具有雷击浪涌防护的无桥PFC电路的制作方法

本技术涉及电源领域，尤其是具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路。

背景技术：

1、伴随着电力电子技术的快速发展，业界对高效高功率密度开关电源的需求越来越普遍，在这类电源中，由于无桥pfc拓扑优秀的效率表现，其在高功率密度高效率电源中的应用越来越广。

2、同时为进一步减小电源体积，提高电源的功率密度，现阶段也有适应于特殊冷却方式下的应用(如液冷)，但是由于其特殊的应用环境，其需要取消交流输入线上串联的继电器，转而在pfc模块的输出端母线电容上串联半导体开关管。由于半导体开关管有安全工作区的要求，因此针对此种线路的雷击防护特性尤为关键。

3、目前的雷击防护电路有的不适用于母线电容串联开关管的线路中；有的可解决雷击浪涌防护的功能，却无法应用在无桥pfc拓扑中。且为解决浪涌问题还带来了额外的损耗和成本，如无桥pfc中工频管应力增加。

技术实现思路

1、本申请公开一种具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，包括：桥式开关单元，包括快管桥臂和慢管桥臂，快管桥臂和慢管桥臂均连接在桥式开关单元的第一端与第二端之间，其中快管桥臂的共节点用于通过电感连接交流源的l线，慢管桥臂的共节点用于连接交流源的n线；母线单元，与桥式开关单元并联连接，包括串联连接的母线电容和第一开关管；雷击浪涌防护模块，包括二极管桥臂单元和雷击浪涌限流电阻单元，二极管桥臂单元包括串联连接的第一二极管和第二二极管，二极管桥臂单元的第一端与桥式开关单元的第一端连接，二极管桥臂单元的第二端与桥式开关单元的第二端连接，雷击浪涌限流电阻单元连接在l线、第一二极管与桥式开关单元的第一端的形成的电流路径中以及桥式开关单元的第二端、第二二极管与l线的形成的电流路径中。

2、更进一步的，雷击浪涌限流电阻单元连接在第一二极管和第二二极管的共节点与l线之间。

3、更进一步的，雷击浪涌限流电阻单元包括第一雷击浪涌限流电阻单元和第二雷击浪涌限流电阻单元，第一雷击浪涌限流电阻单元连接在第一二极管与桥式开关单元的第一端之间，第二雷击浪涌限流电阻单元连接在第二二极管与桥式开关单元的第二端之间。

4、更进一步的，第一雷击浪涌限流电阻单元连接在第一二极管的阴极与桥式开关单元的第一端之间，第二雷击浪涌限流电阻单元连接在第二二极管的阳极与桥式开关单元的第二端之间。

5、更进一步的，第一二极管和第二二极管的耐压大于雷击电压。

6、更进一步的，雷击浪涌限流电阻单元的阻抗远大于无桥pfc电路线路等效阻抗与第一开关管的导通阻抗之和。

7、更进一步的，快管桥臂中两个开关管的耐压、慢管桥臂中两个开关管的耐压、第一二极管的耐压以及第二二极管的耐压均大于vp*(rt+rdson)/(rt+rdson+rl)，其中vp为雷击电压，rt为无桥pfc电路线路等效阻抗，rdson为第一开关管的导通阻抗。

8、更进一步的，快管桥臂中两个开关管的耐压以及慢管桥臂中两个开关管的耐压均大于vp*(rt+rdson)/(rt+rdson+rl)，其中vp为雷击电压，rt为无桥pfc电路线路等效阻抗，rdson为第一开关管的导通阻抗。

9、更进一步的，快管桥臂包括多个并联连接的快管桥臂，每一快管桥臂的共节点均用于通过一电感连接交流源的l线。

10、更进一步的，快管桥臂包括串联连接的第一高频管和第二高频管，其中第一高频管与第二高频管的连接点形成快管桥臂的共节点。

11、更进一步的，慢管桥臂包括串联连接的第一工频管和第二工频管，其中第一工频管和第二工频管的连接点形成慢管桥臂的共节点。

12、更进一步的，还包括一开机限流电阻，开机限流电阻与第一开关管并联连接。

13、更进一步的，在无桥pfc电路的工作过程中，当在交流输入正半周期出现雷击时，l线、雷击浪涌限流电阻单元、第一二极管、母线电容、导通的第一开关管、慢管桥臂的下管以及n线形成电流路径；当在交流输入负半周期出现雷击时，n线、慢管桥臂的上管、母线电容、导通的第一开关管、第二二极管、雷击浪涌限流电阻单元以及l线形成电流路径。

14、更进一步的，在无桥pfc电路开机时，l线、桥式开关单元、母线电容、开机限流电阻以及n线形成电流路径。

15、更进一步的，通过调节与第一开关管并联的开机限流电阻的阻值大小，从而达到限制无桥pfc电路开机时的开机浪涌电流大小。

技术特征：

1.一种具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，雷击浪涌限流电阻单元连接在第一二极管和第二二极管的共节点与l线之间。

3.根据权利要求1所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，雷击浪涌限流电阻单元包括第一雷击浪涌限流电阻单元和第二雷击浪涌限流电阻单元，第一雷击浪涌限流电阻单元连接在第一二极管与桥式开关单元的第一端之间，第二雷击浪涌限流电阻单元连接在第二二极管与桥式开关单元的第二端之间。

4.根据权利要求3所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，第一雷击浪涌限流电阻单元连接在第一二极管的阴极与桥式开关单元的第一端之间，第二雷击浪涌限流电阻单元连接在第二二极管的阳极与桥式开关单元的第二端之间。

5.根据权利要求1所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，快管桥臂包括多个并联连接的快管桥臂，每一快管桥臂的共节点均用于通过一电感连接交流源的l线。

6.根据权利要求1或5所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，快管桥臂包括串联连接的第一高频管和第二高频管，其中第一高频管与第二高频管的连接点形成快管桥臂的共节点。

7.根据权利要求1所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，慢管桥臂包括串联连接的第一工频管和第二工频管，其中第一工频管和第二工频管的连接点形成慢管桥臂的共节点。

8.根据权利要求1所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，还包括一开机限流电阻，开机限流电阻与第一开关管并联连接。

9.根据权利要求1或8所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，在无桥pfc电路的工作过程中，当在交流输入正半周期出现雷击时，l线、雷击浪涌限流电阻单元、第一二极管、母线电容、导通的第一开关管、慢管桥臂的下管以及n线形成电流路径；当在交流输入负半周期出现雷击时，n线、慢管桥臂的上管、母线电容、导通的第一开关管、第二二极管、雷击浪涌限流电阻单元以及l线形成电流路径。

10.根据权利要求8所述的具有雷击浪涌防护的无桥pfc电路，其特征在于，在无桥pfc电路开机时，l线、桥式开关单元、母线电容、开机限流电阻以及n线形成电流路径。

技术总结
本技术公开一种具有雷击浪涌防护的无桥PFC电路，涉及电源领域，包括桥式开关单元，包括快管桥臂和慢管桥臂，快管桥臂和慢管桥臂均连接在桥式开关单元的第一端与第二端之间，其中快管桥臂的共节点用于通过电感连接交流源的L线，慢管桥臂的共节点用于连接交流源的N线；母线单元，与桥式开关单元并联连接，包括串联连接的母线电容和第一开关管；雷击浪涌防护模块放置在交流输入端和无桥PFC的桥式开关单元之间，实现了雷击时母线单元支路瞬间电流的限制，解决无桥PFC拓扑下母线电容串联开关管的防雷击浪涌问题，且不会增加高频管和工频开关管的应力。

技术研发人员：胡栋栋,王长河,阮洁,杨勇,蔡磊
受保护的技术使用者：长城电源技术有限公司
技术研发日：20230106
技术公布日：2024/1/12