专利名称：一种适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及输出为直流的高频开关电源的输出滤波技术领域，具体涉及一种适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路。
背景技术：
目前输出为直流的高频开关电源在输出滤波环节中，广泛采用单级LC滤波电路， 即主电路串电感、并电容来滤除高频纹波(如图1)。在输出电流较小的场合，滤波电容本身的等效串联电感及电容引线电感(以下简称寄生电感)上的电压波动比较小，因此寄生电感的影响不甚明显，使用单级LC滤波电路便可获得比较满意的滤波效果。但是在大电流输出的场合，寄生电感上的电压波动大大增加，其负面影响愈实用新型显。此时，单单使用LC滤波电路就很难获得比较理想的滤波效果。本实用新型很好地消除了电容支路寄生电感的负面影响，巧妙地将这些寄生参数吸收到滤波电路中，并通过电感电容参数匹配设计，使得直流输出的高频开关电源能够实现零纹波输出，圆满地解决了上述的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路。本实用新型适用于输出为直流的高频开关电源的输出滤波环节，通过电路的结构设计，可吸收线路上的电感电容寄生参数，实现大电流直流输出场合下的高频纹波滤除，从而实现零纹波输出，具体技术方案如下一种适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，包括第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第一电容和第二电容；所述电源的整流输出模块的一个输出端与第一电感的一端、第四电感的一端相连接；第一电感的另一端与第三电感的一端、负载的一端相连接；第四电感的另一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与负载的另一端、 第二电感的一端相连接；第三电感的另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端与第二电感的另一端共同连接于所述电源的整流输出模块的另一个输出端。上述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路中，所述第一电感、第二电感、第三电感、第四电感中的一个以上采用具有寄生电感的连接线路代替。上述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路中，第一电感、第二电感、第三电感和第四电感的值相等，而且第一电容和第二电容的值相等。上述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路中，所述第三电感和第一电容所在的串联支路采用一个以上的电感元件和一个以上的电容元件串联构成；所述第四电感和第二电容所在的串联支路采用一个以上的电感元件和一个以上的电容元件串联构成。上述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路中，所述电感元件用一个以上的电感元件混联替换，所述电容元件用一个以上的电容元件混联替换。本实用新型所述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路使输出电压U。对输入电压Ui的增益U。/ Ui随频率的增大而迅速减小，当电路中四个电感和两个电容分别保持相等时，滤波效果达到最佳，可实现大电流输出电化学工业电源的零纹波输出。与现有技术相比本实用新型具有如下优点本实用新型的电路结构适用于多种输出为直流的高频开关电源的输出滤波环节，实现大电流直流输出场合下的高频纹波滤除， 从而实现零纹波输出。在输出电流较小的场合，滤波电容本身的等效串联电感及电容引线电感上的电压波动比较小，因此寄生电感的影响不甚明显，使用传统的单级LC滤波电路便可获得比较满意的滤波效果。但是在大电流输出的场合，寄生电感上的电压波动大大增加， 其负面影响愈实用新型显。此时，单单使用LC滤波电路就很难获得比较理想的滤波效果了。由于实际电路中元件的寄生参数难以完全消除，因此，直流大电流输出时若采用传统LC 滤波，则电路中滤波电容支路的寄生电感上会产生较大的电压波动，从而造成很大的输出纹波。作为进一步改进的方案，本实用新型还可以将滤波电容支路的寄生电感也用于滤除高频纹波，从而变消极因素为积极因素，变不可控因素为可控因素。本实用新型很好地消除了电容支路寄生电感的负面影响，巧妙地将这些寄生参数吸收到滤波电路中，得出所述的输出滤波电路，使得直流输出的高频开关电源能够实现零纹波输出，圆满地解决了上述的问题。
图1是传统单级LC滤波电路原理图。图2是本实用新型具体实施方式
中适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路实例图(负载为电阻。图3是图2所示输出滤波电路中电感L1=L2=L3=L4=ImH,电容C1=C2=ImF,负载Ω 时输入电压Ui到输出电压U。的传递函数的波特图。图4是图2所示输出滤波电路中电感L1=L2=L3=L4=ImH、电容C1=C2=ImF、负载 RL=lQ>Ui=15+10sin (2X104ji ) (V)时仿真所得输入电压Ui及输出电压U。的波形。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型的具体实施作进一步描述，但本实用新型的实施和保护范围不限于此。如图2所示，本实施方式的一种适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，包括第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4，第一电容C1和第二电容C2 ；所述电源的整流输出模块的一个输出端与第一电感L1的一端、第四电感L4的一端相连接；第一电感L1的另一端与第三电感L3的一端、负载的一端相连接；第四电感L4的另一端与第二电容C2的一端连接，第二电容C2的另一端与负载的另一端、第二电感L2的一端相连接；第三电感L3的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电感L2的另一端共同连接于所述电源的整流输出模块的另一个输出端。这些电感和电容的大小可包括线路中寄生参数。第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4和第一电容C1、第二电容C2共同组成输出滤波环节。上述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，开关电源的整流输出模块的一个输出端与第一电感L1的一端、第四电感L4的一端相连接于一点；第一电感L1的另一端与第三电感L3的一端、负载的一端相连接于一点；第四电感L4的另一端与第二电容 C2的一端连接，第二电容(2的另一端与负载的另一端、第二电感L2的一端相连接于一点；第三电感L3的另一端与第一电容C1的一端连接，第一电容C1的另一端与第二电感L2的另一端共同连接于开关电源的整流输出模块的另一个输出端。作为实施例，第三电感L3可由任意数量的电感串并联构成，且其与第一电容C1的位置可以对调，当第三电感L3由两个或两个以上电感串联构成时，第一电容C1可以在任意两个串联电感的中间；对应的第四电感L4可由任意数量的电感串并联构成，且其与第二电容C2的位置可以对调，当第四电感L4由两个或两个以上电感串联构成时，第二电容C2可以在任意两个串联电感的中间。作为实施例，第三电感L3也可以由第一电容C1及其引线的寄生电感组成，若电感量仍不满足需求则可以在第一电容C1的引线上串联电感；第四电感L4可以由第二电容C2 及其引线的寄生电感组成，若电感量仍不满足需求则可以在第二电容C2的引线上串联电感。图2中，第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4和第一电容C1、第二电容C2共同组成输出滤波环节，输出电压U。对输入电压Ui的增益(U。/ Ui)大小通过调节第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、第四电感L4和第一电容C1、第二电容C2的值来改变。 输出电压U。对输入电压Ui的增益(U。/ Ui)随频率的增大而减小，当第一电感L1、第二电感 L2、第三电感L3和第四电感L4的值相等，而且第一电容C1和第二电容C2的值相等时，输出纹波为零。本实施例方式的滤波电路中，电感L1=L2=L3=L4且电容C1=C2时滤波效果达到最佳， 在此前提下应用网孔电流法求得输入电压Ui到输出电压U。的传递函数如式(1)所示。
U0(s) _IRCLs2+!__ ^1SjS + 4RC2j2s4 ++ ^fjjS +2Ls + R( 1 )当电感L1=L2=L3=L4=ImH,电容C1=C2=ImF,负载时，代入式(1)可得此时输入电压Ui到输出电压U。的传递函数如式(2)所示，并由此画出该传递函数的波特图如图3所
7J\ ο
Uo(s)2xlO"V+l
UXs、 4X10~15/ + 4X IQT12S4 + 6X10" /+ 4x IO^J2 + 2 χ 10—3J +1
(2)图4给出了图2所示适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路中，电感
L1=L2=L3=L4=ImH,电容 C1=C2=ImF,负载 &=1Ω、Ui=15+10sin (2X104ji ) (V)时仿真所得输
入电压Ui及输出电压U。的波形。可见，本实用新型适用于多种输出为直流的高频开关电源的输出滤波电路，可实
现大电流直流输出场合下的高频纹波滤除，从而实现零纹波输出。本实用新型解决了滤
波电容及其引线寄生电感导致输出电压纹波过大的问题，使得直流大电流输出的大功率电
源，特别是电解、电镀等电化学工业电源能够实现零纹波输出。
权利要求1.一种适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，其特征在于包括第一电感 α》、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第一电容(C1)和第二电容(C2)；所述电源的整流输出模块的一个输出端与第一电感(L1)的一端、第四电感(L4)的一端相连接；第一电感(L1)的另一端与第三电感(L3)的一端、负载的一端相连接；第四电感(L4)的另一端与第二电容(C2)的一端连接，第二电容(C2)的另一端与负载的另一端、第二电感(L2)的一端相连接；第三电感(L3)的另一端与第一电容(C1)的一端连接，第一电容(C1)的另一端与第二电感(L2)的另一端共同连接于所述电源的整流输出模块的另一个输出端。
2.根据权利要求1所述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，其特征在于所述第一电感(Li)、第二电感仏2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)中的一个以上采用具有寄生电感的连接线路代替。
3.根据权利要求1所述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，其特征在于所述第三电感(L3)和第一电容(C1)所在的串联支路采用一个以上的电感元件和一个以上的电容元件串联构成；所述第四电感(L4)和第二电容(C2)所在的串联支路采用一个以上的电感元件和一个以上的电容元件串联构成。
4.根据权利要求1所述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，其特征在于第一电感α》、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)中有一个以上用多个电感元件混联替换，所述第一电容(C》、第二电容(C2)中有一个以上用多个电容元件混联替换。
5.根据权利要求广4任一项所述的适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，其特征在于第一电感(L》、第二电感 )、第三电感(L3)和第四电感(L4)的值相等，而且第一电容(C1)和第二电容(C2)的值相等。
专利摘要本实用新型提供一种适用于大电流输出电化学工业电源的输出滤波电路，所述电源的整流输出模块的一个输出端与第一电感的一端、第四电感的一端相连接；第一电感的另一端与第三电感的一端、负载的一端相连接；第四电感的另一端与第二电容的一端连接，第二电容的另一端与负载的另一端、第二电感的一端相连接；第三电感的另一端与第一电容的一端连接，第一电容的另一端与第二电感的另一端共同连接于所述电源的整流输出模块的另一个输出端。本实用新型解决了滤波电容及其引线寄生电感导致大电流输出场合下输出电压纹波过大的问题，使得直流输出的高频开关电源能够实现零纹波输出，非常适用于直流大电流输出的电解、电镀等电化学工业电源。
文档编号H02M1/14GK202026238SQ201120093879
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者丘东元, 何文志, 张桂东, 张波, 戴钰, 林仕立, 段振涛, 肖文勋 申请人:华南理工大学