专利名称：开关稳压电源的整流电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子电路领域，尤其涉及一种开关稳压电源的整流电路。
背景技术：
交流的总功率称为视在功率，而视在功率是有功功率和无功功率的和，其中有功 功率和视在功率的比值为功率因数，功率因数低，则表示用电设备的无功功率大，电能利 用率低，则表示导线和供电变压器绕组的损耗大，同时输入电流谐波分量大，对电网污染严 重。功率因数是交流电源输入有功功率和视在功率的比值。如果输入电流和电压是正弦波 而且同相，则功率因数是1。但这种情况只发生在负载为纯线性负载的条件下。如果输入电 流和电压不都是正弦波且不同相，则功率因数会小于1。随着生产的发展和技术的进步，大量具有整流输入端的开关稳压电源(又称为电 力电子负载)被广泛应用。图1为现有技术中整开关流稳压电源的电路的结构示意图。图 1中输入电路由二极管整流器及其后的储能电容器组成，该电容器能够将电压维持在接近 于输入正弦波峰值电压值处，直至下一个峰值到来时对电容再进行充电。在这种情况下，只 在输入波形的峰值处从输入端吸收电流，而且电流脉冲必须包含足够的能量，以便在下一 个峰值到来之前维持负载电压。这个过程通过在短时间内将大量电荷注入电容，然后由电 容器缓慢的向负载放电来实现，之后再重复这一周期。在实际应用中，输入电压的波形为正弦波形，输入电流的波形为脉冲波形，且脉冲 波形的周期与正弦波形的周期相等，而电流周期占整个脉冲波形周期的10%到20%，这意 味着脉冲电流为平均电流的5到10倍，表明电流波形严重失真。图2为图1所示电路图生成的谐波示意图。图2中输入端有很多高次谐波产生， 表明电源功率因数很低。因此需要一种能够提高电源的功率因数的技术方案。
发明内容
本发明提供一种开关稳压电源的整流电路，能够使输入电流的波形输入电压的波 形。为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案一种开关稳压电源的整流电路，包括第一、第二、第三和第四二极管、第一、第二、 第三和第四电流调整模块以及控制模块，其中所述第一二极管的正极与交流电源的第一端相连，负极与所述第二二极管的负极 相连，其中所述第二二极管的正极与所述交流电源的第二端相连；所述第三二极管的负极与所述交流电源的第一端相连，正极与所述第四二极管的 正极相连，其中所述第四二极管的负极与所述交流电源的第二端相连；所述第一、第二、第三和第四电流调整模块的高电位端一一对应地与所述第一、第 二、第三和第四二极管的正极相连，低电位端一一对应地与所述第一、第二、第三和第四二 极管的负极相连，用于控制各自是否导通以及导通后输出的电流的控制端均与所述控制模块相连；所述控制模块，包括确定单元、生成单元和发送单元，其中所述确定单元，用于根据已获取的所述交流电源的输入电压的和输入电流的波形 中相同时刻的相位值，确定在所述输入电压和所述输入电流的波形为同相的正弦波时所述 输入电流的波形所需调整的电流值；所述生成单元，用于生成用于控制所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自 是否导通以及导通后输出的电流的控制信号，其中所述第一、第二、第三和第四电流调整模 块中导通的电流调整模块输出电流的变化值总和等于所述所需调整的电流值；所述发送单元，用于将所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自的控制信号 通过所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自与本地相连的控制端发送出去；所述第一、第二、第三和第四电流调整模块，用于根据各自接收的控制信号，调整 各自的导通状态以及导通后输出的电流。进一步的，所述电路还具有如下特点所述生成单元用于当所述输入电流为从所述交流电源的第一端到第二端时，在所述输入电流减小过 程中，生成用于控制第一和第四电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第二和第 三电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第四电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第一端到第二端时，在所述输入电流增大过 程中，生成用于控制第一和第二电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第三和第 四电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第二电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第二端到第一端时，在所述输入电流增大过 程中，生成用于控制第一和第二电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第三和第 四电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第二电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第二端到第一端时，在所述输入电流减小过 程中，生成用于控制第二和第三电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第一和第 四电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第二和第三电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值。进一步的，所述电路还具有如下特点所述第一、第二、第三和第四电流调整模块均为全控型MOS管；所述生成单元，用于通过生成用于调整所述第一、第二、第三和第四电流调整模块 的压降的控制信号来控制所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自是否导通以及导 通时的电流大小，其中所述第一、第二、第三和第四电流调整模块中导通的电流调整模块输 出电流的变化值总和等于所述所需调整的电流值。进一步的，所述电路还具有如下特点所述第一、第二、第三和第四二极管依次为所述第一、第二、第三和第四电流调整 模块的体二极管。进一步的，所述电路还具有如下特点所述电路还包括
电感，与所述第一二极管的正极、第三二极管的负极和所述交流电源的第一端相 连。本发明提供的技术方案，通过波形采样得到交流电源的输入电压和输入电流波 形，通过计算得到在两波形为同相正弦波时输入电流所需调整的电流值，并根据该所需调 整的电流值，生成用于控制与每个二极管并联的电流调整模块是否导通以及导通后输出电 流的控制信号，其中导通的电流调整模块输出的电流总和等于该所需调整的电流值，从而 调整后的输入电流的波形与交流电源的波形为同相正弦波，提高了整流开关稳压电压的功 率因数，降低了交流电源的能量损耗，同时降低了输入电流的高次谐波的个数，避免对电网 的谐波污染。
图1为现有技术中开关流稳压电源的整流电路的结构示意图；图2为图1所示电路生成的谐波的示意图；图3为本发明提供的整流开关稳压电源的装置实施例的结构示意图；图4为本发明提供的整流开关稳压电源的装置应用实例的结构示意图；图5为图4所示电路生成的谐波的示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对 本发明作进一步的详细描述。图3为本发明提供的开关稳压电源的整流电路实施例的结构示意图。图3所示实 施例中的电路包括第一、第二、第三和第四二极管、第一、第二、第三和第四电流调整模块以 及控制模块，其中所述第一二极管的正极与交流电源的第一端相连，负极与所述第二二极管的负极 相连，其中所述第二二极管的正极与所述交流电源的第二端相连；所述第三二极管的负极与所述交流电源的第一端相连，正极与所述第四二极管的 正极相连，其中所述第四二极管的负极与所述交流电源的第二端相连；所述第一、第二、第三和第四电流调整模块的高电位端一一对应地与所述第一、第 二、第三和第四二极管的正极相连，低电位端一一对应地与所述第一、第二、第三和第四二 极管的负极相连，用于控制各自是否导通以及导通后输出的电流的控制端均与所述控制模 块相连；所述控制模块，包括确定单元、生成单元和发送单元，其中所述确定单元，用于根据已获取的所述交流电源的输入电压的和输入电流的波形 中相同时刻的相位值，确定在所述输入电压和所述输入电流的波形为同相的正弦波时所述 输入电流的波形所需调整的电流值；所述生成单元，用于生成用于控制所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自 是否导通以及导通后输出的电流的控制信号，其中所述第一、第二、第三和第四电流调整模 块中导通的电流调整模块输出电流的变化值总和等于所述所需调整的电流值；所述发送单元，用于将所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自的控制信号通过所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自与本地相连的控制端发送出去；所述第一、第二、第三和第四电流调整模块，用于根据各自接收的控制信号，调整 各自的导通状态以及导通后输出的电流。进一步的，所述生成单元用于当所述输入电流为从所述交流电源的第一端到第二端时，在所述输入电流减小过 程中，生成用于控制第一和第四电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第二和第 三电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第四电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第一端到第二端时，在所述输入电流增大过 程中，生成用于控制第一和第二电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第三和第 四电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第二电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第二端到第一端时，在所述输入电流增大过 程中，生成用于控制第一和第二电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第三和第 四电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第二电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第二端到第一端时，在所述输入电流减小过 程中，生成用于控制第二和第三电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第一和第 四电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第二和第三电流调整模块输出的电流的变 化值总和等于所述所需调整的电流值。其中第一和第三电流调整模块可以与交流电源直接相连，也可以通过其他元器件 间接相连。可选的，所述电路还包括电感，与所述第一二极管的正极、第三二极管的负极和所述交流电源的第一端相 连。需要说明的是，在电路的输入电流瞬间变大时该电感通过充电均衡电路中的能 量，在输入电流瞬间变小时通过放电为电路中其他器件提供能量，达到减缓输入电流变化 速度的目的。本发明提供的电路实施例，通过波形采样得到交流电源的输入电压和输入电流波 形，通过计算得到在两波形为同相正弦波时输入电流所需调整的电流值，并根据该所需调 整的电流值，生成用于控制与每个二极管并联的电流调整模块是否导通以及导通后输出电 流的控制信号，其中导通的电流调整模块输出的电流总和等于该所需调整的电流值，从而 调整后的输入电流的波形与交流电源的波形为同相正弦波，提高了整流开关稳压电压的功 率因数，降低了交流电源的能量损耗，同时降低了输入电流的高次谐波的个数，避免对电网 的谐波污染。下面对本发明提供的电路实施例作进一步说明图4为本发明提供的开关稳压电源的整流电路应用实例的结构示意图。图4所示 应用实例中的电路包括第一、第二、第三和第四二极管(Dl、D2、D3和D4)、第一、第二、第三 和第四全控型MOS管(Ql、Q2、Q3和Q4)和控制芯片；其中
Dl的正极与交流电源的第一端相连，负极与D2的负极相连，其中所述D2的正极与 所述交流电源的第二端相连；D3的负极与交流电源的第一端相连，正极与D4的正极相连，其中D4的负极与所述 交流电源的第二端相连；Ql、Q2、Q3和Q4的源极一一对应地与所Dl、D2、D3和D4的正极相连，漏极一一对 应地与D1、D2、D3和D4的负极相连，栅极均与所述控制芯片相连；控制芯片，包括确定单元、生成单元和发送单元，其中确定单元，用于根据已获取的交流电源的输入电压的和输入电流的波形中相同时 刻的相位值，确定在输入电压和输入电流的波形为同相的正弦波时输入电流的波形所需调 整的电流值；生成单元，用于通过生成用于调整Ql、Q2、Q3和Q4的压降的控制信号来控制Q1、 Q2、Q3和Q4各自是否导通以及导通时的电流大小，其中所述Q1、Q2、Q3和Q4中导通的全控 型MOS管输出电流的变化值总和等于所述所需调整的电流值。；发送单元，用于将Ql、Q2、Q3和Q4各自的控制信号通过Ql、Q2、Q3和Q4各自与本 地相连的栅极发送出去。需要说明的是，全控型MOS管是否导通是由其自身的压降是否到达开启电压，而 当自身的压降大于开启电压但小于其自身的饱和电压时，其输出的电流值会随着其自身压 降的增大而变大，随着自身压降的减小而减小。进一步的，所述生成单元用于当输入电流为从交流电源的第一端到第二端时，在输入电流减小过程中，生成用 于控制Ql和Q4各自导通的控制信号以及用于控制第二和第三电流调整模块各自关闭的控 制信号，其中Ql和Q4输出的电流的变化值总和等于所需调整的电流值；当输入电流为从交流电源的第一端到第二端时，在输入电流增大过程中，生成用 于控制Ql和Q2各自导通的控制信号以及用于控制Q3和Q4各自关闭的控制信号，其中Ql 和Q2输出的电流的变化值总和等于所需调整的电流值；当输入电流为从交流电源的第二端到第一端时，在输入电流增大过程中，生成用 于控制第Ql和Q2各自导通的控制信号以及用于控制Q3和Q4电流调整模块各自关闭的控 制信号，其中Ql和Q2输出的电流的变化值总和等于所需调整的电流值；当输入电流为从交流电源的第二端到第一端时，在输入电流减小过程中，生成用 于控制Q2和Q3各自导通的控制信号以及用于控制Ql和Q4各自关闭的控制信号，其中Q2 和Q3输出的电流的变化值总和等于所需调整的电流值。其中本应用实例中，D1、D2、D3和D4可以依次为Q1、Q2、Q3*Q4的体二极管。可选的，所述电路还包括电感，与Dl的正极、D3的负极和所述交流电源的第一端 相连。其中本应用实例中，该控制芯片可以为脉宽调制控制芯片，该芯片通过产生脉冲 调制信号控制全控型MOS管的目的。在本应用实例中，可以动态调整输入电流的大小以保证输入电流的波形的相位值 与同一时刻上输入电压的波形的相位值一致，保证输入电流的波形能够较好的复制了电压 的波形，从而保证功率因数有明显提高。
图5为图4所示电路生成的谐波的示意图。与图2中输入端高次谐波的个数相比， 采用了本应用实例提供的电路后，输入端高次谐波的个数也明显减少，避免了电网污染。需要说明的是，本应用实例以全控型MOS管为例进行说明，但不限于此，现有技术 中导通状态可以控制的，且导通后电流大小会发生变化的模块，其中导通后电流大小可以 变化可以有该模块上变化的电压、变化的阻抗或者二者的结合来实现，例如其他非全控型 的MOS管等，均可以替代本应用实例的全控型MOS管。凡是具有上述功能的电子元器件或 者电路单元都可替代而应用到本发明技术方案中来。本发明提供的电路应用实例，通过波形采样得到交流电源的输入电压和输入电流 波形，通过计算得到在两波形为同相正弦波时输入电流所需调整的电流值，并根据该所需 调整的电流值，生成用于控制与每个二极管并联的电流调整模块是否导通以及导通后输出 电流的控制信号，其中导通的电流调整模块输出的电流总和等于该所需调整的电流值，从 而调整后的输入电流的波形与交流电源的波形为同相正弦波，提高了整流开关稳压电压的 功率因数，降低了交流电源的能量损耗，同时降低了输入电流的高次谐波的个数，避免对电 网的谐波污染。采用全控型MOS管来实现输入电流的调整，硬件成本较低，且实现方便。本领域普通技术人员可以理解上述实施例的全部或部分步骤可以使用计算机程 序流程来实现，所述计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中，所述计算机程序在 相应的硬件平台上(如系统、设备、装置、器件等)执行，在执行时，包括方法实施例的步骤 之一或其组合。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用集成电路来实现，这些步骤可 以被分别制作成一个个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电 路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元可以采用通用的计算装置来实现， 它们可以集中在单个的计算装置上，也可以分布在多个计算装置所组成的网络上。上述实施例中的各装置/功能模块/功能单元以软件功能模块的形式实现并作为 独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的计算机 可读取存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
权利要求
一种开关稳压电源的整流电路，其特征在于，包括第一、第二、第三和第四二极管、第一、第二、第三和第四电流调整模块以及控制模块，其中所述第一二极管的正极与交流电源的第一端相连，负极与所述第二二极管的负极相连，其中所述第二二极管的正极与所述交流电源的第二端相连；所述第三二极管的负极与所述交流电源的第一端相连，正极与所述第四二极管的正极相连，其中所述第四二极管的负极与所述交流电源的第二端相连；所述第一、第二、第三和第四电流调整模块的高电位端一一对应地与所述第一、第二、第三和第四二极管的正极相连，低电位端一一对应地与所述第一、第二、第三和第四二极管的负极相连，用于控制各自是否导通以及导通后输出的电流的控制端均与所述控制模块相连；所述控制模块，包括确定单元、生成单元和发送单元，其中所述确定单元，用于根据已获取的所述交流电源的输入电压的和输入电流的波形中相同时刻的相位值，确定在所述输入电压和所述输入电流的波形为同相的正弦波时所述输入电流的波形所需调整的电流值；所述生成单元，用于生成用于控制所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自是否导通以及导通后输出的电流的控制信号，其中所述第一、第二、第三和第四电流调整模块中导通的电流调整模块输出电流的变化值总和等于所述所需调整的电流值；所述发送单元，用于将所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自的控制信号通过所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自与本地相连的控制端发送出去；所述第一、第二、第三和第四电流调整模块，用于根据各自接收的控制信号，调整各自的导通状态以及导通后输出的电流。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述生成单元用于当所述输入电流为从所述交流电源的第一端到第二端时，在所述输入电流减小过程 中，生成用于控制第一和第四电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第二和第三 电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第四电流调整模块输出的电流的变化 值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第一端到第二端时，在所述输入电流增大过程 中，生成用于控制第一和第二电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第三和第四 电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第二电流调整模块输出的电流的变化 值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第二端到第一端时，在所述输入电流增大过程 中，生成用于控制第一和第二电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第三和第四 电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第一和第二电流调整模块输出的电流的变化 值总和等于所述所需调整的电流值；当所述输入电流为从所述交流电源的第二端到第一端时，在所述输入电流减小过程 中，生成用于控制第二和第三电流调整模块各自导通的控制信号以及用于控制第一和第四 电流调整模块各自关闭的控制信号，其中所述第二和第三电流调整模块输出的电流的变化 值总和等于所述所需调整的电流值。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于所述第一、第二、第三和第四电流调整模块均为全控型MOS管； 所述生成单元，用于通过生成用于调整所述第一、第二、第三和第四电流调整模块的压 降的控制信号来控制所述第一、第二、第三和第四电流调整模块各自是否导通以及导通时 的电流大小，其中所述第一、第二、第三和第四电流调整模块中导通的电流调整模块输出电 流的变化值总和等于所述所需调整的电流值。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于所述第一、第二、第三和第四二极管依次为所述第一、第二、第三和第四电流调整模块 的体二极管。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括电感，与所述第一二极管的正极、第三二极管的负极和所述交流电源的第一端相连。
全文摘要
本发明提供一种开关稳压电源的整流电路，涉及电源管理领域；所述电路，包括控制模块，用于根据已获取的交流电源的输入电压的和输入电流的波形中相同时刻的相位值，确定在输入电压和输入电流的波形为同相的正弦波时输入电流的波形所需调整的电流值；生成用于控制第一、第二、第三和第四电流调整模块各自是否导通以及导通后输出的电流的控制信号；将第一、第二、第三和第四电流调整模块各自的控制信号通过第一、第二、第三和第四电流调整模块各自与本地相连的控制端发送出去；第一、第二、第三和第四电流调整模块，用于根据各自接收的控制信号，调整各自的导通状态以及导通后输出的电流。本发明提供的技术方案可应用于整流电源。
文档编号H02M1/42GK101989819SQ201010528960
公开日2011年3月23日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者吴安 申请人:浪潮(北京)电子信息产业有限公司