一種工頻輸出的濾波電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種工頻輸出的濾波電路，包括電解電容、金屬膜電容、變換電路和工頻逆變電路，所述電解電容、金屬膜電容和變換器并聯(lián)連接，所述工頻逆變電路與變換器串聯(lián)連接，其特征在于，還包括鐵粉芯電感器；所述鐵粉芯電感器串聯(lián)在所述電解電容與金屬膜電容之間。解決在工頻輸出的電源電路中由于電解電容產(chǎn)生的高頻紋波電流導(dǎo)致電解電容和金屬膜電容的壽命減短問題，提供一種能有效抑制電解電容上的高頻紋波電流，減少由高頻紋波產(chǎn)生的損耗，降低溫升，大大提高電源電路可靠性和使用壽命的工頻輸出的濾波電路。
【專利說明】一種工頻輸出的濾波電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，具體說的是一種工頻輸出的濾波電路。
【背景技術(shù)】
[0002]所有電子產(chǎn)品的運行都要依附在能源支持的基礎(chǔ)上，可見電源的重要性，決定電源使用壽命長短的一個重要因素是電解電容的壽命，而電解電容過程中產(chǎn)生的紋波電流對電解電容的壽命又有著至關(guān)重要的影響。
[0003]在直流輸入的開關(guān)電源中，電解電容起到儲能和低頻濾波的作用，電解電容的電容值較大，當(dāng)需要提供較大的高頻電流時，會在電解電容上產(chǎn)生較大有效值的高頻紋波電流，現(xiàn)有的解決方法是在靠近電解電容的位置并聯(lián)一些低阻抗高頻金屬膜電容來減小電解電容的高頻紋波電流。金屬膜電容具有濾除高頻紋波和提供高頻電流的作用，其電容值遠小于電解電容，而在大功率的LLC串聯(lián)諧振變換電路中，由于要求輸入頻率為變換器的開關(guān)頻率的高頻電流，當(dāng)變換器的功率很大時，由于金屬膜電容的電容值較小，無法提供足夠的高頻能量，因此在電解電容上產(chǎn)生的大量高頻電流將導(dǎo)致電解電容上的紋波電流的有效值增加，溫升升高，減短電解電容的壽命，對電解電容而言，溫升每提高10°，其壽命約下降一倍。而同時流入金屬膜電容的電流也會產(chǎn)生大量的高頻成分，也同時導(dǎo)致了金屬膜電容的電流有效值增加，溫升升高，壽命減短，通過并聯(lián)金屬膜電容的方法并沒有起到效果。因此，有必要提供一種能有效的抑制電解電容高頻紋路的方法，以解決由于高頻紋路導(dǎo)致電解電容和金屬膜電容壽命減短的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:解決在工頻頻輸出的電源電路中由于電解電容產(chǎn)生的高頻紋波電流導(dǎo)致電解電容和金屬膜電容的壽命減短問題，提供一種能有效抑制電解電容上的高頻紋波電流，減少由高頻紋波產(chǎn)生的損耗，降低溫升，大大提高電源電路可靠性和使用壽命的工頻輸出的濾波電路。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種工頻輸出的濾波電路，包括電解電容、金屬膜電容、變換電路和工頻逆變電路，所述電解電容、金屬膜電容和變換器并聯(lián)連接，所述工頻逆變電路與變換器串聯(lián)連接，還包括鐵粉芯電感器，所述鐵粉芯電感器串聯(lián)在所述電解電容與金屬膜電容之間。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:區(qū)別與現(xiàn)有的工頻輸出的濾波電路由于電解電容上產(chǎn)生的大量高頻電流會導(dǎo)致電解電容的使用壽命縮短，而大量高頻成分流入金屬膜電容后同樣導(dǎo)致其電流有效值增加，溫升升高，壽命減短的問題，本發(fā)明提供的一種工頻輸出的濾波電流，通過在電解電容與金屬膜電容之間串聯(lián)鐵粉芯電感器，由于鐵粉芯電感器具有自主消磁、飽和磁通密度較高，電感系數(shù)較低的特性，鐵粉芯電感器產(chǎn)生的感抗對電解電容產(chǎn)生的高頻電流具有抑制作用，能有效的減小電解電容上紋波電流，降低溫升，大大提高電源電路可靠性和使用壽命的工頻輸出的濾波電路?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1為現(xiàn)有技術(shù)一種工頻輸出的濾波電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖2為本發(fā)明實施例一種工頻輸出的濾波電路的電路圖；
[0010]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的工頻輸出的濾波電路結(jié)構(gòu)中的電解電容在示波器中輸出的電流波形圖:
[0011]圖4為現(xiàn)有的工頻輸出的濾波電路結(jié)構(gòu)中的包絡(luò)頻率為IOOHz時在電解電容上的產(chǎn)生的高頻電流分量的波形圖；
[0012]圖5為本發(fā)明實施例一種工頻輸出的濾波電路一具體實現(xiàn)實例中電解電容的充放電波形圖；
[0013]圖6為現(xiàn)有技術(shù)的濾波電路中電解電容的充放電波形圖；
[0014]圖7為本發(fā)明實施例一種工頻輸出的濾波電路一具體實現(xiàn)實例中電解電容上波紋電流的波形圖。
[0015]圖8為現(xiàn)有技術(shù)的濾波電路的電解電容上波紋電流的波形圖。
[0016]標號說明:
[0017]電解電容El;金屬膜電容Cl ;鐵粉芯電感器LI。
【具體實施方式】
[0018]為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0019]本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:通過在電解電容El與金屬膜電容Cl之間串聯(lián)鐵粉芯電感器LI，由于鐵粉芯電感器LI能自主消磁的特性，鐵粉芯電感器LI產(chǎn)生的感抗能對電解電容El上產(chǎn)生的高頻電流具有很好的預(yù)制作用，能有效抑制電解電容El上的高頻紋波電流，減少由高頻紋波產(chǎn)生的損耗，降低溫升，大大提高電源電路可靠性和使用壽命的工頻輸出的濾波電路。
[0020]請參閱圖1，為現(xiàn)有技術(shù)一種工頻輸出的濾波電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0021]現(xiàn)有的一種工頻輸出的濾波電路，包括電解電容E1、金屬膜電容C1、LLC變換器和工頻逆變器，所述電解電容E1、金屬膜電容Cl和LLC變換器并聯(lián)連接，所述工頻逆變器與LLC變換器串聯(lián)連接。
[0022]以輸入電壓為200V直流電壓，輸出為220V/50HZ，負載帶8KW阻性負載逆變器為例，其中El為容值為11個220uF/350V的電解電容El并聯(lián)組成，總?cè)萘繛?200uF ;C1為10個2.2uF/400V的金膜電容并聯(lián)，總?cè)萘繛?2uF ;由此在直流輸入端的濾波器上，電解電容ElEl上體現(xiàn)的電流包絡(luò)為IOOHz的正弦半波波形，包絡(luò)上包含著高頻的紋波電流，高頻紋波電流的頻率為LLC變換器的當(dāng)前工作頻率。
[0023]請參閱圖3，為現(xiàn)有的工頻輸出的濾波電路結(jié)構(gòu)中的包絡(luò)頻率為IOOHz時的電解電容El在示波器中輸出的電流波形圖。
[0024]請參閱圖4，為現(xiàn)有的工頻輸出的濾波電路結(jié)構(gòu)中的包絡(luò)頻率為IOOHz時在電解電容El上的產(chǎn)生的高頻電流分量的波形圖。
[0025]請參閱圖2，為本發(fā)明實施例一種工頻輸出的濾波電路的電路圖。[0026]一種工頻輸出的濾波電路，包括電解電容E1、金屬膜電容Cl、變換電路和工頻逆變電路，所述電解電容E1、金屬膜電容Cl和變換器并聯(lián)連接，所述工頻逆變電路與變換器串聯(lián)連接，還包括鐵粉芯電感器LI ;所述鐵粉芯電感器LI串聯(lián)在所述電解電容El與金屬膜電容Cl之間。
[0027]從上述描述可知，本發(fā)明的有益效果在于:通過在電解電容El與金屬膜電容Cl之間串聯(lián)鐵粉芯電感器LI，由于鐵粉芯電感器LI能自主消磁的特性，鐵粉芯電感器LI產(chǎn)生的感抗對電解電容El產(chǎn)生的高頻電流具有抑制作用，當(dāng)變換電路的輸入電流為高頻電流的時候，能有效抑制電解電容El上的高頻紋波電流，減少由高頻紋波產(chǎn)生的損耗，降低溫升，大大提高可靠性和使用壽命，進一步的，本發(fā)明不用改變整個濾波電路的架構(gòu)，不影響電路的各種特征，只需要增加一個鐵粉芯電感器LI，電感器體積小，制作簡單。
[0028]本方案中，在50Hz工頻輸出的濾波電路正常工作時，由于逆變電路的輸出特性決定，變換電路的輸入輸出電流包絡(luò)為IOOHz的低頻，包絡(luò)上承載著其開關(guān)頻率的高頻成分的電流，此電流由濾波電路中的金屬膜電容Cl和儲能電解電容El提供，電解電容El的輸出電流包絡(luò)為100Hz，在電解電容El和金屬膜電容Cl之間使用鐵粉芯電感器LI串聯(lián)耦合，鐵粉芯上的感抗對高頻電流由較強的抑制作用，阻止高頻電流快速變化，因此能對電解電容El上產(chǎn)生的高頻紋波電流起到較好的抑制效果。鐵粉芯電感器LI采用鐵粉芯磁環(huán)繞制，鐵粉芯磁環(huán)不僅飽和磁通密度較高，能在有較大直流成分電流時不飽和，電感量基本能維持不變；而且鐵粉芯磁環(huán)的電感系數(shù)較低，制作成電感器時其電感量很小，遠遠小于濾波電路中變換電路的諧振電感的電感量，因此由鐵粉芯磁環(huán)繞制成的鐵粉芯電感器LI不會對電路的正常工作特性產(chǎn)生影響。
[0029]進一步的，所述鐵粉芯電感器LI為使用鐵粉芯磁環(huán)繞制一匝制成。本方案中鐵粉芯電感器LI匝數(shù)只需繞制一匝即可，在電解電容El的IOOHz包絡(luò)的波峰附近，對高頻電流起到較好的抑制作用，在過零點附近，由于電流下降至0，電感能自主消磁，不需要額外增加消磁電路。
[0030]進一步的，所述工頻逆變電路包括UPS不間斷電源。本方案適用于UPS上，能利用逆變電路的輸出特性(輸出電流每100HZ的周期會過O)來實現(xiàn)自主消磁，避免飽和失效。而一般的直流輸出的開關(guān)電源上，直流電流導(dǎo)致電感飽和而失效。
[0031]進一步的，所述濾波電路還包括整流電路，所述變換電路連接整流電路后與工頻逆變電路連接。
[0032]進一步的，所述變換電路為LLC變換電路。
[0033]進一步的，所述LLC變換電路包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、電感、電容和變壓器，第一場效應(yīng)管與第二場效應(yīng)管串聯(lián)連接后與同樣串聯(lián)連接的第三場效應(yīng)管和第四場效應(yīng)管并聯(lián)連接，電感的一端與第一場效應(yīng)管的源極連接，另一端與變壓器的一次繞組和電容串聯(lián)后連接第三場效應(yīng)管的漏極。
[0034]本發(fā)明的一個具體實現(xiàn)實例為:
[0035]包括電解電容El、金屬膜電容Cl、LLC變換器和工頻逆變器，所述電解電容E1、金屬膜電容Cl和LLC變換器并聯(lián)連接，所述LLC變換器連接整流器后與工頻逆變器連接。還包括鐵粉芯電感器LI ;所述鐵粉芯電感器LI串聯(lián)在所述電解電容El與金屬膜電容Cl之間。[0036]200V的直流電壓做輸入源，直接接到輸入電解電容ElEl上，其中El容值為11個220uF/350V的電解電容El并聯(lián)，總?cè)萘繛?200uF ；C1為10個2.2uF/400V的金膜電容并聯(lián)，總?cè)萘繛?2uF ；L1為鐵粉芯磁環(huán)繞制一匝制作而成的鐵粉芯電感器LI。逆變器輸出電壓為220V/50HZ的工頻交流電壓，在波峰和波谷時刻輸出功率最大，在過零點附近功率較小。由此在直流輸入端的濾波器上，電解電容ElEl上體現(xiàn)的電流包絡(luò)為IOOHz的正弦半波波形，包絡(luò)上包含著高頻的紋波電流，高頻紋波電流的頻率為LLC變換器的當(dāng)前工作頻率。
[0037]當(dāng)逆變器輸出 接上負載時，DC-DC的LLC變換器輸入電流為高頻交流電流，由于鐵粉芯電感器LlLl對高頻電流的抑制作用，電解電容ElEl流出的高頻成分電流會變小，直流分量增加，保持總有效值不變。因為電解電容ElEl的容值較大，因此電解電容El的輸入電流為IOOHz的低頻電流。輸入電流不變，輸出電流高頻成分變小，直流分量增加，因此電解
電容El的總充放電電流有效值會減小，電解電容El的阻性損耗Pe為:
【權(quán)利要求】
1.一種工頻輸出的濾波電路，包括電解電容、金屬膜電容、變換電路和工頻逆變電路，所述電解電容、金屬膜電容和變換器并聯(lián)連接，所述工頻逆變電路與變換器串聯(lián)連接，其特征在于，還包括鐵粉芯電感器，所述鐵粉芯電感器串聯(lián)在所述電解電容與金屬膜電容之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工頻輸出的濾波電路，其特征在于，所述鐵粉芯電感器為使用鐵粉芯磁環(huán)繞制一匝制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工頻輸出的濾波電路，其特征在于，所述工頻逆變電路包括UPS不間斷電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工頻輸出的濾波電路，其特征在于，所述濾波電路還包括整流電路，所述變換電路連接整流電路后與工頻逆變電路連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工頻輸出的濾波電路，其特征在于，所述變換電路為LLC變換電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種工頻輸出的濾波電路，其特征在于，所述LLC變換電路包括第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第三場效應(yīng)管、第四場效應(yīng)管、電感、電容和變壓器，第一場效應(yīng)管與第二場效應(yīng)管串聯(lián)連接后與同樣串聯(lián)連接的第三場效應(yīng)管和第四場效應(yīng)管并聯(lián)連接，電感的一端與第一場效應(yīng)管的源極連接，另一端與變壓器的一次繞組和電容串聯(lián)后連接第三場效應(yīng)管的漏極。
【文檔編號】H02M1/14GK103986317SQ201410234376
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】羅瑞杰, 何勇志 申請人:深圳市英可瑞科技開發(fā)有限公司