專利名稱：開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電路技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路。
背景技術(shù)：
近年來功率因數(shù)校正(Power Factor Correction, PFC)電路得到了很大的發(fā)展，其中三相功率因數(shù)校正電路也因此得到越來越廣泛的關(guān)注。目前采用三電平開關(guān)直流升壓(也成為三電平boost)拓?fù)涞墓β室驍?shù)校正電路應(yīng)用非常廣泛。這種電路使用的雙向電子開關(guān)通常工作在硬開關(guān)狀態(tài)。由于電路中分布參數(shù)和寄生參數(shù)的影響，電子開關(guān)的兩端在關(guān)斷的時候會產(chǎn)生很高的上沖電壓，如果不加以處理則會產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁兼容問題，嚴(yán)重時甚至?xí)輾щ娮娱_關(guān)，導(dǎo)致電路失效。為抑制此上沖電壓，目前多采用電阻和電容組成的吸收電路?，F(xiàn)有的吸收電路如圖1所示的，其中該輸入端為交流電，且所述吸收電路包括第一升壓電感L1、第一功率二極管D1、第二功率二極管D2、雙向電子開關(guān)S1、第一輸入儲能電容Cl、第二輸入儲能電容C2。其中第一輸入儲能電容Cl和第一電阻Rl組成該雙向電子開關(guān)SI的吸收電路，負(fù)載電阻RO為該Boost電路輸出的負(fù)載。如圖1所示的，雙向電子開關(guān)管SI和第一升壓電感LI的一端與輸入端連接,另一端與雙向電子開關(guān)SI的一端、第一功率二極管Dl的陽極、第二功率二極管D2的陰極連接。如圖1所示的，第三輸出儲能電容C3和第四輸出儲能電容C4串聯(lián)，且其連接點為Boost電路的中點O。第三輸出儲能電容C3的另一端與第一功率二極管Dl的陰極相連，第四輸出儲能電容C4的另一端與第二功率二極管D2的陽極相連，電子開關(guān)SI的另一端與中點0連接，負(fù)載電阻RO并聯(lián)在第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲 能電容C4串聯(lián)后的正、負(fù)之間?，F(xiàn)有的吸收電路的工作原理如下:輸入端為交流電。當(dāng)輸入交流電在正半周時，雙向電子開關(guān)SI導(dǎo)通,第一升壓電感LI儲存能量。當(dāng)雙向電子開關(guān)SI關(guān)斷時，第一功率二極管Dl導(dǎo)通，第二功率二極管D2截止，第一升壓電感LI中的電流通過第一功率二極管Dl給第三輸出儲能電容C3充電。如圖1所示的吸收電路的雙向電子開關(guān)SI是工作在硬開關(guān)狀態(tài)下，因此其兩端由于分布參數(shù)和寄生參數(shù)的影響會產(chǎn)生上沖電壓。更由于第一功率二極管Dl的體積一般較大，分布參數(shù)會很大且會產(chǎn)生很大的電壓上沖，嚴(yán)重時會損壞電子開關(guān)。因此，現(xiàn)有的吸收電路需要在雙向電子開關(guān)SI的的兩端增加吸收電路來嵌位雙向電子開關(guān)SI上的電壓上沖。目前普遍采用第一電阻R1、第一輸入儲能電容Cl組成的RC吸叫回路。當(dāng)輸入交流電工作在正半周時，第一電阻R1、第一輸入儲能電容Cl組成的RC吸叫回路完成對雙向電子開關(guān)SI的電壓箝位。當(dāng)輸入交流電工作在負(fù)半周時，第一升壓電感LI中的電流反向流動，雙向電子開關(guān)SI關(guān)斷并使第二功率二極管D2導(dǎo)通、第一功率二極管Dl截止；第一升壓電感LI中的電流通過第二功率二極管D2給第四輸出儲能電容C4充電。因此輸入交流電工作在負(fù)半周時，第一電阻Rl、第一輸入儲能電容Cl組成的RC吸叫回路同樣可以完成對SI的電壓箝位。這種吸收電路是利用電阻電容的阻尼作用將雙向電子開關(guān)SI的上沖電壓的能量處儲存在第一輸入儲能電容Cl中，給第一功率二極管Dl、第二功率二極管D2的導(dǎo)通贏得足夠的時間，達(dá)到降低上沖電壓的目的。這種吸收電路雖然有很好的抑制尖峰電壓的作用，但是當(dāng)電子開關(guān)導(dǎo)通時其能量要釋放在吸收電阻以及電子開關(guān)上，降低了裝置的效率。同時這種吸收電路還會造成較大的導(dǎo)通尖峰電流，增加器件的電流應(yīng)力，降低了可靠性。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、效率高且可靠性高的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路。為解決上述技術(shù)問題，本實用新的實施例提供一種開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，包括雙向電子開關(guān)SI的正向吸收電路和負(fù)向吸收電，所述正向吸收電路包括:第三吸收二極管D3、第五二極管D5、第一輸入儲能電容Cl、第二吸收電感L2 ;所述負(fù)向吸收電路包括:第四吸收二極管D4、第六二極管D6、第二輸入儲能電容C2、第三電感L3。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，其中開關(guān)直流升壓電路包括:雙向電子開關(guān)S1、第一升壓電感L1、第一功率二極管D1、第二功率二極管D2、第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲能電容C4、負(fù)載電阻R0。
作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，其中所述第一升壓電感LI 一端與連接交流輸入端，另一端分別連接所述雙向電子開關(guān)S1、第一功率二極管Dl的陽極、第二功率二極管D2的陰極、第三吸收二極管D3的陽極、第四功率二極管D4的陰極；其中所述雙向電子開關(guān)SI的另一端分別連接所述第一輸入儲能電容Cl、第二輸入儲能電容C2 ;其中所述第一輸入儲能電容Cl 一端連接所述雙向電子開關(guān)SI，另一端連接所述第三吸收二極管D3的陰極，并通過第二吸收電感L2連接所述第五二極管D5的陽極；所述第二輸入儲能電容C2 —端連接所述雙向電子開關(guān)SI，另一端連接所述第四吸收二極管D4的陽極，并通過第三電感L3連接所述第六二極管D6的陰極；所述第六二極管D6的陰極通過第四輸出儲能電容C4、第三輸出儲能電容C3連接第五二極管D5的陰極串聯(lián)并接地，且所述負(fù)載電阻RO與所述第四輸出儲能電容C4、第三輸出儲能電容C3并聯(lián)。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第一輸入儲能電容Cl、第二輸入儲能電容C2的容量小于第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲能電容C4的容量。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，第三輸出儲能電容C3與第四輸出儲能電容C4的連接點連接所述開關(guān)直流升壓電路的中點O。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第二吸收電感L2與第三吸收電感L3等值。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述第一輸入儲能電容Cl與第二輸入儲能電容C2等值。本實用新型的上述技術(shù)方案的有益效果如下:本實用新型提出的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，實現(xiàn)了吸收回路中的尖峰電壓并回饋給負(fù)載，抑制了雙向電子開關(guān)在開通過程中的大電流尖峰。本實用新型電路簡單、成本低，不僅降低了器件的電壓和電流應(yīng)力提高裝置的可靠性，還提高了裝置的效率。
圖1為現(xiàn)有的吸收電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本實用新的實施例提供一種如圖2所示的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其中開關(guān)直流升壓電路包括雙向電子開關(guān)S1、第一升壓電感L1、第一功率二極管D1、第二功率二極管D2、第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲能電容C4、負(fù)載電阻RO ;其中開關(guān)直流升壓電路的無損吸收電路包括由第三二極管D3、第五二極管D5、第一輸入儲能電容Cl、第二吸收電感L2組成的所述雙向電子開關(guān)SI的正向吸收電路，以及由第四吸收二極管D4、第六二極管D6、第二輸入儲能電容C2、第三電感L3組成所述雙向電子開關(guān)SI的負(fù)向吸收電路。其中所述第一升壓電感LI 一端與連接交流輸入端，另一端分別連接所述雙向電子開關(guān)S1、第一功率二極管Dl的陽極、第二功率二極管D2的陰極、第三吸收二極管D 3的陽極、第四功率二極管D4的陰極；其中所述雙向電子開關(guān)SI的另一端分別連接所述第一輸入儲能電容Cl、第二輸入儲能電容C2 ;其中所述第一輸入儲能電容Cl 一端連接所述雙向電子開關(guān)SI，另一端連接所述第三二極管D3的陰極，并通過第二吸收電感L2連接所述第五二極管D5的陽極；所述第二輸入儲能電容C2 —端連接所述雙向電子開關(guān)SI，另一端連接所述第四吸收二極管D4的陽極，并通過第三 電感L3連接所述第六二極管D6的陰極；所述第六二極管D6的陰極、第四輸出儲能電容C4、第三輸出儲能電容C3、第五二極管D5的陰極串聯(lián)，且所述負(fù)載電阻RO與所述第四輸出儲能電容C4、第三輸出儲能電容C3并聯(lián)。第三輸出儲能電容C3與第四輸出儲能電容C4的連接點連接所述開關(guān)直流升壓電路的中點O。其中，所述第二吸收電感L2與第三吸收電感L3等值。所述第一輸入儲能電容Cl與第二輸入儲能電容C2等值。本實用新型實施例的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路的工作原理如下:在雙向電子開關(guān)SI關(guān)斷時，第一功率二極管Dl導(dǎo)通向第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲能電容C4充電。由于第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲能電容C4容量較大，所以其電壓上升斜率較小。在第一功率二極管Dl導(dǎo)通的同時，第三吸收二極管D 3也導(dǎo)通，第四吸收二極管D4截止。此時儲能電感L1、分布電感和寄生電感中的能量向吸收電容Cl充電。此時由于第二吸收電感L2的電流不能突變，限制了第一升壓電感的能量從吸收回路中流向負(fù)載端，為第一輸入儲能電容Cl吸收尖峰電壓創(chuàng)造了條件。由于所述第一輸入儲能電容Cl、第二輸入儲能電容C2的容量小于第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲能電容C4的容量，因此其上電壓上升斜率大于第三輸出儲能電容C3、第四輸出儲能電容C4。這樣在很短的時間內(nèi)第一輸入儲能電容Cl上的電壓就會高于第一升壓電感LI輸出端的電壓,此后功率能量不能再通過吸收第三二極管D3向第一輸入儲能電容Cl充電，而由分布電感和寄生電感引起的上沖電壓電位高于第一輸入儲能電容Cl上的電位而能繼續(xù)向第一輸入儲能電容Cl充電。由于第一輸入儲能電容Cl兩端的電壓不能突變，抑制了雙向電子開關(guān)SI的上沖電壓的升高。與此同時第一輸入儲能電容Cl中的能量也通過吸收第二吸收電感L2和第三二極管D3回饋到負(fù)載端RO。當(dāng)輸入電流為交流電的正半周時，由第三二極管D3、第五二極管D5、第一輸入儲能電容Cl、第二吸收電感L2組成的所述雙向電子開關(guān)SI的正向吸收電路完成了對雙向電子開關(guān)SI的上沖電壓的箝位。電路在吸收上沖電壓的同時又無能量損耗，提高了裝置的效率。當(dāng)雙向電子開關(guān)SI再次導(dǎo)通時，由于第三二極管D3的單向?qū)щ娦?，第一輸入儲能電容Cl中的能量不能通過雙向電子開關(guān)SI，減少了雙向電子開關(guān)SI在導(dǎo)通過程中產(chǎn)生的大電流尖峰，降低了器件的應(yīng)力，提高了裝置的可靠性。當(dāng)輸入電流為交流電的負(fù)半周時，第一升壓電感LI中的電流反向流動，雙向電子開關(guān)SI關(guān)斷，第二功率二極管D2導(dǎo)通，第一功率二極管Dl截止；此時第一升壓電感LI中的電流通過第二功率二極管D2給第四輸出儲能電容C4充電。此時由由第四吸收二極管D4、第六二極管D6、第二輸入儲能電容C2、第三電感L3組成所述雙向電子開關(guān)SI的負(fù)向吸收電路起作用。該負(fù)向吸收電路工作過程與交流正半周時的吸收電路相類似，實現(xiàn)了對電子開關(guān)SI的上沖電壓的箝位。本實用新型的無損吸收電路使用了 4個吸收二極管，使輸入與輸出實現(xiàn)了隔離，防止了吸收電容中的能量的回流，抑制了電子開關(guān)在導(dǎo)通過程中產(chǎn)生的大電流尖峰。由于分為交流正半周工作和交流負(fù)半周工作的兩個對稱電路，實現(xiàn)了上沖電壓的雙向吸收。本實用新型使用了兩個等值的第二吸收電感L2和第三吸收電感L3，以及和兩個等值的第一輸入儲能電容Cl和第二輸入儲能電容C2，實現(xiàn)了能量的無損吸收，提高了裝置的效率。以上所述是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實用新型的保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求1.開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，包括雙向電子開關(guān)(Si)的正向吸收電路和負(fù)向吸收電，所述正向吸收電路包括:第三吸收二極管(D3)、第五二極管(D5)、第一輸入儲能電容(Cl)、第二吸收電感(L2);所述負(fù)向吸收電路包括:第四吸收二極管(D4)、第六二極管(D6)、第二輸入儲能電容(C2)、第三電感(L3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，其中開關(guān)直流升壓電路包括:雙向電子開關(guān)(SI)、第一升壓電感(LI)、第一功率二極管(D1)、第二功率二極管(D2)、第三輸出儲能電容(C3)、第四輸出儲能電容(C4)、負(fù)載電阻(R0)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，其中所述第一升壓電感(LI) 一端與連接交流輸入端，另一端分別連接所述雙向電子開關(guān)(SI)、第一功率二極管(Dl)的陽極、第二功率二極管(D2)的陰極、第三吸收二極管(D3)的陽極、第四功率二極管(D4)的陰極；其中所述雙向電子開關(guān)(SI)的另一端分別連接所述第一輸入儲能電容(Cl)、第二輸入儲能電容(C2);其中所述第一輸入儲能電容(Cl) 一端連接所述雙向電子開關(guān)(SI)，另一端連接所述第三吸收二極管(D3)的陰極，并通過第二吸收電感(L2)連接所述第五二極管(D5)的陽極；所述第二輸入儲能電容(C2)—端連接所述雙向電子開關(guān)(SI)，另一端連接所述第四吸收二極管(D4)的陽極，并通過第三電感(L3)連接所述第六二極管(D6)的陰極；所述第六二極管(D6)的陰極通過第四輸出儲能電容(C4)、第三輸出儲能電容(C3)連接第五二極管(D5)的陰極串聯(lián)并接地，且所述負(fù)載電阻RO與所述第四輸出儲能電容(C4)、第三輸出儲能電容(C3)并聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，所述第一輸入儲能電容(Cl)、第二輸入儲能電容(C2)的容量小于第三輸出儲能電容(C3)、第四輸出儲能電容(C4)的容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，第三輸出儲能電容(C3)與第四輸出儲能電容(C4)的連接點連接所述開關(guān)直流升壓電路的中點(O)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，所述第二吸收電感(L2)與第三吸收電感(L3)等值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其特征在于，所述第一輸入儲能電容(Cl)與第二輸入儲能電容(C2)等值。
專利摘要本實用新型提供一種開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，其中開關(guān)直流升壓電路包括雙向電子開關(guān)、第一功率二極管、第二功率二極管、第三輸出儲能電容、第四輸出儲能電容、負(fù)載電阻；其中開關(guān)直流升壓電路的無損吸收電路包括由第三二極管、第五二極管、第一輸入儲能電容、吸收電感組成的所述雙向電子開關(guān)的正向吸收電路，以及由第四二極管、第六二極管、第二輸入儲能電容、電感組成所述雙向電子開關(guān)S1的負(fù)向吸收電路。本實用新型提出的開關(guān)直流升壓電路無損吸收電路，結(jié)構(gòu)簡單、效率高且可靠性高。
文檔編號H02M1/32GK203104277SQ20122067618
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者焦朋朋, 賓文武 申請人:石家莊通合電子科技股份有限公司