CN201904734U

CN201904734U - 双向对称倍压整流电路

Info

Publication number: CN201904734U
Application number: CN2010206679013U
Authority: CN
Inventors: 李志�
Original assignee: Hefei Meyer Optoelectronic Technology Inc
Current assignee: Hefei Meyer Optoelectronic Technology Inc
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2020-12-17

Abstract

本实用新型揭示了一种双向对称倍压整流电路，包括：第一组高压变压器和第二组高压变压器，初级线圈都连接到交流低压电源，第一组高压变压器和第二组高压变压器的次级线圈的异名端都与地相连；正向对称倍压整流电路，连接到第一组和第二组高压变压器的次级线圈的同名端，对两组高压变压器输出的逆变波进行正向倍压整流升压，正向对称倍压整流电路的输出作为双向对称倍压整流电路的正输出端；负向对称倍压整流电路，连接到第一组和第二组高压变压器的次级线圈的同名端，对两组高压变压器输出的逆变波进行负向倍压整流升压，负向对称倍压整流电路的输出作为双向对称倍压整流电路的负输出端；正输出端和负输出端之间输出高压直流。

Description

双向对称倍压整流电路

技术领域

本实用新型涉及电子设备领域，尤其涉及一种双向对称倍压整流电路。

背景技术

倍压整流技术主要是将高频低压交流电升为高压直流电。目前常用的一些倍压整流电路包括以下的几种：

1)一级式二倍压整流升压电路

一级式二倍压整流升压电路的电路原理如图1所示，此电路结构简洁，易于掌握。其缺点有：此电路主要靠第一级变压器升压，在高压环境下，变压器寄生参数大，发热量大，其体积也很难做小，高压纹波大。变压器一级升压后再二倍压整流，当e2为负半周期时二极管D101导通，电容C101充电，当e2为正半周期时二极管D102导通，变压器次级线圈电压与电容C101电压串联对电容C2充电，即：Uc2＝Uc1+Ue2。

2)普通多倍压整流升压电路

普通多倍压整流升压电路的电路原理如图2所示，此电路同样第一级为变压器升压，第二级为高压硅堆整流升压。与一级式二倍压整流升压电路相比，其优点可以缩减第一级变压器变比匝数，降低第一级变压器因变比大而导致寄生参数大，发热大，第一级变压器次级线圈输出电压不稳等缺点。其缺点是：高压硅堆多级串联，高压纹波仍然比较大，带载能力差，高压不稳等。此电路下柱电容在一个周期内仅在很短时间内获得电荷，而差不多在一个周期的时间内流失电荷，其纹波系数为：

S＝(n+1)n/4＊I_d/fC＊1/V₀

其中，I_d为输出电流；

n为倍压级数；

f为工作频率；

C为倍压电容容量；

V₀为输出电压；

其串联临界级数公式为：

Nc = \sqrt{f \times C \times u_{m} / I_{d}}

其中u_m为变压器副边输出电压峰值

3)单向对称倍压整流升压电路

单向对称倍压整流升压电路的电路原理如图3所示，此电路同样第一级为变压器升压，第二级为高压硅堆整流升压。与普通多倍压整流升压电路相比，其优点：整流输出电压纹波小，带载力增强，输出电压稳定，电路内部压降低，波动小，临界级数高，输出电压高。其缺点是：如果输出电压比较高，高压硅堆串联级数多，对绝缘耐压要求苛刻。此电路有两个升压变压器，中间柱电容在半个周期内获得电荷一次，而流失电荷时间不到半个周期，其纹波系数为：

S＝n/4＊I_d/fC＊1/V₀

其中，I_d为输出电流；

n为倍压级数；

f为工作频率；

C为倍压电容容量；

V₀为输出电压；

可以看出，与普通多倍压整流升压电路相比，此电路高压输出纹波明显减小。

其串联临界级数公式为：

Nc = 2 \sqrt{f \times C \times u_{m} / I_{d}}

串联临界级数是普通倍压电路的2倍，其中u_m为变压器次级线圈输出电压峰值。

实用新型内容

本实用新型旨在提出一种新型的双向对称倍压整流电路。

根据本实用新型，提出一种双向对称倍压整流电路，包括：

第一组高压变压器和第二组高压变压器，初级线圈都连接到交流低压电源，第一组高压变压器和第二组高压变压器的次级线圈的异名端都与地相连；

正向对称倍压整流电路，连接到第一组和第二组高压变压器的次级线圈的同名端，对两组高压变压器输出的逆变波进行正向倍压整流升压，正向对称倍压整流电路的输出作为双向对称倍压整流电路的正输出端；

负向对称倍压整流电路，连接到第一组和第二组高压变压器的次级线圈的同名端，对两组高压变压器输出的逆变波进行负向倍压整流升压，负向对称倍压整流电路的输出作为双向对称倍压整流电路的负输出端；

正输出端和负输出端之间输出高压直流。

其中，正向对称倍压整流电路和负向对称倍压整流电路中的整流二极管的方向相反。

正向对称倍压整流电路包括多个串联的整流单元，每一个整流单元包括：第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管；第一电容的第一端连接上一级整流单元或者第一组高压变压器的次级线圈的同名端，第二端连接第一二极管的负极和第二二极管的正极，并连接到下一级整流单元；第三二极管的负极连接到第一二极管的正极，第三二极管的正极连接到第二电容的第一端，并共同连接到上一级整流单元或者第一组高压变压器的输出的异名端，第二电容的第二端连接到第二二极管的负极，并连接到下一级整流单元或者正向对称倍压整流电路的输出。正向对称倍压整流电路每一个整流单元还包括第三电容，第三电容的第一端连接到上一级整流单元的第三电容的第二端或者第二组高压变压器的次级线圈的同名端，第三电容的第二端连接到第三二极管的负极和第一二极管的正极，并连接到下一级整流单元的第三电容的第一端。

负向对称倍压整流电路包括多个串联的整流单元，每一个整流单元包括：第四电容、第五电容、第四二极管、第五二极管、第六二极管；第四电容的第一端连接上一级整流单元或者第二组高压变压器的次级线圈的同名端，第二端连接第四二极管的正极和第五二极管的负极，并连接到下一级整流单元；第六二极管的正极连接到第四二极管的负极，第六二极管的负极连接到第五电容的第一端，并共同连接到上一级整流单元或者第一组高压变压器的输出的异名端，第五电容的第二端连接到第五二极管的正极，并连接到下一级整流单元或者负向对称倍压整流电路的输出。负向对称倍压整流电路的每一个整流单元还包括第六电容，第六电容的第一端连接到上一级整流单元的第六电容的第二端或者第一组高压变压器的次级线圈的同名端，第六电容的第二端连接到第六二极管的正极和第四二极管的负极，并连接到下一级整流单元的第六电容的第一端。

本实用新型的双向对称倍压整流电路可以提高工作性能，减少制作成本和能量损耗，增加电路稳定性，操作、控制和使用更加简便。

附图说明

图1是现有技术中一级式二倍压整流升压电路的电路原理图。

图2是现有技术中普通多倍压整流升压电路的电路原理图。

图3是现有技术中单向对称倍压整流升压电路的电路原理图。

图4是根据本实用新型的正向对称倍压整流电路的整流单元的电路图。

图5是根据本实用新型的负向对称倍压整流电路的整流单元的电路图。

图6是根据本实用新型的双向对称倍压整流电路的电路原理图。

具体实施方式

参考图4-图6，本实用新型揭示了一种双向对称倍压整流电路，包括：

第一组高压变压器T1和第二组高压变压器T2，第一组高压变压器T1和第二组高压变压器T2的初级线圈都连接到交流低压电源，第一组高压变压器T1和第二组高压变压器T2的次级线圈的异名端都与地GND相连。

正向对称倍压整流电路，连接到第一组高压变压器T1和第二组高压变压器T2的次级线圈的同名端，对两组高压变压器T1、T2输出的逆变波进行正向倍压整流升压，正向对称倍压整流电路的输出作为双向对称倍压整流电路的正输出端+V_out。

负向对称倍压整流电路，连接到第一组高压变压器T1和第二组高压变压器T2的次级线圈的同名端，对两组高压变压器T1、T2输出的逆变波进行负向倍压整流升压，负向对称倍压整流电路的输出作为双向对称倍压整流电路的负输出端-V_out。

正输出端+V_out和负输出端-V_out之间输出高压直流电。

本实用新型的双向对称倍压整流电路是两路对称倍压电路的叠加串联，上半路(正向)对称倍压电路负责正向倍压整流升压，下半路(负向)对称倍压电路负责负向倍压整流升压；为了减小电路输出纹波，该电路采用两组高压变压器同时给上半路对称倍压电路和下半路对称倍压电路供电。两组高压变压器异名端都与地相连，作为正负倍压电路中心参考点。正负双向对称倍压整流电路的正向倍压整流升压电路和负向倍压整流升压电路充放电原理一样，只是它们的充电电压和整流二极管方向相反。

本实用新型的双向对称倍压整流电路中的正向对称倍压整流电路包括多个串联的整流单元，每一个整流单元包括：第一电容、第二电容、第三电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管。图4揭示了根据本实用新型的正向对称倍压整流电路的整流单元的电路图。第一电容C1的第一端连接上一级整流单元或者第一组高压变压器的次级线圈的同名端，第二端连接第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极，并连接到下一级整流单元；第三二极管D7的负极连接到第一二极管D1的正极，第三二极管D7的正极连接到第二电容C7的第一端，并共同连接到上一级整流单元或者第一组高压变压器的输出的异名端，第二电容C7的第二端连接到第二二极管D2的负极，并连接到下一级整流单元或者正向对称倍压整流电路的输出。第三电容C4的第一端连接到上一级整流单元的第三电容的第二端或者第二组高压变压器的次级线圈的同名端，第三电容C4的第二端连接到第三二极管D7的负极和第一二极管D1的正极，并连接到下一级整流单元的第三电容的第一端。

本实用新型的双向对称倍压整流电路中的负向对称倍压整流电路包括多个串联的整流单元，每一个整流单元包括：第四电容、第五电容、第六电容、第四二极管、第五二极管、第六二极管。图5揭示了根据本实用新型的负向对称倍压整流电路的整流单元的电路图。第四电容C16的第一端连接上一级整流单元或者第二组高压变压器的次级线圈的同名端，第二端连接第四二极管D13的正极和第五二极管D14的负极，并连接到下一级整流单元；第六二极管D10的正极连接到第四二极管D13的负极，第六二极管D10的负极连接到第五电容C10的第一端，并共同连接到上一级整流单元或者第一组高压变压器的输出的异名端，第五电容C10的第二端连接到第五二极管D14的正极，并连接到下一级整流单元或者负向对称倍压整流电路的输出。第六电容C13的第一端连接到上一级整流单元的第六电容的第二端或者第一组高压变压器的次级线圈的同名端，第六电容C13的第二端连接到第六二极管D10的正极和第四二极管的负极，并连接到下一级整流单元的第六电容的第一端。

图6是根据本实用新型的双向对称倍压整流电路的电路原理图。其中的正向对称倍压整流电路和负向对称倍压整流电路都已经包含了多个整流模块串联的形式。在正向对称倍压整流电路中，电容C1、C2、C3分别是各级整流模块中的第一电容，电容C7、C8、C9分别是各级整流模块中的第二电容，电容C4、C5、C6分别是各级整流模块中的第三电容。二极管D1、D3、D5分别是各级整流模块中的第一二极管，二极管D2、D4、D6分别是各级整流模块中的第二二极管，二极管D7、D8、D9分别是各级整流模块中的第三二极管。在负向对称倍压整流电路中，电容C16、C17、C18分别是各级整流模块中的第四电容，电容C10、C11、C12分别是各级整流模块中的第五电容，电容C13、C14、C15分别是各级整流模块中的第六电容。二极管D13、D15、D17分别是各级整流模块中的第四二极管，二极管D14、D16、D18分别是各级整流模块中的第五二极管，二极管D10、D11、D12分别是各级整流模块中的第六二极管。

结合图6所示的电路原理图，本实用新型的双向对称倍压整流电路的工作原理如下：

假设变压器次级线圈的电压为E，当变压器次级线圈为负半周期时，变压器T1和T2经过整流二极管D1和D7，给电容C1和C4充电，理想情况下C1和C4电压可以充至E；当变压器次级线圈为正半周期时，变压器T1和T2经过整流二极管D10和D13给电容C16和C13负向充电，理想情况下C16和C13电压可以充至-E；同时，正向对称倍压整流电路中D2导通，变压器次级线圈电压E与电容C1和C4串联对C7充电，理想情况下C7电压可以充2E；下个周期负半周期时变压器对电容C1、C4再次充电，变压器次级线圈电压E与电容C7串联经过D3和D8对电容C2和C5充电，理想情况下C2和C5电压可以充3E；同时，负向对称倍压整流电路中D14导通，变压器次级线圈电压-E与电容C13和C16串联对C10充电，理想情况下C10电压可以充至-2E，依此类推。图6所示的正向对称倍压整流电路中的C9，理论上可以充6E。同样道理，负向对称倍压整流电路中的C12，理论上可以充至-6E。如此，最终在输出端得到的直流高压为：

+V_out-(-V_out)＝12E

本实用新型的双向对称倍压整流电路的优点是输出高压纹波系数小、带载力强、升压能力强、对高压绝缘要求低、变压器发热小、体积小。在同等的升压倍数下，其纹波系数理论上是单向对称倍压电路的近似0.5倍；升压能力是单向对称倍压电路2倍；在高压数值一样的环境下，其对绝缘要求是单向对称倍压电路的一半。

总结而言，本实用新型的双向对称倍压整流电路可以提高工作性能，减少制作成本和能量损耗，增加电路稳定性，操作、控制和使用更加简便。

Claims

1.一种双向对称倍压整流电路，其特征在于，包括：

所述正输出端和负输出端之间输出高压直流。

2.如权利要求1所述的双向对称倍压整流电路，其特征在于，

正向对称倍压整流电路和负向对称倍压整流电路中的整流二极管的方向相反。

3.如权利要求2所述的双向对称倍压整流电路，其特征在于，所述正向对称倍压整流电路包括多个串联的整流单元，每一个整流单元包括：第一电容、第二电容、第一二极管、第二二极管、第三二极管；

其中，第一电容C1的第一端连接上一级整流单元或者第一组高压变压器的次级线圈的同名端，第二端连接第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极，并连接到下一级整流单元；第三二极管D7的负极连接到第一二极管的正极，第三二极管的正极连接到第二电容C7的第一端，并共同连接到上一级整流单元或者第一组高压变压器的输出的异名端，第二电容C7的第二端连接到第二二极管D2的负极，并连接到下一级整流单元或者正向对称倍压整流电路的输出。

4.如权利要求3所述的双向对称倍压整流电路，其特征在于，正向对称倍压整流电路每一个整流单元还包括第三电容，第三电容的第一端连接到上一级整流单元的第三电容的第二端或者第二组高压变压器的次级线圈的同名端，第三电容的第二端连接到第三二极管D7的负极和第一二极管的正极，并连接到下一级整流单元的第三电容的第一端。

5.如权利要求2所述的双向对称倍压整流电路，其特征在于，所述负向对称倍压整流电路包括多个串联的整流单元，每一个整流单元包括：第四电容、第五电容、第四二极管、第五二极管、第六二极管；

其中，第四电容C16的第一端连接上一级整流单元或者第二组高压变压器的次级线圈的同名端，第二端连接第四二极管D13的正极和第五二极管D14的负极，并连接到下一级整流单元；第六二极管D10的正极连接到第四二极管的负极，第六二极管的负极连接到第五电容C10的第一端，并共同连接到上一级整流单元或者第一组高压变压器的输出的异名端，第五电容C10的第二端连接到第五二极管D14的正极，并连接到下一级整流单元或者负向对称倍压整流电路的输出。

6.如权利要求5所述的双向对称倍压整流电路，其特征在于，负向对称倍压整流电路的每一个整流单元还包括第六电容，第六电容的第一端连接到上一级整流单元的第六电容的第二端或者第一组高压变压器的次级线圈的同名端，第六电容的第二端连接到第六二极管D10的正极和第四二极管的负极，并连接到下一级整流单元的第六电容的第一端。