CN107887898A - 一种单相pfc电路的浪涌防护电路及电力电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单相功率因数校正PFC电路的浪涌防护电路及电力电子设备，所述PFC电路的输入端与火线L连接，还包括气体放电管和压敏电阻，其中：所述压敏电阻并联在所述PFC电路与火线L连接的输入端与零线之间；所述气体放电管的一端与所述零线连接，另一端连接地线。采用本发明提供的单相PFC的浪涌防护电路及电力电子设备，其印制电路板PCB布局简单，体积小，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种单相PFC(Power FactorCorrection，功率因数校正)电路的浪涌防护电路及电力电子设备。
背景技术
在电力电子技术领域中，电力电子产品的浪涌防护特性至关重要，它直接关系着产品的生命周期和可靠持续运行能力。一般的，单相电输入的电力电子产品的输入端都有功率因数校正PFC电路，当出现浪涌激励时，PFC电路极易受到干扰。浪涌激励会流过PFC电路中的半导体器件，导致这些器件过压、过流损坏。
在现有技术中，单相PFC电路的浪涌防护电路如图1所示，所述电路中包括三个压敏电阻和一个气体放电管，第一压敏电阻RV1一端与火线L连接，另一端与气体放电管的一端连接；第二压敏电阻RV2一端与零线连接，另一端与第一压敏电阻RV1和气体放电管的连接点连接；第三压敏电阻RV3一端与火线L连接，另一端与零线连接；所述气体放电管一端与第一压敏电阻RV1和第二压敏电阻RV2连接，另一端接地。火线L与零线之间的差模浪涌由第三压敏电阻RV3吸收；火线L与地线之间的共模浪涌由第一压敏电阻RV1和气体放电管吸收；零线与地线之间的共模浪涌由第二压敏电阻RV2和气体放电管吸收。
现有技术的浪涌防护电路中需要依靠三个压敏电阻和一个气体放电管来吸收浪涌激励，实现对PFC电路的浪涌防护，使浪涌防护电路中的印制电路板PCB布局困难，体积大，成本高。
发明内容
本发明实施例提供一种单相PFC电路的浪涌防护电路及电力电子设备，用以解决现有单相PFC电路的浪涌防护电路中PCB布局困难，体积大，成本高的问题。
本发明实施例公开了一种单相功率因数校正PFC电路的浪涌防护电路，所述PFC电路的输入端与火线L连接，所述浪涌防护电路还包括气体放电管和压敏电阻，其中：
所述压敏电阻并联在所述PFC电路与火线L连接的输入端与零线之间；
所述气体放电管的一端与所述零线连接，另一端连接地线。
进一步地，所述电路还包括：主路保险管；
所述主路保险管与所述压敏电阻串联，所述主路保险管未与所述压敏电阻连接的一端与所述火线L连接，所述PFC电路与火线L连接的输入端连接所述主路保险管与所述压敏电阻的串接点。
进一步地，所述电路还包括：保险管；
所述保险管与所述压敏电阻串联，所述保险管未与所述压敏电阻连接的一端与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接。
进一步地，所述PFC电路包括：整流电路、第一升压电路、第二升压电路、第一电容和第二电容；
所述整流电路的输入端与火线L连接，所述整流电路的一个输出端与第一升压电路连接，另一输出端与第二升压电路连接；
所述第一升压电路的一个输出端作为所述PFC电路的一个输出端，所述第一升压电路的另一输出端连接所述第二升压电路的一个输出端，所述第二升压电路的另一输出端作为所述PFC电路的另一个输出端；
所述第一升压电路和第二升压电路连接的连接点与所述零线连接；
所述第一电容串联在所述第一升压电路的两个输出端之间；
所述第二电容串联在所述第二升压电路的两个输出端之间。
进一步地，所述PFC电路还包括：第五二极管和第六二极管；
所述第五二极管的阳极与所述整流电路的一个输出端连接，所述第五二极管的阴极连接所述PFC电路的一个输出端；
所述第六二极管的阴极与所述整流电路的另一输出端连接，所述第六二极管的阳极连接所述PFC电路的另一输出端。
进一步地，所述PFC电路还包括：第五二极管和第六二极管；
所述第五二极管的阳极与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接，所述第五二极管的阴极连接所述PFC电路的一个输出端；
所述第六二极管的阴极与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接，所述第六二极管的阳极连接所述PFC电路的另一输出端。
进一步地，所述第一升压电路包括：第一电感、第三二极管和第一开关管；
所述第一电感的一端与所述整流电路的一个输出端连接，另一端连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极作为所述第一升压电路的一个输出端；
所述第一开关管的一端与所述第一电感和第三二极管连接的连接点连接，另一端作为所述第一升压电路的另一个输出端。
进一步地，所述第二升压电路包括：第二电感、第四二极管和第二开关管；
所述第二电感的一端与所述整流电路的一个输出端连接，另一端连接所述第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极作为所述第二升压电路的一个输出端；
所述第二开关管的一端与所述第二电感和第四二极管连接的连接点连接，另一端作为所述第二升压电路的另一个输出端。
进一步地，所述第二开关管包括反并联体二极管的开关管，所述第一开关管包括反并联二极管的开关管。
本发明实施例提供了一种电力电子设备，包括所述单相功率因数校正PFC电路的浪涌防护电路。
本发明实施例提供了一种单相PFC电路的浪涌防护电路及电力电子设备，所述PFC电路的输入端与火线L连接，所述浪涌防护电路还包括气体放电管和压敏电阻，其中：所述压敏电阻并联在所述PFC电路与火线L连接的输入端与零线之间；所述气体放电管的一端与所述零线连接，另一端连接地线。由于本发明实施例中火线L与零线之间并联有压敏电阻RV，可以吸收火电与零线之间的差模浪涌；而火线L与地线之间的共模浪涌可以通过压敏电阻RV和气体放电管吸收；零线与地线之间的共模浪涌可以由气体放电管吸收，从而在实现浪涌防护的同时减少了压敏电阻，因此可以简化浪涌防护电路的布局，并减小其体积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的单相PFC电路的浪涌防护电路的示意图；
图2为本发明实施例1提供的单相PFC电路的浪涌防护电路的示意图；
图3为本发明实施例2提供的单相PFC电路的浪涌防护电路的示意图；
图4为本发明实施例2提供的另一单相PFC电路的浪涌防护电路示意图；
图5为本发明实施例3提供的单相PFC电路的浪涌防护电路的示意图；
图6为本发明实施例3提供的另一单相PFC电路的浪涌防护电路示意图；
图7为本发明实施例3提供的再一单相PFC电路的浪涌防护电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
图2为本发明实施例提供的单相PFC电路的浪涌防护电路连接结构示意图，所述PFC电路的输入端与火线L连接，还包括气体放电管G和压敏电阻RV，其中：
所述压敏电阻RV并联在所述PFC电路与火线L连接的输入端与零线之间；
所述气体放电管的一端与所述零线连接，另一端连接地线。
为保证浪涌防护电路能够对PFC电路进行有效防护，并且不影响PFC电路的元器件正常工作，压敏电阻RV的导通电压应小于待防护的元器件能够承受的最大电压、并且大于待防护的元器件正常工作时的工作电压。
当未出现浪涌激励时，压敏电阻RV处于高阻状态，不影响PFC电路的元器件正常工作。
当出现浪涌激励时，本发明实施例提供的单相PFC电路的浪涌防护电路中，压敏电阻RV导通，构成了浪涌能量的一个吸收通道。对于火线L和零线之间的浪涌能量通过压敏电阻RV吸收；火线L和地线之间的浪涌能量通过压敏电阻RV和气体放电管G吸收；零线和地线之间的浪涌能量通过气体放电管G吸收。
当浪涌激励消失后，压敏电阻RV自动恢复至高阻状态。
由于本发明实施例中火线L与零线之间并联有压敏电阻RV，可以吸收火电与零线之间的差模浪涌；而火线L与地线之间的共模浪涌可以通过压敏电阻RV和气体放电管吸收；零线与地线之间的共模浪涌可以由气体放电管吸收，从而在实现浪涌防护的同时减少了压敏电阻，因此可以简化浪涌防护电路的布局，并减小其体积，并有效降低了成本。
实施例2：
在本发明上述实施例的基础上，为了防止过电流和短路起火，同时防止压敏电阻RV损坏，在浪涌防护电路中还可以增加保险管，图3为本发明实施例提供的单相PFC电路的浪涌防护电路的示意图，所述单相PFC的浪涌防护电路还包括：主路保险管F；
所述主路保险管F与所述压敏电阻RV串联，所述主路保险管F未与所述压敏电阻RV连接的一端与火线L连接，所述PFC电路与火线L连接的输入端连接所述主路保险管F与所述压敏电阻RV的串接点。
当所述电路出现浪涌激励时，有可能因为电流过大导致电路中出现短路而起火或者导致压敏电阻RV损坏。本发明实施例中，所述主路保险管F与所述压敏电阻RV串联，所述主路保险管F未与所述压敏电阻RV连接的一端与火线L连接，此时，当所述电路中电流增大到一定程度时，所述主路保险管F自身熔断切断电流，避免了所述电路因为电流过大导致电路中出现短路而起火或者导致压敏电阻RV损坏的情况。
当火线L没有主路保险管，或者火线L上有主路保险管，但主路保险管位置距离压敏电阻RV较远时，为了进一步保护压敏电阻，在上述各实施例基础上，所述电路还包括：保险管F；如图4所示：
所述保险管F与所述压敏电阻RV串联，所述保险管F未与所述压敏电阻RV连接的一端与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接。
当所述电路出现浪涌激励时，有可能因为电流过大导致压敏电阻RV损坏。电路包括：保险管F，所述保险管F与所述压敏电阻RV串联，所述保险管F未与所述压敏电阻RV连接的一端与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接，此时，当所述电路中电流增大到一定程度时，所述保险F管自身熔断切断电流，避免了所述电路因为电流过大导致压敏电阻RV损坏的情况。
在本实施例中，浪涌防护电路还可以同时包括所述主路保险管和保险管，从而进一步防止过电流和短路起火，同时进一步防止压敏电阻损坏。
实施例3：
在上述各实施例的基础上，所述PFC电路包括：
整流电路、第一升压电路、第二升压电路、第一电容C1和第二电容C2；
所述整流电路的输入端与火线L连接，所述整流电路的一个输出端与第一升压电路连接，另一输出端与第二升压电路连接；
所述第一升压电路的一个输出端作为所述PFC电路的一个输出端，所述第一升压电路的另一输出端连接所述第二升压电路的一个输出端，所述第二升压电路的另一输出端作为所述PFC电路的另一个输出端；
所述第一升压电路和第二升压电路连接的连接点与所述零线连接；
所述第一电容C1串联在所述第一升压电路的两个输出端之间；
所述第二电容C2串联在所述第二升压电路的两个输出端之间。
所述整流电路包括：第一二极管D1和第二二极管D2；
所述第一二极管D1的阴极作为所述整流电路的一个输出端，所述第一二极管D1的阳极与所述第二二极管D2的阴极连接，并且所述第二二极管D2的阳极作为所述整流电路的另一个输出端，所述压敏电阻RV未与零线连接的一端连接在所述第一二极管D1与所述第二二极管D2连接的连接点上。
所述第一升压电路包括：第一电感L1、第三二极管D3和第一开关管Q1；
所述第一电感L1的一端与所述整流电路的一个输出端连接，另一端连接所述第三二极管D3的阳极，所述第三二极管D3的阴极作为所述第一升压电路的一个输出端；
所述第一开关管Q1的一端与所述第一电感L1和第三二极管D3连接的连接点连接，另一端作为所述第一升压电路的另一个输出端。
所述第二升压电路包括：第二电感L2、第四二极管D4和第二开关管Q2；
所述第二电感L2的一端与所述整流电路的一个输出端连接，另一端连接所述第四二极管D4的阴极，所述第四二极管D4的阳极作为所述第二升压电路的一个输出端；
所述第二开关管Q2的一端与所述第二电感L2和第四二极管D4连接的连接点连接，另一端作为所述第二升压电路的另一个输出端。
所述第二开关管Q2包括反并联体二极管的开关管，所述第一开关管Q1包括反并联二极管的开关管。
通过压敏电阻和气体放电管可以有效的吸收浪涌，但可能还会存在残余电流，当残余电流过大时，可能会使PFC电路中元器件损坏，为了进一步保证PFC电路中元器件的安全性，如图5所示，所述电路还包括：
第五二极管D5和第六二极管D6；
所述第五二极管D5的阳极与所述整流电路的一个输出端连接，所述第五二极管D5的阴极连接所述PFC电路的一个输出端；
所述第六二极管D6的阴极与所述整流电路的另一输出端连接，所述第六二极管D6的阳极连接所述PFC电路的另一输出端。
当火线L和零线之间出现正向差模浪涌时，大部分浪涌能量被压敏电阻RV吸收，残余电流则会流过第一二极管D1、第五二极管D5和第一电容C1，被第一电容C1吸收，这样第一升压电路中的第三二极管D3、第一开关管Q1，第二升压电路中的第四二极管D3、第二开关管Q1就不会流过浪涌电流，从而保护该PFC电路中的元器件。
当火线L和零线之间出现负向差模浪涌时，大部分浪涌能量被压敏电阻RV吸收，残余电流则会流过第二电容C2、第六二极管D6和第二二极管D2，被第二电容C2吸收，这样第二升压电路中的第四二极管D4、第二开关管Q2，第一升压电路中的第三二极管D3、第一开关管Q1就不会流过浪涌电流，从而保护该PFC电路中的元器件。
当然图5中也可以在压敏电阻与火线串联的支路中增加保险管，此电路结构图就不再此描述了，相信本领域技术人员可以根据上述各实施例的描述确定该电路连接结构。
或者，当所述电路中包括：第五二极管和第六二极管时，所述第五二极管和第六二极管的连接关系还可以如图6所示：
所述第五二极管D5的阳极与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接，所述第五二极管D5的阴极连接所述PFC电路的一个输出端；
所述第六二极管D6的阴极与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接，所述第六二极管D6的阳极连接所述PFC电路的另一输出端。
当火线L和零线之间出现正向差模浪涌时，大部分浪涌能量被压敏电阻RV吸收，残余电流则会流过第五二极管D5和第一电容C1，被第一电容C1吸收，这样第一升压电路中的第三二极管D3、第一开关管Q1，第二升压电路中的第四二极管D3、第二开关管Q1就不会流过浪涌电流，从而保护该PFC电路中的元器件。同时，第一二极管D1和第二二极管D2也不会流过浪涌电流，因此也保护了第一二极管D 1和第二二极管D2。
当火线L和零线之间出现负向差模浪涌时，大部分浪涌能量被压敏电阻RV吸收，残余电流则会流过第二电容C2和第六二极管D6，被第二电容C2吸收，这样第二升压电路中的第四二极管D4、第二开关管Q2，第一升压电路中的第三二极管D3、第一开关管Q1就不会流过浪涌电流，从而保护该PFC电路中的元器件。同时，第二二极管D2和第一二极管D1也不会流过浪涌电流，因此保护了第二二极管D2和第一二极管D1。
或者保险管F还可以设置在压敏电阻与火线串联的支路中，如图7所示，当火线L和零线之间出现正向差模浪涌时，大部分浪涌能量被压敏电阻RV吸收，残余电流则会流过第五二极管D5和第一电容C1，被第一电容C1吸收，这样第一升压电路中的第三二极管D3、第一开关管Q1，第二升压电路中的第四二极管D3、第二开关管Q1就不会流过浪涌电流，从而保护该PFC电路中的元器件。同时，第一二极管D1和第二二极管D2也不会流过浪涌电流，因此也保护了第一二极管D1和第二二极管D2。
当火线L和零线之间出现负向差模浪涌时，大部分浪涌能量被压敏电阻RV吸收，残余电流则会流过第二电容C2和第六二极管D6，被第二电容C2吸收，这样第二升压电路中的第四二极管D4、第二开关管Q2，第一升压电路中的第三二极管D3、第一开关管Q1就不会流过浪涌电流，从而保护该PFC电路中的元器件。同时，第二二极管D2和第一二极管D1也不会流过浪涌电流，因此保护了第二二极管D2和第一二极管D1。
实施例4：
本发明实施例提供了一种电力电子设备，包括上述各实施例中的单相功率因数校正PFC电路的浪涌防护电路。
本发明实施例提供了一种单相PFC电路的浪涌防护电路及电力电子设备，所述PFC电路的输入端与火线L连接，还包括气体放电管和压敏电阻，其中：所述压敏电阻并联在所述PFC电路与火线L连接的输入端与零线之间；所述气体放电管的一端与所述零线连接，另一端连接地线。火线L与零线之间的差模浪涌由压敏电阻RV吸收；火线L与地线之间的共模浪涌由压敏电阻RV和气体放电管吸收；零线与地线之间的共模浪涌由气体放电管吸收。因此，本发明实施例提供的单相PFC电路的浪涌防护电路能够通过一个压敏电阻和气体放电管对浪涌能量进行吸收，实现对PFC电路的浪涌防护，使得单相PFC的浪涌防护电路中的PCB布局简单，体积小，成本低。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种单相功率因数校正PFC电路的浪涌防护电路，所述PFC电路的输入端与火线L连接，其特征在于，还包括气体放电管和压敏电阻，其中：
所述压敏电阻并联在所述PFC电路与火线L连接的输入端与零线之间；
所述气体放电管的一端与所述零线连接，另一端连接地线。
2.如权利要求1所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述电路还包括：主路保险管；
所述主路保险管与所述压敏电阻串联，所述主路保险管未与所述压敏电阻连接的一端与所述火线L连接，所述PFC电路与火线L连接的输入端连接所述主路保险管与所述压敏电阻的串接点。
3.如权利要求1或2所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述电路还包括：保险管；
所述保险管与所述压敏电阻串联，所述保险管未与所述压敏电阻连接的一端与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接。
4.如权利要求3所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述PFC电路包括：整流电路、第一升压电路、第二升压电路、第一电容和第二电容；
所述整流电路的输入端与火线L连接，所述整流电路的一个输出端与第一升压电路连接，另一输出端与第二升压电路连接；
所述第一升压电路的一个输出端作为所述PFC电路的一个输出端，所述第一升压电路的另一输出端连接所述第二升压电路的一个输出端，所述第二升压电路的另一输出端作为所述PFC电路的另一个输出端；
所述第一升压电路和第二升压电路连接的连接点与所述零线连接；
所述第一电容串联在所述第一升压电路的两个输出端之间；
所述第二电容串联在所述第二升压电路的两个输出端之间。
5.如权利要求4所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述PFC电路还包括：第五二极管和第六二极管；
所述第五二极管的阳极与所述整流电路的一个输出端连接，所述第五二极管的阴极连接所述PFC电路的一个输出端；
所述第六二极管的阴极与所述整流电路的另一输出端连接，所述第六二极管的阳极连接所述PFC电路的另一输出端。
6.如权利要求4所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述PFC电路还包括：第五二极管和第六二极管；
所述第五二极管的阳极与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接，所述第五二极管的阴极连接所述PFC电路的一个输出端；
所述第六二极管的阴极与所述PFC电路与火线L连接的输入端连接，所述第六二极管的阳极连接所述PFC电路的另一输出端。
7.如权利要求4所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述第一升压电路包括：第一电感、第三二极管和第一开关管；
所述第一电感的一端与所述整流电路的一个输出端连接，另一端连接所述第三二极管的阳极，所述第三二极管的阴极作为所述第一升压电路的一个输出端；
所述第一开关管的一端与所述第一电感和第三二极管连接的连接点连接，另一端作为所述第一升压电路的另一个输出端。
8.如权利要求4所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述第二升压电路包括：第二电感、第四二极管和第二开关管；
所述第二电感的一端与所述整流电路的一个输出端连接，另一端连接所述第四二极管的阴极，所述第四二极管的阳极作为所述第二升压电路的一个输出端；
所述第二开关管的一端与所述第二电感和第四二极管连接的连接点连接，另一端作为所述第二升压电路的另一个输出端。
9.如权利要求7或8所述的单相PFC电路的浪涌防护电路，其特征在于，所述第二开关管包括反并联体二极管的开关管，所述第一开关管包括反并联二极管的开关管。
10.一种电力电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的单相功率因数校正PFC电路的浪涌防护电路。
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