控制电路的电源电路制造技术

一种电源电路，连接到具有相对于电源电路的输出电压为高电压的电源上，它包括电源电容器和充电电容器，当电源电路连接到高电压源上，充电电容器向电源电容器充电。该电源还包括电感线圈，它利用电源电路与电源断开时的谐振作用，向电源电容器充电，使得电源电容器连续充电。还提供一对二极管。第一二极管连接在充电电容器和电源电容器之间。第二二极管与电感线圈串联。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及低电压直流电源，更具体地涉及用于控制电路的低电压直流电源。通常，一个电气负荷的‘功率因数’是指供给负荷的有功功率与加在负荷上的视在功率的比率。功率因数与负荷吸收的电流和电源供给负荷的电压之间的相位关系密切相关。如果吸收的电流是正弦，而且与施加的正弦电压的相位完全一致，则得到单位功率因数(即功率因数为1)。由于多种原因，希望有高的功率因数，其中包括能量的效率。负荷的功率因数越高，对于给定的输出功率来说，从供电部门吸收的电流就越小。此外，带有整流器输入和电容滤波的电子负荷通常吸收严重的非正弦电流，造成很坏的功率因数，并且可以导致供电电压畸变。功率因数越高，对于给定的输出功率来说，从电源吸收的电流越小。并且对于电源提供的电压波形的畸变越小。为了减小供电电流，避免对电力公司供电电压波形的严重畸变，一些国家已经颁布了规定，要求高于一定电力容量的电气装置有最低功率因数，并限制供电电流中的谐波分量。实际上，电气电路通常不具有单位功率因数。在一些应用中，例如在电动机控制电路中，采用从直流母线运行的转换器或逆变器，其功率因数可能明显地不同于单位功率因数。这种电路典型地采用一个全波桥式整流器和一个相对大的直流母线电容器结合，将正弦交流输入电压转换成基本恒定的直流电压。在这种结构中，整流器输出电流必须理想地准确跟随整流器输出电压。它通常示于附图说明图1中，图中给出一个理想负荷，其中电路吸收的电流(用虚线表示)基本上与供电电压(用实线表示)同相位。功率因数校正(PFC)电路通常用于改善负荷的功率因数，通过修正整流器吸收的电流，使其接近于图1所示的情况。有若干种商用PFC电路。例如，Unitrode提供的高功率因数预调节控制器系列，型号为UC1852，UC2852和UC3852，Linear Technology提供的型号为LT1248的功率因数控制器，这些PFC装置通常用模拟集成电路芯片制成，作为模拟电路运行。通常，这些装置采用脉冲宽度调制开关来改善电路的功率因数，例如，用于切换磁阻电动机的转换器，采用由交流输入得到的直流母线电压。图2所示为模拟PFC芯片14的应用实例。该电路在全波整流器4的输入处得到所加的正弦交流电压，并且产生一个全波整流正弦电压。该全波整流正弦电压供给滤波器电感线圈8的一端。耦接到电感线圈8另一端的是切换装置10，例如功率MOSFET或IGBT。切换装置10的另一端耦接到直流母线的负极。PFC芯片14提供切换信号来切换切换装置的合或分。PFC芯片收到的输入信号有(a)桥式整流器4的输出端上的全波整流正弦电压测量值(VSIN)，(b)跨接在直流母线上的电压测量值(VRET)，以及(c)流过电感线圈8的电流测量值或估计值，通常由并联电阻来测量切换装置10中的电流。直流母线电容器6耦接到直流母线的正和负极上。提供一个二极管12，防止开关10闭合时电流从负荷流回。在运行中，PFC芯片使切换装置10打开或闭合，使得跨接在全波整流器4上的负荷从电感线圈8(当开关10闭合时)改变到电感线圈及直流母线电容器6(当开关10打开时)。适当地切换开关10，使电感线圈8中的电流跟随全波整流器4的输出上的电压变化波形。系统的功率因数因此得以改善。关于PFC芯片的运行已经有广泛了解，这里不再赘述。加在全波整流器4输入上的交流电压幅值通常相当高(高达240V有效㈤，电容器6上的直流母线电压的幅值也相当高(高达400V d.c)。但是，大部分PFC控制电路另外要求直流供电电压明显低于出现在直流母线上的直流电压，典型为10到20V。也必须相应地提供一些机构，以便向PFC芯片供给相对低的直流供电电压14。此外，供给PFC控制器的低直流供电电压必须在直流环节的负极被参考。已经有许多方法用于向PFC控制电路提供相对低的直流电压。图3所示为其中的一种方法。在图3中，用于PFC控制器的低直流供电电压是由电容器20提供的。该电容器经过大功率泄漏电阻16充电。齐纳二极管18控制跨在电容器20上的电压。用泄漏电阻供给直流电压的一个明显缺点是跨在泄漏电阻上的大的电压降，同时，流过泄漏电阻的电流至少必须等于PFC控制器所要求的电流。该电流产生大量的热，代表了能量损失源。该能量损失使系统的效率降低。用泄漏电阻供给直流电压的另一个缺点是泄漏电阻必须具有不但能够应付大功率消耗的特征，而且必须具有全波整流器4高电压输出的特性。这种电阻通常尺寸大，相对贵，并且使采用它们的系统的物理尺寸和造价提高。图4所示为另一种通常用于PFC控制电路的直流电压供电方法。在此电路中，第二电感线圈26感性地耦接到滤波器电感线圈8上。第二电感线圈26经过二极管30耦接到蓄电电容器24上。在运行中，PFC控制器14以非常高的频率切换切换装置10的合或分。因为这一切换，在电感线圈8的两端出现的高频电压感应出电流流动，通过变压器的作用在电感线圈26上感应电压。这一电流流过二极管30，并且将电容器24充电到所需要的直流电压。提供一个泄漏电阻22，它在电路首次加电时，在变压器的作用足以将电容器24充电以前，对电容器24充电。如前所述，齐纳二极管18用于调节施加在控制电路的电压。在仍然需要泄漏电阻的情况下，该电阻可以比图3所示情况下大许多。PFC控制电路通常只吸收很小的供电电流，直到电容器24充电电压高到足以使PFC电路良好的运行。因此，允许电阻22为高电阻，从而使流过它的电流以及它所消耗的功率均相对地低。当电容器24上的电压达到所要求的阈值时，PFC控制器14将运行，吸收大量的供电电流。该电流起初由电容器24供给，很快地转由电感线圈8和26之间的变压器作用供给。由于图4中的变压器作用供给直流电压降低了对大的泄漏电阻的要求，但是并没有取消对这一电阻的需要。相应地，图4中的直流电压供电也具有如图3中泄漏电阻供电的同样缺点，尽管没有那么严重。附加绕组26明显地增大了必须与之组合使用的电感线圈8的尺寸和造价。此外，图4中的变压器作用电路通常受到不足以维持电容器24上的电压满足要求的限制。在这些情况下，必须降低泄漏电阻22的电阻值，以便从电感线圈26得到补充的电流，于是又带来前面所讨论过的缺点。在努力克服图3和图4中电路所带来的缺点时，建议采用更复杂的二极管，电容器和电感线圈安排的方法。图5所示为其中的一种方法。图5中提供了一个电路，其中，安排电容器34和46与二极管32和36组成一个充电泵电路。该充电泵电路对向PFC芯片14提供直流电压的电容器46充电。像图4所示的电路那样，在图5所示的电路中有一个小的泄漏电阻44，它在电路首次加电时向电容器46充电。齐纳二极管40还是用于调节供给PFC电路的电压。一旦PFC芯片14运行，通过PFC的切换动作保持对电容器46的充电，具体过程如下。在初始时间点上，切换装置10闭合，节点A的电压约等于直流母线负极的电压值(例如0V)。此时，节点B上的电压也约为0V。在其后的时间点上，PFC芯片的运行使切换装置10打开。这将使节点A上的电压升高到约为直流母线正极的电压值(例如380V)。该电压加在电容器34上并不能立即充电，随着节点A的电压升高，充电电流才流过电容器。该充电电流使二极管36导通，电流流过电容器34，通过二极管36进入电容器4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电源电路，其包括：具有第一端和第二端的第一电容器，所述第一电容器的第一端接收输入电压；具有阳极和阴极的第一整流器，所述第一整流器的阳极连接到第一电容器的第二端上；具有第一端和第二端的串联元件组合，该组合包括电感线圈以及连接成从第二端到第一端导通的第二整流器，其第一端连接到第一电容器的第二端上；具有第一端和第二端的第二电容器，所述第二电容器的第一端连接到第一整流器的阴极，所述第二电容器的第二端连接到所述元件组合的第二端，其中，所述第二电容器供给输出电压到输入电压小于所述输入电压的应用上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔詹姆斯特纳，
申请(专利权)人：开关磁阻驱动有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]