CN204497972U - 一种新型保持时间电路结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种新型保持时间电路结构。它包括电源输入电路单元、PFC工作电路单元、保持时间控制模块、第一MOS管、第二MOS管、第一整流二极管和第一电容，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极分别与保持时间控制模块相连，第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极同时通过第一电容接地，第一MOS管的源极通过第一整流二极管连接于PFC工作电路单元的输入端与电源输入电路单元的输出端之间，第二MOS管的漏极连接于PFC工作电路单元的输出端。本实用新型可通过第一电容的角色转换实现滤波和储能的功能，在开关电源或电路本身异常时，利用第一电容的储能特性来延长保持时间；同时，也利于提高开关电源的功率密度和变换效率，其结构简单，具有很强的实用价值。

Description

一种新型保持时间电路结构
技术领域
本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其是一种新型保持时间电路结构。
背景技术
在电脑、服务器、通信电源等设备都必须具备“保持时间(Hold up time)”的功能，实现这个功能都是由功率校正(PFC)滤波大电解电容提供能量，依此形成保持时间电路，而电路保持时间的长短是与电解电容容量的大小、DC变换正常工作的电压范围(PFC_BUS直流电压的最低值和最高值)、变换效率等有直接关联。
随着开关电源的不断发展，对保持时间电路的变换效率和功率密度的要求越来越高，然而，由于现有的保持时间电路结构的设计不甚合理，导致保持时间功能成为严重制约开关电源的发展的瓶颈之一。
因此，有必要对现有的保持时间电路提出改进方案，以满足开关电源的发展需求。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于一种结构简单、能够有效延长保持时间，并提高开关电源的功率密度和变换效率的新型保持时间电路结构。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种新型保持时间电路结构，它包括顺序连接的电源输入电路单元和PFC工作电路单元，所述PFC工作电路单元连接有一功率因数校正控制模块；它还包括保持时间控制模块、第一MOS管、第二MOS管、第一整流二极管和第一电容，所述第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极分别与保持时间控制模块相连，所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极同时通过第一电容接地，所述第一MOS管的源极通过第一整流二极管连接于PFC工作电路单元的输入端与电源输入电路单元的输出端之间，所述第二MOS管的漏极连接于PFC工作电路单元的输出端。
优选地，所述PFC工作电路单元包括第一电感、第二整流二极管、第二电容和第三MOS管，所述第一电感和第二整流二极管依次串联于电源输入电路单元的输出端，所述第二整流二极管的负极作为PFC工作电路单元的输出端，所述第二整流二极管的负极同时通过第二电容接地，所述第三MOS管的漏极连接于第一电感和第二整流二极管的正极之间、栅极连接于功率因数校正控制模块的输出端。
优选地，第一MOS管和/或第二MOS管为N型MOS管或P型MOS管。
由于采用了上述方案，本实用新型可通过第一电容的角色转换实现滤波和储能的功能，在开关电源或电路本身异常时，利用第一电容的储能特性来延长保持时间；同时，也利于提高开关电源的功率密度和变换效率，其结构简单，具有很强的实用价值。
附图说明
图1为本实用新型实施例的电路结构示意图；
图2为本实用新型实施例的波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1所示，本实用新型提供的一种新型保持时间电路结构，它包括与交流工作电源相连并将交流电转换为直流电的电源输入电路单元1和为负载提供短时间恒定DC直流能量的PFC工作电路单元2(PFC即功率因数校正)；其中，电源输入电路单元1由主要由二极管D1-D4组成的整流桥构成，其与PFC工作电路单元2顺序连接，同时在PFC工作电路单元2连接有一用于控制PFC工作电路单元2动作的功率因数校正控制模块3；本实施例的电路结构还包括保持时间控制模块4、第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第一整流二极管D5和第一电容C1，第一MOS管Q1的栅极和第二MOS管Q2的栅极分别与保持时间控制模块4相连，第一MOS管Q1的漏极和第二MOS管Q2的源极同时通过第一电容C1接地，第一MOS管Q1的源极通过第二整流二极管D5连接于PFC工作电路单元2的输入端与电源输入电路单元1的输出端之间，第二MOS管Q2的漏极连接于PFC工作电路单元2的输出端。
如此，当电源输入电路单元1正常供电时，第二MOS管Q2导通，第一电容C1为PFC工作电路单元2进行滤波以起到分担波纹电流的作用；而当电源输入电路单元1异常断电时，第一电容C1的电压会降低，保持时间控制模块4将检测出异常情况，从而立即断掉第二MOS管Q2，导通第一MOS管Q1，从而使第一电容C1转变为储能电容，而PFC工作电路单元2的工作方式和在整个电路中的作用将不会改变，以此，使得第一电容C1储存的能够能够通过PFC工作电路单元2为负载提供短时间恒定的DC直流能量，以延长保持时间，保证保持时间的功能。
进一步地，为优化整个电路的结构，本实施例的PFC工作电路单元2包括第一电感L1、第二整流二极管D6、第二电容C2和第三MOS管Q3；其中，第一电感L1和第二整流二极管D6依次串联于电源输入电路单元1的输出端，第二整流二极管D6的负极作为PFC工作电路单元2的输出端，第二整流二极管D6的负极同时通过第二电容D2接地，第三MOS管Q3的漏极连接于第一电感L1和第二整流二极管D6的正极之间、栅极连接于功率因数校正控制模块3的输出端。如此，无论是电源输入电路单元1的供电情况异常与否，第二电容C2始终在整个电路中起到滤波的作用，通过与第一电容C1的配合(即第一电容C1的角色转换)来保证为负载提供的DC直流能量的稳定性以及延长保持时间的功能。
另外，本实施例的第一MOS管Q1和第二MOS管Q2可根据具体情况采用N型MOS管或P型MOS管。
为进一步说明本实施例的电路结构的功能效果，如图2所示，以本实施例的电路在仿真输出功率为1400W时的仿真波形为例进行说明，在曲线Vc2是第二电容C2的电压波形，曲线Vc1为第一电容C1的电压波形，曲线Vin为输入的交流电压波形。
当电源输入电路单元1正常供电时，由于第二MOS管Q2导通，第一电容C1和第二电容C2并联一起工作，两者的电压波形(包括电压、纹波的相位等)几乎重合，说明此时两个电容的工作方式完全一样，也就说两者并联在一起工作。当电源输入电路单元1异常断电时，两个电容的电压就会降低，保持时间控制模块4就会检测出异常，从而立即关断第二MOS管Q2，开通第一MOS管Q1，两个电容由并联工作变换为独立分开工作，由第二电容C2的电压波形可知，在短时间内电压仍保持恒定，以此仍能够输出稳定的能量，其是由于第一电容C1转变为了储能电容，为电路短时间正常工作提供能量，它的能量大部分被转移到第二电容C2上，故第一电容C1的电压下降的非常快。以此可知，本实施例的电路能够有效延长保持时间；另经检测也可知，本实施例的电路结构也有助于提高开关电源的功率密度和变换效率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种新型保持时间电路结构，它包括顺序连接的电源输入电路单元和PFC工作电路单元，所述PFC工作电路单元连接有一功率因数校正控制模块；其特征在于：它还包括保持时间控制模块、第一MOS管、第二MOS管、第一整流二极管和第一电容，所述第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极分别与保持时间控制模块相连，所述第一MOS管的漏极和第二MOS管的源极同时通过第一电容接地，所述第一MOS管的源极通过第一整流二极管连接于PFC工作电路单元的输入端与电源输入电路单元的输出端之间，所述第二MOS管的漏极连接于PFC工作电路单元的输出端。
2.如权利要求1所述的一种新型保持时间电路结构，其特征在于：所述PFC工作电路单元包括第一电感、第二整流二极管、第二电容和第三MOS管，所述第一电感和第二整流二极管依次串联于电源输入电路单元的输出端，所述第二整流二极管的负极作为PFC工作电路单元的输出端，所述第二整流二极管的负极同时通过第二电容接地，所述第三MOS管的漏极连接于第一电感和第二整流二极管的正极之间、栅极连接于功率因数校正控制模块的输出端。
3.如权利要求1或2所述的一种新型保持时间电路结构，其特征在于：第一MOS管和/或第二MOS管为N型MOS管或P型MOS管。
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