專利名稱：一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及輸出為直流的高頻開關(guān)電源的輸出濾波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路。
背景技術(shù)：
目前輸出為直流的高頻開關(guān)電源在輸出濾波環(huán)節(jié)中，廣泛采用單級LC濾波電路， 即主電路串電感、并電容來濾除高頻紋波(如圖1)。在輸出電流較小的場合，濾波電容本身的等效串聯(lián)電感及電容引線電感(以下簡稱寄生電感)上的電壓波動比較小，因此寄生電感的影響不甚明顯，使用單級LC濾波電路便可獲得比較滿意的濾波效果。但是在大電流輸出的場合，寄生電感上的電壓波動大大增加，其負(fù)面影響愈實用新型顯。此時，單單使用LC濾波電路就很難獲得比較理想的濾波效果。本實用新型很好地消除了電容支路寄生電感的負(fù)面影響，巧妙地將這些寄生參數(shù)吸收到濾波電路中，并通過電感電容參數(shù)匹配設(shè)計，使得直流輸出的高頻開關(guān)電源能夠?qū)崿F(xiàn)零紋波輸出，圓滿地解決了上述的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路。本實用新型適用于輸出為直流的高頻開關(guān)電源的輸出濾波環(huán)節(jié)，通過電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可吸收線路上的電感電容寄生參數(shù)，實現(xiàn)大電流直流輸出場合下的高頻紋波濾除，從而實現(xiàn)零紋波輸出，具體技術(shù)方案如下一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，包括第一電感、第二電感、第三電感、第四電感、第一電容和第二電容；所述電源的整流輸出模塊的一個輸出端與第一電感的一端、第四電感的一端相連接；第一電感的另一端與第三電感的一端、負(fù)載的一端相連接；第四電感的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與負(fù)載的另一端、 第二電感的一端相連接；第三電感的另一端與第一電容的一端連接，第一電容的另一端與第二電感的另一端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個輸出端。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，所述第一電感、第二電感、第三電感、第四電感中的一個以上采用具有寄生電感的連接線路代替。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，第一電感、第二電感、第三電感和第四電感的值相等，而且第一電容和第二電容的值相等。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，所述第三電感和第一電容所在的串聯(lián)支路采用一個以上的電感元件和一個以上的電容元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第四電感和第二電容所在的串聯(lián)支路采用一個以上的電感元件和一個以上的電容元件串聯(lián)構(gòu)成。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，所述電感元件用一個以上的電感元件混聯(lián)替換，所述電容元件用一個以上的電容元件混聯(lián)替換。本實用新型所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路使輸出電壓U。對輸入電壓Ui的增益U。/ Ui隨頻率的增大而迅速減小，當(dāng)電路中四個電感和兩個電容分別保持相等時，濾波效果達(dá)到最佳，可實現(xiàn)大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的零紋波輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型具有如下優(yōu)點本實用新型的電路結(jié)構(gòu)適用于多種輸出為直流的高頻開關(guān)電源的輸出濾波環(huán)節(jié)，實現(xiàn)大電流直流輸出場合下的高頻紋波濾除， 從而實現(xiàn)零紋波輸出。在輸出電流較小的場合，濾波電容本身的等效串聯(lián)電感及電容引線電感上的電壓波動比較小，因此寄生電感的影響不甚明顯，使用傳統(tǒng)的單級LC濾波電路便可獲得比較滿意的濾波效果。但是在大電流輸出的場合，寄生電感上的電壓波動大大增加， 其負(fù)面影響愈實用新型顯。此時，單單使用LC濾波電路就很難獲得比較理想的濾波效果了。由于實際電路中元件的寄生參數(shù)難以完全消除，因此，直流大電流輸出時若采用傳統(tǒng)LC 濾波，則電路中濾波電容支路的寄生電感上會產(chǎn)生較大的電壓波動，從而造成很大的輸出紋波。作為進(jìn)一步改進(jìn)的方案，本實用新型還可以將濾波電容支路的寄生電感也用于濾除高頻紋波，從而變消極因素為積極因素，變不可控因素為可控因素。本實用新型很好地消除了電容支路寄生電感的負(fù)面影響，巧妙地將這些寄生參數(shù)吸收到濾波電路中，得出所述的輸出濾波電路，使得直流輸出的高頻開關(guān)電源能夠?qū)崿F(xiàn)零紋波輸出，圓滿地解決了上述的問題。

圖1是傳統(tǒng)單級LC濾波電路原理圖。圖2是本實用新型具體實施方式
中適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路實例圖(負(fù)載為電阻。圖3是圖2所示輸出濾波電路中電感L1=L2=L3=L4=ImH,電容C1=C2=ImF,負(fù)載Ω 時輸入電壓Ui到輸出電壓U。的傳遞函數(shù)的波特圖。圖4是圖2所示輸出濾波電路中電感L1=L2=L3=L4=ImH、電容C1=C2=ImF、負(fù)載 RL=lQ>Ui=15+10sin (2X104ji ) (V)時仿真所得輸入電壓Ui及輸出電壓U。的波形。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型的具體實施作進(jìn)一步描述，但本實用新型的實施和保護(hù)范圍不限于此。如圖2所示，本實施方式的一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，包括第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4，第一電容C1和第二電容C2 ；所述電源的整流輸出模塊的一個輸出端與第一電感L1的一端、第四電感L4的一端相連接；第一電感L1的另一端與第三電感L3的一端、負(fù)載的一端相連接；第四電感L4的另一端與第二電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感L2的一端相連接；第三電感L3的另一端與第一電容C1的一端連接，第一電容C1的另一端與第二電感L2的另一端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個輸出端。這些電感和電容的大小可包括線路中寄生參數(shù)。第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4和第一電容C1、第二電容C2共同組成輸出濾波環(huán)節(jié)。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，開關(guān)電源的整流輸出模塊的一個輸出端與第一電感L1的一端、第四電感L4的一端相連接于一點；第一電感L1的另一端與第三電感L3的一端、負(fù)載的一端相連接于一點；第四電感L4的另一端與第二電容 C2的一端連接，第二電容(2的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感L2的一端相連接于一點；第三電感L3的另一端與第一電容C1的一端連接，第一電容C1的另一端與第二電感L2的另一端共同連接于開關(guān)電源的整流輸出模塊的另一個輸出端。作為實施例，第三電感L3可由任意數(shù)量的電感串并聯(lián)構(gòu)成，且其與第一電容C1的位置可以對調(diào)，當(dāng)?shù)谌姼蠰3由兩個或兩個以上電感串聯(lián)構(gòu)成時，第一電容C1可以在任意兩個串聯(lián)電感的中間；對應(yīng)的第四電感L4可由任意數(shù)量的電感串并聯(lián)構(gòu)成，且其與第二電容C2的位置可以對調(diào)，當(dāng)?shù)谒碾姼蠰4由兩個或兩個以上電感串聯(lián)構(gòu)成時，第二電容C2可以在任意兩個串聯(lián)電感的中間。作為實施例，第三電感L3也可以由第一電容C1及其引線的寄生電感組成，若電感量仍不滿足需求則可以在第一電容C1的引線上串聯(lián)電感；第四電感L4可以由第二電容C2 及其引線的寄生電感組成，若電感量仍不滿足需求則可以在第二電容C2的引線上串聯(lián)電感。圖2中，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4和第一電容C1、第二電容C2共同組成輸出濾波環(huán)節(jié)，輸出電壓U。對輸入電壓Ui的增益(U。/ Ui)大小通過調(diào)節(jié)第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4和第一電容C1、第二電容C2的值來改變。 輸出電壓U。對輸入電壓Ui的增益(U。/ Ui)隨頻率的增大而減小，當(dāng)?shù)谝浑姼蠰1、第二電感 L2、第三電感L3和第四電感L4的值相等，而且第一電容C1和第二電容C2的值相等時，輸出紋波為零。本實施例方式的濾波電路中，電感L1=L2=L3=L4且電容C1=C2時濾波效果達(dá)到最佳， 在此前提下應(yīng)用網(wǎng)孔電流法求得輸入電壓Ui到輸出電壓U。的傳遞函數(shù)如式(1)所示。
U0(s) _IRCLs2+!__ ^1SjS + 4RC2j2s4 ++ ^fjjS +2Ls + R( 1 )當(dāng)電感L1=L2=L3=L4=ImH,電容C1=C2=ImF,負(fù)載時，代入式(1)可得此時輸入電壓Ui到輸出電壓U。的傳遞函數(shù)如式(2)所示，并由此畫出該傳遞函數(shù)的波特圖如圖3所
7J\ ο
Uo(s)2xlO"V+l
UXs、 4X10~15/ + 4X IQT12S4 + 6X10" /+ 4x IO^J2 + 2 χ 10—3J +1
(2)圖4給出了圖2所示適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，電感
L1=L2=L3=L4=ImH,電容 C1=C2=ImF,負(fù)載 &=1Ω、Ui=15+10sin (2X104ji ) (V)時仿真所得輸
入電壓Ui及輸出電壓U。的波形?？梢?，本實用新型適用于多種輸出為直流的高頻開關(guān)電源的輸出濾波電路，可實
現(xiàn)大電流直流輸出場合下的高頻紋波濾除，從而實現(xiàn)零紋波輸出。本實用新型解決了濾
波電容及其引線寄生電感導(dǎo)致輸出電壓紋波過大的問題，使得直流大電流輸出的大功率電
源，特別是電解、電鍍等電化學(xué)工業(yè)電源能夠?qū)崿F(xiàn)零紋波輸出。
權(quán)利要求1.一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征在于包括第一電感 α》、第二電感(L2)、第三電感(L3)、第四電感(L4)、第一電容(C1)和第二電容(C2)；所述電源的整流輸出模塊的一個輸出端與第一電感(L1)的一端、第四電感(L4)的一端相連接；第一電感(L1)的另一端與第三電感(L3)的一端、負(fù)載的一端相連接；第四電感(L4)的另一端與第二電容(C2)的一端連接，第二電容(C2)的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感(L2)的一端相連接；第三電感(L3)的另一端與第一電容(C1)的一端連接，第一電容(C1)的另一端與第二電感(L2)的另一端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征在于所述第一電感(Li)、第二電感仏2)、第三電感(L3)、第四電感(L4)中的一個以上采用具有寄生電感的連接線路代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征在于所述第三電感(L3)和第一電容(C1)所在的串聯(lián)支路采用一個以上的電感元件和一個以上的電容元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第四電感(L4)和第二電容(C2)所在的串聯(lián)支路采用一個以上的電感元件和一個以上的電容元件串聯(lián)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征在于第一電感α》、第二電感(L2)、第三電感(L3)、第四電感(L4)中有一個以上用多個電感元件混聯(lián)替換，所述第一電容(C》、第二電容(C2)中有一個以上用多個電容元件混聯(lián)替換。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4任一項所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征在于第一電感(L》、第二電感 )、第三電感(L3)和第四電感(L4)的值相等，而且第一電容(C1)和第二電容(C2)的值相等。
專利摘要本實用新型提供一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，所述電源的整流輸出模塊的一個輸出端與第一電感的一端、第四電感的一端相連接；第一電感的另一端與第三電感的一端、負(fù)載的一端相連接；第四電感的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感的一端相連接；第三電感的另一端與第一電容的一端連接，第一電容的另一端與第二電感的另一端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個輸出端。本實用新型解決了濾波電容及其引線寄生電感導(dǎo)致大電流輸出場合下輸出電壓紋波過大的問題，使得直流輸出的高頻開關(guān)電源能夠?qū)崿F(xiàn)零紋波輸出，非常適用于直流大電流輸出的電解、電鍍等電化學(xué)工業(yè)電源。
文檔編號H02M1/14GK202026238SQ201120093879
公開日2011年11月2日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者丘東元, 何文志, 張桂東, 張波, 戴鈺, 林仕立, 段振濤, 肖文勛 申請人:華南理工大學(xué)