CN204615684U - 三相交流输入的电源模块和空调器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三相交流输入的电源模块和空调器，其中，所述三相交流输入的电源模块，包括：三相交流输入端；整流电路，连接至所述三相交流输入端，所述三相交流输入端中的每个输入端与所述整流电路的连接线路上串联有限流元件，所述三相交流输入端中的至少一个输入端与所述整流电路的连接线路上串联有电容元件；滤波电路，连接至所述整流电路，用于对经过所述整流电路后的电压进行滤波处理；以及开关电源电路，连接至所述滤波电路。本实用新型的技术方案可以在不改变已有开关电源电路的基础上，避免了相关技术中无法使用低成本、高效率的MOSFET作为开关电源中的功率开关器件的问题。

Description

三相交流输入的电源模块和空调器

技术领域

本实用新型涉及电源模块技术领域，具体而言，涉及一种三相交流输入的电源模块和一种空调器。

背景技术

目前，大部分MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)的电压等级在800V左右，由于其高速开关和低损耗特性，小功率开关电源(30W以内)一般采用此类晶体管作为功率开关器件，而在三相交流电源的环境中，由于相间电压峰值达到540V，叠加上晶体管高速开关瞬间，线路将产生上千伏的浪涌电压，导致一般的场效应晶体管无法适用。若采用高耐压的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)作为功率开关器件，则IGBT的高导通压降和关断拖尾电流会导致电源转换效率降低及器件发热等问题，同时成本也更高；若采用稳压电源电路供电，则在相同输出功率的情况下变压器的体积更大，面临着电源效率低、发热严重、体积大等问题。

因此，如何能够在尽量不改变已有开关电源电路的基础上，避免相关技术中无法使用低成本、高效率的MOSFET作为开关电源中的功率开关器件成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出了一种新的三相交流输入的电源模块，可以在不改变已有开关电源电路的基础上，避免了相关技术中无法使用低成本、高效率的MOSFET作为开关电源中的功率开关器件的问题。

本实用新型的另一个目的在于提出了一种空调器。

为实现上述目的，根据本实用新型的第一方面的实施例，提出了一种三相交流输入的电源模块，包括：三相交流输入端；整流电路，连接至所述三相交流输入端，所述三相交流输入端中的每个输入端与所述整流电路的连接线路上串联有限流元件，所述三相交流输入端中的至少一个输入端与所述整流电路的连接线路上串联有电容元件；滤波电路，连接至所述整流电路，用于对经过所述整流电路后的电压进行滤波处理；以及开关电源电路，连接至所述滤波电路。

根据本实用新型的实施例的三相交流输入的电源模块，由于三相交流输入端中的每个输入端与整流电路的连接线路上串联有限流元件，并且三相交流输入端中的至少一个输入端与整流电路的连接线路上串联有电容元件，使得电容元件能够对三相交流电源产生容抗，以限制输入电流的大小，进而可以采用低成本、高效率的MOSFET作为开关电源中的功率开关器件；同时，由于是通过增加限流元件和电容元件实现对电流的限制，因此对电路结构的改变较小，易于在现有电路结构的基础上进行改进。其中，限流元件可以是电阻。

根据本实用新型的上述实施例的三相交流输入的电源模块，还可以具有以下技术特征：

三相交流输入端与整流电路的连接方式根据整流电路的结构不同而进行相应的调整，具体地：

根据本实用新型的一个实施例，所述整流电路包括由四个二极管组成的整流桥电路，所述三相交流输入端中的任两个输入端连接至所述整流桥电路的第一输入端，所述三相交流输入端中的另一个输入端连接至所述整流桥电路的第二输入端。

根据本实用新型的另一个实施例，所述整流电路包括三相整流桥电路，所述三相交流输入端中的每个输入端连接至所述三相整流桥电路中对应的一个输入端。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤波电路包括：滤波电容，所述滤波电容的第一端连接至所述整流电路的第一输出端，所述滤波电容的第二端连接至所述整流电路的第二输出端。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：耗电元件，与所述滤波电容并联连接。通过与滤波电容并联耗电元件，使得能够在电源模块断电时，耗电元件能够释放掉滤波电容中存储的电量，保证电源模块的工作稳定性。

根据本实用新型的一个实施例，所述耗电元件包括电阻元件。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤波电容为电解电容，所述电解电容的正极与所述整流电路的正输出端相连，所述电解电容的负极与所述整流电路的负输出端相连。

上述的开关电源电路的具体电路结构可以有以下两种具体的实施例：

实施例一：

所述开关电源电路包括：场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极连接至脉冲信号发生源，所述场效应晶体管的漏极连接至所述滤波电路的第一输出端；开关变压器，所述开关变压器的原边电路的第一端与所述场效应晶体管的源极相连，所述开关变压器的原边电路的第二端连接至所述滤波电路的第二输出端，所述开关变压器的副边电路的第一端连接至第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极作为所述电源模块的第一输出端，所述开关变压器的副边电路的第二端作为所述电源模块的第二输出端；第一电容，所述第一电容的正极连接至所述第一二极管的阴极，所述第一电容的负极连接至所述开关变压器的副边电路的第二端；第一电阻，与所述第一电容并联连接；第二二极管和第二电阻，所述第二二极管与所述第二电阻并联连接，所述第二二极管的阳极连接至所述场效应晶体管的源极，所述第二二极管的阴极通过第二电容连接至所述开关变压器的原边电路的第二端。

实施例二：

所述开关电源电路包括：场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极连接至脉冲信号发生源，所述场效应晶体管的源极连接至所述滤波电路的第二输出端，所述场效应晶体管的漏极连接至电感元件的第一端，所述电感元件的第二端作为所述电源模块的第一输出端；第三二极管，所述第三二极管的阳极连接至所述滤波电路的第一输出端并作为所述电源模块的第二输出端，所述第三二极管的阴极连接至所述场效应晶体管的漏极；第二电容，所述第二电容的正极连接至所述电感元件的第二端，所述第二电容的负极连接至所述第三二极管的阴极；第三电阻，与所述第二电容并联连接。

根据本实用新型第二方面的实施例，还提出了一种空调器，包括：如上述任一项实施例中所述的三相交流输入的电源模块。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型的第一个实施例的三相交流输入的电源模块的电路结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的第二个实施例的三相交流输入的电源模块的电路结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的第三个实施例的三相交流输入的电源模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例的三相交流输入的电源模块，包括：三相交流输入端1；整流电路2，连接至所述三相交流输入端1，所述三相交流输入端1中的每个输入端与所述整流电路2的连接线路上串联有限流元件3，所述三相交流输入端1中的至少一个输入端与所述整流电路2的连接线路上串联有电容元件4；滤波电路5，连接至所述整流电路2，用于对经过所述整流电路2后的电压进行滤波处理；以及开关电源电路6，连接至所述滤波电路5。

其中，图1至图3中以在三相交流输入端1中的两个输入端与整流电路2的连接线路上串联电容元件4为例进行了说明，本领域的技术人员应该理解的是还可以在三相交流输入端1中的三个输入端与整流电路2的连接线路上均串联电容元件4，或者仅在其中一个输入端与整流电路2的连接线路上串联电容元件4。

由于三相交流输入端1中的每个输入端与整流电路的连接线路上串联有限流元件3，并且三相交流输入端1中的至少一个输入端与整流电路2的连接线路上串联有电容元件4，使得电容元件4能够对三相交流电源产生容抗，以限制输入电流的大小，进而可以采用低成本、高效率的MOSFET作为开关电源中的功率开关器件；同时，由于是通过增加限流元件3和电容元件4实现对电流的限制，因此对电路结构的改变较小，易于在现有电路结构的基础上进行改进。其中，限流元件3可以是电阻。

根据本实用新型的上述实施例的三相交流输入的电源模块，还可以具有以下技术特征：

三相交流输入端1与整流电路2的连接方式根据整流电路2的结构不同而进行相应的调整，具体地：

如图1所示，所述整流电路2包括由四个二极管组成的整流桥电路，所述三相交流输入端1中的任两个输入端连接至所述整流桥电路的第一输入端，所述三相交流输入端1中的另一个输入端连接至所述整流桥电路的第二输入端。

如图2所示，所述整流电路2包括三相整流桥电路，所述三相交流输入端中的每个输入端连接至所述三相整流桥电路中对应的一个输入端。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤波电路5包括：滤波电容，所述滤波电容的第一端连接至所述整流电路2的第一输出端，所述滤波电容的第二端连接至所述整流电路2的第二输出端。

根据本实用新型的一个实施例，还包括：耗电元件7，与所述滤波电容并联连接。通过与滤波电容并联耗电元件7，使得能够在电源模块断电时，耗电元件7能够释放掉滤波电容中存储的电量，保证电源模块的工作稳定性。

根据本实用新型的一个实施例，所述耗电元件7包括电阻元件。

根据本实用新型的一个实施例，所述滤波电容为电解电容，所述电解电容的正极与所述整流电路2的正输出端相连，所述电解电容的负极与所述整流电路2的负输出端相连。

上述的开关电源电路的具体电路结构可以有以下两种具体的实施例：

实施例一：

如图1和图2所示，所述开关电源电路6包括：场效应晶体管61，所述场效应晶体管61的栅极连接至脉冲信号发生源62，所述场效应晶体管61的漏极连接至所述滤波电路5的第一输出端；开关变压器63，所述开关变压器63的原边电路的第一端与所述场效应晶体管61的源极相连，所述开关变压器63的原边电路的第二端连接至所述滤波电路5的第二输出端，所述开关变压器63的副边电路的第一端连接至第一二极管64的阳极，所述第一二极管64的阴极作为所述电源模块的第一输出端，所述开关变压器63的副边电路的第二端作为所述电源模块的第二输出端；第一电容65，所述第一电容65的正极连接至所述第一二极管64的阴极，所述第一电容65的负极连接至所述开关变压器63的副边电路的第二端；第一电阻66，与所述第一电容65并联连接；第二二极管67和第二电阻68，所述第二二极管67与所述第二电阻68并联连接，所述第二二极管67的阳极连接至所述场效应晶体管61的源极，所述第二二极管67的阴极通过第二电容69连接至所述开关变压器63的原边电路的第二端。

实施例二：

如图3所示，所述开关电源电路包括：场效应晶体管61，所述场效应晶体管61的栅极连接至脉冲信号发生源62，所述场效应晶体管61的源极连接至所述滤波电路5的第二输出端，所述场效应晶体管61的漏极连接至电感元件610的第一端，所述电感元件610的第二端作为所述电源模块的第一输出端；第三二极管611，所述第三二极管611的阳极连接至所述滤波电路5的第一输出端并作为所述电源模块的第二输出端，所述第三二极管611的阴极连接至所述场效应晶体管61的漏极；第二电容612，所述第二电容612的正极连接至所述电感元件610的第二端，所述第二电容612的负极连接至所述第三二极管611的阴极；第三电阻613，与所述第二电容612并联连接。

本实用新型的上述实施例中利用电容元件4对三相交流电源产生的容抗来限制输入电流，在理想状态下，电容元件4只作为能量转移的介质，本身不会产生损耗，它所作的功为无功功率，但实际上由于存在限流元件3，设计时应考虑其自身的发热。电容元件4的容抗Xc表达式为：Xc＝1/2×πf C，假设输入电容为1uf，则本实用新型中由电容元件4和限流元件3组成的阻容降压电路可提供的最大输入电流为：Imax＝Urms/Xc；

即：Imax＝1/2×3.14×50×0.000001＝90mA。

并且阻容降压电路可提供的最大输入功率为：Pout＝2×U×I；

即：Pout＝2×380×0.09＝68.2W。

本实用新型上述实施例实现了以下技术效果：

1)电源模块在可靠工作范围内的最大输出功率在30W以上，满足了空调弱电控制回路的功率需求。

2)解决了在380V交流三相三线制电源系统中无法使用低成本高效率的MOSFET作为开关电源功率器件的问题。

3)开关电源使用反激拓扑，并采用隔离设计，解决了传统阻容降压电路弱电侧与强电侧无电气隔离的弊病。

本实用新型还提出了一种空调器，包括：如图1至图3中任一图所示的三相交流输入的电源模块。

以上结合附图详细说明了本实用新型的技术方案，本实用新型提出了一种新的三相交流输入的电源模块，可以在不改变已有开关电源电路的基础上，避免了相关技术中无法使用低成本、高效率的MOSFET作为开关电源中的功率开关器件的问题。

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保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相交流输入的电源模块，其特征在于，包括：

三相交流输入端；

整流电路，连接至所述三相交流输入端，所述三相交流输入端中的每个输入端与所述整流电路的连接线路上串联有限流元件，所述三相交流输入端中的至少一个输入端与所述整流电路的连接线路上串联有电容元件；

滤波电路，连接至所述整流电路，用于对经过所述整流电路后的电压进行滤波处理；以及

开关电源电路，连接至所述滤波电路。

2.根据权利要求1所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，所述整流电路包括由四个二极管组成的整流桥电路，所述三相交流输入端中的任两个输入端连接至所述整流桥电路的第一输入端，所述三相交流输入端中的另一个输入端连接至所述整流桥电路的第二输入端。

3.根据权利要求1所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，所述整流电路包括三相整流桥电路，所述三相交流输入端中的每个输入端连接至所述三相整流桥电路中对应的一个输入端。

4.根据权利要求1所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，所述滤波电路包括：

滤波电容，所述滤波电容的第一端连接至所述整流电路的第一输出端，所述滤波电容的第二端连接至所述整流电路的第二输出端。

5.根据权利要求4所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，还包括：

耗电元件，与所述滤波电容并联连接。

6.根据权利要求5所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，所述耗电元件包括电阻元件。

7.根据权利要求4所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，所述滤波电容为电解电容，所述电解电容的正极与所述整流电路的正输出端相连，所述电解电容的负极与所述整流电路的负输出端相连。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，所述开关电源电路包括：

场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极连接至脉冲信号发生源，所述场效应晶体管的漏极连接至所述滤波电路的第一输出端；

开关变压器，所述开关变压器的原边电路的第一端与所述场效应晶体管的源极相连，所述开关变压器的原边电路的第二端连接至所述滤波电路的第二输出端，所述开关变压器的副边电路的第一端连接至第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极作为所述电源模块的第一输出端，所述开关变压器的副边电路的第二端作为所述电源模块的第二输出端；

第一电容，所述第一电容的正极连接至所述第一二极管的阴极，所述第一电容的负极连接至所述开关变压器的副边电路的第二端；

第一电阻，与所述第一电容并联连接；

第二二极管和第二电阻，所述第二二极管与所述第二电阻并联连接，所述第二二极管的阳极连接至所述场效应晶体管的源极，所述第二二极管的阴极通过第二电容连接至所述开关变压器的原边电路的第二端。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的三相交流输入的电源模块，其特征在于，所述开关电源电路包括：

场效应晶体管，所述场效应晶体管的栅极连接至脉冲信号发生源，所述场效应晶体管的源极连接至所述滤波电路的第二输出端，所述场效应晶体管的漏极连接至电感元件的第一端，所述电感元件的第二端作为所述电源模块的第一输出端；

第三二极管，所述第三二极管的阳极连接至所述滤波电路的第一输出端并作为所述电源模块的第二输出端，所述第三二极管的阴极连接至所述场效应晶体管的漏极；

第二电容，所述第二电容的正极连接至所述电感元件的第二端，所述第二电容的负极连接至所述第三二极管的阴极；

第三电阻，与所述第二电容并联连接。

10.一种空调器，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任一项所述的三相交流输入的电源模块。