CN202261011U - 一种半桥结构下的自然抖频电路 - Google Patents

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Abstract

一种半桥结构下的自然抖频电路，其特征在于：由电磁滤波整流电路、滤波电路、半桥电路、半桥驱动电路、电流检测处理电路、频率抖动控制电路、压控振荡器组成；电源中的杂讯经电磁滤波整流电路滤波、整流后变为脉动直流电压传给滤波电路，再转换为较平滑直流电传给半桥驱动电路；电流检测处理电路检测电流变化并反馈到频率抖动控制电路中，频率抖动控制电路输出电压控制信号至压控振荡器，接收所述的频率抖动控制电路输出的电压控制信号，并产生固定占空比、频率可变的矩形波传至半桥驱动电路放大后传给半桥电路。采用本电路降低了开关时刻的EMI，使整体电路更容易达到EMC的要求；同时降低了整机成本，提升了效率和可靠性，可使半桥应用领域进一步拓宽。

Description

一种半桥结构下的自然抖频电路
技术领域
本实用新型涉及一种自然抖频电路，特别涉及一种半桥结构下的自然抖频电路。
背景技术
半桥结构由于工作于开关模式，并且工作频率较高，一般都有较高的dv/dt和di/dt，在做EMC(电磁兼容)测试时，会经常发现，在开关频率的某些倍频点会超过EMI的限值，而在其他频率点却有较大的欲量。
传统解决EMI的方法是增加滤波器、降低变压器漏感、减小分布电容等。然而，采用传统方法具有以下缺点：
1、增加EMI滤波器，设计复杂，成本增加。
在半桥结构中，传统解决EMI问题的方法是在电网与设备之间增加特殊设计的低通滤波器，此种滤波器设计复杂，体积大，并且针对共模噪声、差模噪声及辐射等不同的传导途径，需要分别设计，增加了设计难度，成本也相应升高。
2、严控排版，导线和PCB走线极为困难。
因为导线和PCB走线，在高频状态下，会同时呈现阻抗、感抗、容抗的特点，因此在半桥结构中，导线和PCB的走线，就成为最佳的耦合、传播途径，所以对于走线的长度、粗细、排布，电流的大小、器件的布局都需要特别的设计，因此，在PCB设计的过程中，明显的增加了难度。
3、降低开关速度，损耗加重，效率偏低，成本升高。
降低开关速度，以减小dv/dt和di/dt。但是降低开关速度，功率管的大电流、高电压同时并存的时间也跟随增加，损耗也会相应增加，可靠性大大降低。为了使整机正常工作，可能需要额外考虑改善散热条件，最终导致发热量增加，寿命、效率降低，同时成本也大幅度升高。
4、强制抖频，成本增加，损耗增加。
强制抖频是通过在振荡器的充放电电阻或电容上强制叠加一个信号，改变原有的时间常数，从而达到改变驱动信号频率目的，相当于在一个主频的基础上叠加了一个另外频率的信号。它虽然也能达到降低开关时刻的EMI能量，并使其转移到有裕量的频段上的效果，但是叠加的额外频率信号，需要通过附加电路来实现，不仅增加了成本，而且又人为的引入一种高频干扰，同时由于没有采集电网信号，抖频的幅度、宽度均不能随电网调整，对电网的适应性较差。
而自然抖频方案是通过采样母线电压的纹波，当母线的电压抖动时，半桥的输入频率将随之发生变化，达到自然抖频的目的；由于母线电压是时刻跟随电网变化的，因此自然抖频也是时刻跟随电网的变化而改变频率的，因此对电网的适应性较强；同时由于不需要引入额外的高频信号、不需要增加附加电路，真正做到了在不增加成本的基础上，降低了开关时刻的EMI能量，并使对应的能量转移到有裕量的频段上去的一种技术，这样总的EMI能量虽然没有减少，但由于进行了重新分布，使得每个频点都不会超过EMI的限值，从而满足EMC(电磁兼容)的要求。
实用新型内容
针对以上所提到的技术问题，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种半桥结构下的自然抖频电路，其特征在于：由电磁滤波整流电路、滤波电路、半桥电路、半桥驱动电路、电流检测处理电路、频率抖动控制电路、压控振荡器等七部分组成；
所述的电磁滤波整流电路，是将电源中的杂讯进行滤波、整流后转换为脉动直流电压，传递给所述的滤波电路；
所述的滤波电路，是将脉动的直流电进行适当滤波后，转换为含2倍电网频率(约为100Hz或120Hz)，幅度约为10％纹波的直流脉动电压传递给半桥驱动电路；
所述的半桥驱动电路，接收所述的压控振荡器输出的矩形波信号并将其放大，用于驱动半桥电路，该电路内还包括一检流电阻；
所述的电流检测处理电路，是一反馈电路，通过检测半桥驱动电路中检流电阻的电流变化，并反馈到频率抖动控制电路中，由于母线电压是脉动的，如果频率不变，电流就也会是脉动的；
所述的频率抖动控制电路，是接收所述的电流检测处理电路反馈的电流信号，并输出电压控制信号；
所述的压控振荡器，接收所述的频率抖动控制电路输出的电压控制信号，产生一高频矩形波，矩形波的占空比是固定的，频率是随频率抖动控制电路输出的电压控制信号变化而变化的，并将矩形波传输至半桥驱动电路。
本实用新型的有益效果是：采用本实用新型，由于半桥电路中的电流恒定不变，通过母线电压的低频纹波控制电路输出频率可变，而实现自然抖频的功能，在保证电路正常功能的情况下，通过此自然抖频的方法，使开关过程中较高的EMI能量转移到了有裕量的频段上去，大大的降低了开关时刻的EMI，使整体电路更容易达到EMC的要求。同时，还降低了整机成本，提升了效率和可靠性，可使半桥应用领域进一步拓宽。
附图说明
图1是一种半桥结构下的自然抖频电路模块结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图。对本实用新型做进一步说明。
如图1所示：提供一种半桥结构下的自然抖频电路，其特征在于：由电磁滤波整流电路、滤波电路、半桥电路、半桥驱动电路、电流检测处理电路、频率抖动控制电路、压控振荡器等七部分组成；
电磁滤波整流电路(1)将夹杂在电源中的杂讯(如：雷击浪涌、群脉冲等)进行过滤处理，同时阻止电源产生的杂讯反馈至电网，然后进行整流，将其转换为脉动直流电压输出给滤波电路(2)，滤波电路将脉动的直流电，转换为含2倍电网频率(约为100Hz或120Hz)，幅度约为10％纹波的直流脉动电压，传递给半桥驱动电路；电流检测处理电路(5)通过半桥驱动电路中的检流电阻，来检测半桥电路中的电流变化，经过处理后，反馈到频率抖动控制电路(6)中，自然抖动控制电路通过调节压控振荡器的输出频率，来维持半桥中的电流恒定；频率抖动控制电路(6)通过接收前级电路送来的电流信号，并根据电流的变化产生相对应的电压，并将此控制电压传递给压控振荡器(7)，此电压用于控制压控振荡器的阈值，使输出频率发生改变来抑制半桥中电流的改变，进而达到恒流的目的；压控振荡器(7)接收所述的频率抖动控制电路输出的电压控制信号，并产生一固定占空比为、频率变化的高频矩形波，并将其传送给半桥驱动电路(4)，半桥驱动电路(4)对前级的矩形波信号放大，用于驱动半桥电路(3)；此电路属于高压电路，耐压要求在350V以上(针对110V电网)或700V以上(针对220V电网)。

Claims (3)

1.一种半桥结构下的自然抖频电路，其特征在于：由电磁滤波整流电路、滤波电路、半桥电路、半桥驱动电路、电流检测处理电路、频率抖动控制电路、压控振荡器等七部分组成；所述的电磁滤波整流电路，是将电源中的杂讯进行滤波、整流后转换为脉动直流电压，传递给所述的滤波电路；所述的滤波电路将脉动的直流电进行适当滤波后，转换为含2倍电网频率，幅度约为10％纹波的直流脉动电压，传递给半桥驱动电路；所述的半桥驱动电路，接收所述的压控振荡器输出的矩形波信号并将其放大，传输给半桥电路，还包括一检流电阻。
2.根据权利要求1所述的一种半桥结构下的自然抖频电路，其特征在于，所述的电流检测处理电路，是一反馈电路，将所述的半桥驱动电路中的电流变化，反馈到频率抖动控制电路中。
3.根据权利要求1所述的一种半桥结构下的自然抖频电路，其特征在于，所述的压控振荡器产生一高频矩形波并传输至半桥驱动电路。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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