专利名称：高功率因素电源整流滤波电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高功率因素整流滤波电路，它是电源整流滤波电路的一种特殊形式，可用于开关式电源及各类电子设备的电源整流滤波电路中。
使用交流电源的各种电子设备中，输入的交流电源经二极管整流电容器滤波后输出直流再供给负载电路，其通常电路方式为半波整流滤波，桥式整流滤波及倍压整流滤波，通常的二极管整流，电容器滤波电路具有电路结构简单，成本低，效率高等特点，但这种方式的电路只有当输入交流电源的电压幅值超过直流输出端滤波电容上的电压时，整流二极管才能导通，并向滤波电容及负载供电，所以在输入电流每个交流周期内，只有较短的时间内流通电流，电流波形呈不连续的脉冲尖峰，电源电流中谐波分量多，可达基波分量的1.1-1.4倍，线路功率因素低为0.5-0.65。大量使用常规形式的整流滤波电路，会影响电子设备及供电网络的安全运行。
本发明的目的，在于公开一种高功率因素整流滤波电路，可改善上述常规整流滤波电路特性，克服其功率因素低电流谐波分量大的缺点。把该电路用于电子设备的电源电路中，可以使电子设备输入电源电流中的谐波分量小于基波分量的0.35倍，线路功率因素大于0.85。
本发明的目的是这样实现的在常规的桥式整流滤波电路中，增加一个电容器，一个电感器，二个开关器件而构成，其特征在于;常规的桥式整流滤波电路中，其电源输入的两端或其中的一端串入电感器，在直流输出正负两端之间接入串联连接的两个开关器件，这两个开关器件被控制在交替开关工作状态，交替开关频率高于输入交流电源频率的一百倍以上，在串联连接的两个开关器件中点与桥式整流滤波电路中两个交流输入端其中一端之间接入一个电容器，在整流输出的直流正负两端接入滤波电容器，上述特征构成本发明的高功率因素整流滤波电路。
本发明的高功率因素整流滤波电路，用于电子设备的电源整流滤波电路中，电源接通后，当两个开关器件尚未启动处于关闭状态时，整流电路工作于常规的桥式整流滤波电路状态，当两个开关器件启动工作于较高频率的交替开关工作状态后，电感器，电容器及开关器件配合工作在开关电源的状态下，这时输入电源对电路的电流输送其包迹波形是连续的，同时，这电流的包迹波形也随输入交流电压在幅值和位相上同步变化，波形近似于输入交流电源的正弦波形，电子设备使用本发明的高功率因素整流滤波电路后，可提高输入电源的线路功率因素，减少电流谐波分量，提高电网及电子设备的运行可靠性。
下面结合附图，进一步阐述本发明的具体实施和工作原理。
图1.为本发明工作于桥式整流滤波电路中的线路示意图。
参看图1.虚线框内部分是常规桥式整流滤波电路根据本发明需增加和变更的电路部分。全部电路构成本发明的高功率因素整流滤波电路。电路程，电感器(6)应串联连接于电源输入两端的任何一端或分成两部分分别串联入两端回路之中，其电感量根据电路功率及开关器件的工作频率选取，其范围以0.05mH-500mH为宜。电容器(7)的一端连接于二极管(2)(3)的交接点，另一端连接开关器件(8)(9)的交接点上。该电容应选择无极性低损耗的电容器，电容量根据电路功率及开关器件的工作频率选取，其范围以500pf-5μf为宜。开关器件(8)(9)串联后连接于直流输出的正负两端之间，其串联连接的中点连接电容器(7)的一端，并工作于交替开关状态下，其开关频率及开关时间比根据电路特性需要受电路开关控制部分调整，开关器件(8)(9)可选择使用双极型晶体管(BJT);双极模式静电感应晶体管(BSiT);场效应管(VDMOS);可控硅(SCR);及其它可控制的开关器件，二极管(2)(3)选择与之电路开关频率耐压及电流要求相适应的二极管，其余元件按图中的电路连接，其特性要求与常规的整流滤波电路相同。
本发明的工作原理如下如图1.所示电路在交流电源(1)接通以后，电源(1)通过电感(6)二极管(2)(3)(4)(5)组成的桥式整流电路向电容(10)充电，并向负载供电，当开关控制电路启动开关器件(8)(9)交替开关工作后，电路进入正常工作状态，当交流电源(1)的输入端(A)处于正电位，(B)处于负电位的时间内，则二极管(5)导通，二极管(3)关闭;在开关器件(9)处于导通，开关器件(8)处于关闭状态时，交流电源(1)(A)端通过电感器(6)电容器(7)开关器件(9)二极管(5)交流电源(1)的(B)端流通电流，并将电磁能在电感器(6)中储存，在此时间内二极管(2)处于关闭，当开关器件(9)由导通转变成关闭，开关器件(8)由关闭转变成导通后，电流由电感(6)上的感应电势与电源电压叠加后经二极管(2)电容器(7)开关器件(8)向电容器(10)充电，同时流向负载电路。从而在直流输出端及电容器(10)上形成高于电源电压的直流电压。当交流电源(1)(A)端处于负电位(B)端处于正电位的时间内，二极管(4)导通，二极管(2)关闭，在开关器件(8)处于导通，开关器件(9)处于关闭时，交流电源(1)(A)端通过电感器(6)电容器(7)开关器件(8)二极管(4)交流电源(1)(B)端流通电流，并将电磁能在电感器(6)中储存，在开关器件(8)由导通转变成关闭，开关器件(9)由关闭转变成导通后。电流由电感器(6)的感应电动势与电源电压叠加后经二极管(3)电容器(7)开关器件(9)向电容(10)充电，并流向负载电路，如此周而复始，形成稳定的连续工作过程。
如上分析，本发明电路在交流供电每个周期的工作过程中，输入交流电源连续通过开关器件及二极管向滤波电容及负载供电，输入电流的包迹波随着输入电压的变化在幅值和位相上同步变化，通过开关器件及二极管输出的直流电压是电感器的感应电势与电源电压叠加后送向直流输出端及滤波电容，所以输出的直流电压高于输入的交流电源电压。电路工作过程中，开关器件在控制电路的作用下，要求导通电阻小，关闭电阻大，开关转换速度快，这样电源经电路传递的能量损耗小，电路具有高的效率。
本发明的电路及工作原理在倍压整流滤波电路中也完全适用，并可获得同样效果，高功率因素倍压整流滤波电路示意图2。
为了对本发明进一步了解，在图3.中画出本发明电路的电压电流波形图。
其中曲线13为输入交流电源的电压波形，曲线14为常规整流滤波电路直流电压输出波形曲线15为常规整流滤波电路交流输入电流波形曲线16为高功率因素整流滤波电路直流电压输出波形曲线17为高功率因素整流滤波电路交流电流输入波形比较这些曲线可明显看出本发明有效地克服了常规整流滤波电路存在的缺点。
本发明所介绍的高功率因素整流滤波电路，可应用于各种电子设备的电源整流滤波电路中，为使用对电路必须要求的特性，在本发明的内容中已有叙述，也是本专业技术人员所熟悉的，因此只要了解本发明内容，及负载电路的特性，没有离开后面权利要求书中所规定的本发明范畴，可以做各种形式的变化和代换。
权利要求
1.一种高功率因素电源整流滤波电路，该电路包括一个电感器，一个电容器，二个开关器件以及二极管和滤波电容器组合构成。其特征在于电感器(6)串联连接于电源输入两端的任何一端或分成两部分分别串联连接于电源输入的两端。开关二极管(2)(3)以同极性方向串联连接，其串联连接的负极连接直流输出的正端，串联连接的正极连接直流输出的负端，电容器(7)的两端分别连接开关二极管(2)(3)串联连接的中点和开关器件(8)(9)串联连接的中点。电源输入的两端在串联接入电感器(6)以后的两端接线中，一端连接到开关二极管(2)(3)串联连接的中点，另一端在桥式整流滤波电路中连接整流二极管(4)(5)串联连接的中点，在倍压整流滤波电路中，连接滤波电容器(10)(11)串联连接的中点。
2.如权利要求1所述的高功率因素整流滤波电路，其特征在于电感器(6)的电感量为0.05mH-500mH。
3.如权利要求1所述的高功率因素整流滤波电路，其特征在于电容器(7)的电容量为500pf-5uf。
全文摘要
一种高功率因素整流滤波电路，它包括电感器，电容器，开关器件及二极管组成，它是电源整流滤波电路的一种特殊形式，可用于开关式电源及各类电子设备的电源整流滤波电路中，它与常规的整流滤波电路相比具有下述优点输入电源的线路功率因素高，电源电流中谐波分量小，对供电电网的干扰影响小。
文档编号H02M1/14GK1076562SQ9210835
公开日1993年9月22日 申请日期1992年3月16日 优先权日1992年3月16日
发明者宋声和 申请人:宋声和