CN216981805U - 一种填谷电路及ac/dc开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种填谷电路及AC/DC开关电源，填谷电路包括：第一储能单元、第二储能单元、二极管D1至D3、开关S1和S2、整流桥D01和D02；整流桥D01和D02以及开关电源第一交流输入端连接在一起、第二交流输入端连接在一起，整流桥D01直流输出正端、第一储能单元一端和二极管D1阴极共同连接开关电源输出正端，整流桥D01直流输出负端连接开关S1一端，开关S1另一端同时连接第一储能单元另一端、二极管D2阴极和二极管D3阳极，整流桥D02直流输出正端连接开关S2一端，开关S2另一端同时连接二极管D3阴极、第二储能单元一端和二极管D1阳极，整流桥D02直流输出负端、第二储能单元另一端和二极管D2阳极共同连接开关电源输出负端。本实用新型适用宽压输入场合。

Description

一种填谷电路及AC/DC开关电源

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种填谷电路，用于对AC/DC开关电源的输入电压进行整流滤波。

背景技术

电网主流的供电形式为正弦交流供电，而各领域都对直流供电有需求，因此需要将各种幅值的交流电整流为直流电，由于各个国家民用电网、工业用电电压不一致，开关电源的宽范围输入设计能够兼容不同应用场合，是一种较好的解决方案。

如图1所示为传统的AC/DC开关电源输入整流滤波电路原理图，由整流电路和滤波电路构成，其中的整流电路为整流桥，为了获得较宽的输入电压范围，要求滤波电路满足低压时容量较大，从而减小输入电压纹波，高压时电容和开关管耐压较大，从而避免开关电源被损坏，因此其中的滤波电路通常采用图1所示方案，将用于储能的电容按照多个串联多个并联的形式进行组合，这样的组合形式会造成成本较高、体积较大的劣势，对目前主流小体积、低成本的开关电源开发思路相悖。

综上，宽范围的开关电源虽然对输入电压范围具有较强的兼容性，但是在参数设计、滤波电容选型上难度更大，为了兼容性可能会增加电路的体积和重量，同时也会带来较大的成本压力，因此有必要进行改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种填谷电路及AC/DC开关电源，解决开关电源在高压输入时电容、功率开关管耐压不足和低压输入时输入大电容电压纹波较大的问题。

作为本实用新型的第一个方面，所提供的填谷电路的技术方案如下：

一种填谷电路，应用于AC/DC开关电源，所述的填谷电路包括：第一储能单元、第二储能单元、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一开关、第二开关、第一整流桥和第二整流桥；所述的第一整流桥的第一交流输入端和所述的第二整流桥的第一交流输入端连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的第一交流输入端，第一整流桥的第二交流输入端和所述的第二整流桥的第二交流输入端连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的第二交流输入端，所述的第一整流桥的直流输出正端、所述的第一储能单元的一端和所述的第一二极管的阴极连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的输出正端，所述的第一整流桥的直流输出负端连接所述的第一开关的一端，所述的第一开关的另一端同时连接所述的第一储能单元的另一端、所述的第二二极管的阴极和所述的第三二极管的阳极，所述的第二整流桥的直流输出正端连接所述的第二开关的一端，所述的第二开关的另一端同时连接所述的第三二极管的阴极、所述的第二储能单元的一端和所述的第一二极管的阳极，所述的第二整流桥的直流输出负端、所述的第二储能单元的另一端和所述的第二二极管的阳极连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的输出负端。

优选地，所述的第一开关为机械开关、MOS管、继电器、三极管、晶闸管或IGBT。

优选地，所述的第二开关为机械开关、MOS管、继电器、三极管、晶闸管或IGBT。

优选地，所述的第一储能单元和所述的第二储能单元的参数保持一致。

优选地，所述的第一储能单元和所述的第二储能单元为电容。

作为本实用新型的第二个方面，所提供的AC/DC开关电源的技术方案如下：

一种AC/DC开关电源，包括上述的填谷电路；所述的第一整流桥的第一交流输入端和所述的第二整流桥的第一交流输入端连接在一起后连接所述的 AC/DC开关电源的第一交流输入端；所述的第一整流桥的第二交流输入端和所述的第二整流桥的第二交流输入端连接在一起后连接所述的AC/DC开关电源的第二交流输入端；所述的第一整流桥的直流输出正端、所述的第一储能单元的一端和所述的第一二极管的阴极连接在一起后连接所述的AC/DC开关电源的输出正端；所述的第二整流桥的直流输出负端、所述的第二储能单元的另一端和所述的第二二极管的阳极连接在一起后连接所述的AC/DC 开关电源的输出负端。

本实用新型专利的工作原理后面会结合具体实施例进行详细说明，此处不赘述，所述储能单元为电容时，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、通过控制第一开关和第二开关的导通与关断，可以调整滤波电路中第一储能单元和第二储能单元的连接关系，从而调整滤波电路的容量，能够为不同电压范围的输入电压提供合适的滤波容量，适用于交流的宽压输入或光伏直流输入场合，有效降低了电路成本；

2、在母线电压为高压输入时关断第一开关和第二开关，此时两储能单元为串联工作模式，可以降低对大容量储能单元、AC/DC开关电源中功率开关管耐压选型的要求，降低成本，同时在滤波电路给后级供电时，由于减小了大容量储能单元的容量，使得滤波电路中的第一储能单元和第二储能单元放电时，滤波电路两端电压下降更多，可以增大整流桥中二极管的导通角，提高高压输入下的PF值；

3、在母线电压为低压输入时开通第一开关和第二开关，此时两储能单元为并联充电工作模式，滤波电路容量增大，可以使得启机瞬间的冲击电流降低，同时解决低压输出电压起伏波动大的问题，减小***体积，降低成本。

附图说明

图1为传统的AC/DC开关电源输入整流滤波电路原理图；

图2为本实用新型的填谷电路第一实施例的原理图；

图3为本实用新型的填谷电路第二实施例的原理图。

具体实施方式

为使得本实用新型技术方案更加清晰，以下结合附图对本实用新型实施例进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的部分实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动，对本实用新型做出其它多种形式的修改、替换或变更，仍属于本实用新型的保护范围。

第一实施例

图2为本实用新型的填谷电路第一实施例，包括：第一储能单元101、第二储能单元102、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关S1、第二开关S2、第一整流桥D01和第二整流桥D02；第一整流桥D01的第一交流输入端和第二整流桥D02的第一交流输入端连接在一起后用于连接AC/DC开关电源的第一交流输入端L，第一整流桥D01的第二交流输入端和第二整流桥的第二交流输入端连接在一起后用于连接AC/DC开关电源的第二交流输入端N，第一整流桥D01的直流输出正端、第一储能单元101的一端和第一二极管D1的阴极连接在一起后用于连接AC/DC开关电源的输出正端VOUT，第一整流桥D01 的直流输出负端连接第一开关S1的一端，第一开关S1的另一端同时连接第一储能单元101 的另一端、第二二极管D2的阴极和第三二极管D3的阳极，第二整流桥D02的直流输出正端连接第二开关S2的一端，第二开关S2的另一端同时连接第三二极管D3的阴极、第二储能单元102的一端和第一二极管D1的阳极，第二整流桥D02的直流输出负端、第二储能单元102的另一端和第二二极管D2的阳极连接在一起后用于连接AC/DC开关电源的输出负端(接地端)。

其中的第一储能单元101和第二储能单元102为滤波电路的核心元器件，第一二极管 D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第一开关S1和第二开关S2为实现第一储能单元101和第二储能单元102依据不同的输入电压采用不同的方式进行连接的辅助器件。

优选地，第一储能单元101和第二储能单元102的参数保持一致，有利于各储能单元在串联充电时实现均压。

作为第一储能单元101和第二储能单元102的一种具体的实施方式，为电容，可以是单只电容，也可以是多只电容串联或者并联。

本实施例的电路的工作原理为：

(1)在母线电压(即第一整流桥D01的直流输出正端和第二整流桥D02直流输出负端间的电压)为高压输入时，此时控制第一开关S1和第二开关S2均处于关断状态，第一二极管D1和第二二极管D2处于截止状态，第三二极管D3导通，储能单元101与储能单元102为串联方式进行充电，充电回路为：第一整流桥D01的直流输出正端→储能单元101 的一端→储能单元101的另一端→第三二极管D3的阳极→第三二极管D3的阴极→储能单元102的一端→储能单元102的另一端→整流桥D02的直流输出负端，假设储能单元101 的容值为C1，储能单元102的容值为C2，滤波电路的容值C的计算公式为：

C＝C₁*C₂/(C₁+C₂)......式1

从式1可以看出，储能单元101和储能单元102串联，此时滤波电路的容值降低，可以降低对大容量储能单元、AC/DC开关电源中功率开关管耐压选型的要求，降低成本，同时在滤波电路给后级供电时，由于减小了大容量储能单元的容量，使得滤波电路中的第一储能单元101和第二储能单元102放电时，滤波电路两端电压会下降更多，可以增大第一整流桥D01和第二整流桥D02中的二极管的导通角，从而提高高压输入下的PF值；

(2)在母线电压(即第一整流桥D01的直流输出正端和直流输出负端输出间的电压，以及第二整流桥D02的直流输出正端和直流输出负端间的电压)为低压输入时，此时控制第一开关S1和第二开关S2均导通，二极管D1、二极管D2、二极管D3均处于截止状态，储能单元101和储能单元102并联进行充电，充电回路有两条，分别为：(1)第一整流桥 D01的直流输出正端→储能单元101的一端→储能单元101的另一端→开关S1→第一整流桥D01的直流输出负端；(2)第二整流桥D02的直流输出正端→开关S2→储能单元102的一端→储能单元102的另一端→第二整流桥D02的直流输出负端；滤波电路的容值C的计算公式为：

C＝C₁+C₂......式2

从式2可以看出，储能单元101和储能单元102并联，此时滤波电路的容值增大，滤波电路给后级进行供电时，其两端电压不会因为容量不足而导致输出电压起伏波动大的问题，同时可以减小冲击电流，降低***体积，节约成本。

第二实施例

图3为本实用新型专利第二实施例电路原理图，与第一实施例相比，不同之处在于：

第一开关S1为MOS管Q1，MOS管Q1的源极为第一开关S1的一端，MOS管Q1的漏极为第一开关S1的另一端；

第二开关S2为MOS管Q2，MOS管Q2的漏极为第二开关S2的一端，MOS管Q2的源极为第二开关S2的另一端。

本实施例的电路的工作原理一致，故不赘述。

第三实施例

本实用新型的第三实施例为提供了一种开关电源，包含了本实用新型所记载的任一实施例的填谷电路，填谷电路接入开关电源中的方式如下：

第一整流桥的第一交流输入端和第二整流桥的第一交流输入端连接在一起后连接 AC/DC开关电源的第一交流输入端；第一整流桥的第二交流输入端和第二整流桥的第二交流输入端连接在一起后连接AC/DC开关电源的第二交流输入端；第一整流桥的直流输出正端、第一储能单元的一端和第一二极管的阴极连接在一起后连接AC/DC开关电源的输出正端；第二整流桥的直流输出负端、第二储能单元的另一端和第二二极管的阳极连接在一起后连接AC/DC开关电源的输出负端。

以上仅是本实用新型的实施方式，需要特别指出的是，上述实施方式不应视为对本实用新型的限制，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的精神和范围内，还可以做出若干改进、润饰和等同替换，例如选择第一开关S1和/或第二开关S2为机械开关、继电器、三极管、晶闸管或IGBT等，这些改进、润饰和等同替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种填谷电路，应用于AC/DC开关电源，其特征在于，所述的填谷电路包括：第一储能单元、第二储能单元、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第一开关、第二开关、第一整流桥和第二整流桥；所述的第一整流桥的第一交流输入端和所述的第二整流桥的第一交流输入端连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的第一交流输入端，第一整流桥的第二交流输入端和所述的第二整流桥的第二交流输入端连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的第二交流输入端，所述的第一整流桥的直流输出正端、所述的第一储能单元的一端和所述的第一二极管的阴极连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的输出正端，所述的第一整流桥的直流输出负端连接所述的第一开关的一端，所述的第一开关的另一端同时连接所述的第一储能单元的另一端、所述的第二二极管的阴极和所述的第三二极管的阳极，所述的第二整流桥的直流输出正端连接所述的第二开关的一端，所述的第二开关的另一端同时连接所述的第三二极管的阴极、所述的第二储能单元的一端和所述的第一二极管的阳极，所述的第二整流桥的直流输出负端、所述的第二储能单元的另一端和所述的第二二极管的阳极连接在一起后用于连接所述的AC/DC开关电源的输出负端。

2.根据权利要求1所述的填谷电路，其特征在于：所述的第一开关为机械开关、MOS管、继电器、三极管、晶闸管或IGBT。

3.根据权利要求1所述的填谷电路，其特征在于：所述的第二开关为机械开关、MOS管、继电器、三极管、晶闸管或IGBT。

4.根据权利要求1所述的填谷电路，其特征在于：所述的第一储能单元和所述的第二储能单元参数保持一致。

5.根据权利要求1至4任一项所述的填谷电路，其特征在于：所述的第一储能单元和所述的第二储能单元为电容。

6.一种AC/DC开关电源，其特征在于：包括权利要求1至5任一项所述的填谷电路；所述的第一整流桥的第一交流输入端和所述的第二整流桥的第一交流输入端连接在一起后连接所述的AC/DC开关电源的第一交流输入端；所述的第一整流桥的第二交流输入端和所述的第二整流桥的第二交流输入端连接在一起后连接所述的AC/DC开关电源的第二交流输入端；所述的第一整流桥的直流输出正端、所述的第一储能单元的一端和所述的第一二极管的阴极连接在一起后连接所述的AC/DC开关电源的输出正端；所述的第二整流桥的直流输出负端、所述的第二储能单元的另一端和所述的第二二极管的阳极连接在一起后连接所述的AC/DC开关电源的输出负端。

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