CN214591196U - 一种高效无感ac/dc开关电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种高效无感AC/DC开关电源电路，涉及电源电路领域，包括相互耦合的整流桥、限流充电可控放电桥式电路和负载滤波电路，通过对中间储能电容放电电压(放电时间)最终值的控制，实现对该储能电容充电电压(充电时间)的控制，进而实现AC周期内的输出端稳压恒流；且在中间储能电容充放电过程中，AC输入能量通过中间储能电容直接传输给负载端；同时中间储能电容充电阶段存储的能量在中间储能电容放电阶段也全部传输给负载端，从而提高了AC能量传输效率，进而提高了整个电路的效率。在中间储能电容充放电过程中，AC输入电压的时间变化率决定中间储能电容的充放电电流瞬时值，进而决定了输入电流瞬时值。
Description
技术领域
本实用新型涉及电源电路领域，具体涉及一种高效无感AC/DC开关电源电路。
背景技术
近年来，开关电源由于具有效率高、体积小、重量轻等许多优点而被广泛应用于通信、家电、电子、电气、能源、航空航天等领域。大多开关电源采用了变压器(电感)、功率半导体器件、电容和控制集成电路作为核心器件，其中电感和变压器是开关电源中少数不能标准化的器件之一，以用户定制生产为主。
传统采用变压器的开关电源不仅成本高昂，并且电源的体积和灵活性难以得到保证，在这种复杂的电力电子系统中，要实现开关电源能量的高效传输，性能稳定可靠、抗电磁干扰是需要解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高效无感AC/DC开关电源电路，通过对中间储能电容放电电压(放电时间)最终值的控制，实现对该储能电容充电电压(充电时间)的控制，进而实现AC周期内的输出端稳压恒流；且在中间储能电容充放电过程中，AC输入能量通过中间储能电容直接传输给负载端；同时中间储能电容充电阶段存储的能量在中间储能电容放电阶段也全部传输给负载端，从而提高了AC能量传输效率，进而提高了整个电路的效率。在中间储能电容充放电过程中，AC输入电压的时间变化率决定中间储能电容的充放电电流瞬时值，进而决定了输入电流瞬时值。
一种高效无感AC/DC开关电源电路，包括相互耦合的整流桥、限流充电可控放电桥式电路和负载滤波电路；
所述整流桥包含第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1和第二二极管D2串联后再与相串联的第三二极管D3、第四二极管D4并联；
所述限流充电可控放电桥式电路包括第一开关器件M1和第二开关器件M2，所述第一开关器件M1上并联有第五二极管D5和中间储能电容C1，所述第二开关器件M2上并联有中间储能电容C1和第六二极管D6；
所述负载滤波电路包括相并联的负载滤波电容C2和负载Rload。
优选的，所述第一二极管D1和第二二极管D2之间接电压Vac，所述第三二极管D3和第四二极管D4之间接Vrec。
优选的，所述第五二极管D5的正极与接第一二极管D1和第三二极管D3的负极相连，所述第五二极管D5的负极与中间储能电容C1的正极相连，所述中间储能电容C1的负极与第六二极管D6的正极相连，所述第六二极管D6的负极与负载滤波电容C2的正极相连，所述负载滤波电容C2的负极与第二二极管D2和第四二极管D4的的正极相连。
优选的，所述中间储能电容C1为22μF，所述负载滤波电容C2为100μF。
本实用新型的优点在于：通过对中间储能电容放电电压(放电时间)最终值的控制，实现对该储能电容充电电压(充电时间)的控制，进而实现AC周期内的输出端稳压恒流；且在中间储能电容充放电过程中，AC输入能量通过中间储能电容直接传输给负载端；同时中间储能电容充电阶段存储的能量在中间储能电容放电阶段也全部传输给负载端，从而提高了AC能量传输效率，进而提高了整个电路的效率。在中间储能电容充放电过程中，AC输入电压的时间变化率决定中间储能电容的充放电电流瞬时值，进而决定了输入电流瞬时值。
附图说明
图1为本实用新型高效无感AC/DC开关电源电路电路图；
图2为本实用新型模式一工作电路示意图；
图3为本实用新型模式二工作电路示意图；
图4为本实用新型模式三工作电路示意图；
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。
如图1至图4所示，一种高效无感AC/DC开关电源电路，包括相互耦合的整流桥、限流充电可控放电桥式电路和负载滤波电路；
所述整流桥包含第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1和第二二极管D2串联后再与相串联的第三二极管D3、第四二极管D4并联；
所述限流充电可控放电桥式电路包括第一开关器件M1和第二开关器件M2，所述第一开关器件M1上并联有第五二极管D5和中间储能电容C1，所述第二开关器件M2上并联有中间储能电容C1和第六二极管D6；
所述负载滤波电路包括相并联的负载滤波电容C2和负载Rload。
所述第一二极管D1和第二二极管D2之间接电压Vac，所述第三二极管D3和第四二极管D4之间接Vrec。
所述第五二极管D5的正极与接第一二极管D1和第三二极管D3的负极相连，所述第五二极管D5的负极与中间储能电容C1的正极相连，所述中间储能电容C1的负极与第六二极管D6的正极相连，所述第六二极管D6的负极与负载滤波电容C2的正极相连，所述负载滤波电容C2的负极与第二二极管D2和第四二极管D4的的正极相连。
所述中间储能电容C1为22μF，所述负载滤波电容C2为100μF。
具体实施方式及原理：
本实用新型由整流桥(D1～D4)、限流充电可控放电桥式电路和负载滤波电容(C2)组成。其中限流充电可控放电桥式电路是本电路的核心部分，由二极管(D5和D6)、中间储能电容C1，和开关器件(M1和M2)构成。
通过对中间储能电容放电电压(放电时间)最终值的控制，实现对该储能电容充电电压(充电时间)的控制，进而实现AC周期内的输出端稳压恒流。在中间储能电容充放电过程中，AC输入能量通过中间储能电容直接传输给负载端；同时中间储能电容充电阶段存储的能量在中间储能电容放电阶段也全部传输给负载端，从而提高了AC能量传输效率，进而提高了整个电路的效率。在中间储能电容充放电过程中，AC输入电压的时间变化率决定中间储能电容的充放电电流瞬时值，进而决定了输入电流瞬时值。
根据电容的充放电平衡原理，中间储能电容C1充电时正的电压增加量和中间储能电容C1放电时负的电压减少量相等。
开关器件M1和开关器件M2工作在开关状态，根据中间储能电容C1充放电状态，分三种工作模式。
模式一：交流电源经由整流桥、二极管D5、中间储能电容C1及二极管D6向负载滤波电容C2和负载R提供能量，中间储能电容C1充电。如图2所示。
模式二：交流电源经由整流桥、开关器件M2、中间储能电容C1及开关器件M1向负载滤波电容C2和负载Rload提供能量，中间储能电容C1放电。如图3所示。
模式三：交流电源不对中间中间储能电容C1充放电，也没有能量传输给负载滤波电容C2和负载Rload。如图4所示。
因为AC输入电压的正半周期和负半周期的对称性，所以只需要分析交流输入的半个周期中本拓扑结构的工作状态，再根据同样的原理就可以分析本拓扑结构整个工作状态。
控制中间储能电容放电电压的幅值或放电时间，可实现输出端稳压恒流。电路功率器件开关损耗低，转换效率高，并有较好的抗雷击浪涌的能力。
基于上述，本实用新型通过对中间储能电容放电电压(放电时间)最终值的控制，实现对该储能电容充电电压(充电时间)的控制，进而实现AC周期内的输出端稳压恒流；且在中间储能电容充放电过程中，AC输入能量通过中间储能电容直接传输给负载端；同时中间储能电容充电阶段存储的能量在中间储能电容放电阶段也全部传输给负载端，从而提高了AC能量传输效率，进而提高了整个电路的效率。在中间储能电容充放电过程中，AC输入电压的时间变化率决定中间储能电容的充放电电流瞬时值，进而决定了输入电流瞬时值。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。
Claims (4)
1.一种高效无感AC/DC开关电源电路，其特征在于，包括相互耦合的整流桥、限流充电可控放电桥式电路和负载滤波电路；
所述整流桥包含第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，所述第一二极管D1和第二二极管D2串联后再与相串联的第三二极管D3、第四二极管D4并联；
所述限流充电可控放电桥式电路包括第一开关器件M1和第二开关器件M2，所述第一开关器件M1上并联有第五二极管D5和中间储能电容C1，所述第二开关器件M2上并联有中间储能电容C1和第六二极管D6；
所述负载滤波电路包括相并联的负载滤波电容C2和负载Rload。
2.根据权利要求1所述的一种高效无感AC/DC开关电源电路，其特征在于：所述第一二极管D1和第二二极管D2之间接电压Vac，所述第三二极管D3和第四二极管D4之间接Vrec。
3.根据权利要求1所述的一种高效无感AC/DC开关电源电路，其特征在于：所述第五二极管D5的正极与接第一二极管D1和第三二极管D3的负极相连，所述第五二极管D5的负极与中间储能电容C1的正极相连，所述中间储能电容C1的负极与第六二极管D6的正极相连，所述第六二极管D6的负极与负载滤波电容C2的正极相连，所述负载滤波电容C2的负极与第二二极管D2和第四二极管D4的正极相连。
4.根据权利要求1所述的一种高效无感AC/DC开关电源电路，其特征在于：所述中间储能电容C1为22μF，所述负载滤波电容C2为100μF。
Priority Applications (1)
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| CN202121181106.8U CN214591196U (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种高效无感ac/dc开关电源电路 |
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Publications (1)
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| CN214591196U true CN214591196U (zh) | 2021-11-02 |
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| CN202121181106.8U Active CN214591196U (zh) | 2021-05-31 | 2021-05-31 | 一种高效无感ac/dc开关电源电路 |
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2021
- 2021-05-31 CN CN202121181106.8U patent/CN214591196U/zh active Active
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