CN217824730U - 无源无损电源功率因数校正电路 - Google Patents

无源无损电源功率因数校正电路 Download PDF

Info

Publication number
CN217824730U
CN217824730U CN202222210195.5U CN202222210195U CN217824730U CN 217824730 U CN217824730 U CN 217824730U CN 202222210195 U CN202222210195 U CN 202222210195U CN 217824730 U CN217824730 U CN 217824730U
Authority
CN
China
Prior art keywords
diode
inductor
capacitor
power supply
circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202222210195.5U
Other languages
English (en)
Inventor
张天宇
李鹍
张强
宋明
姚珍富
张俊凯
张利飞
李苏雯
李博
乔静怡
严世博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Standards and Metrology Research Institute of CARS
China Railway Test and Certification Center Ltd
Original Assignee
China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Standards and Metrology Research Institute of CARS
China Railway Test and Certification Center Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS, Standards and Metrology Research Institute of CARS, China Railway Test and Certification Center Ltd filed Critical China Academy of Railway Sciences Corp Ltd CARS
Priority to CN202222210195.5U priority Critical patent/CN217824730U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN217824730U publication Critical patent/CN217824730U/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本实用新型提供一种无源无损电源功率因数校正电路，包括：交流电源、整流桥、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第一开关管、第二开关管和负载。本实用新型提供一种针对于铁路高频开关电源的无源无损电源功率因数校正电路，采用无源器件增强电路的可靠性，并通过合理的补偿吸收电路减小在开闭状态下电路器件所收到的冲击应力，对整个电路起到很好的保护作用。

Description

无源无损电源功率因数校正电路
技术领域
本实用新型属于电子电路技术领域，具体涉及一种无源无损电源功率因数校正电路。
背景技术
现代社会中，电源是各类电子设备必不可少的重要组成部分，铁路高频开关电源是应用于铁路通信系统中的一种高质量的直流电源，是保证铁路通信系统安全、可靠运行的关键。
铁路高频开关电源电路主要结构有：EMI滤波电路、整流电路、功率因数校正电路、控制单元和采样单元等。现有的功率因数校正电路实现方式主要为：通过电流滞环控制法控制有源功率因数矫正器来实现，该方法具有以下问题：因为开关管的开关频率高，高频通断造成的开关损耗会降低电源的效率。
实用新型内容
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种无源无损电源功率因数校正电路，可有效解决上述问题。
本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型提供一种无源无损电源功率因数校正电路，包括：交流电源(AC)、整流桥、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一开关管(M)、第二开关管(N)和负载；
所述整流桥的输入端与所述交流电源(AC)连接；所述整流桥的输出正端，依次串联所述第一电感(L1)、所述第二电感(L2)、所述第三电感(L3)、所述第一二极管(D1)后，接入到所述负载的正极；所述负载的负极与所述整流桥的输出负端连接；所述负载的两端，并联安装所述第一电容(C1)；
所述第三二极管(D3)的阳极，与所述第一电感(L1)的输出端连接；所述第三二极管(D3)的阴极，连接到所述第二开关管(N)的一端；所述第二开关管(N)的另一端接到所述第五二极管(D5)的阳极；所述第五二极管(D5)的阴极，接到所述第一二极管(D1)的阴极；所述第三电容(C3)的负极，接到所述第三二极管(D3)的阴极；所述第三电容(C3)的正极，接到所述第三二极管(D3)的阴极；
所述第二二极管(D2)的阳极，与所述第一电感(L1)的输出端连接；所述第二二极管(D2)的阴极，分别与所述第四电感(L4)的输入端和所述第二电容(C2)的正极连接；所述第四电感(L4)的输出端接到所述第四二极管(D4)的阳极；所述第四二极管(D4)的阴极，接到所述第五二极管(D5)的阳极；所述第二电容(C2)的负极，接到所述整流桥的输出负端；
所述第一开关管(M)的一端，与所述第一电感(L1)的输出端连接；所述第一开关管(M)的另一端，接到所述整流桥的输出负端。
优选的，所述第一开关管(M)和所述第二开关管(N)为联动控制开关管，同时断开同时闭合导通。
本实用新型提供的无源无损电源功率因数校正电路具有以下优点：
本实用新型提供一种针对于铁路高频开关电源的无源无损电源功率因数校正电路，采用无源器件增强电路的可靠性，并通过合理的补偿吸收电路减小在开闭状态下电路器件所收到的冲击应力，对整个电路起到很好的保护作用。
附图说明
图1为本实用新型提供的无源无损电源功率因数校正电路的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
本实用新型提供一种针对于铁路高频开关电源的无源无损电源功率因数校正电路，采用无源器件增强电路的可靠性，并通过合理的补偿吸收电路减小在开闭状态下电路器件所收到的冲击应力，对整个电路起到很好的保护作用。
本实用新型提供的无源无损电源功率因数校正电路，参考图1，包括：交流电源AC、整流桥、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第一开关管M、第二开关管N和负载；
整流桥的输入端与交流电源AC连接；整流桥的输出正端，即图1中的V1端，依次串联第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一二极管D1后，接入到负载的正极；负载的负极与整流桥的输出负端连接；其中，整流桥的输出负端为图1中的V2端，负载的两端，并联安装第一电容C1；
第三二极管D3的阳极，与第一电感L1的输出端连接；第三二极管D3的阴极，连接到第二开关管N的一端；第二开关管N的另一端接到第五二极管D5的阳极；第五二极管D5的阴极，接到第一二极管D1的阴极；第三电容C3的负极，接到第三二极管D3的阴极；第三电容C3的正极，接到第三二极管D3的阴极；
第二二极管D2的阳极，与第一电感L1的输出端连接；第二二极管D2的阴极，分别与第四电感L4的输入端和第二电容C2的正极连接；第四电感L4的输出端接到第四二极管D4的阳极；第四二极管D4的阴极，接到第五二极管D5的阳极；第二电容C2的负极，接到整流桥的输出负端；
第一开关管M的一端，与第一电感L1的输出端连接；第一开关管M的另一端，接到整流桥的输出负端。
本申请中，第一开关管M和第二开关管N为联动控制开关管，同时断开同时闭合导通。
本实用新型提供的无源无损电源功率因数校正电路，其工作原理为：
1.当第一开关管M持续处于闭合状态时，第二开关管N同样持续处于闭合状态，此时负载为断电状态，电流流向为：
交流电源AC提供的交流电经整流桥整流后，从整流桥的输出正端流出，流经第一电感L1和第一开关管M后，流回整流桥的输出负端，并最终流回交流电的负极。
2、当第一开关管M持续处于断开状态时，第二开关管N同样持续处于断开状态，此时为向负载正常供电状态，电流流向为：
交流电源AC提供的交流电经整流桥整流后，从整流桥的输出正端流出，流经第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第一二极管D1后，向负载供电，并从负载的负极流回整流桥的输出负端，并最终流回交流电的负极。
另外，在此状态时，由于第一电容C1与负载并联，因此，第一电容C1为充满电状态。第二电容C2同样为充满电状态，由于第二电容C2充满电，因此，在图1中，P1点、P2点和P3点的电势相等，不存在电势差，因此，电流不会通过第二二极管D2-第四电感L4-第四二极管D4-第五二极管D5后，向负载供电。
3.当第一开关管M从断开状态转为闭合状态时，第二开关管N同步动作，负载由供电状态转为停止供电状态，此种情况的电流流向为：
1)第一开关管M的导通电流开始增加，第一二极管D1的电流开始减小，因为存在第二电感L2和第三电感L3，通过第一开关管M的电流和通过第一二极管D1的电流缓慢变化，使得第一开关管M有较小的导通损耗。
2)当通过第一二极管D1的电流持续减小至零时，随着第一电容C1上正极下负极开始放电，第一二极管D1进入反向恢复状态。第一二极管D1的反向电流变化速率受第三电感L3控制，流经第三电感L3的电流不会跃变，减少了第一二极管D1反向恢复损耗。
其中，第一电容C1放电时的电流流向为：第一电容C1的正极，第一二极管D1、第三电感L3、第二电感L2、第一开关管M和第一电容C1的负极。
3)第一电容C1放电结束，第一开关管M两侧电压变为零，第一开关管M完成闭合全过程。
在第一开关管M闭合过程中，流经第一开关管M的电流均为线性变化未产生跃变，减少了第一开关管M损耗。
4.当第一开关管M从闭合状态转为断开状态时，第二开关管N同步动作，负载由停止供电状态转为供电状态。此种情况的电流流向为：
1)当第一开关管M断开时，通过第一电感L1的电流流经第二二极管D2后，流向第二电容C2，开始向第二电容C2充电，直至第一开关管M两侧电压为零，因此，减少了第一开关管M断开损耗。第二电容C2充电过程中，因存在第一电感L1，第二电容C2两端电压连续变化不会存在跃变，其两端电压最终等同于输出额定电压。
2)当第二电容C2充满电时，其两端电压等同于输出额定电压时，第二电容C2所在支路为断开状态，第三二极管D3所在支路导通，第三电容C3开始充电。
第三电容C3充电时的电流流向为：交流电源AC提供的交流电经整流桥整流后，从整流桥的输出正端流出，流经第一电感L1、第三二极管D3、第三电容C3、第一二极管D1后，向负载供电，并从负载的负极流回整流桥的输出负端，并最终流回交流电的负极。
3)当第三电容C3(上负极下正极)充电结束，其两侧电势差为零，所在支路为断开状态。此时，交流电源经整流桥整流后，向负载正常供电。
本实用新型提出的无源无损功率因数校正电路在实现功率因数校正的基础上，极大的降低主开关内部电阻的损耗。校正电路将无源器件上的能量以谐振的方式实现电压和电流的相互转换，使电路能够在零电流状态下开通，在零电压状态下关断，减少电压和电流对电路的应力，保护开关器件。该电路主要特性有：
1)电路实现软开关
电路中的第一开关管M零电流状态下开通，在零电压状态下关断，使升压二极管，即第一二极管D1实现软关断，降低第一二极管D1反向恢复损耗。整个电路网络的开关都受到谐振电感的制约，提升电路整体的效率。
2)电路中各元器件承受应力减小。
电路中的第一开关管M零电流状态下开通，在零电压状态下关断，其电流电压应力都很小。升压二极管，即第一二极管D1反向恢复电流受电感抑制，减小了正向导通和反向恢复过程的电流应力；第三电感L3降低了整个电路网络中其它二极管的电流应力。最终整个电路网络各元器件应力都有不同程度的下降，延长了各元器件的使用寿命，增强了整个电路的可靠性。
3)电路中元器件均采用无源器件
整个电路中元器件均采用无源器件构成，不需要增加额外的控制电路，在实际应用中提高了使用的可靠性，降低了使用成本。
以上所述仅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，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种无源无损电源功率因数校正电路，其特征在于，包括：交流电源(AC)、整流桥、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五二极管(D5)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第一开关管(M)、第二开关管(N)和负载；
所述整流桥的输入端与所述交流电源(AC)连接；所述整流桥的输出正端，依次串联所述第一电感(L1)、所述第二电感(L2)、所述第三电感(L3)、所述第一二极管(D1)后，接入到所述负载的正极；所述负载的负极与所述整流桥的输出负端连接；所述负载的两端，并联安装所述第一电容(C1)；
所述第三二极管(D3)的阳极，与所述第一电感(L1)的输出端连接；所述第三二极管(D3)的阴极，连接到所述第二开关管(N)的一端；所述第二开关管(N)的另一端接到所述第五二极管(D5)的阳极；所述第五二极管(D5)的阴极，接到所述第一二极管(D1)的阴极；所述第三电容(C3)的负极，接到所述第三二极管(D3)的阴极；所述第三电容(C3)的正极，接到所述第三二极管(D3)的阴极；
所述第二二极管(D2)的阳极，与所述第一电感(L1)的输出端连接；所述第二二极管(D2)的阴极，分别与所述第四电感(L4)的输入端和所述第二电容(C2)的正极连接；所述第四电感(L4)的输出端接到所述第四二极管(D4)的阳极；所述第四二极管(D4)的阴极，接到所述第五二极管(D5)的阳极；所述第二电容(C2)的负极，接到所述整流桥的输出负端；
所述第一开关管(M)的一端，与所述第一电感(L1)的输出端连接；所述第一开关管(M)的另一端，接到所述整流桥的输出负端。
2.根据权利要求1所述的无源无损电源功率因数校正电路，其特征在于，所述第一开关管(M)和所述第二开关管(N)为联动控制开关管，同时断开同时闭合导通。
CN202222210195.5U 2022-08-22 2022-08-22 无源无损电源功率因数校正电路 Active CN217824730U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202222210195.5U CN217824730U (zh) 2022-08-22 2022-08-22 无源无损电源功率因数校正电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202222210195.5U CN217824730U (zh) 2022-08-22 2022-08-22 无源无损电源功率因数校正电路

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN217824730U true CN217824730U (zh) 2022-11-15

Family

ID=83976222

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202222210195.5U Active CN217824730U (zh) 2022-08-22 2022-08-22 无源无损电源功率因数校正电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN217824730U (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101527520B (zh) 基于llc串联谐振的单级单相ac-dc变换器
CN108900100B (zh) 一种单相高效高频隔离型整流器
CN108183603B (zh) 一种单级无桥软开关谐振隔离型功率因数校正电路
CN104506039A (zh) 一种双向隔离直流-直流变换器
CN211656002U (zh) 一种谐振无桥升压功率因数校正ac-dc变换器
CN105939126B (zh) 一种开关电感型混合准z源逆变器
CN107370404A (zh) 集成pfc高压半桥谐振同步整流ac/dc电源模块
CN107147296A (zh) 一种带下拉有源钳位支路的隔离型dc‑dc升压变换器
CN204244077U (zh) 一种双向隔离直流-直流变换器
CN103618449A (zh) 带有电荷泵的三绕组耦合电感双管升压变换器
CN114665700B (zh) 正反激-谐振式单级无桥隔离型pfc变换器
CN103618444A (zh) 三绕组耦合电感zvs/zcs双管升压变换器
CN108964449A (zh) 一种新型ac-dc（dc-dc）电路及控制方法
CN104779807B (zh) 一种应用在分布式电源中的llc谐振变换器
CN107017779A (zh) 一种带下拉有源钳位支路的隔离型dc‑dc升压变换器控制方法
CN112398330B (zh) 一种无桥pfc变换器及其控制方法
CN110266191A (zh) 一种软开关型双向串联谐振变换器及其恒增益控制方法
CN106452152A (zh) 一种开关升压型高增益准z源逆变器
CN101924481B (zh) 一种pfc整流电路
CN102983738A (zh) 变压器原边电压缓冲型全桥单级功率因数校正器
CN105978372B (zh) 一种拓扑电路以及半桥拓扑电路以及三相全桥拓扑电路
CN201766503U (zh) 一种双端反激型无源无损开关电源拓扑
CN217824730U (zh) 无源无损电源功率因数校正电路
CN218449862U (zh) 新型脉冲等离子电源
CN116581721A (zh) 一种晶闸管型直流断路器及故障清除方法

Legal Events

Date Code Title Description
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant