CN215378752U - 一种滤波储能电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滤波储能电路，包括主滤波电路和电压检测电路，主滤波电路包括第一电容、第二电容和第一开关管，第一电容的耐压值低于第二电容的耐压值，第一电容的电容值高于第二电容的电容值；第一电容与第二电容串联形成串联支路，串联支路的两端分别为主滤波电路的正输入端和负输入端，第一开关管的第一端、第二端分别与第二电容的两端连接，第一开关管的控制端与电压检测电路的输出端连接，电压检测电路的第一输入端、第二输入端分别对应与主滤波电路的正输入端、负输入端连接。本实用新型能解决现有整流滤波电路因电容需同时具备高耐压值和大电容值而导致的体积巨大问题。

Description

一种滤波储能电路

技术领域

本实用新型涉及整流滤波技术领域，尤其涉及一种滤波储能电路。

背景技术

目前行业上的整流滤波电路主要采用桥堆直接接电容设计，即在一个桥堆后面连接若干个电解电容。对于工作在宽电压场合下的整流滤波电路，在选择电解电容时，既要考虑产品的最高输入电压，又要考虑后级电路的能量消耗，即要求滤波电容同时具备高耐压值和大电容值，这样就会出现一个问题：滤波电容体积巨大，不利于产品电源电路的小型化，且成本高，占用空间大。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提出一种滤波储能电路，以解决现有整流滤波电路因电容需同时具备高耐压值和大电容值而导致的体积巨大问题。

为实现上述目的，本实用新型一实施例提供了一种滤波储能电路，包括主滤波电路和电压检测电路，所述主滤波电路包括第一电容、第二电容和第一开关管，所述第一电容的耐压值低于所述第二电容的耐压值，所述第一电容的电容值高于所述第二电容的电容值；所述第一电容与所述第二电容串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别为所述主滤波电路的正输入端和负输入端，所述第一开关管的第一端、第二端分别与所述第二电容的两端连接，所述第一开关管的控制端与所述电压检测电路的输出端连接，所述电压检测电路的第一输入端、第二输入端分别对应与所述主滤波电路的正输入端、负输入端连接。

优选地，所述电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一稳压件和第二开关管；其中，所述第一电阻的一端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述第一电阻的另一端通过所述第一稳压件与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的控制端连接，所述第二开关管的第二端与所述主滤波电路的负输入端连接；所述第二电阻的一端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一开关管的控制端连接。

优选地，所述电压检测电路还包括限压元件和第三电阻，所述限压元件和所述第三电阻并联形成并联支路，所述并联支路的一端与所述第二开关管的控制端连接，所述并联支路的另一端与所述滤波电路的负输入端连接。

优选地，所述电压检测电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一开关管的控制端连接，所述第四电阻的另一端与所述主滤波电路的负输入端连接。

优选地，所述主滤波电路还包括第二稳压件和第五电阻，所述第二稳压件的一端与所述第一电容的一端连接，所述第二稳压件的另一端通过所述第五电阻与所述第一电容的另一端连接。

优选地，所述主滤波电路还包括第三稳压件和第六电阻，所述第三稳压件的一端与所述第二电容的一端连接，所述第三稳压件的另一端通过所述第六电阻与所述第二电容的另一端连接。

优选地，所述主滤波电路还包括第七电阻，所述第七电阻与所述第二电容并联。

优选地，所述限压元件为瞬态抑制二极管或稳压管。

优选地，所述第一开关管为MOS管或三极管。

优选地，还包括整流器，所述整流器的正输出端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述整流器的负输出端与所述主滤波电路的负输入端连接。

与现有技术相比，本实用新型实施例所提供的一种滤波储能电路，通过设置主滤波电路和电压检测电路，并利用电压检测电路实时检测主滤波电路的电压，进而控制主滤波电路工作在两电容串联状态或单电容工作状态，解决了现有整流滤波电路因电容需同时具备高耐压值和大电容值而导致的体积巨大问题。

附图说明

图1是本实用新型一实施例提供的一种滤波储能电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，是本实用新型该实施例提供的一种滤波储能电路的结构示意图，所述滤波储能电路，包括主滤波电路和电压检测电路，所述主滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2和第一开关管Q1，所述第一电容C1的耐压值低于所述第二电容C2的耐压值，所述第一电容C1的电容值高于所述第二电容C2的电容值；所述第一电容C1与所述第二电容C2串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别为所述主滤波电路的正输入端和负输入端，所述第一开关管Q1的第一端、第二端分别与所述第二电容C2的两端连接，所述第一开关管Q1的控制端与所述电压检测电路的输出端连接，所述电压检测电路的第一输入端、第二输入端分别对应与所述主滤波电路的正输入端、负输入端连接。

具体地，滤波储能电路包括主滤波电路和电压检测电路，主滤波电路包括第一电容C1、第二电容C2和第一开关管Q1，第一电容C1的耐压值低于第二电容C2的耐压值，第一电容C1的电容值高于第二电容C2的电容值；第一电容C1与第二电容C2串联形成串联支路，串联支路的两端分别为主滤波电路的正输入端和负输入端，第一开关管Q1的第一端、第二端分别与第二电容C2的两端连接，第一开关管Q1的控制端与电压检测电路的输出端连接。如图1所示，若第一开关管Q1为MOS管，则其漏极(D极)和源极(S极)分别与第二电容C2的两端连接，其栅极(G极)与电压检测电路的输出端连接。电压检测电路的第一输入端、第二输入端分别对应与主滤波电路的正输入端、负输入端连接。在图1中，每个指示点VIN为共同点，均为连接至主滤波电路的正输入端，每个接地点为共同点，均为连接至主滤波电路的负输入端，由此可知，电压检测电路可以检测主滤波电路两端的电压。

本实用新型该实施例通过提供一种滤波储能电路，通过设置主滤波电路和电压检测电路，并利用电压检测电路实时检测主滤波电路的电压，进而控制主滤波电路工作在两电容串联状态或单电容工作状态，解决了现有整流滤波电路因电容需同时具备高耐压值和大电容值而导致的体积巨大问题。

作为上述方案的改进，所述电压检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压件ZD1和第二开关管Q2；其中，所述第一电阻R1的一端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述第一电阻R1的另一端通过所述第一稳压件ZD1与所述第二开关管Q2的控制端连接，所述第二开关管Q2的第一端与所述第一开关管Q1的控制端连接，所述第二开关管Q2的第二端与所述主滤波电路的负输入端连接；所述第二电阻R2的一端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述第一开关管Q1的控制端连接。

具体地，电压检测电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一稳压件ZD1和第二开关管Q2；其中，第一电阻R1的一端与主滤波电路的正输入端连接，第一电阻R1的另一端通过第一稳压件ZD1与第二开关管Q2的控制端连接，第二开关管Q2的第一端与第一开关管Q1的控制端连接，第二开关管Q2的第二端与主滤波电路的负输入端连接。优选地，第一稳压件ZD1为稳压管或TVS管。如图1所示，当第二开关管Q2为MOS管，则其漏极(D极)与第一开关管Q1的控制端连接，源极(S极)与主滤波电路的负输入端连接，其栅极(G极)与第一稳压件ZD1连接。第二电阻R2的一端与主滤波电路的正输入端连接，第二电阻R2的另一端与第一开关管Q1的控制端连接。

为了加深对本实用新型的理解，下面对该滤波储能电路的工作原理进行说明，主要为主滤波电容C1、C2以及第一开关管Q1的配合形式，使电路可依滤波电压的大小在C1单电容滤波工作模式和C1、C2串联滤波模式之间进行自适切换，具体如下：

电压检测电路实时检测主滤波电路两端的滤波电压U，当电压U大于第一稳压件ZD1的额定稳压电压时，第一稳压件ZD1导通，使第二开关管Q2栅极G电压抬升，滤波电压继续升高时，第二开关管Q2导通，漏极D电压拉低，使第一开关管Q1关闭，进而C1和C2进入串联状态，C2的电容值小、耐压值高，可以分担更多滤波电压，使大容值低耐压的电容C1工作于额定电压之内。

当输入交流电压较小，滤波电压U小于第一稳压件ZD1的额定电压时，第一稳压件ZD1关闭，第二开关管Q2漏极D电压被拉高，使第一开关管Q1导通，C2被短路，滤波储能电路相当于仅由C1进行滤波，其大容值可在低电压情形下充分滤波储能以供后级电路使用。

作为上述方案的改进，所述电压检测电路还包括限压元件T1和第三电阻R3，所述限压元件T1和所述第三电阻R3并联形成并联支路，所述并联支路的一端与所述第二开关管Q2的控制端连接，所述并联支路的另一端与所述滤波电路的负输入端连接。

具体地，电压检测电路还包括限压元件T1和第三电阻R3，限压元件T1和第三电阻R3并联形成并联支路，并联支路的一端与第二开关管Q2的控制端连接，并联支路的另一端与滤波电路的负输入端连接。限压元件T1的作用是用于第二开关管Q2的控制端的限压保护。第三电阻R3为第二开关管Q2的下拉元件。另外，电压检测电路如果是应用于高频电路中，还可增设电容以调节开关速度。

作为上述方案的改进，所述电压检测电路还包括第四电阻R4，所述第四电阻R4的一端与所述第一开关管Q1的控制端连接，所述第四电阻R4的另一端与所述主滤波电路的负输入端连接。

具体地，电压检测电路还包括第四电阻R4，第四电阻R4的一端与第一开关管Q1的控制端连接，第四电阻R4的另一端与主滤波电路的负输入端连接。第四电阻R4为第一开关管Q1的下拉元件，能起到分压保护作用。

作为上述方案的改进，所述主滤波电路还包括第二稳压件ZD2和第五电阻R5，所述第二稳压件ZD2的一端与所述第一电容C1的一端连接，所述第二稳压件ZD2的另一端通过所述第五电阻R5与所述第一电容C1的另一端连接。

具体地，主滤波电路还包括第二稳压件ZD2和第五电阻R5，第二稳压件ZD2的一端与第一电容C1的一端连接，第二稳压件ZD2的另一端通过第五电阻R5与第一电容C1的另一端连接。优选地，第二稳压件ZD2为稳压管或TVS管。第二稳压件ZD2的作用是防止第一电容C1可能出现的瞬时峰值过压，根据实际情况可以使用或不使用。如果计算的电压有足够余量，可以不设置第二稳压件ZD2和第五电阻R5。

作为上述方案的改进，所述主滤波电路还包括第三稳压件ZD3和第六电阻R6，所述第三稳压件ZD3的一端与所述第二电容C2的一端连接，所述第三稳压件ZD3的另一端通过所述第六电阻R6与所述第二电容C2的另一端连接。

具体地，主滤波电路还包括第三稳压件ZD3和第六电阻R6，第三稳压件ZD3的一端与第二电容C2的一端连接，第三稳压件ZD3的另一端通过第六电阻R6与第二电容C2的另一端连接。优选地，第三稳压件ZD3为稳压管或TVS管。第三稳压件ZD3的作用是防止第二电容C2可能出现的瞬时峰值过压。

作为上述方案的改进，所述主滤波电路还包括第七电阻R7，所述第七电阻R7与所述第二电容C2并联。

具体地，主滤波电路还包括第七电阻R7，第七电阻R7与第二电容C2并联。第七电阻R7能为第二电容C2提供微弱放电电流，略大于第一电容C1的自放电流值，起到调节第一电容C1、第二电容C2分压的作用。由于C1和C2电容自身存在一定微弱自放电电流，若C1自放电电流大于C2，则经过足够多周期的积分效应之后，C2串联分配的电压会逐渐大于C1，从而当滤波电压降至阈值后，C2电压可能比较高，而C1比较低。而本发明需要确保滤波电压下降至阈值电压后，C2电压接近0V。

作为上述方案的改进，所述限压元件T1为瞬态抑制二极管或稳压管。

具体地，限压元件T1为瞬态抑制二极管或稳压管。

作为上述方案的改进，所述第一开关管Q1为MOS管或三极管。

具体地，第一开关管Q1为MOS管或三极管。当第一开关管Q1为三极管时，对应有发射极e、基极b、集电极c，与MOS管的源极s、栅极g、漏极d类似，在滤波储能电路中的连接也是类似，在此不赘述。同样地，第二开关管Q2也可以为MOS管或三极管。

作为上述方案的改进，还包括整流器，所述整流器的正输出端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述整流器的负输出端与所述主滤波电路的负输入端连接。

具体地，如图1所示，滤波储能电路还包括整流器，整流器的正输出端与主滤波电路的正输入端连接，整流器的负输出端与主滤波电路的负输入端连接。优选地，整流器为半波整流器、全波整流器或桥式整流器。

在使用效果上，本实用新型使用一颗1000uF_16V铝电容加上一颗100uF_35V铝电容、若干MOS和低功耗稳压管就能实现取代一颗1000uF_50V或两颗470uF_50V电容并联的效果，且使用的大容值低耐压电容和高耐压小容值电容都具有较小的尺寸体积，非常有利于产品电源电路的小型化设计。

综上，本实用新型实施例所提供的一种滤波储能电路，利用高容值低耐压+高耐压小容值两种电容组合使用来取代传统滤波电容设计，并预先设置一个阈值电压(介于最低与最高工作电压之间)，当电压电路检测到滤波电压低于预设阈值电压时，主滤波电路仅由大容值低耐压的电容进行滤波，当检测到滤波电压高于阈值电压时，高耐压小容值电容介入与大容值低耐压电容串联，使串联电容组的耐压达到足够要求。串联后的电路虽然等效容值有所降低，但滤波电压足够高，且当滤波电压下降至阈值电压后，高耐压电容会自动退出工作，恢复为大容值低耐压的单电容模式，使得大容值电容储存的能量可以被有效利用。该滤波储能电路特别适合于所有宽工作电压的整流滤波场合，或者有储能需求的直流宽电压领域，只需调节相关元件参数进行适配即可。本实用新型能从根本上减小宽电压滤波电路的尺寸空间浪费，解决现有整流滤波电路因电容需同时具备高耐压值和大电容值而导致的体积巨大问题。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种滤波储能电路，其特征在于，包括主滤波电路和电压检测电路，所述主滤波电路包括第一电容、第二电容和第一开关管，所述第一电容的耐压值低于所述第二电容的耐压值，所述第一电容的电容值高于所述第二电容的电容值；所述第一电容与所述第二电容串联形成串联支路，所述串联支路的两端分别为所述主滤波电路的正输入端和负输入端，所述第一开关管的第一端、第二端分别与所述第二电容的两端连接，所述第一开关管的控制端与所述电压检测电路的输出端连接，所述电压检测电路的第一输入端、第二输入端分别对应与所述主滤波电路的正输入端、负输入端连接。

2.如权利要求1所述的滤波储能电路，其特征在于，所述电压检测电路包括第一电阻、第二电阻、第一稳压件和第二开关管；其中，所述第一电阻的一端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述第一电阻的另一端通过所述第一稳压件与所述第二开关管的控制端连接，所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的控制端连接，所述第二开关管的第二端与所述主滤波电路的负输入端连接；所述第二电阻的一端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述第一开关管的控制端连接。

3.如权利要求2所述的滤波储能电路，其特征在于，所述电压检测电路还包括限压元件和第三电阻，所述限压元件和所述第三电阻并联形成并联支路，所述并联支路的一端与所述第二开关管的控制端连接，所述并联支路的另一端与所述滤波电路的负输入端连接。

4.如权利要求3所述的滤波储能电路，其特征在于，所述电压检测电路还包括第四电阻，所述第四电阻的一端与所述第一开关管的控制端连接，所述第四电阻的另一端与所述主滤波电路的负输入端连接。

5.如权利要求1所述的滤波储能电路，其特征在于，所述主滤波电路还包括第二稳压件和第五电阻，所述第二稳压件的一端与所述第一电容的一端连接，所述第二稳压件的另一端通过所述第五电阻与所述第一电容的另一端连接。

6.如权利要求1所述的滤波储能电路，其特征在于，所述主滤波电路还包括第三稳压件和第六电阻，所述第三稳压件的一端与所述第二电容的一端连接，所述第三稳压件的另一端通过所述第六电阻与所述第二电容的另一端连接。

7.如权利要求1所述的滤波储能电路，其特征在于，所述主滤波电路还包括第七电阻，所述第七电阻与所述第二电容并联。

8.如权利要求3所述的滤波储能电路，其特征在于，所述限压元件为瞬态抑制二极管或稳压管。

9.如权利要求1所述的滤波储能电路，其特征在于，所述第一开关管为MOS管或三极管。

10.如权利要求1-9任一项所述的滤波储能电路，其特征在于，还包括整流器，所述整流器的正输出端与所述主滤波电路的正输入端连接，所述整流器的负输出端与所述主滤波电路的负输入端连接。

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