一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路制造技术

一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，包括PNP型BJT管Q1、PNP型BJT管Q2、输入电容C1、输出电容C2、二极管D1、二极管D2和n个交流电压控制直流电流源VCCS1至VCCSn，n为大于等于1的整数，交流电压控制直流电流源VCCSj(j的取值为1至n)在允许的输入电压范围内限定输入电流iac的包络iac_en，即输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量小于输入电压vac的有效值Vac的增量，还包括输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量为负数。本发明专利技术采用输入电压前馈的方式实现在宽输入电压范围内有效地抑制输入电流的包络增量，提升单相桥式整流电路的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路
本专利技术涉及整流(AC-DC)电路，应用于交流输入、直流输出的电能变换场合，如：微能量收集系统、新能源发电系统、蓄电池充电系统、分段接入式直流负载系统等，尤其是一种具有输入电流包络限制功能的单相桥式整流电路。
技术介绍
单相桥式整流(AC-DC)电路是一种能将交流电能转换成直流电能的电路，应用十分广泛。但是，在目前常见的单相桥式整流电路中有相当一部分不具备输入电流包络限制的功能。以一个常见的单相桥式整流电路为例(见图1)，该单相桥式整流电路由PNP型BJT管Q1、PNP型BJT管Q2、输入电容C1、输出电容C2、二极管D1、二极管D2和电阻R1组成，PNP型BJT管Q1的发射极同时与交流电压源vac的正端、二极管D1的阴极以及电容C1的一端相连，PNP型BJT管Q1的基极同时与PNP型BJT管Q2的基极和电阻R1的一端相连，PNP型BJT管Q1的集电极同时与PNP型BJT管Q2的集电极、电容C2的一端以及负载Z1的一端相连，电容C2的另一端同时与负载Z1的另一端、二极管D1的阳极、电阻R1的另一端以及二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极同时与交流电压源vac的负端、电容C1的另一端以及PNP型BJT管Q2的发射极相连。若C1足够小而且Q1的直流电流增益β1等于Q2的直流电流增益β2，并忽略Q1和Q2的发射极-基极导通压降，输入电流iac的包络iac_en满足假设交流电压源vac的电压有效值Vac的范围Vac_min至Vac_max是宽范围的，那么对应的输入电流iac的包络峰值iac_enp也将是宽范围变化的。在Vac＝Vac_min的情况下，输入电流iac的包络峰值在Vac＝Vac_max的情况下，输入电流iac的包络峰值由此可见，当交流电压源vac的电压有效值Vac从Vac_min变化至Vac_max，输入电流iac的包络峰值iac_enp得不到有效的抑制。即交流电压源vac的电压有效值Vac越大，输入电流iac的包络峰值iac_enp也越大(见图2)。对宽输入电压范围的整流电路而言，这种输入电流iac的包络峰值iac_enp得不到有效抑制的不足将威胁整个电路的可靠性和安全性。
技术实现思路
为了克服现有单相桥式整流电路中输入电流iac的包络峰值iac_enp得不到有效抑制的不足，本专利技术提供一种有效抑制输入电流iac的包络峰值iac_enp、结构简单的前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，包括PNP型BJT管Q1、PNP型BJT管Q2、输入电容C1、输出电容C2、二极管D1、二极管D2和n个交流电压控制直流电流源VCCS1至VCCSn，n为大于等于1的整数，PNP型BJT管Q1的发射极同时与交流电压源vac的正端、二极管D1的阴极、电容C1的一端以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1a相连，j的取值为1至n，PNP型BJT管Q1的基极同时与PNP型BJT管Q2的基极和交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2a相连，PNP型BJT管Q1的集电极同时与PNP型BJT管Q2的集电极、电容C2的一端以及负载Z1的一端相连，电容C2的另一端同时与负载Z1的另一端、二极管D1的阳极、二极管D2的阳极以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2b相连，二极管D2的阴极同时与交流电压源vac的负端、电容C1的另一端、PNP型BJT管Q2的发射极以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1b相连；所述交流电压控制直流电流源VCCSj在所述单相桥式整流电路允许的输入电压范围内限定输入电流iac的包络iac_en，即输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量小于输入电压vac的有效值Vac的增量，还包括输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量为负数；假设电容C1足够小而且PNP型BJT管Q1的直流电流增益β1等于PNP型BJT管Q2的直流电流增益β2，则fj(uj)为流入交流电压控制直流电流源VCCSj输出端j2a的电流，uj为交流电压控制直流电流源VCCSj输入端j1a至交流电压控制直流电流源VCCSj输入端j1b的电压。更进一步，所述交流电压控制直流电流源VCCSj满足：ujp为uj的峰值。当时，系数Aj、Bj、Cj均大于0。当Aj<Bj且Vac的增量大于零时，取uj＝vac，fj(uj)的峰值增量为负数。关于交流电压控制直流电流源VCCSj的一种优选方案，所述交流电压控制直流电流源VCCSj包括二极管Dja1、二极管Dja2、二极管Dja3、电阻Rja1、电阻Rja2、电阻Rja3、电阻Rja4、稳压管Zja1、电容Cja1、电容Cja2、NPN型BJT管Qja1和NPN型BJT管Qja2，二极管Dja1的阳极构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1a，二极管Dja2的阳极构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1b，二极管Dja1的阴极同时与二极管Dja2的阴极、电容Cja1的一端、电阻Rja1的一端以及电阻Rja3的一端相连，电阻Rja1的另一端与稳压管Zja1的阴极相连，稳压管Zja1的阳极与二极管Dja3的阳极相连，二极管Dja3的阴极同时与电容Cja2的一端以及电阻Rja2的一端相连，电阻Rja2的另一端与NPN型BJT管Qja1的基极相连，NPN型BJT管Qja1的集电极同时与电阻Rja3的另一端以及NPN型BJT管Qja2的基极相连，NPN型BJT管Qja2的集电极构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2a，NPN型BJT管Qja2的发射极与电阻Rja4的一端相连，电阻Rja4的另一端与NPN型BJT管Qja1的发射极、电容Cja2的另一端以及电容Cja1的另一端共同构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2b。忽略Dja1、Dja2和Dja3的正向导通压降，忽略Qja1和Qja2的基极-发射极导通压降，假设Vzja1为稳压管Zja1的反向导通压降、βja1为Qja1的直流电流增益，当Cja1足够小、Cja2足够大、Qja2的直流电流增益βja2也足够大、uj＝vac、时，推导得：若则取系数当βja1·Rja3＞Rja2且Vac的增量大于零时，取uj＝vac，fj(uj)的峰值增量为负数。更进一步，所述交流电压控制直流电流源VCCSj还包括电阻Rja5、电阻Rja6、电阻Rja7、电阻Rja8、电阻Rja9、NPN型BJT管Qja3和NPN型BJT管Qja4，电阻Rja5的一端与NPN型BJT管Qja2的发射极相连，电阻Rja5的另一端同时与电阻Rja6的一端以及NPN型BJT管Qja3的基极相连，NPN型BJT管Qja3的集电极同时与电阻Rja7的一端以及NPN型BJT管Qja4的基极相连，NPN型BJT管Qja4的集电极与电阻Rja8的一端相连，电阻Rja8的另一端与NPN型BJT管Qja2的集电极相连，NPN型BJT管Qja4的发射极与电阻Rja9的一端相连，电阻Rja9的另一端同时与NPN型BJT管Qja1的发射极、NPN型BJT管Qja3的发射极以及电阻Rja6的另一端相连，电阻Rja7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，其特征在于：所述单相桥式整流电路包括PNP型BJT管Q1、PNP型BJT管Q2、输入电容C1、输出电容C2、二极管D1、二极管D2和n个交流电压控制直流电流源VCCS1至VCCSn，n为大于等于1的整数，PNP型BJT管Q1的发射极同时与交流电压源vac的正端、二极管D1的阴极、电容C1的一端以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1a相连，j的取值为1至n，PNP型BJT管Q1的基极同时与PNP型BJT管Q2的基极和交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2a相连，PNP型BJT管Q1的集电极同时与PNP型BJT管Q2的集电极、电容C2的一端以及负载Z1的一端相连，电容C2的另一端同时与负载Z1的另一端、二极管D1的阳极、二极管D2的阳极以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2b相连，二极管D2的阴极同时与交流电压源vac的负端、电容C1的另一端、PNP型BJT管Q2的发射极以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1b相连；所述交流电压控制直流电流源VCCSj在所述单相桥式整流电路允许的输入电压范围内限定输入电流iac的包络iac_en，即输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量小于输入电压vac的有效值Vac的增量，还包括输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量为负数。...

【技术特征摘要】
1.一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，其特征在于：所述单相桥式整流电路包括PNP型BJT管Q1、PNP型BJT管Q2、输入电容C1、输出电容C2、二极管D1、二极管D2和n个交流电压控制直流电流源VCCS1至VCCSn，n为大于等于1的整数，PNP型BJT管Q1的发射极同时与交流电压源vac的正端、二极管D1的阴极、电容C1的一端以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1a相连，j的取值为1至n，PNP型BJT管Q1的基极同时与PNP型BJT管Q2的基极和交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2a相连，PNP型BJT管Q1的集电极同时与PNP型BJT管Q2的集电极、电容C2的一端以及负载Z1的一端相连，电容C2的另一端同时与负载Z1的另一端、二极管D1的阳极、二极管D2的阳极以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2b相连，二极管D2的阴极同时与交流电压源vac的负端、电容C1的另一端、PNP型BJT管Q2的发射极以及交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1b相连；所述交流电压控制直流电流源VCCSj在所述单相桥式整流电路允许的输入电压范围内限定输入电流iac的包络iac_en，即输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量小于输入电压vac的有效值Vac的增量，还包括输入电流iac的包络峰值iac_enp的增量为负数。2.如权利要求1所述的一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，其特征在于：fj(uj)为流入所述交流电压控制直流电流源VCCSj输出端j2a的电流，uj为交流电压控制直流电流源VCCSj输入端j1a至交流电压控制直流电流源VCCSj输入端j1b的电压，当时，系数Aj、Bj、Cj均大于0。3.如权利要求2所述的一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，其特征在于：若系数Aj<Bj且Vac的增量大于零，fj(uj)的峰值增量为负数。4.如权利要求1或2所述的一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，其特征在于：所述交流电压控制直流电流源VCCSj包括二极管Dja1、二极管Dja2、二极管Dja3、电阻Rja1、电阻Rja2、电阻Rja3、电阻Rja4、稳压管Zja1、电容Cja1、电容Cja2、NPN型BJT管Qja1和NPN型BJT管Qja2，二极管Dja1的阳极构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1a，二极管Dja2的阳极构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1b，二极管Dja1的阴极同时与二极管Dja2的阴极、电容Cja1的一端、电阻Rja1的一端以及电阻Rja3的一端相连，电阻Rja1的另一端与稳压管Zja1的阴极相连，稳压管Zja1的阳极与二极管Dja3的阳极相连，二极管Dja3的阴极同时与电容Cja2的一端以及电阻Rja2的一端相连，电阻Rja2的另一端与NPN型BJT管Qja1的基极相连，NPN型BJT管Qja1的集电极同时与电阻Rja3的另一端以及NPN型BJT管Qja2的基极相连，NPN型BJT管Qja2的集电极构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2a，NPN型BJT管Qja2的发射极与电阻Rja4的一端相连，电阻Rja4的另一端与NPN型BJT管Qja1的发射极、电容Cja2的另一端以及电容Cja1的另一端共同构成交流电压控制直流电流源VCCSj的输出端j2b。5.如权利要求4所述的一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，其特征在于：fj(uj)为流入所述交流电压控制直流电流源VCCSj输出端j2a的电流，uj为交流电压控制直流电流源VCCSj输入端j1a至交流电压控制直流电流源VCCSj输入端j1b的电压，βja1为Qja1的直流电流增益，Vzja1为稳压管Zja1的反向导通压降，当βja1·Rja3＞Rja2且Vac的增量大于零时，fj(uj)的峰值增量为负数。6.如权利要求1或2所述的一种前馈式限定输入电流包络的单相桥式整流电路，其特征在于：所述交流电压控制直流电流源VCCSj包括一个四端口的多倍压电路、二极管Djb4、电阻Rjb4、电阻Rjb5、电阻Rjb6、电阻Rjb7和PNP型BJT管Qjb1，所述多倍压电路的端口jc构成所述交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1a，所述多倍压电路的端口jd构成所述交流电压控制直流电流源VCCSj的输入端j1b，所述多倍压电路的端口je与二极管Djb4的阳极相连，所述多倍压电路的端口jf与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈怡，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33