用于三相交流输入开关电源的半波全波可切换整流电路的制作方法

本实用新型涉及交流输入整流电路技术领域，尤其涉及一种用于三相交流输入开关电源的半波全波可切换整流电路。

背景技术：

交流输入整流电路，就是将电网的单相或三相交流电输入，通过功率半导体器件变换为脉动的直流输出的电路；脉动的直流通过电容滤波后再提供给后级的DC-DC功率变换器来实现稳定的输出电压；三相输入整流电路一般为半波整流和全波整流两种；对于三相输入有火线A、B、C三根线输入、火线A、B、C与零线N四根线输入或A、B、C、N四线其中任意两线输入这三种输入方式；如果需要无N线运行，整流方式必须选择全波整流，输出最高电压为火线间电压峰值，这个电压为相电压峰值的1.732倍，会给后级DC-DC功率变换单元会产生过大的电压应力，降低开关电源系统的可靠性；而半波整流电路输出电压最大虽然为较低的相电压峰值，但是如果N线断开情况下，无法工作。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于三相交流输入开关电源的具有输出电压限制的半波全波可切换整流电路，既能够满足无N线也能全波整流输出，同时也能在有N线存在的情况下采用半波整流输出，从而极大的降低后级DC-DC功率变换单元的电压应力，同时该电路在全波整流模式下还应具有输出最高电压限制功能，保证后级DC-DC功率变换单元不会被过高电压损坏。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于三相交流输入开关电源的半波全波可切换整流电路，既能够满足无N线也能全波整流输出，同时也能在有N线存在的情况下采用半波整流输出，从而极大的降低后级DC-DC功率变换单元的电压应力，同时该电路在全波整流模式下还应具有输出最高电压限制功能，保证后级DC-DC功率变换单元不会被过高电压损坏。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于三相交流输入开关电源的半波全波可切换整流电路，包括交流输入端、全波整流单元、半波整流单元、切换控制与电压限制控制单元、切换动作单元和DC-DC功率变换单元，交流输入端分别与全波整流单元、半波整流单元、切换控制与电压限制控制单元相连，全波整流单元、半波整流单元、切换控制与电压限制控制单元均与切换动作单元相连，切换动作单元和DC-DC功率变换单元相连；所述的交流输入端包括A线、B线、C线和N线。

作为优选，所述的全波整流单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管，第一二极管、第二二极管、第三二极管的负极相连，第一二极管、第二二极管、第三二极管的正极分别接A线、B线和C线，且第一二极管、第二二极管、第三二极管的正极还分别接第四二极管、第五二极管和第六二极管负极，第四二极管、第五二极管和第六二极管正极相连。

作为优选，所述的半波整流单元包括第一二极管、第二二极管、第三二极管和第十二极管，第十二极管负极与N端相连。

作为优选，所述的切换动作单元包括第一电容、第一电阻、第五电阻和MOS管，第一电容一端分别与第一二极管负极、第一电阻一端相连，第一电容另一端分别与第四二极管正极、第五电阻一端、MOS管的3脚相连，第一电阻另一端分别与第五电阻另一端、MOS管的1脚相连。

作为优选，所述的切换控制与电压限制控制单元包括光耦、第二电阻、第二电容、第七二极管、第八二极管和第九二极管，光耦的3脚和4脚分别接MOS管的3脚和1脚，光耦的1脚接第二电阻一端，光耦的2脚接第八二极管正极、第七二极管正极、第二电容一端，第七二极管负极接第九二极管负极，第八二极管负极和第九二极管正极均与第十二极管正极相连，第二电阻另一端、第二电容另一端与第一二极管负极和DC-DC功率变换单元相连，第九二极管正极与DC-DC功率变换单元相连。

本实用新型的有益效果是：既能够满足无N线也能全波整流输出，同时也能在有N线存在的情况下采用半波整流输出，从而极大的降低后级DC-DC功率变换单元的电压应力，同时该电路在全波整流模式下还应具有输出最高电压限制功能，保证后级DC-DC功率变换单元不会被过高电压损坏。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的电路框图。

图2是本实用新型的电路图；

图3为本实用新型的原理说明图。

具体实施方式

如图1-3所示，本实用新型的一具体实施例，用于三相交流输入开关电源的半波全波可切换整流电路，包括交流输入端1、全波整流单元2、半波整流单元3、切换控制与电压限制控制单元4、切换动作单元5和DC-DC功率变换单元6，交流输入端1分别与全波整流单元2、半波整流单元3、切换控制与电压限制控制单元4相连，全波整流单元2、半波整流单元3、切换控制与电压限制控制单元4均与切换动作单元5相连，切换动作单元5和DC-DC功率变换单元6相连；所述的交流输入端1包括A线、B线、C线和N线。

值得注意的是，所述的全波整流单元2包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的负极相连，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的正极分别接A线、B线和C线，且第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3的正极还分别接第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6负极，第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6正极相连。

值得注意的是，所述的半波整流单元3包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第十二极管D10，第十二极管D10负极与N端相连。

值得注意的是，所述的切换动作单元5包括第一电容C1、第一电阻R1、第五电阻R5和MOS管Q1，第一电容C1一端分别与第一二极管D1负极、第一电阻R1一端相连，第一电容C1另一端分别与第四二极管D4正极、第五电阻R5一端、MOS管Q1的3脚相连，第一电阻R1另一端分别与第五电阻R5另一端、MOS管Q1的1脚相连。

此外，所述的切换控制与电压限制控制单元4包括光耦U1、第二电阻R2、第二电容C2、第七二极管D7、第八二极管D8和第九二极管D9，光耦U1的3脚和4脚分别接MOS管Q1的3脚和1脚，光耦U1的1脚接第二电阻R2一端，光耦U1的2脚接第八二极管D8正极、第七二极管D7正极、第二电容C2一端，第七二极管D7负极接第九二极管D9负极，第八二极管D8负极和第九二极管D9正极均与第十二极管D10正极相连，第二电阻R2另一端、第二电容C2另一端与第一二极管D1负极和DC-DC功率变换单元6相连，第九二极管D9正极与DC-DC功率变换单元6相连。

本具体实施方式的工作原理：存在两种情况，有N线或者N线断开两种情况，分别对应两种不同的整流方式。

1、当N线存在时，有两个回路。

1.1全波整流单元。当A电压大于C电压时，电流从A往C流动，为A->D1->C2->D6路径；此时A、B、C三线为全波整流部分；同理，也有A到B，B到C，C到A，C到B等路径，随着A、B、C三线电压变化，全波整流的D1～D6二极管都会有导通情况。此时C2上的电压为A、B、C线电压的峰值，相电压为380Vac的话，此电压为537V。但由于Q1无法导通的原因，所以输出电压不是由全波整流的电压决定。具体Q1不导通原因见下面描述。

1.2半波整流单元。当A相对于N为正极性时，电流流向为A->D1->Vo+->Vo-->D10->N；当A相对于N为负极性时，由于D10的阻断作用，所以A相就不会给后级负载供电；BN，CN同理，这种只有相对于N线正半周的整流方式称为半波整流方式。

当N线存在时，A(或B、C)通过D1(A为D1；B为D2、C为D3)再通过R2->光耦U1的1,2脚->D8->D10->N线形成通路。所以光耦U1在N线存在的半波整流回路中可以导通，C1在这个电路中有非常重要的作用，它在A、N正半周时储能，在A、N负半周时，持续给光耦U1供电，保持光耦在相电压负半轴无能量时，持续给U1导通提供能量。

U1导通后，Q1的1,3脚被拉到0V，从而Q1截止。整流单元的输出电压为半波输出电压模式，电压为相电压的峰值，此时的输出电压等级是全波整流模式的输出电压的0.57，较低的输出电压可以使后级的DC-DC功率变换器工作在较低的电压应力下，电源系统的可靠性变高了。

2、现场运行时，当N线因为意外原因，断开了，就变为了全波整流模式。

因为光耦U1通过A或B或C到N线的导通的回路不存在了。光耦U1将不再将Q1的1,3脚钳位到0；C2两端电压通过R1，R5分压后，提供给Q1的1,3脚一个正电压，使Q1导通；A、B、C线电压全波整流电压可以通过Q1达到输出了。此时为无N线运行。

输出最大电压钳位原理：其中D9为稳压二极管，当输出电压升高时达到击穿稳压二极管的电压值时，D9会产生击穿电流，此电流通过R2流过U1的1,2脚再通过D7，D9到输出负极形成回路。

U1光耦导通会将Q1的1,3脚的电压降低，Q1的1,3脚电压降低会使Q1进入线性区，Q1的2,3脚压差会加大，从而输出电压会变小。因为整个过程是一个负反馈过程。所以D9的稳压值决定了输出的最大电压值，从而可以限制最大输出电压，保护后级DC-DC功率变换器的安全。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。