一种电力配网专用电源低功耗应用电路的制作方法

本实用新型涉及电源技术领域，尤其是涉及一种电力配网专用电源低功耗应用电路。

背景技术：

进入新世纪，节能减耗逐渐提上日程，电力配网中对整机功耗有了明确规定。这就要求电源模块在轻负载工况下具备功率因数校正功能，并且保证重负载工况下开关分合闸的可靠性，即电源模块同时具有轻载高功率因数与短时间维持重负载的特性。现有技术方案是在传统的功率转换驱动电路前级加上一级升压电路，即功率因数校正电路。

传统的功率因数校正电路元器件多，控制电路及反馈回路设计复杂，输入电压不稳定对功率因数校正电路及输出负载影响较大，再加上控制芯片、升压变压器等硬成本，在控制柜箱体空间有限的条件下，进一步压缩开关电源体积势必以牺牲稳定性为代价。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电力配网专用电源低功耗应用电路。

本实用新型更进一步解决的技术问题是提供一种电力配网专用电源低功耗应用电路，依次包括首尾电连接的第一整流滤波电路、功率转换驱动电路、变压器、第二整流滤波电路及负载电路，所述第一整流滤波电路和所述功率转换驱动电路之间设有填谷电路；所述第二整流滤波电路的输出负端与所述负载电路之间串联有采集电阻；所述第二整流滤波电路的输出端还设有输出电流采样电路；所述填谷电路并联连接有高电压电容容值提升电路；所述输出电流采样电路的输出端通过隔离光耦连接至所述高电压电容容值提升电路。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述高电压电容容值提升电路包括开关管，所述开关管为mos管，所述开关管的源极和漏极之间串联有二极管d9和电阻r4；所述填谷电路的接地端连接在二极管d9和电阻r4之间；

所述开关管的源极和栅极之间连接有充放电电路；所述充放电电路包括并联的高压低容值电容cx、高压高容值滤波电容c4和上拉驱动电路；所述上拉驱动电路包括依次串联的电容r3、电阻r9、电阻r10和二极管dz1；所述二极管dz1的两端并联有电阻r7；所述开关管的栅极接入电阻r10和二极管dz1之间；所述高压低容值电容cx、高压高容值滤波电容c4和二极管dz1的共同连接端与开关管的源极连接；所述高压低容值电容cx、高压高容值滤波电容c4和电阻r3的连接端与所述填谷电路的接入端连接；

所述隔离光耦的输出正极和输出负极分别与所述开关管的栅极和源极连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述输出电流采样电路包括第一比较器和第二比较器；

所述第一比较器的正极输入端与所述负载电路的输出负端之间串联有电阻r33；所述第一比较器的负极输入端与所述第二整流滤波电路的输出负端之间串联有电阻r34；所述第一比较器的负极输入端与输出端之间设有并联电路；所述并联电路由串联后的电容c9和电阻r30与电阻r31并联形成；所述第一比较器的电源输入端均空置；

所述第一比较器的输出端串联电阻r29后连接到第二比较器的负极输入端；所述第二比较器的输出端分别串联电阻r22和电阻r25后接入到隔离光耦的输入正极和输入负极；所述隔离光耦的输入负端还连接在所述第二比较器的电源输入负端；所述第二比较器的输出端与电源输入正端之间还串联有电容c10；所述第二比较器的电源输入正端还与其输入负端连接；所述第二比较器的电源输入正端串联电容c8后接地；所述第二比较器的电源输入负端直接接地；所述第二比较器ic3a的输入正端串联电阻r28后接入电源。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述填谷电路包括串联在第一整流滤波电路的输出正端和地之间的电容c1和二极管d3；所述电容c1的两端并联有串联的二极管d1和二极管d2；所述二极管d1和二极管d2之间依次串联电阻r1和电容c3后接到地gd。

本实用新型具有的优点和积极效果是：由于本实用新型采用如上技术方案，即采用填谷电路、输出电流采样电路、高电压电容容值提升电路及隔离光耦组成功率因数校正电路，有效地使用了填谷电路的功率因素高的优点，保证了轻载时的低功耗要求，又通过上述电路的结合保证了在重负载下，还可提供稳定的高压直流电；与传统功率转换驱动电路前级加上一级升压电路相比，输出受输入电压波动影响大大减小，输出几乎不受输入电压波动的影响，输入高压滤波电容的耐压需求比传统的功率转换驱动电路低了将近50v(输入范围176vac～264vac，而传统的增加升压电路输入高压滤波电容须选择450v耐压)。与传统先升压后进行功率转换相比，本实用新型成本低，电路元件大大减少，可有效减小开关电源体积以增加其它电路空间需求。

本申请的上述技术方案，既能满足常态状况下只有控制器接入负载电路的的正常工作，又能保证开关线圈接入负载电路时的可靠分合闸功率需要；本申请技术方案提供的输出电流采样电路，采用两级比较器及其外围电路组成，输出电流采集精度高。

除了上面所描述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本实用新型一种电力配网专用电源低功耗应用电路所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征所带来的优点，将结合附图作进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型一种电力配网专用电源低功耗应用电路的电路原理框图；

图中标号：

10、第一整流滤波电路；20、功率转换驱动电路；30、第二整流滤波电路；40、负载电路；50、填谷电路；60、高电压电容容值提升电路；70、输出电流采样电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在图1所示的本实用新型一种电力配网专用电源低功耗应用电路的一种实施例的电路原理框图，依次包括首尾电连接的第一整流滤波电路10、功率转换驱动电路20、变压器t2、第二整流滤波电路30及负载电路40，所述第一整流滤波电路10和所述功率转换驱动电路20之间设有填谷电路50；所述第二整流滤波电路30的输出负端与所述负载电路40之间串联有采集电阻r51；所述第二整流滤波电路30的输出端还设有输出电流采样电路70；所述填谷电路50并联连接有高电压电容容值提升电路60；所述输出电流采样电路70的输出端通过隔离光耦pc10(包括pc10a和pc10b)连接至所述高电压电容容值提升电路60。在本实施例中，第一整流滤波电路10、功率转换驱动电路20、变压器t2、第二整流滤波电路30及负载电路40均为电力配网专用电源模块的基本电路，其具体的电路结构在此不赘述。

在本实施例中，所述高电压电容容值提升电路60包括开关管q1，所述开关管为mos管，所述开关管q1的源极(s极)和漏极(d极)之间串联有二极管d9和电阻r4；所述填谷电路50的接地端连接在二极管d9和电阻r4之间；

所述开关管q1的源极(s极)和栅极(g极)之间连接有充放电电路；所述充放电电路包括并联的高压低容值电容cx、高压高容值滤波电容c4和上拉驱动电路；所述上拉驱动电路包括依次串联的电容r3、电阻r9、电阻r10和二极管dz1；所述二极管dz1的两端并联有电阻r7；所述开关管的栅极(g极)接入电阻r10和二极管dz1之间；所述高压低容值电容cx、高压高容值滤波电容c4和二极管dz1的共同连接端与开关管的源极(s极)连接；所述高压低容值电容cx、高压高容值滤波电容c4和电阻r3的连接端与所述填谷电路50的接入端连接；

所述隔离光耦的输出正极和输出负极分别与所述开关管的栅极(g极)和源极(s极)连接。

在本实施例中，所述输出电流采样电路70包括第一比较器ic3b和第二比较器ic3a；

所述第一比较器ic3b的正极输入端与所述负载电路40的输出负端之间串联有电阻r33；所述第一比较器ic3b的负极输入端与所述第二整流滤波电路30的输出负端之间串联有电阻r34；所述第一比较器ic3b的负极输入端与输出端之间设有并联电路；所述并联电路由串联后的电容c9和电阻r30与电阻r31并联形成；所述第一比较器ic3b的电源输入端均空置；

所述第一比较器ic3b的输出端串联电阻r29后连接到第二比较器ic3a的负极输入端；所述第二比较器的输出端分别串联电阻r22和电阻r25后接入到隔离光耦的输入正极和输入负极，也即接入到pc10a的两端；所述隔离光耦的输入负端还连接在所述第二比较器ic3a的电源输入负端(pin脚4)；所述第二比较器ic3a的输出端与电源输入正端(pin脚8)之间还串联有电容c10；所述第二比较器ic3a的电源输入正端(pin脚8)还与其输入负端(pin脚2)连接；所述第二比较器ic3a的电源输入正端(pin脚8)串联电容c8后接地；所述第二比较器ic3a的电源输入负端(pin脚4)直接接地；所述第二比较器ic3a的输入正端串联电阻r28后接入电源。

在本实施例中，所述填谷电路50包括串联在第一整流滤波电路10的输出正端和地之间的电容c1和二极管d3；所述电容c1的两端并联有串联的二极管d1和二极管d2；所述二极管d1和二极管d2之间依次串联电阻r1和电容c3后接到地gd。

交流输入经第一整流滤波电路10后变成稳定的脉动直流电，经功率转换驱动电路驱动变压器t2进行功率转换，整第二整流滤波电路30后稳定输出。填谷电路50中的电容c1和电容c3充电时串联，放电时并联，有效减小了输入电压、电流畸变，提高电网应用效率。

图中c4为高压高容值滤波电容，cx为高压低容值电容，c4滤波，cx衰减前级谐波电压。d9提供c4、cx充电回路，r3、r9、r10、r7、dz1构成q1上拉驱动。pc10为隔离光耦，用于变压器t2原副边信号传输。r51为串联在输出负端的低阻值电阻，便于进行过流信号采集。ic3、r33、r34、r31、r30、c9、r29、r28、c8、c10、r22、r25构成输出电流采样电路。

控制器和开关分合闸线圈并联接在负载电路40的后端，电源模块轻载时，只有控制器接入，控制器工作时其功率损耗很小。图1右下角的输出电流采样回路电路70输出高电平，光耦pc10导通，关断q1，则c4充电完成后进入待放电状态。当需要进行分合闸操作(重负载)时，输出端负载电流快速增大，则由r33、r34采集到的r51两端的电压差(即采集输出电流)达到目标值时，ic3b输出高电平，ic3a输出低电平，关断光耦pc10，开关管q1导通，电容c4进行正常的充放电，给功率转换驱动电路提供稳定的高压直流电。功率转换驱动电路与(正常充放电的)c4构成常规的开关电源电路，提供重负载输出功率。当开关分合闸线圈完成分合闸操作后，输出电流快速减小，低于目标设定值时，ic3b恢复成低电平输出状态，ic3a恢复成高电平输出状态，光耦pc10导通，关断开关管q1，c4充电完成后与功率转换驱动电路20及填谷电路50脱离开。图1左下角的填谷电路提供功率转换驱动电路的容性需求。

因此本实施例的上述技术方案有效地使用了填谷电路的功率因素高的优点，又通过上述电路的结合保证了在重负载(分合闸操作时)下，还可提供稳定的高压直流电；与传统功率转换驱动电路前级加上一级升压电路相比，输出受输入电压波动影响大大减小，输出几乎不受输入电压波动的影响，输入高压滤波电容的耐压需求比传统的功率转换驱动电路低了将近50v(输入范围176vac～264vac)，而现有技术中增加升压电路输入高压滤波电容须选择450v耐压。与传统先升压后进行功率转换相比，本实用新型成本低，电路元件大大减少，可有效减小开关电源体积以增加其它电路空间需求。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入在本实用新型的保护范围内。