；为控制整流电压值，补偿电路3的整流二极管D1、D2，可以改用可控硅。

3.根据权利要求1所述的一种改进补偿型稳压电源，其特征还在于：

控制电路4的输入分别来自经输入滤波电路1滤波的市电火线【HOT】H1、经输入滤波电路1滤波的市电中性线[NEUTRAL]N1、自耦变压器2的W1绕组引出头W11、自耦变压器2的绕组W2与绕组W3的节点抽头W23、自耦变压器2的绕组W3与绕组W4的节点抽头W34、一种改进补偿型稳压电源的火线输出端H’、储能电容C1的正极与整流二极管D1的负极节点V+、储能电容C2的负极与整流二极管D2的正极节点V-、一种改进补偿型稳压电源的输入电流测试头T1和输出电流测试头T2、高频开关管Q1的栅极g1、Q2的栅极g2、Q3的栅极g3、Q4的栅极g4、高频开关管Q1的源极s1与高频开关管Q2的漏极d2的节点、高频开关管Q3的源极s3与高频开关管Q4的源极s4的节点，控制电路4的输出分别控制补偿电路3的高频开关管Q1、Q2、Q3、Q4的开关状态，还控制替代整流二极管D1、D2的可控硅的开启。

4.根据权利要求1所述的一种改进补偿型稳压电源，其特征还在于：

为消除补偿电路3的高频开关脉冲对自耦变压器2的高频干扰，将自耦变压器2的绕组W1和W2的节点抽头W12【即，火线输入端】，接三只高频滤波电容Cw1、Cw2、Cw3，Cw1的另一端接绕组W1的引出头W11，Cw2的另一端接W2和W3的节点抽头W23，Cw3的另一端接W3和W4的节点抽头W34，为改善高频滤波性能，也可以改用更完善的高频滤波电路，替代单个滤波电容。

5.根据权利要求1所述的一种改进补偿型稳压电源，其特征还在于：

一种改进补偿型稳压电源的输出电压等于补偿电路3的输出电压【即输出滤波电容Co’上的电压】与经输入滤波电路1滤波的市电火线【HOT】H1电压的代数和，调整补偿电路3的输出电压，即可完成稳压；补偿电路3是负载电流的总开关，因此，可以通过控制负载电流相位，来完成一种改进补偿型稳压电源的输入功率因数校正。

6.根据权利要求1所述的一种改进补偿型稳压电源，其特征还在于：

自耦变压器2的W1绕组，除像需要用W1绕组引出端W11为续流电路3-3提供大幅值电压续流通路，借以提高续流电流斜率之类的特殊应用之外，W1绕组均可以取0匝，同时删去Cw1；自耦变压器2的W1、W2两个绕组，为整流二极管D1、D2提供整流输入电压，当绕组W1、W2为整流二极管D1、D2提供整流输入电压不足以补偿输出电压幅值时，可以改用W1、W2、W3三个绕组为整流二极管D1、D2提供整流输入电压。

7.根据权利要求1所述的一种改进补偿型稳压电源，其特征还在于：

续流电路3-3，是由两只MOS管反向串接而成，除如权利要求1所述的MOS管Q3的源极s3与Q4的源极s4连接方式之外，还可以将MOS管Q3的漏极d3与Q4的漏极d4相接、将Q3的源极s3与半桥电路3-2的MOS管Q1源极s1和Q2漏极d2的节点相接、将Q4的源极s4和自耦变压器2的绕组W3、W4的抽头W34相接；续流电路3-3也可以用四只二极管D7、D8、D9、D10和一只MOS管Q3来组成，二极管D7的负极与二极管D8的负极节点，接MOS管Q3的漏极d3，二极管D9的正极与二极管D10的正极节点，接MOS管Q3的源极s3，二极管D7的正极与二极管D10的负极节点，接自耦变压器2的W2、W3的节点抽头W23，二极管D8的正极与二极管D9的负极节点，接半桥电路3-2的MOS管Q1的源极s1与Q2的漏极d2的节点；续流电路3-3，与自耦变压器2的连接点，除权利要求1所述的，接W3、W4绕组的抽头W34之外，也可以改接W1绕组的引出头W11或自耦变压器2的抽头W23，这三种连接点方式，各自提供了不同电压幅值的续流点，选大电压幅值的续流点，可以提高续流电路3-3的续流电流斜率。

8.根据权利要求1所述的一种改进补偿型稳压电源，其特征还在于。

一种改进补偿型稳压电源，适用于单相交流电系统，也适用于三相交流电系统。