CN2476134Y - 一种开关电源的单相输入滤波器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种开关电源的单相输入滤波器，主要由电感L1、L2、L3，X电容CX1、CX2和Y电容CY1～CY4等组成，两个X电容相等，四个Y电容也都相同，其中，电感L1、L2、L3均为共模电感，在确保达到电磁兼容(EMC)限值要求的同时，简化了电路设计，节省了成本，提高抗干扰能力和可靠性、灵活性，可用于单相输入的电源设备中。

Description

一种开关电源的单相输入滤波器
本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及电力电子技术领域的开关电源滤波技术。
随着电子技术的发展，对用于通信等领域的开关电源的电磁兼容(EMC)性能要求越来越严格。而输入滤波技术就是提高开关电源的EMC性能的主要方法之一。现有滤波器有两种类型，一类如图1所示，输入滤波器仅由多级共模滤波电路——由多个共模电感和Y电容组成，且多个共模电感均采用同类型的磁芯材料，这类输入滤波器存在的主要问题是：如果工作频率范围大，那么装置的体积就很大，使得成本提高，如果缩小装置的体积，那么工作频率范围就无法保证足够大。还有一类如图2所示，输入滤波器由多级共模滤波电路加一级或多级差模滤波电路组成，其中多级共模滤波电路的共模电感采用同类型的磁芯材料，多级差模滤波电路由差模电感和X电容组成。这类输入滤波器存在的主要问题是要用多个差模电感、和多个电容，如：差模电感L5、L6，输入或输出端口的Y电容，电容CY3、CY4，电感之间的差模电容CX2，导致输入滤波器结构复杂、成本比较高。
为了克服现有技术中存在的缺点，本实用新型提供一种新的开关电源的单相输入滤波器，所述输入滤波器具有较宽的工作频率范围，且结构简单、成本低廉。
一种开关电源的单相输入滤波器，包括：共模电感L1、L2、L3，X电容CX1、CX2和Y电容CY1～CY4，电阻R1，单相输入端L、N与X电容CX1的两端和共模电感L1的“1”、“3”端相连；共模电感L1的“2”、“4”端分别经过Y电容CY1和CY2的一端与共模电感L2的“1”、“3”端相连，Y电容CY1和CY2的另一端与地相连；共模电感L2的“2”、“4”端分别经过Y电容CY3和CY4的一端与共模电感L3的“1”、“3”端相连，Y电容CY3和CY4的另一端与地相连；电阻R1接在共模电感L3的“1”、“3”端之间，共模电感L3的“2”、“4”端分别经过X电容CX2的两端到输出端Lo、No；
L、N为单相交流输入端口，L为相线、N为零线，分别与电网的相线和零线连接；Lo、No为滤波器的输出端口，与开关电源内部整流桥的两交流输入端相连；GND为大地或机壳；
所述开关电源的单相输入滤波器的共模电感L1、L3采用高导磁率的低频磁芯材料—Mn-Zn铁氧体，共模电感L2采用高频特性好的低导磁率磁芯材料—Ni-Zn铁氧体；
所述开关电源的单相输入滤波器在结构上具有对称性，输入、输出可互换使用。
采用本实用新型所述方法和装置，与现有技术相比，省掉了输入或输出端口的Y电容、共模电感之间的差模电容和差模电感，三个共模电感采用不同的磁芯材料，在确保达到EMC限值要求的同时，简化了电路设计，节省了成本，提高了可靠性，且更具灵活性。
图1是由多级共模电感组成的输入滤波器电路图。
图2是由多级共模电感和一级差模电感组成的输入滤波器电路图。
图3是本实用新型所述输入滤波器的电路图。
图4是本实用新型的一个实施例的电路图。
下面结合附图实施本实用型作进一步的详细描述：
图3所示的是本实用新型所述的输入滤波器的电路图，主要由电感L1、L2、L3，X电容CX1、CX2和Y电容CY1～CY4等组成，两个X电容相等，四个Y电容也都相同。其中，电感L1、L2、L3均为共模电感，且电感L1、L3采用高导磁率的低频磁芯材料—Mn-Zn铁氧体，L2采用高频特性好的低导磁率磁芯材料—Ni-Zn铁氧体。相对于图2所示的方案，该方案省掉了输入或输出端口的Y电容、共模电感之间的差模电容和差模电感，三个共模电感采用不同的磁芯材料，且电路具有对称性，输入、输出可互换使用。
如图4所示，其中包括：输入端L、N，接地端END，输出端Vo+、Vo-；由X电容CX1、共模电感L1、Y电容CY1和CY2、共模电感L2、Y电容CY3和CY4、共模电感L3、X电容CX2和放电电阻R1组成的输入滤波器；由整流桥VB1、升压电感LP、升压二极管D1、开关管Q1、滤波电容C1组成的功率因数校正电路(BOOST-PFC电路)；由四个开关管VT1～VT4和开关变压器T组成的逆变电路；整流输出滤波器。
输入的单相交流电压从L、N端输入，先经过X电容CX1与共模电感L1的“1”、“3”端相连；共模电感L1的“2”、“4”端分别经过Y电容CY1和CY2的一端与共模电感L2的“1”、“3”端相连，Y电容CY1和CY2的另一端与地相连；共模电感L2的“2”、“4”端分别经过Y电容CY3和CY4的一端与共模电感L3的“1”、“3”端相连，Y电容CY3和CY4的另一端与地相连；共模电感L3的“2”、“4”端分别经过X电容CX2的两端到整流桥VB1的两交流输入端进行整流，将交流电压变为脉动的直流电压，BOOST升压电路进行功率因数校正，再到逆变电路将直流电压变为脉冲电压，高频开关变压器T降压，最后经过全波整流滤波后输出到负载RL。
电磁干扰通常以两种方式存在：共模和差模干扰。由差模或X电容CX1、CX2和共模电感L1、L2、L3的漏感及其由于不对称所产生的差模成分共同作用，可抑制来自于电网或由开关电源内部产生企图进入电网的差模干扰；由共模或Y电容CY1～CY4和共模电感L1、L2、L3共同作用，可抑制来自于电网或由开关电源内部产生企图进入电网的共模干扰。L1、L3和X、Y电容的组合主要抑制低频段的干扰；L2和X、Y电容的组合主要抑制高频段的干扰。
输入滤波器的输入和输出端不加共模电容，满足最大失配原则，还可以减少地回路中的电磁骚扰电流。
该实施例的传导和辐射骚扰均低于有关标准的限值要求，且还有很大的余量。
从上述的实施例可以看出，本实用新型相对于现有技术中的的第二个技术方案，省去了差模电感，和输入输出端的共模电容和共模电感之间的差模电容，简化了电路设计，节省了成本。而且使得工作频率范围宽，在整个频带范围内均有很好的滤波效果。另一方面，由于输入滤波器是对称的，一方面应用灵活、方便；另一方面，能有效的抑制开关电源内部产生的电磁干扰同时，还能降低开关电源对来自外部电磁干扰的敏感度，提高抗干扰能力。

Claims (3)

1一种开关电源的单相输入滤波器，包括：共模电感(L1、L2、L3)，X电容(CX1、CX2)和Y电容(CY1～CY4)，电阻(R1)，其特征在于：单相输入端(L、N)与X电容(CX1)的两端和共模电感(L1)的“1”、“3”端相连；共模电感(L1)的“2”、“4”端分别经过Y电容(CY1、CY2)的一端与共模电感(L2)的“1”、“3”端相连，Y电容(CY1、CY2)的另一端与地相连；共模电感(L2)的“2”、“4”端分别经过Y电容(CY3、CY4)的一端与共模电感(L3)的“1”、“3”端相连，Y电容(CY3、CY4)的另一端与地相连；电阻(R1)接在共模电感(L3)的“1”、“3”端之间，共模电感(L3)的“2”、“4”端分别经过X电容(CX2)的两端到输出端Lo、No。
2如权利要求1所述的开关电源的单相输入滤波器，其特征在于：共模电感(L1、L3)采用高导磁率的低频磁芯材料—Mn-Zn铁氧体，共模电感(L2)采用高频特性好的低导磁率磁芯材料—Ni-Zn铁氧体。
3如权利要求1所述的开关电源的单相输入滤波器，其特征在于：两个X电容相等，四个Y电容相等。
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