CN217693084U - 一种输入电流连续变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种输入电流连续变换器，其包括至少一路电流连续变换电路，电流连续变换电路包括依次连接的直流输入端、电流连续电路、开关电路和直流输出端；电流连续电路包括输入滤波电容、输入电流连续电感和输入电流连续电容；开关电路包括开关管、储能电感、半导体续流元件和输出滤波电容。本实用新型能够实现电流的连续输入，电路损耗降低，控制简单，使用器件少，效率高，适用范围广。

Description

一种输入电流连续变换器

技术领域

本实用新型涉及一种电源变换器，特别是涉及一种输入电流连续变换器。

背景技术

一般的电源变换器，使用单电感模式，然后通过不连续电流变换后，输入电流呈不连续状态，会增加输入线路损耗，特别是隔离变压器磁性材料为普通硅钢片类频率比较低的磁性材料，距离又比较近时，高频开关损耗会增大不少。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有不连续变换电源变换器的不足，提供一种输入电流连续变换器，能够实现电流的连续输入，电路损耗降低，控制简单，使用器件少，效率高，适用范围广。

为达到所述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

提供了一种输入电流连续变换器，包括至少一路电流连续变换电路，所述电流连续变换电路包括依次连接的直流输入端、电流连续电路、开关电路和直流输出端；

所述电流连续电路包括输入滤波电容、输入电流连续电感和输入电流连续电容，输入滤波电容的一端和输入电流连续电感的一端连接后作为直流输入端的正极，输入电流连续电感的另一端接输入电流连续电容的一端；

所述开关电路包括开关管、储能电感、半导体续流元件和输出滤波电容，开关管的一端接输入电流连续电感的另一端和输入电流连续电容的一端，开关管的另一端接半导体续流元件的一端和储能电感的一端，储能电感的另一端和滤波电容的一端连接后作为直流输出端的正极；

直流输入端的负极、输入滤波电容的另一端、输入电流连续电容的另一端、半导体续流元件的另一端、滤波电容和直流输出端的负极连接。

优选地，所述开关管由PWM脉冲信号控制通断。这样，当直流输入端的正极通电后，PWM脉冲信号控制开关管导通时，电流依次通过输入滤波电容滤波、输入电流连续电感、输入电流连续电容滤波、开关管、储能电感和输出滤波电容滤波后输出，通过输出滤波电容的另一端回到直流输入端的负极；PWM脉冲信号控制开关管关断时，输入电流连续电感释放储存的电能输出续流电流给输入电流连续电容充电，达到输入电流连续的目的，储能电感通过半导体续流元件释放储存的电能经输出滤波电容滤波后输出。

优选地，所述半导体续流元件为续流二极管或MOSFET管。当半导体续流元件采用MOSFET管时，可以采用同步整流工作模式，以减小电路损耗。

优选地，所述输入电流连续电感和储能电感为两个独立电感，或者所述输入电流连续电感和储能电感为同一电子器件上的两个独立绕组。

优选地，所述输入电流连续变换器包括两路所述电流连续变换电路，且两路所述电流连续变换电路并联连接。这样，便于对两路电流连续变换电路采用交错控制方式降低电路的输入输出纹波。

优选地，所述电流连续变换电路还包括输入电源调节电路，所述输入电源调节电路包括隔离变压器和全波整流电路，所述隔离变压器的输出绕组与所述全波整流电路的输入端连接，所述全波整流电路的输出端与所述直流输入端连接。

优选地，所述电流连续变换电路还包括输入电源调节电路，所述输入电源调节电路包括隔离变压器和全桥整流电路，所述隔离变压器的输出绕组与所述全桥整流电路的输入端连接，所述全桥整流电路的输出端与所述直流输入端连接。采用全桥整流电路可有效减少隔离变压器绕组。

优选地，所述输入电流连续变换器包括三路所述电流连续变换电路，且三路所述电流连续变换电路并联连接。这样可以构成三相电输入变换器，使得本输入电流连续变换器适于驱动大功率负载。

优选地，所述输入电流连续变换器为Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器或Cuk变换器。

本实用新型的技术方案有益效果在于：

本实用新型的输入电流连续变换器控制简单，使用器件少，效率高，适用范围广，通过设置输入电流连续电感和输入电流连续电容，当输入电流连续变换器开通时，输入电流连续电感的电流经过输入电流连续电容滤波后输出，当输入电流连续变换器断开时，输入电流连续电感的电流向输入电流连续电容充电，将电能储存在输入电流连续电容中，只要输入电流连续电感、输入电流连续电容取值合适，输入电流连续变换器中的输入电流会处于连续状态，电路损耗降低，特别是电力隔离变压器离输入电流连续变换器很近，电力隔离变压器变换频率较高时，电力隔离变压器磁芯高频及铜线趋肤效应损耗降低更明显。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的输入电流连续变换器的电路原理图。

图2是本实用新型实施例一的输入电流连续变换器的主要波形图。

图3是本实用新型实施例二的输入电流连续变换器的电路原理图。

图4是本实用新型实施例三的输入电流连续变换器的电路原理图。

图5是本实用新型实施例三的输入电流连续变换器的主要波形图。

图6是本实用新型实施例四的输入电流连续变换器的电路原理图。

图7是本实用新型实施例五的输入电流连续变换器的电路原理图。

图8是本实用新型实施例六的输入电流连续变换器的电路原理图。

图9是本实用新型实施例七的输入电流连续变换器的电路原理图。

具体实施方式

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。以下结合附图与具体实施例说明对本实用新型的技术方案进一步说明。

实施例一

如图1所示，是实施例一提供的一种输入电流连续变换器的电路原理图，包括一路电流连续变换电路，本实施例中的半导体续流元件采用续流二极管，该电流连续变换电路包括直流输入端、输入滤波电容C1、输入电流连续电感LA、输入电流连续电容C2、开关管Q、储能电感LB、续流二极管D、输出滤波电容C3和直流输出端，其中，输入电流连续电感LA和储能电感LB为同一电子器件上的两个独立绕组，本实施例中的输入电流连续变换器工作原理如下：

当直流输入端上电，开关管Q开通时，电流通过输入电流连续电感LA、开关管Q、储能电感LB流向直流输出输出；开关管Q关断时，输入电流连续电感LA电流向输入电流连续电容C2充电，储能电感LB电流通过续流二极管D，流向直流输出端。

如图2所示，是实施例一的输入电流连续变换器的主要波形图，从上往下，第一窗口为开关管Q的驱动信号波形，第二窗口为输入电流连续电容C2的电压波形，第三窗口为输入电流连续电感LA的电流波形，第四窗口为直流输出端的输出电压波形，第五窗口为直流输出端的输出电流波形，从图中可以看出输入电流工作在连续状态。

实施例二

如图3所示，是实施例二提供的一种输入电流连续变换器的电路原理图，包括两路和实施例一相同的电流连续变换电路，两路电流连续变换电路分别标示为a、b，两路电流连续变换电路的直流输入端和直流输出端对应并联连接，通过采用交错控制方式降低电路的输入输出纹波，本实施例中的半导体续流元件采用续流二极管，a路电流连续变换电路中的输入电流连续电感LaA和储能电感LaB为同一电子器件上的两个独立绕组，b路电流连续变换电路中的输入电流连续电感LbA和储能电感LbB为同一电子器件上的两个独立绕组，本实施例中的输入电流连续变换器工作原理如下：

当直流输入端上电，开关管Qa、开关管Qb交错开通，则电流通过输入电流连续电感LaA、输入电流连续电感LbA、开关管Qa、开关管Qb、储能电感LaB、储能电感LbB流向直流输出端；开关管Qa、开关管Qb关断，则输入电流连续电感LaA、输入电流连续电感LbA电流向输入电流连续电容Ca2、输入电流连续电容Cb2充电，储能电感LaB、储能电感LbB电流通过流二极管Da、流二极管Db，流向直流输出端：

实施例三

如图4所示，是实施例三提供的一种输入电流连续变换器的电路原理图，输入正弦交流电，包括一路电流连续变换电路，本实施例中的半导体续流元件采用续流二极管，该电流连续变换电路包括输入电源调节电路、输入滤波电容C1、输入电流连续电感LA、输入电流连续电容C2、开关管Q、储能电感LB、续流二极管D、输出滤波电容C3和直流输出端，输入电源调节电路包括隔离变压器T以及由交流整流二极管D1、D2构成的全波整流电路，输入电流连续电感LA和储能电感LB为同一电子器件上的两个独立绕组，本实施例中的输入电流连续变换器工作原理如下：

当输入上电，开关管Q开通，则电流通过输入电流连续电感LA、开关管Q、储能电感LB流向直流输出端；开关管Q关断，则输入电流连续电感LA电流向输入电流连续电容C2充电，储能电感LB电流通过续流二极管D，流向直流输出端。

如图5所示，是实施例三的输入电流连续变换器的主要波形图，从上往下，第一窗口为交流输入电压波形，第二窗口为交流输入电流波形，第三窗口输入电流连续电容C2的电压波形，第四窗口为输入电流连续电感LA的电流波形，第五窗口为直流输出端的输出电压波形，第六窗口为直流输出端的输出电流波形，第七窗口为开关管Q的驱动信号波形，控制按功率因数校正方式，从图中可以看出输入电流工作在连续状态，且跟随输入正弦电压，提高了功率因数值。

实施例四

如图6所示，是实施例四提供的一种输入电流连续变换器的电路原理图，输入正弦交流电，包括一路电流连续变换电路，本实施例中的半导体续流元件采用MOSFET管(即续流同步开关管Qb)，该电流连续变换电路包括输入电源调节电路、输入滤波电容C1、输入电流连续电感L1、输入电流连续电容C2、开关管Qa、储能电感L2、续流同步开关管Qb、输出滤波电容C3和直流输出端，输入电源调节电路包括隔离变压器T以及由交流整流二极管D1、D2构成的全波整流电路，其中，输入电流连续电感L1和储能电感L2为独立两个电感，本实施例中的输入电流连续变换器工作原理如下：

当输入上电，开关管Qa开通，则电流通过输入电流连续电感L1、开关管Qa、储能电感L2流向直流输出端；开关管Qa关断，则输入电流连续电感L1电流向输入电流连续电容C2充电，储能电感L2电流通过续流同步开关管Qb，流向直流输出端。

实施例五

如图7所示，是实施例五提供的一种输入电流连续变换器的电路原理图，输入正弦交流电，包括一路电流连续变换电路，本实施例中的半导体续流元件采用MOSFET管(即续流同步开关管Qb)，该电流连续变换电路包括输入电源调节电路、输入滤波电容C1、输入电流连续电感LA、输入电流连续电容C2、开关管Qa、储能电感LB、续流同步开关管Qb、输出滤波电容C3和直流输出端，输入电源调节电路包括隔离变压器T以及由交流同步整流管Q1、Q2构成的全波整流电路，其中，输入电流连续电感LA和储能电感LB为同一电子器件上的两个独立绕组，本实施例中的输入电流连续变换器工作原理如下：

当输入上电，开关管Qa和交流同步整流管Q1、Q2开通，则电流通过输入电流连续电感LA、开关管Qa、储能电感LB流向直流输出端；开关管Qa关断，则输入电流连续电感LA电流向输入电流连续电容C2充电，储能电感LB电流通过续流同步开关管Qb，流向直流输出端。

实施例六

如图8所示，是实施例六提供的一种输入电流连续变换器的电路原理图，输入正弦交流电，包括一路电流连续变换电路，本实施例中的半导体续流元件采用续流二极管，该电流连续变换电路包括输入电源调节电路、输入滤波电容C1、输入电流连续电感LA、输入电流连续电容C2、开关管Q、储能电感LB、续流二极管D、输出滤波电容C3和直流输出端，输入电源调节电路包括隔离变压器T以及由交流整流二极管D1、D2、D3、D4构成的全桥整流电路，其中，输入电流连续电感LA和储能电感LB为同一电子器件上的两个独立绕组，本实施例中的输入电流连续变换器工作原理如下：

当输入上电，开关管Q开通，则电流通过交流整流二极管D1、D2、D3、D4构成的全桥整流电路、输入电流连续电感LA、开关管Q、储能电感LB流向直流输出端；开关管Q关断，则输入电流连续电感LA电流向输入电流连续电容C2充电，储能电感LB电流通过续流二极管D，流向直流输出端。

实施例七

如图9所示，是实施例七提供的一种输入电流连续变换器的电路原理图，输入正弦交流电，包括三路与实施例六相同的电流连续变换电路，三路电流连续变换电路分别标示为a、b、c，三路电流连续变换电路并联连接构成三相输入变换器以适于驱动大功率负载，本实施例中的半导体续流元件采用续流二极管，a路电流连续变换电路中的输入电流连续电感LaA和储能电感LaB为同一电子器件上的两个独立绕组，b路电流连续变换电路中的输入电流连续电感LbA和储能电感LbB为同一电子器件上的两个独立绕组，c路电流连续变换电路中的输入电流连续电感LcA和储能电感LcB为同一电子器件上的两个独立绕组，本实施例中的输入电流连续变换器工作原理如下：

当输入上电，开关管Qa、Qb、Qc开通，则三相电流分别通过交流整流二极管Da1、Da2、Da3、Da4构成的a路的全桥整流电路、交流整流二极管Db1、Db2、Db3、Db4构成的b路的全桥整流电路、交流整流二极管Dc1、Dc2、Dc3、Dc4构成的c路的全桥整流电路、电流续流电感LaA、LbA、LcA、开关管Qa、Qb、Qc、储能电感LaB、LbB、LcB流向并联后的直流输出端；开关管Qa、Qb、Qc关断，则输入电流连续电感LaA、LbA、LcA电流分别向输入电流连续电容Ca2、Cb2、Cc2充电，储能电感LaB、LbB、LcB电流分别通过续流二极管Da、Db、Dc，流向并联后的直流输出端。

本实用新型的上述输入电流连续变换器具体可以是Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器或Cuk变换器。本实用新型不限于上述实施方式，可以应用于带有数字控制功能的模拟开关电源，带有数字控制功能的数字开关电源等，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种输入电流连续变换器，其特征在于，包括至少一路电流连续变换电路，所述电流连续变换电路包括依次连接的直流输入端、电流连续电路、开关电路和直流输出端；

所述电流连续电路包括输入滤波电容、输入电流连续电感和输入电流连续电容，输入滤波电容的一端和输入电流连续电感的一端连接后作为直流输入端的正极，输入电流连续电感的另一端接输入电流连续电容的一端；

所述开关电路包括开关管、储能电感、半导体续流元件和输出滤波电容，开关管的一端接输入电流连续电感的另一端和输入电流连续电容的一端，开关管的另一端接半导体续流元件的一端和储能电感的一端，储能电感的另一端和滤波电容的一端连接后作为直流输出端的正极；

直流输入端的负极、输入滤波电容的另一端、输入电流连续电容的另一端、半导体续流元件的另一端、滤波电容和直流输出端的负极连接。

2.根据权利要求1所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，所述开关管由PWM脉冲信号控制通断。

3.根据权利要求1所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，所述半导体续流元件为续流二极管或MOSFET管。

4.根据权利要求1所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，所述输入电流连续电感和储能电感为两个独立电感，或者所述输入电流连续电感和储能电感为同一电子器件上的两个独立绕组。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，包括两路所述电流连续变换电路，且两路所述电流连续变换电路并联连接。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，所述电流连续变换电路还包括输入电源调节电路，所述输入电源调节电路包括隔离变压器和全波整流电路，所述隔离变压器的输出绕组与所述全波整流电路的输入端连接，所述全波整流电路的输出端与所述直流输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，包括三路所述电流连续变换电路，且三路所述电流连续变换电路并联连接。

8.根据权利要求1-4任一项所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，所述电流连续变换电路还包括输入电源调节电路，所述输入电源调节电路包括隔离变压器和全桥整流电路，所述隔离变压器的输出绕组与所述全桥整流电路的输入端连接，所述全桥整流电路的输出端与所述直流输入端连接。

9.根据权利要求8所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，包括三路所述电流连续变换电路，且三路所述电流连续变换电路并联连接。

10.根据权利要求1、2、3、4、7或9所述的一种输入电流连续变换器，其特征在于，所述输入电流连续变换器为Buck变换器、Boost变换器、Buck-Boost变换器或Cuk变换器。

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