CN215528859U - 一种滤波电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高压宽输入电源的滤波电路，包括电容C1、电容C2、电感L1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、二极管D3、二极管D4、电压检测电路(103)和Q1驱动控制电路(104)，电压检测电路(103)设置有第一电压预设值，当检测到输入电压小于第一电压预设值时，电压检测电路(103)控制Q1驱动控制电路(104)正常输出驱动，MOS管Q1导通，输入电压通过电阻R1使MOS管Q2导通，此时，输入电压给电容C1充电的同时给电容C2充电，电感L1与电容C2串联，可以抑制电容C2充电电流的快速变化，减小启机时的冲击电流，避免MOS管Q1损坏，当MOS管Q1和MOS管Q2关断后，电容C1放电时，二极管D2为电容C1提供放电回路，电感L1的电流经二极管D1进行续流，这样可以减少电路维持时的功耗，实现节能效果。

Description

一种滤波电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源整流滤波领域，尤其涉及高压宽范围电压输入的整流滤波电路。

背景技术

电子电路产品都需要直流电供电，一般会将电网的交流电经过整流后输出直流电为其供电，而开关电源产品，为了使其适用各种供电电压，一般将开关电源设计为可以满足宽范围输入电压的要求。

一般情况下，各式电器设备内部的整流、滤波电路仍采用普通的整流电路加滤波电路的拓扑，如图1所示。在很多行业，如电力行业，需要一种输入电压宽达85VAC至900VAC的开关电源，对于此类要求宽压输入开关电源的产品，其滤波电容的选择是一个困难的问题。对于85VAC-900VAC输入的产品，整流后的直流电压范围约为120VDC-1273VDC，至少需要选用3个耐压450V的电容串联才能实现电路耐压要求。在低压85VAC输入时，为了满足开关电源的供电需求，需要较大容量的滤波电容，而在低压下确定的电容的容量，在高压输入时，电容容量会冗余很多。因此，这种滤波电路成本高，体积大。

公开号为201210303821.3的《一种滤波电路》提出了一种减小体积、降低成本的滤波电路，其原理框图如图2所示。电压检测控制电路102设置有第一电压预设值，并在检测到直流输入电压小于第一电压预设值时，控制开关K1导通，电容C1与电容C2并联，增大了滤波电路中的电容总容量；在检测到直流输入电压大于第一电压预设值时，控制开关K1断开，滤波电容仅为电容C1。电容C2选用低压大容量电容，电容C1选用高压小容量电容，既不造成资源浪费，还可以节省空间、节约成本。但是，该滤波电路的缺点是在启机阶段，以K1为开关管举例，当开关管K1导通，由于启机瞬间电容虚短，冲击电流就会流过开关管K1，开关管K1容易损坏，或是在雷击浪涌、输入电压波动较大等造成冲击电流较大的情况下，都会存在此类问题。因此开关管K1要求高压大电流，开关管K1选型就很困难，且成本很高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种高压宽输入电源的滤波电路，既解决在高宽压输入范围下，现有滤波电路存在的成本高、占用空间大的问题，又能解决冲击电流造成电路不可靠的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种滤波电路，应用于高压宽输入范围下的开关电源，包括电容C1、电容C2、电感L1、 MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、二极管D3、二极管D4、电压检测电路(103)和Q1驱动控制电路(104)；电容C1一端连接电容C2一端、电阻R1的一端以及二极管D1的阴极，此连接点作为滤波电路的输入端口Vin，电容C2的另一端连接电感L1的一端和二极管D2的阴极，电感L1的另一端连接MOS管Q2的漏极，同时连接二极管D1的阳极， MOS管Q2的栅极连接电阻R1的另一端，同时连接二极管D3和二极管D4的阴极，MOS管Q2 的源极连接MOS管Q1的漏极和二极管D4的阳极，MOS管Q1的栅极连接Q1驱动控制电路(104) 的D端口，电压检测电路(103)连接Q1驱动控制电路(104)的C端口，Q1驱动控制电路 (104)的A端口为滤波电路的供电电路端口Vcc，MOS管Q1的源极、二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、以及电容C1的另一端共同接地。

优选地，滤波电路还包括电阻R3，MOS管Q1通过电阻R3连接到地，且电阻R3与MOS管Q1源极连接的一端还与Q1驱动控制电路104的B端口连接，电阻R3用于进行电容C2所在支路的电流采样。

优选地，二极管D3、二极管D4为稳压二极管。

优选地，MOS管Q1、MOS管Q2为三极管等其他开关器件。

优选地，Q1驱动控制电路(104)为电流型PWM控制器或具有相同功能的其他电路。

优选地，Q1驱动控制电路(104)的D端口输出的驱动方式可以是占空比小于100％的高频脉冲驱动方式，也可以是占空比小于100％的高频脉冲与占空比等于100％的常通型驱动的组合，或者具有相似限流功能的其它驱动方式。

本实用新型的工作原理后面会结合具体实施例进行详细说明，此处不赘述，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过控制MOS管Q1的导通与关断调整接入滤波电路的滤波功能的电容容量，能够为不同电压范围的输入电压提供合适的滤波容量，适用于交流的高压宽输入或光伏直流输入场合，有效降低了电路成本；

2、通过在MOS管Q1支路中串联电感L1，能有效解决冲击电流带来的问题，且在开管Q1 关断后，电感L1的电流可以通过二极管D1进行续流，保证了电路的效率，使电路更具有实用性；

3、在MOS管Q1关断后，二极管D2为电容C2的放电提供回路，提高了放电效率；

4、主功率选用2个MOS管分压，可以避免采用高压管导致成本偏高的问题，使输入电压范围更宽，通过MOS管Q1和Q2的串联，可以使MOS管选型更为容易，适用于高压宽输入电压电源产品；

5、通过本实用新型电路，可以减少输入滤波电容的数量，从而减小电路体积，节约了电路板的面积。

附图说明

图1为普通的桥式整流滤波电路图；

图2为适用于宽电压输入的一种滤波电路框图；

图3为本实用新型第一实施例的原理图；

图4为本实用新型第二实施例的原理图。

具体实施方式

第一实施例

图3为本实用新型第一实施例的滤波电路原理图，其电路包括电容C1、电容C2、电感 L1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、二极管D3、二极管D4，电压检测电路103、Q1驱动控制电路104。

电容C1一端连接电容C2一端、电阻R1的一端以及二极管D1的阴极，该连接点作为滤波电路的输入端口Vin，电容C2的另一端连接电感L1的一端和二极管D2的阴极，电感L1的另一端连接MOS管Q2的漏极，同时连接二极管D1的阳极，MOS管Q2的栅极连接电阻R1 的另一端，同时连接二极管D3阴极和二极管D4的阴极，MOS管Q2的源极连接MOS管Q1的漏极和二极管D4的阳极，MOS管Q1的栅极连接Q1驱动控制电路104的D端口，电压检测电路103连接Q1驱动控制电路104的C端口，Q1驱动控制电路104的A端口为滤波电路的供电电路端口Vcc，MOS管Q1的源极、二极管D2的阳极、二极管D3的阳极以及电容C1的另一端共同接地。一般情况下，二极管D3、二极管D4为稳压二极管。

本实施例的滤波电路的工作原理为：

本实施例应用于开关电源产品，开关电源产品包括整流电路和启动电路，一般情况下，供电电路端口Vcc连接启动电路相对低压点，输入端口Vin连接整流电路整流后的输入正电压，输入正电压小于MOS管Q1栅极耐压，电压检测电路103设置有第一电压预设值，当输入正电压小于第一电压预设值，电压检测电路103控制Q1驱动控制电路104发出驱动，MOS管Q1导通，此时由于二极管D4的存在，MOS管Q2的栅极电位保持不变，当MOS管Q1导通时，二极管D4阳极电压被拉低，导致MOS管Q2的栅源极电压逐渐增大，增大到MOS管Q2的导通阈值时，MOS管Q2导通，电容C2与电感L1串联之后再与电容C1并联，一起给整流电路滤波。此时，电感L1可以抑制冲击电流的快速变化，避免MOS管Q1受到损坏。此时二极管D1 和二极管D2反向截止。

当输入正电压大于第一电压预设值时，电压检测电路103控制Q1驱动控制电路104停止发出驱动，MOS管Q1关断，二极管D4阳极电压被抬高，而MOS管Q2的栅极电位不变，因此MOS管Q2的栅源极电压减小，减小到MOS管Q2的关断阈值时，MOS管Q2关断，此时电容C2 支路断开，仅有电容C1为整流电路滤波，此时电感L1的电流通过二极管D1返回母线为电容 C2充电，这样就可以实现电感L1无损限流。电容C2放电时，二极管D2正向导通，为电容 C2提供放电回路，提高放电效率。

电容C1为小容量高耐压电容，一般情况下，由多个电容串联组成。当输入电压为900VAC 时，其对应的整流后的电压为1273V，那么电容C1至少需要3个450V耐压的电容串联组成，电容C2为大容量且耐压低于电容C1。一般情况下，第一电压预设值略低于电容C2的标称耐压值。

本方案可以让MOS管Q1的选型更容易，对于1273VDC输入的产品，MOS管Q1和MOS管Q2可以选用市场上常见的700V耐压的MOS管，可解决高压管成本高的问题。

第二实施例

如图4所示，为本实用新型第二实施例的滤波电路原理图，与第一实施例相比，不同之处在于：增加了电阻R3，MOS管Q1通过电阻R3连接到地，且电阻R3与MOS管Q1源极连接的一端还与Q1驱动控制电路104的B端口连接，电阻R3用于进行电容C2所在支路的电流采样。

本实施例的滤波电路的工作原理与第一实施例的区别为：

Q1驱动控制电路104还设有第一电流预设值，与电压检测电路103的第一电压预设值协同控制MOS管Q1的开通和关断。当输入正电压低于第一电压预设值且通过电阻R3采样的电流小于第一电流预设值时，电压检测电路103控制Q1驱动控制电路104发出驱动，MOS管Q1 开通；当输入电压高于第一电压预设值或通过电阻R3采样的电流大于第一电流预设值时，电压检测电路103控制Q1驱动控制电路104停止发出驱动，或者Q1驱动控制电路104停止发出驱动，此时MOS管Q1关断；

第二实施例为第一实施例的改进电路，可以通过采样的电流及母线电压共同控制MOS管 Q1的开通和关断，更有利于限制C2支路的冲击电流，其他电路工作原理与第一实施例一致，不做赘述。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。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的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，例如本实用新型中MOS管可以用三极管等开关器件代替，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种滤波电路，应用于高压宽输入范围的开关电源，其特征在于：包括电容C1、电容C2、电感L1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、二极管D3、二极管D4、电压检测电路和Q1驱动控制电路；

电容C1一端连接电容C2一端、电阻R1的一端以及二极管D1的阴极，此连接点作为滤波电路的输入端口Vin，电容C2的另一端连接电感L1的一端和二极管D2的阴极，电感L1的另一端连接MOS管Q2的漏极，同时连接二极管D1的阳极，MOS管Q2的栅极连接电阻R1的另一端，同时连接二极管D3阴极和二极管D4的阴极，MOS管Q2的源极连接MOS管Q1的漏极和二极管D4的阳极，MOS管Q1的栅极连接Q1驱动控制电路的D端口，电压检测电路连接Q1驱动控制电路的C端口，Q1驱动控制电路的A端口为滤波电路的供电电路端口Vcc，MOS管Q1的源极、二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、以及电容C1的另一端共同接地；Q1驱动控制电路用于控制MOS管Q1的状态。

2.一种滤波电路，应用于高压宽输入范围下的开关电源，其特征在于：包括电容C1、电容C2、电感L1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R3、二极管D3、二极管D4、电压检测电路和Q1驱动控制电路；

电容C1一端连接电容C2一端、电阻R1的一端以及二极管D1的阴极，该连接点作为滤波电路的输入端口Vin，电容C2的另一端连接电感L1的一端和二极管D2的阴极，电感L1的另一端连接MOS管Q2的漏极，同时连接二极管D1的阳极，MOS管Q2的栅极连接电阻R1的另一端，同时连接二极管D3阴极和二极管D4的阴极，MOS管Q2的源极连接MOS管Q1的漏极和二极管D4的阳极，MOS管Q1的栅极连接Q1驱动控制电路的D端口，电压检测电路连接Q1驱动控制电路的C端口，Q1驱动控制电路的A端口为滤波电路的供电电路端口Vcc，MOS管Q1的源极连接电阻R3的一端，同时连接Q1驱动控制电路的B端口，二极管D2的阳极、二极管D3的阳极、电阻R3的另一端以及电容C1的另一端共同接地。

3.根据权利要求1或2所述的一种滤波电路，其特征在于：所述二极管D3和二极管D4为稳压二极管。

4.根据权利要求1或2所述的一种滤波电路，其特征在于：所述MOS管Q1或MOS管Q2被非MOS管的开关器件替代。

5.根据权利要求1或2所述的一种滤波电路，其特征在于：所述Q1驱动控制电路为电流型PWM控制器或具有相同功能的其他电路。

6.根据权利要求1或2所述的一种滤波电路，其特征在于：所述Q1驱动控制电路的D端口输出的驱动具备限流功能。

7.根据权利要求1或2所述的一种滤波电路，其特征在于：所述Q1驱动控制电路的D端口输出的驱动方式为占空比小于100％的高频脉冲驱动方式，或占空比小于100％的高频脉冲与占空比等于100％的常通型驱动的组合。

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