CN216774625U - 一种新型的ac-dc整流器电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及整流器领域，提供了一种新型的AC‑DC整流器电路。目的在于为了减少成本，提升效率，将原来的两级电路变为单级电路，PFC校正和隔离调节均由单级电路来实现。主要方案包括原边桥式整流单元输出端连接的高频回路单元；变压器T1入端的正负极分别连接谐振单元的正负极；变压器T1的负极输入端通过带反并联二极管的开关管Q1与原边桥式整流单元输出端的负极连接；控制器电连接原边桥式整流单元的正极获得输入电压V1，连接原边桥式整流单元的负极获得输入电流I1；控制器电连接副边桥式整流单元的正极获得输入电压V3，连接副边桥式整流单元的负极获得输入电流I2；控制器的控制端Driver signal端输出PWM信号给带反并联二极管的开关管Q1的栅极。
Description
技术领域
本实用新型涉及整流器领域，提供了一种新型的AC-DC整流器电路。
背景技术
如图1所示，目前流行的AC-DC整流器电路一般均采用双级变换，第一级实现PFC校正，第二级实现DC/DC隔离和稳压稳流调节，如图1所示，其主要存在的缺陷是生产成本较高，且效率较低。
实用新型内容
本实用新型目的在于为了减少成本，提升效率，将原来的两级电路变为单级电路，PFC校正和隔离调节均由单级电路来实现。
为了实现上述技术方案，本实用新型采用以下技术手段：
一种新型的AC-DC整流器电路，包括原边桥式整流单元、高频回路单元、开气隙的变压器T1、副边桥式整流单元、谐振单元、控制器，
其中原边桥式整流单元输出端的正负极分别与高频回路单元的正负极连接；
开气隙的变压器T1入端的正负极分别连接谐振单元的正负极；
开气隙的变压器T1的负极输入端通过带反并联二极管的开关管Q1与原边桥式整流单元输出端的负极连接；
控制器电连接原边桥式整流单元的正极获得输入电压V1，连接原边桥式整流单元的负极获得输入电流I1；
控制器电连接开关管Q1与高频变压器的连接点获得输入电压V2；
控制器电连接副边桥式整流单元的正极获得输入电压V3，连接副边桥式整流单元的负极获得输入电流I2；
控制器的控制端Driversignal端输出PWM信号给带反并联二极管的开关管Q1的栅极。
上述技术方案中，在副边桥式整流单元的输出端设置有直流滤波电容DC1。
上述技术方案中，高频回路单元采用高频电容C1。
上述技术方案中，谐振单元采用谐振电容C2。
因为本实用新型采用上述技术方案，因此具备以下有益效果：
一、本发明单级电路实现了PFC校正和输出电压的调节，电路简单，成本较低。由于开关管Q1的开通和关断均实现了零电压，这样电路的效率较高。
二、电路利用了变压器的激磁电感和漏感形成了谐振电感，与谐振电容一起形成谐振回路。
三、电路在软启动开启时，工作在定宽调频的模式，逐渐建立输出电压，避免对开关管Q1的电流冲击，特别是在负载过大或输出短路时，电路将退出调频工作模式，进入PWM调宽工作模式，避免过大的电流。
四、电路还可以工作在不隔离的状态，将变压器换成电感，整流桥换成二极管，形成典型的谐振Boost升压电路。控制Q1的开通时间长短，可以控制馈入能量的多少，从而实现升压的输出电压控制。由于其实现了零电压开关，故效率较高。
五、在不隔离的升压电路中，将升压二极管换成MOS管Q2就可以形成电流双向流动的电路。Q1为升压的开关管，Q2为降压的开关管。控制Q1Q2的开通时间，就可以控制平均电流流动的方向，该电路特别适合于电池的充放电控制上。由于其充放电均实现了零电压开关，故而充放电效率较高。
附图说明
图1为现有技术电路图；
图2为本实用新型电路图；
图3为本实用新型另一实施例电路图；
图4为不隔离的升压电路的实施例；
图5能量双向流动的充放电回路的实施例。
具体实施方式
以下将对本发明的实施例给出详细的说明。尽管本发明将结合一些具体实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。
本发明提供了一种新型的AC-DC整流器电路，包括原边桥式整流单元、高频回路单元、开气隙的变压器T1、副边桥式整流单元、谐振单元、控制器，
其中原边桥式整流单元输出端的正负极分别与高频回路单元的正负极连接；
开气隙的变压器T1入端的正负极分别连接谐振单元的正负极；
开气隙的变压器T1的负极输入端通过带反并联二极管的开关管Q1与原边桥式整流单元输出端的负极连接；
控制器电连接原边桥式整流单元的正极获得输入电压V1，连接原边桥式整流单元的负极获得输入电流I1；
控制器电连接开关管Q1与高频变压器的连接点获得输入电压V2；
控制器电连接副边桥式整流单元的正极获得输入电压V3，连接副边桥式整流单元的负极获得输入电流I2；
控制器的控制端Driversignal端输出PWM信号给带反并联二极管的开关管Q1的栅极。
上述技术方案中，在副边桥式整流单元的输出端设置有直流滤波电容DC1。
上述技术方案中，高频回路单元采用高频电容C1。
上述技术方案中，谐振单元采用谐振电容C2。
控制器根据采集到的前端的输入电压V1和输入电流I1，输出端的电压V3和电流I2，开关管Q1与高频变压器的连接点电压V2，通过与指令值(或负载工作的峰值电流、平均电流)进行比较后通过PID控制器输出控制信号，控制信号与载波信号的比较后在控制端Driver signal端输出PWM信号，由于开关管Q1的栅极与控制器的控制端Driver signal连接在一起，于是控制开关管Q1的导通或截止，控制器可通过调节在控制端Driver signal输出的PWM信号的占空比从而调节输出电压(或负载工作的峰值电流、平均电流)。
实施例1
工作原理如下：如图2所示，电路由二极管D1～D4形成原边桥式整流单元，原边桥式整流单元输出端电连接有电容C1，电容C1为高频电容，主要是为电路提供高频回路；原边桥式整流单元输出端通过带反并联二极管的开关管Q1连接有开气隙的变压器T1，具体的为开气隙的变压器T1的正极接原边桥式整流单元输出端的正极，开气隙的变压器T1的负极通过开关管Q1接原边桥式整流单元输出端的负极，变压器T1的输入端电连接有谐振电容C2，变压器T1的输出端接副边桥式整流单元，其中副边桥式整流单元由二极管Ds1～Ds4组成，在副边桥式整流单元输出端电连接有直流滤波电容DC1。
Controler为AC/DC整流器的控制器。开关管Q1开通，流过开关管Q1的电流I1正方向逐渐增加，当达到Ton的时间，开关管Q1关闭，变压器T1中磁场能量与谐振电容C2形成谐振，谐振电容C2上电压V2由上正下负谐振变为下正上负，磁场能量变为电场能量，然后继续谐振，谐振电容C2与变压器T1形成回路，将电场能量又变为磁场能量，变压器中的电流反向，谐振电容C2上的负向电压逐渐减小，磁场能量将谐振电容C2重新变为上正下负，当V2大于V1时，I1电流将反向，通过开关管Q1反并联的二极管形成回路，此时开关管Q1允许重新开通，实现了ZVS零电压开通。开关管Q1的Ton时间长短，决定了总的传递能量的多少，调节开关管Q1的开通长短，则可以调节输出的电压。开关管Q1的Toff时间是由谐振来决定的，它是随工作状态的变化而变化。所以整个电路的控制是PFM即调频模式。副边桥式整流电路，在开关管Q1的开通或关断，均可以得到能量。由于电容C1为高频电容，它上面的电压波形为全波整流后波形，开关管Q1的开关频率远高于市电频率，在正弦波的整个周期，均形成了高频的谐振波形，即输入电流的包络仍为正弦波，高频电容C1旁路高频电流后，在市电输入端可以看到电流是与电压同相的正弦波，即实现了输入电流的PFC校正。
实施例2
将实施例1中的开关管Q1换成MOS管，这样可以利用其本身的体二极管形成回路。具体如图3所示。
实施例3
在原副边不需要隔离的情况之下，可以使用电感L11来取代变压器，形成典型的升压电路，特别是利用电感的抽头形成升压变比，可以选取比较耐压较低的MOS管，其Rdson较小，导通损耗较低，并且低压的MOS管成本也较低。电池的放电原理如下：利用MOS管Q11的开通，电感L11和C11的谐振回路储能，在MOS管Q11关断时，电感L11产生左负右正的电压，并且是谐振电压波形，给电容C11反向充电，当电压超过输出电压VDC1时，二极管D11导通给DC1补充能量，当C11上的电压重新被谐振回箝位电压nVbattery时(n为电感抽头的变比)，Q11的体二极管导通，形成续流回路，Q11此时可以重新开通。控制Q11的开通时间，就控制了馈入能量的大小，具体如图4所示。
实施例4
在二极管D11两端并联开关器件如MOS管(或IGBT)，就可以形成DC/DC的双向变换器，电池的放电回路同图4，放电原理也同上。充电时，利用MOS管Q21的开通，给电感L11、电容C11的谐振回路储能，MOS管Q21关断时，电感L11与电容C11谐振，并将储能释放给电池，同时在谐振到MOS管Q11的体二极管开通时，开通MOS管Q11，并让MOS管Q11形成正向的电流，然后MOS管Q11关断，在MOS管Q21的体二极管导通时，重新开通MOS管Q21。可见MOS管Q11，MOS管Q21均可以实现零开关，调节MOS管Q11，MOS管Q21的导通时间的比例，就可以实现平均电流流动的方向控制，从而实现了充电和放电的控制，由于是零开关，变换电路的效率可以很高。电路如图5所示。
Claims (4)
1.一种新型的AC-DC整流器电路，其特征在于：包括原边桥式整流单元、高频回路单元、开气隙的变压器T1、副边桥式整流单元、谐振单元、控制器，
其中原边桥式整流单元输出端的正负极分别与高频回路单元的正负极连接；
开气隙的变压器T1入端的正负极分别连接谐振单元的正负极；
开气隙的变压器T1的负极输入端通过带反并联二极管的开关管Q1与原边桥式整流单元输出端的负极连接；
控制器电连接原边桥式整流单元的正极获得输入电压V1，连接原边桥式整流单元的负极获得输入电流I1；
控制器电连接开关管Q1与高频变压器的连接点获得输入电压V2；
控制器电连接副边桥式整流单元的正极获得输入电压V3，连接副边桥式整流单元的负极获得输入电流I2；
控制器的控制端Driversignal端输出PWM信号给带反并联二极管的开关管Q1的栅极。
2.根据权利要求1所述的一种新型的AC-DC整流器电路，其特征在于：在副边桥式整流单元的输出端设置有直流滤波电容DC1。
3.根据权利要求1所述的一种新型的AC-DC整流器电路，其特征在于：高频回路单元采用高频电容C1。
4.根据权利要求1所述的一种新型的AC-DC整流器电路，其特征在于：谐振单元采用谐振电容C2。
Priority Applications (1)
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| CN202220509892.8U CN216774625U (zh) | 2022-03-10 | 2022-03-10 | 一种新型的ac-dc整流器电路 |
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| CN116633169A (zh) * | 2023-07-24 | 2023-08-22 | 四川虹锐电工有限责任公司 | 一种以隔离方式供电的系统及控制方法 |
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- 2022-03-10 CN CN202220509892.8U patent/CN216774625U/zh active Active
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| CN116633169B (zh) * | 2023-07-24 | 2023-10-20 | 四川虹锐电工有限责任公司 | 一种以隔离方式供电的系统及控制方法 |
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