一种噪声抑制电路及功率因数校正电路制造技术

本发明专利技术提出一种噪声抑制电路及功率因数校正电路，其中噪声抑制电路的一个实施例包括第一、第二桥臂；第一桥臂包括第一电感和第一电容，第一电感包括第一至第三绕组；第二桥臂包括第二、第三电容；第一绕组一端连接噪声抑制电路的第一输入端、另一端同时连接第一电容一端和第二绕组一端，第三绕组一端连接噪声抑制电路的第二输入端，第二绕组另一端和第二电容一端连接噪声抑制电路的第一输出端，第三绕组另一端和第三电容一端连接噪声抑制电路的第二输出端，第一电容另一端、第二电容另一端和第三电容另一端连接噪声抑制电路的接地端；其中，第一桥臂和第二桥臂的参数设计满足惠斯通电桥平衡。本发明专利技术能提高电路可靠性、降低成本和减小体积。本和减小体积。本和减小体积。

【技术实现步骤摘要】
一种噪声抑制电路及功率因数校正电路


[0001]本专利技术属于开关电源
，尤其涉及一种噪声抑制电路及功率因数校正电路。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的快速发展和各行各业中的广泛应用，对于一次整流模块的效率和体积提出更为严峻的要求，高功率密度整流模块成为当下的热点。
[0003]目前高功率密度整流模块技术要求峰值效率达到98％以上，其前级采用图腾柱无桥功率因数校正电路，控制采用临界控制模式或者连续控制模式，为实现高功率密度的要求，一方面可提高工作频率来减小体积，另一方面是可采用场效应管来替代二极管整流电路来提高效率，如图1所示，该电路存在如下两个问题：
[0004]其一是采用场效应管替代二极管整流，当输入正半波电压周期时第一工频整流电路的Q2H关断、Q2L导通，第一启动整流电路的D1、D2反偏截止，此时，若负相差模雷击浪涌产生，第一启动整流电路的D1反偏截止，D2正偏导通，将导致第一工频整流电路的Q2L流过极大的浪涌电流。而场效应管电流抗冲击能力远低于二极管，因此导致雷击性能下降，失效可能性增大。常规解决方式为在模块输入端增加差模电感来抑制输入电流，但是该方案同时也导致模块效率降低，不太适合应用于高功率密度整流的场景。
[0005]其二是若提高模块的工作频率，将导致场效应管的损耗增加，因此采用宽禁带器件替代场效应管来减小损耗。然而随着频率提高及宽禁带器件的应用导致电压/电流变化率较高，从而出现共模噪声较难处理的问题。常规解决方式为前级加入多级滤波电路，但是该方案在增加体积的同时会提高成本。
[0006]图2为美国专利文献US7602159B2提供的一种形成负电容的功率因数校正电路示意图，其中的负电容是通过将PFC电感T1配置为两个具有不同匝数的反向耦合的绕组，并将电容C连接到两个绕组之间的中心抽头，利用
△
型电路进行解耦后获得，负电容为在电感T1两个绕组中匝数较大的电感一侧的等效电容，该专利采用该负电容来抵消PFC电路主开关管K的漏极对大地的寄生电容Ca2，从而降低共模噪声，但是上述方案存在如下两个问题。
[0007]首先，连接到两个绕组之间的中心抽头的电容C为Y电容，Y电容存在
±
10％的误差，由于电容C的误差可能会导致PFC电路主开关管的漏极对大地的寄生电容Ca2与负电容之和为负电容，此时无法起到降低共模噪声的效果。
[0008]其次，本申请的专利技术人通过研究发现，利用叠加定理分析主开关管的漏源电压共模噪声回路，其示意图请参见图3，其中的噪声源VN表示主开关管的漏源电压，电容EPC为电感T1的并联寄生电容，电阻EPR表示电感T1的并联寄生电阻，电容Ca1表示二极管DB的阳极对大地的寄生电容，电容Ca2表示主开关管K对大地的寄生电容，电容Cb表示二极管DB的阴极对大地的寄生电容，电容Cc表示输出电容CL的负端对大地的寄生电容，图3根据戴维南定理可简化为图4,其中的电阻Zs表示图3中的电感T1和电容C以及各开关节点对大地的寄生电容所组成的桥式电路，根据简化电路可知，等效电阻Zs包含电感和电容以及电阻等，存在
谐振现象，PCB走线寄生电感与各开关节点的寄生电容之和形成串联谐振，并与电感T1的并联寄生电容EPC形成并联谐振，谐振频率为其中Ls表示PCB寄生电感的电感值，fr表示串联谐振的谐振频率，Ca1表示寄生电容Ca1的容值，Ca2表示寄生电容Ca2的容值，Cb表示寄生电容Cb的容值，Cc表示寄生电容Cc的容值。常规的输入电源线的长度为1m～1.5m，电源线中的L线和N线的寄生电感分别为1uH，故串联谐振的等效电感Ls＝0.5uH，PCB板与机壳之间存在一定的间距，经测量发现寄生电容Cb＝Cc＝60pF，谐振频率fr＝20.5MHz时，图4电路在串联谐振点的等效电阻Zs呈纯阻性,此时阻抗最小，而噪声源VN不变，线路阻抗稳定网络的采样电阻不变，故共模噪声回路电流最大，线路阻抗稳定网络中电阻的共模噪声电压最大，导致串联谐振频率点的共模噪声抑制效果极差。
[0009]图5为美国专利文献US7804281B2的提出的一种形成电桥平衡的功率因数校正电路示意图，其中将PFC电感T1拆分为两个电感或一个耦合电感，两个电感或一个耦合电感的两个绕组TP1和TS1分别与主开关管K的漏极和源极相连接，采用叠加定理将主开关管的漏源电压当成噪声分析可得惠斯通电桥，若满足电桥平衡则流入线路阻抗稳定网络电阻的共模噪声电流为零，可有效降低共模噪声。
[0010]上述专利本申请的专利技术人通过研究发现也存在不足，该专利采用的耦合电感T1的两个绕组为反向耦合，即两个绕组分别与主开关管的漏极与源极相连的一个为同名端另一个为异名端，此时可满足惠斯通电桥平衡降低共模噪声。如果耦合电感T1的两个绕组同向耦合，即两个绕组分别与主开关管的漏极与源极相连的均为同名端，此时的示意图请参见图6，假设耦合电感T1的绕组Tp1的自感为L1，匝数为n1，绕组Ts1的自感为L2，匝数为n2，其中n1＞n2，则耦合电感T1的匝比假设耦合电感T1的耦合系数为k，其中k＜1，假设互感为M，则采用二端口网络对电感T1进行解耦分析，假设绕组Tp1的等效感量为Leq1，则假设绕组Ts1的等效感量为Leq2，则其中假设耦合电感T1的绕组Ts1的匝数为1，而绕组Tp1的匝数在2匝以上，则匝比n＞2，则Leq2＜0，即耦合电感T1的匝数较少的绕组解耦后的等效电感量为负，本专利称之为负电感。利用叠加定理对图6电路进行简化，得到主开关管漏源电压共模噪声回路的示意图，请参见图7，由于而可知因此当耦合电感T1的两个绕组同向耦合，此时无法形成惠斯通电桥平衡来降低共模噪声。
[0011]需要说明的是，上述公开于
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部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0012]有鉴于此，本专利技术解决的技术问题是提出一种噪声抑制电路及功率因数校正电路，至少在一定程度上能解决上述现有技术问题的不足。
[0013]作为本专利技术的第一个方面，所提供的噪声抑制电路的实施例技术方案如下：
[0014]一种噪声抑制电路，包括：
[0015]第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和接地端；所述第一输入端用于连接供电电源的第一输入端，所述第二输入端用于连接供电电源的第二输入端，所述第一输出端用于连接噪声源的第一输入端，所述第二输出端用于连接噪声源的第二输入端，所述接地端用于接大地；
[0016]第一桥臂和第二桥臂；所述第一桥臂包括第一电感和第一电容，所述第一电感包括第一绕组、第二绕组和第三绕组；所述第二桥臂包括第二电容和第三电容；所述第一绕组一端连接所述噪声抑制电路的第一输入端、另一端同时连接所述第一电容一端和所述第二绕组一端，所述第三绕组一端连接所述噪声抑制电路的第二输入端，所述第二绕组另一端和所述第二电容一端连接所述噪声抑制电路的第一输出端，所述第三绕组另一端和所述第三电容一端连接所述噪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种噪声抑制电路，其特征在于，包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和接地端；所述第一输入端用于连接供电电源的第一输入端，所述第二输入端用于连接供电电源的第二输入端，所述第一输出端用于连接噪声源的第一输入端，所述第二输出端用于连接噪声源的第二输入端，所述接地端用于接大地；第一桥臂和第二桥臂；所述第一桥臂包括第一电感和第一电容，所述第一电感包括第一绕组、第二绕组和第三绕组；所述第二桥臂包括第二电容和第三电容；所述第一绕组一端连接所述噪声抑制电路的第一输入端、另一端同时连接所述第一电容一端和所述第二绕组一端，所述第三绕组一端连接所述噪声抑制电路的第二输入端，所述第二绕组另一端和所述第二电容一端连接所述噪声抑制电路的第一输出端，所述第三绕组另一端和所述第三电容一端连接所述噪声抑制电路的第二输出端，所述第一电容另一端、所述第二电容另一端和所述第三电容另一端连接所述噪声抑制电路的接地端；其中，所述第一绕组、所述第二绕组、所述第三绕组和所述第一电容通过
△
型变换解耦会在所述噪声抑制电路的第一输出端和所述噪声抑制电路的接地端之间产生负电容，所述第一桥臂和第二桥臂的参数设计满足如下公式：其中，Z
AD
为所述噪声抑制电路的第一输入端和所述噪声抑制电路的第一输出端之间的阻抗，Z
AB
为所述噪声抑制电路第二输入端和所述噪声抑制电路第二输出端之间的阻抗，Z
CD
为所述负电容和所述第二电容并联后的阻抗，Z
CB
为所述第三电容的阻抗。2.根据权利要求1所述噪声抑制电路，其特征在于：所述第一绕组的匝数和所述第三绕组的匝数均小于所述第二绕组的匝数。3.根据权利要求1所述噪声抑制电路，其特征在于：所述第一绕组一端和所述第二绕组另一端为同名端，所述第二绕组另一端和所述第三绕组一端为同名端或异名端。4.一种噪声抑制电路，其特征在于：包括：第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和接地端；所述第一输入端用于连接供电电源的第一输入端，所述第二输入端用于连接供电电源的第二输入端，所述第一输出端用于连接噪声源的第一输入端，所述第二输出端用于连接噪声源的第二输入端，所述接地端用于接大地；第一桥臂和第二桥臂；所述第一桥臂包括第一电感、第二电感和第一电容，所述第一电感包括第四绕组和第五绕组，所述第二电感包括第六绕组和第七绕组；所述第二桥臂包括第二电容和第三电容；所述第四绕组一端连接所述噪声抑制电路的第一输入端、另一端和所述第六绕组的一端连接，所述第六绕组另一端同时连接所述第一电容一端和所述第七绕组一端，所述第五绕组一端连接所述噪声抑制电路的第二输入端，所述第七绕组另一端和所述第二电容一端连接所述噪声抑制电路的第一输出端，所述第五绕组另一端和所述第三电容一端连接所述噪声抑制电路的第二输出端，所述第一电容另一端、所述第二电容另一端和所述第三电容另一端连接所述噪声抑制电路的接地端；其中，所述第六绕组、所述第七绕组和所述第一电容
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型变换解耦会在所述噪声抑制电路的第一输出端和所述噪声抑制电路的接地端之间产生负电容，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟辉，曾力，龙宪良，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：