CN201904614U - 一种功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路 - Google Patents

一种功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路 Download PDF

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金祖敏
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Abstract

本实用新型提供一种功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路,包括晶闸管Q1,电阻R1并联在晶闸管Q1的阳极和阴极之间,还包括一控制开关管,所述控制开关管的第一端通过限流电阻R2与晶闸管Q1的阳极连接,控制开关管的第二端与晶闸管Q1的控制极连接,控制开关管的控制极与整流二极管D4的阴极连接,整流二极管D4的阳极与隔离变压器T1的副边异名端连接,隔离变压器T1的副边同名端与控制开关管的第二端连接,在控制开关管的控制极和第二端之间并联有滤波电容C4和放电电阻R4,隔离变压器T1的原边同名端通过电容C3、电阻R3与方波信号发生器的信号输出端连接,所述隔离变压器T1的原边异名端接地。

Description

一种功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路
技术领域
[0001] 本实用新型属于电源电路领域,尤其涉及一种功率因数校正电路的电流浪涌抑制 电路。
背景技术
[0002] 传统的用于电子设备前端的二极管整流器,因其导致电源线的脉冲电流,进而干 扰电网线电压,产生向四周辐射和沿导线传播的电磁干扰,导致电源的利用效率下降。近几 年来,为了符合国际电工委员会61000-3-2的谐波准则,有源功率因数校正(PFC)电路主导 低位已经成为必然。
[0003] 传统的浪涌抑制电路中是在PFC电路中的功率回路中串联热敏电阻,但是在大功 率应用时,热敏电阻消耗的功率是不可忽略的,严重影响整机的效率,同时热敏电阻一直处 于工作状态使其失效率升高,缩短了整个电源系统的寿命;而且上述传统的方案是专为应 用在特定温度范围内为设计的,在高温和低温情况下可能会出现不可预知的严重后果,在 反复开关机时热敏电阻的电流抑制功能已经消失,可能会烧毁前端设备或保险丝。
[0004] 针对上述问题,人们开始使用固定阻值的电阻代替热敏电阻,同时PFC电路工作 后再用控制电路将其短路,从而实现高效、可靠的解决方案。其中一种技术方案是将浪涌抑 制电路接在PFC电路的交流回路中或直流回路中的参考地端,优点是驱动比较简单,但是 在浪涌电路发生时,电子开关两端要承受一个很高的电压尖峰,导致抑制电路的参考地与 电子开关控制级之间形成高压损坏开关,并且在低输入电压相同功率输出时,对效率影响 比较大。另外PFC电路在较低输入电压的情况下满载启动时,由于电阻上流过很大电流产 生很大压降会导致入口电压变得更低,进而导致较低输入电压下不能开机的情况。
实用新型内容
[0005] 有鉴于此,本实用新型的目的在于提供一种功率因数校电路的电流浪涌抑制电 路,能够在宽温度范围、宽输入电压情况下满载启动仍能够正常抑制电流而且不影响整机 启动。
[0006] 为实现上述目的,本实用新型的一个实施例提供一种功率因数校电路的电流浪涌 抑制电路,所述PFC电路包括整流桥BR1、充电二极管D1、PFC电感Li、主开关管Q2、整流管 D2和输出电容C2,其特征在于,所述电流浪涌抑制电路包括晶闸管Q1,所述晶闸管Ql的阳 极和阴极分别与整流管D2的阴极和电路电压输出端连接,电阻Rl并联在晶闸管Ql的阳极 和阴极之间,还包括一控制开关管,所述控制开关管的第一端通过限流电阻R2与晶闸管Ql 的阳极连接,控制开关管的第二端与晶闸管Ql的控制极连接,控制开关管的控制极与整流 二极管D4的阴极连接,整流二极管D4的阳极与隔离变压器Tl的副边异名端连接,隔离变 压器Tl的副边同名端与控制开关管的第二端连接,在控制开关管的控制极和第二端之间 并联有滤波电容C4和放电电阻R4,所述隔离变压器Tl的原边同名端通过电容C3、电阻R3 与方波信号发生器的信号输出端连接,所述隔离变压器Tl的原边异名端接地,所述方波信号发生器的供电端通过开关管VTl与外部电源连接,所述开关管VTl的控制端在浪涌电流 逐渐减小时输入使得开关管VTl导通的控制电压信号。
[0007] 优选地,所述控制开关管为N沟道场效应管Q3,所述控制开关管的第一端为N沟道 场效应管Q3的漏极,控制开关管的第二端为N沟道场效应管Q3的源极,所述控制开关管的 控制极为N沟道场效应管Q3的栅极。
[0008] 优选地,所述N沟道场效应管Q3的栅极和源极之间还并联有稳压管D3。
[0009] 优选地,所述控制开关管为NPN型三极管VT2,控制开关管的第一端为NPN型三极 管VT2的集电极,控制开关管的第二端为NPN型三极管VT2的发射极。
[0010] 优选地,所述开关管VTl为PNP型三极管,所述使得开关管VTl导通的控制电压信 号为低电平。
[0011] 本实用新型实施例提供的PFC电路的电流浪涌抑制电路,解决了传统在主功率回 路中串联热敏电阻的效率低、高温情况下浪涌抑制电路不起作用、低温情况下热敏电阻阻 值过大造成的不起机的故障,同样能够解决了满载不起机的故障。该电路结构简单易于实 现,应用功率范围宽,而且电路转换效率高,大大提升了浪涌抑制电路的工作可靠性。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本 实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还 可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013] 图1是本实用新型提供的PFC电路的电流浪涌抑制电路的一个实施例的示意图;
[0014] 图2是本实用新型提供的PFC电路的电流浪涌抑制电路的另一个实施例的示意 图。
具体实施方式
[0015] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新 型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描 述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施 例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于 本实用新型保护的范围。
[0016] 图1是本实用新型提供的PFC电路的电流浪涌抑制电路的一个实施例的示意图, 在图1中,PFC电路包括一整流桥BR1、充电二极管D1、PFC电感Li、主开关管Q2、整流管D2 和输出电容C2,其中,整流桥BRl的正输出端与PFC电感Ll的一端和充电二极管Dl的阳极 连接,PFC电感Ll的另一端与主开关管Q2的一端(在图1中为漏极)以及整流管D2的阳 极连接,主开关管Q2的另一端(在图1中为源极)接地,PFC电路的电压输出端与滤波电 容C2的正极连接,滤波电容C2的负极接地,整流桥BRl的负输出端接地。
[0017] 在图1中除了上述PFC电路的基本组成部分外,其他部分为PFC电路的电流浪涌 抑制电路,在电流浪涌抑制电路中,晶闸管Ql的阳极和阴极分别于整流管D2的阴极和电路 的电压输出端连接。电阻Rl并联在晶闸管Ql的阳极和阴极之间。还包括一控制开关管,该控制开关管的第一端通过限流电阻R2与晶闸管Ql的阳极连接,第二端与晶闸管Ql的控 制极连接,上述控制开关管的控制极与整流二极管D4的阴极连接,在控制开关管的控制极 和第二端之间并联有滤波电容C4和放电电阻R4。在本实施例中,上述控制开关管采用N沟 道场效应管Q3,上述控制开关管的第一端为N沟道场效应管Q3的漏极,控制开关管的第二 端为N沟道场效应管Q3的源极,控制开关管的控制极为N沟道场效应管Q3的栅极。
[0018] 整流二极管D4的阳极与隔离变压器Tl的副边异名端4连接,隔离变压器Tl的副 边同名端3与控制开关管的第二端(在图1中为N沟道场效应管Q3的源极)连接。隔离 变压器Tl的原边同名端1通过电容C3、电阻R3与方波信号发生器的信号输出端连接,隔 离变压器Tl的原边异名端2接地。方波信号发生器的供电端通过开关管VTl与外部电源 Vcc连接,开关管VTl的控制端CONTROL在浪涌抑制电流逐渐减小时,输入使得开关管VTl 导通的控制电压信号。在本实施例中,上述开关管VTl采用PNP型三极管,当浪涌电流逐渐 减小时,向PNP型三极管的基极输出低电平。
[0019] 当PFC电路上电后,电流通过充电二极管Dl和电阻Rl为电容C2充电,电阻Rl的 阻值可以根据交流侧不同的浪涌电流要求灵活选择。当入口的浪涌冲击电流减小时,转换 开关管VTl的控制端CONTROL为低电平,使得外部电源Vcc开始为方波信号发生器供电。 当方波信号发生器的输出为高电平时,通过电阻R3、电容C3为隔离变压器Tl储能;当方波 信号发生器的输出为低电平时,隔离变压器Tl的副边异名端4开始变为高电平,通过整流 二极管D4开始为滤波电容C4充电,经过几个周期之后,电容C4的两端电压达到可以开启 N沟道场效应管Q3时,N沟道场效应管Q3开始有阻断状态转变为导通状态,此时限流电阻 R2连接晶闸管Ql的一端的电压高于晶闸管Ql的控制极的电压,图1中的R端电压经过限 流电阻R2和N沟道场效应管Q3流入到晶闸管Ql的控制极,促使晶闸管Ql的由阻断状态 变为导通状态,主功率电流短路R1,使电流通过晶闸管Ql流过,提高整机的效率,提高了电 路的可靠性。
[0020] 另外,在N沟道场效应管Q3的栅极和源极之间还可以并联有稳压管D3。设置稳 压管D3是为了防止N沟道场效应管Q3的栅极相对源极的电压过高而损坏N沟道场效应管 Q3。
[0021 ] 当整机停止工作时,放电电阻R4立刻放掉滤波电容C4中储存的电能,使N沟道场 效应管Q3恢复到阻断状态,为下次开机电流浪涌抑制做好准备。
[0022] 图2为本实用新型提供的PFC电路的电流浪涌抑制电路的另一个实施例的示意 图,与图1中的电流浪涌抑制电路不同的是,图2中的电流浪涌抑制电路中的控制开关管采 用NPN型三极管VT2,控制开关管的第一端为NPN型三极管VT2的集电极,控制开关管的第 二端为NPN型三极管VT2的发射极。除了上述区别以外,图2中的电路与图1中的电路的 其他组成部分都是基本相同的,图2中的电流浪涌抑制电路的工作过程与图1类似,这里不 再赘述。
[0023] 需要说明的是,在图1和图2中,隔离变压器Tl都是工作在反激状态的,当然也可 以工作在正激的状态下,其工作原理相同。
[0024] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技 术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1. 一种功率因数校正(PFC)电路的电流浪涌抑制电路,所述PFC电路包括整流桥BRl、 充电二极管D1、PFC电感Li、主开关管Q2、整流管D2和输出电容C2,其特征在于,所述电流 浪涌抑制电路包括晶闸管Q1,所述晶闸管Ql的阳极和阴极分别与整流管D2的阴极和电路 电压输出端连接,电阻Rl并联在晶闸管Ql的阳极和阴极之间,还包括一控制开关管,所述 控制开关管的第一端通过限流电阻R2与晶闸管Ql的阳极连接,控制开关管的第二端与晶 闸管Ql的控制极连接,控制开关管的控制极与整流二极管D4的阴极连接,整流二极管D4 的阳极与隔离变压器Tl的副边异名端连接,隔离变压器Tl的副边同名端与控制开关管的 第二端连接,在控制开关管的控制极和第二端之间并联有滤波电容C4和放电电阻R4,所述 隔离变压器Tl的原边同名端通过电容C3、电阻R3与方波信号发生器的信号输出端连接,所 述隔离变压器Tl的原边异名端接地,所述方波信号发生器的供电端通过开关管VTl与外部 电源连接,所述开关管VTl的控制端在浪涌电流逐渐减小时输入使得开关管VTl导通的控 制电压信号。
2.根据权利要求1所述的功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路,其特征在于,所述 控制开关管为N沟道场效应管Q3,所述控制开关管的第一端为N沟道场效应管Q3的漏极, 控制开关管的第二端为N沟道场效应管Q3的源极,所述控制开关管的控制极为N沟道场效 应管Q3的栅极。
3.根据权利要求2所述的功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路,其特征在于,所述N 沟道场效应管Q3的栅极和源极之间还并联有稳压管D3。
4.根据权利要求1所述的功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路,其特征在于,所述 控制开关管为NPN型三极管VT2,控制开关管的第一端为NPN型三极管VT2的集电极,控制 开关管的第二端为NPN型三极管VT2的发射极。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的功率因数校正电路的电流浪涌抑制电路,其 特征在于,所述开关管VTl为PNP型三极管,所述使得开关管VTl导通的控制电压信号为低 电平。
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