CN204013236U - 一种直流电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种直流电源电路，该直流电源电路包括PFC整流模块，还包括升压模块和谐振转换器，而且，所述升压模块的输入端连接所述PFC整流模块的输出端，所述升压模块的输出端连接所述谐振转换器的输入端，所述谐振转换器的输出端为所述直流电源电路的输出端。实施本实用新型的技术方案，可以不使用电解电容，从而提高直流电源的寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源领域，尤其是涉及一种直流电源电路。
背景技术
直流电源电路一般为两级结构，第一级为PFC整流电路，用于对交流电压进行整流，并提升功率因素值降低谐波，以给第二级提供直流供电；第二级为DC-DC转换电路，用于对电压进行转换以满足输出电压指标。
在直流电源电路中，输出电压端都并联有用于稳压的电解电容，而电解电容如果使用时间过长，其电解质会发生泄漏，从而造成电解电容的容量误差变大，因此，电解电容的寿命决定了直流电源的使用寿命，尤其是对寿命的要求高LED的电源，那么，该如何避免使用电解电容成为提高电源使用寿命的关键。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术中直流电源由于使用电解电容而造成使用寿命低的缺陷，提供一种直流电源电路，可以不使用电解电容，从而提高直流电源的寿命。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种直流电源电路，包括PFC整流模块，所述直流电源电路还包括升压模块和谐振转换器，而且，所述升压模块的输入端连接所述PFC整流模块的输出端，所述升压模块的输出端连接所述谐振转换器的输入端，所述谐振转换器的输出端为所述直流电源电路的输出端。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述升压模块包括第一电感、第一开关管、第一二极管和第一电容，其中，所述第一电感的第一端连接所述PFC整流模块的正输出端，所述第一电感的第二端分别连接所述第一二极管的正极和所述第一开关管的第一端，所述第一二极管的负极连接所述第一电容的第一端，所述第一开关管的第二端和所述第一电容的第二端分别连接所述PFC整流模块的负输出端。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述谐振转换器包括依次连接的方波转换电路、谐振电路、整流电路和滤波电路。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述方波转换电路为半桥逆变电路或全桥逆变电路。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述谐振电路包括变压器，所述整流电路包括第二开关管和第三开关管，而且，所述变压器的原边绕组的同名端和异名端分别连接所述方波转换电路的第一输出端和第二输出端，所述变压器的第一副边绕组的同名端连接所述第二开关管的第一端，所述变压器的第二副边绕组的异名端连接所述第三开关管的第一端，所述变压器的第一副边绕组的异名端和所述变压器的第二副边绕组的同名端连接，所述第二开关管的第二端和所述第三开关管的第二端接地。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述滤波电路包括第二电感、第二电容和第三电容，其中，所述第二电感的第一端连接所述变压器的第一副边绕组的异名端，所述第二电感的第二端为所述直流电源电路的正输出端，所述第二电容连接在所述第二电感的第一端和地之间，所述第三电容连接在所述第二电感的第二端和地之间。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述直流电源电路还包括：
用于对直流电源电路的输出电压进行检测，并在电压检测值大于电压预设值时关断所述PFC整流模块的过压保护模块。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述直流电源电路还包括：
用于对直流电源电路的输出电流进行检测，并在电流检测值大于电流预设值时关断所述PFC整流模块的过流保护模块。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述直流电源电路还包括：
用于对直流电源电路的温度进行检测，并在温度检测值大于温度预设值时关断所述PFC整流模块的过温保护模块。
在本实用新型所述的直流电源电路中，所述直流电源电路还包括：
连接在所述PFC整流电路之前，且用于抑制电磁干扰信号的EMI滤波器。
实施本实用新型的技术方案，PFC整流模块对交流输入电压进行整流并进行功率因素校正，但是由于PFC整流模块的带宽很窄，环路响应较慢，因此，PFC整流模块所输出的直流电压很不稳定。但是由于升压模块能对PFC整流模块输出的直流电压进行升压，可快速调整直流电压以达到稳定，这样可弥补PFC整流模块输出电压不稳定的缺陷，达到取代电解电容的目的。最后，谐振转换器对升压模块输出的直流电压进行转换处理，以满足输出电压指标，而且，谐振转换器相比现有技术中的DC/DC转换器，可完全不依赖于电解电容。因此，该实施例的直流电源电路可省去电解电容，从而使得直流电源的寿命提高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型直流电源电路实施例一的逻辑图；
图2是本实用新型直流电源电路实施例二的电路图。
具体实施方式
图1是本实用新型直流电源电路实施例一的逻辑图，该直流电源电路包括PFC整流模块10、升压(Boost)模块20和谐振转换器30，而且，升压模块20的输入端连接PFC整流模块10的输出端，升压模块20的输出端连接谐振转换器30的输入端，谐振转换器30的输出端为该直流电源电路的输出端。在该实施例的直流电源电路中，PFC整流模块10对交流输入电压进行整流并进行功率因素校正，但是由于PFC整流模块10的带宽很窄，环路响应较慢，因此，PFC整流模块10所输出的直流电压很不稳定。但是由于升压模块20能对PFC整流模块10输出的直流电压进行升压，可快速调整直流电压以达到稳定，这样可弥补PFC整流模块10输出电压不稳定的缺陷，达到取代电解电容的目的。最后，谐振转换器30对升压模块20输出的直流电压进行转换处理，以满足输出电压指标，而且，谐振转换器30相比现有技术中的DC/DC转换器，可完全不依赖于电解电容。因此，该实施例的直流电源电路可省去电解电容，从而使得直流电源的寿命提高。
图2是本实用新型直流电源电路实施例二的电路图，该直流电源电路包括依次连接的保险丝F1、EMI滤波器、PFC整流模块、升压模块和谐振转换器，下面分别说明每个部分：
EMI滤波器包括有共模电感L1、电容C1和电容C2，其中，共模电感L1的第一端通过保险丝F1连接交流输入电压的第一端，共模电感L1的第二端连接交流输入电压的第二端，共模电感L1的第三端连接PFC整流模块的第一输入端，共模电感L1的第四端连接PFC整流模块的第二输入端。电容C1连接在共模电感L1的第一端和第二端之间，电容C2连接在共模电感L2的第三端和第四端之间。
在PFC整流模块中，二极管D1、D2、D3、D4组成二极管整流桥，该二极管整流桥的两个输入端分别连接共模电感L1的第三端、第四端，该二极管整流桥的正输出端连接电感L4的第一端和电容C3的第一端，电感L4的第二端连接二极管D5的正极和MOS管Q1的漏极，二极管D5的负极连接电容C4的第一端。电容C3的第二端、MOS管Q1的源极、电容C4的第二端分别连接该二极管整流桥的负输出端。
在升压模块中，电感L3的第一端连接二极管D5的负极，电感L3的第二端连接二极管D6的正极和MOS管Q2的漏极，二极管D6的负极连接电容C5的第一端，MOS管Q2的源极和电容C5的第二端分别连接该二极管整流桥的负输出端。
在谐振转换器中，该谐振转换器包括依次连接的方波转换电路、谐振电路、整流电路和滤波电路。其中，方波转换电路选用半桥逆变电路，在该半桥逆变电路中，MOS管Q3的漏极和电容C7的第一端分别连接二极管D6的负极，MOS管Q3的源极连接MOS管Q4的漏极，电容C7的第二端连接电容C8的第一端，MOS管Q4的源极和电容C8的第二端分别连接二极管整流桥的负输出端。在谐振电路中，变压器TX2的原边绕组的同名端连接电容C7的第二端，变压器TX2的原边绕组的异名端通过电容C6连接MOS管Q3的源极，变压器TX2的第一副边绕组的异名端和其第二副边绕组的同名端相连。在整流电路中，变压器TX2的第一副边绕组的同名端连接MOS管Q5的漏极，变压器TX2的第二副边绕组的异名端连接MOS管Q6的漏极，MOS管Q5的源极和MOS管Q6的源极一并接地。在滤波电路中，电感L5的第一端连接变压器TX2的第一副边绕组的异名端，电容C9连接在电感L5的第一端和地之间，电容C10连接在电感L5的第二端和地之间。
需说明的是，MOS管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的栅极的驱动未示出，应理解，在实际应用中，需要有相应的驱动。
下面说明该直流电源电路的工作原理：当有交流输入电压输入时，该交流输入电压经保险丝F1、共模电感L1抑制电磁干扰信号后，送入二极管整流桥进行整流。然后，通过控制MOS管Q1的通断来提升功率因素值，以给升压模块提供直流电压。接着，在升压模块中，通过控制MOS管Q2的通断对电感L3进行充放电，从而使电容C5的电压达到一个稳定的较高的直流电压。在谐振转换器中，通过控制MOS管Q3、Q4的通断来将升压模块输出的直流电压转换成方波电压，并加载在变压器TX2的原边绕组上，经变压器TX2耦合后，再通过控制MOS管Q5、Q6的通断使得电容C9上的电压为直流电压，该直流电压经电感L5和电容C10滤波后输出，以满足负载的供电需求。
最后需说明的是，该实施例中的方波转换电路还可选用全桥逆变电路。
另外，优选地，本实用新型的直流电源电路还可包括过压保护模块、过流保护模块、过温保护模块中的至少一个。其中，过压保护模块用于对直流电源电路的输出电压进行检测，并在电压检测值大于电压预设值时关断所述PFC整流模块。过流保护模块用于对直流电源电路的输出电流进行检测，并在电流检测值大于电流预设值时关断所述PFC整流模块。过温保护模块用于对直流电源电路的温度进行检测，并在温度检测值大于温度预设值时关断所述PFC整流模块。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、组合和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种直流电源电路，包括PFC整流模块，其特征在于，所述直流电源电路还包括升压模块和谐振转换器，而且，所述升压模块的输入端连接所述PFC整流模块的输出端，所述升压模块的输出端连接所述谐振转换器的输入端，所述谐振转换器的输出端为所述直流电源电路的输出端。
2.根据权利要求1所述的直流电源电路，其特征在于，所述升压模块包括第一电感(L3)、第一开关管(Q2)、第一二极管(D6)和第一电容(C5)，其中，所述第一电感(L3)的第一端连接所述PFC整流模块的正输出端，所述第一电感(L3)的第二端分别连接所述第一二极管(D6)的正极和所述第一开关管(Q2)的第一端，所述第一二极管(D6)的负极连接所述第一电容(C5)的第一端，所述第一开关管(Q2)的第二端和所述第一电容(C5)的第二端分别连接所述PFC整流模块的负输出端。
3.根据权利要求2所述的直流电源电路，其特征在于，所述谐振转换器包括依次连接的方波转换电路、谐振电路、整流电路和滤波电路。
4.根据权利要求3所述的直流电源电路，其特征在于，所述方波转换电路为半桥逆变电路或全桥逆变电路。
5.根据权利要求3所述的直流电源电路，其特征在于，所述谐振电路包括变压器，所述整流电路包括第二开关管(Q5)和第三开关管(Q6)，而且，所述变压器的原边绕组的同名端和异名端分别连接所述方波转换电路的第一输出端和第二输出端，所述变压器的第一副边绕组的同名端连接所述第二开关管(Q5)的第一端，所述变压器的第二副边绕组的异名端连接所述第三开关管(Q6)的第一端，所述变压器的第一副边绕组的异名端和所述变压器的第二副边绕组的同名端连接，所述第二开关管(Q5)的第二端和所述第三开关管(Q6)的第二端接地。
6.根据权利要求5所述的直流电源电路，其特征在于，所述滤波电路包括第二电感(L5)、第二电容(C9)和第三电容(C10)，其中，所述第二电感(L5)的第一端连接所述变压器的第一副边绕组的异名端，所述第二电感(L5)的第二端为所述直流电源电路的正输出端，所述第二电容(C9)连接在所述第二电感(L5)的第一端和地之间，所述第三电容(C10)连接在所述第二电感(L5)的第二端和地之间。
7.根据权利要求1所述的直流电源电路，其特征在于，所述直流电源电路还包括：
用于对直流电源电路的输出电压进行检测，并在电压检测值大于电压预设值时关断所述PFC整流模块的过压保护模块。
8.根据权利要求1所述的直流电源电路，其特征在于，所述直流电源电路还包括：
用于对直流电源电路的输出电流进行检测，并在电流检测值大于电流预设值时关断所述PFC整流模块的过流保护模块。
9.根据权利要求1所述的直流电源电路，其特征在于，所述直流电源电路还包括：
用于对直流电源电路的温度进行检测，并在温度检测值大于温度预设值时关断所述PFC整流模块的过温保护模块。
10.根据权利要求1所述的直流电源电路，其特征在于，所述直流电源电路还包括：
连接在所述PFC整流电路之前，且用于抑制电磁干扰信号的EMI滤波器。
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