本實(shí)用新型涉及電源領(lǐng)域，特別是涉及一種開(kāi)關(guān)電源電路。
背景技術(shù)：
目前，家用電器的電源前級(jí)多采用二極管全橋整流方式，其為非線性電路，會(huì)使得電網(wǎng)測(cè)輸入電流和輸入電壓間存在較大相位差，諧波分量高，功率因素下降，供電線路中有用功率利用率不高，造成電能的浪費(fèi)。功率因素校正電路可以將交流電源的輸入電流變換為與輸入電壓同相位的正弦波，從而提高設(shè)備的功率因素，減少對(duì)電網(wǎng)的諧波污染，提高電能的利用率。
由于升壓式功率因素校正電路的電感電流連續(xù)，同時(shí)可以作為濾波器抑制干擾和噪聲，并防止電網(wǎng)對(duì)主電路的高頻瞬態(tài)沖擊等，使得升壓式功率因素校正電路成為典型的功率因素校正電路。高頻工作特性的功率因素校正電路，升壓二極管的逆向恢復(fù)速度能力非常重要，速度過(guò)慢會(huì)造成較大的交換損耗，并且升壓式功率因素校正電路中的升壓二極管需要承受較高的逆向電壓，同時(shí)為了保留余量，一般采用耐壓值較高的快恢復(fù)二極管或是昂貴的碳化硅肖特基二極管作為升壓二級(jí)管，而滿足條件的快恢復(fù)二極管逆向恢復(fù)速度不夠快，且損耗大，導(dǎo)致整個(gè)開(kāi)關(guān)電源電路的轉(zhuǎn)換效率不夠高，滿足條件的碳化硅肖特基二極管逆向恢復(fù)速度夠快，但成本高昂。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
基于此，有必要提供一種開(kāi)關(guān)電源電路，其電壓轉(zhuǎn)換速率高，損耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
一種開(kāi)關(guān)電源電路，包括橋式整流器和功率因素校正電路，所述功率因素校正電路包括開(kāi)關(guān)電路、第一升壓二極管、第二升壓二極管、電感和電容，所述橋式整流器的輸入端連接交流電源，所述電感的一端連接所述橋式整流器的正極輸出端，所述電感的另一端分別連接所述第一升壓二極管的陽(yáng)極和所述開(kāi)關(guān)電路的一端，所述第一升壓二極管與所述第二升壓二極管串聯(lián)，所述第二升壓二極管的陰極連接所述電容的正極，所述電容的負(fù)極和所述開(kāi)關(guān)電路的另一端接地。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一升壓二極管和第二升壓二極管為硅肖特基二極管。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一升壓二極管和第二升壓二極管可以承受的最大反向電壓相同。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一升壓二極管和第二升壓二極管可以承受的最大反向電壓不同。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述功率因素校正電路還包括保護(hù)二極管，所述保護(hù)二極管的陽(yáng)極連接所述電感與所述橋式整流器連接的一端，所述保護(hù)二極管的陰極連接所述第二升壓二極管的陰極。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)電路包括開(kāi)關(guān)管和驅(qū)動(dòng)芯片，所述開(kāi)關(guān)管的漏極連接所述第一升壓二極管的陽(yáng)極，所述開(kāi)關(guān)管的源極接地，所述開(kāi)關(guān)管的柵極連接所述驅(qū)動(dòng)芯片。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括電流檢測(cè)電阻和濾波電容，所述濾波電容的一端連接所述橋式整流器的正極輸出端，所述電流檢測(cè)電阻的一端連接所述橋式整流器的負(fù)極輸出端，所述電流檢測(cè)電阻的另一端和濾波電容的另一端接地。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括脈沖調(diào)制電路，所述脈沖調(diào)制電路的正極輸入端連接所述電容的正極，負(fù)極連接所述電容的負(fù)極，所述脈沖調(diào)制電路的輸出端連接負(fù)載。
上述開(kāi)關(guān)電源電路，包括橋式整流器和功率因素校正電路，所述功率因素校正電路包括開(kāi)關(guān)電路、第一升壓二極管、第二升壓二極管、電感和電容，所述橋式整流器的輸入端連接交流電源，所述電感的一端連接所述橋式整流器的正極輸出端，所述電感的另一端分別連接所述第一升壓二極管的陽(yáng)極和所述開(kāi)關(guān)電路的一端，所述第一升壓二極管與所述第二升壓二極管串聯(lián)，所述第二升壓二極管的陰極連接所述電容的正極，所述電容的負(fù)極和所述開(kāi)關(guān)電路的另一端接地；在功率因素校正電路中采用兩個(gè)二極管串聯(lián)共同承受較高的逆向電壓，使得該開(kāi)關(guān)電源電路的電壓轉(zhuǎn)換速率高，損耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他實(shí)施例的附圖。
圖1是一實(shí)施例中開(kāi)關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本實(shí)用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實(shí)用新型的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本實(shí)用新型。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
參見(jiàn)圖1，圖1是一實(shí)施例中開(kāi)關(guān)電源電路的結(jié)構(gòu)圖。
在本實(shí)施例中，該開(kāi)關(guān)電源電路包括橋式整流器10和功率因素校正電路20，所述功率因素校正電路20包括開(kāi)關(guān)電路21、第一升壓二極管D1、第二升壓二極管D2、電感L和電容C2，所述橋式整流器10的輸入端連接交流電源，所述電感L的一端連接所述橋式整流器10的正極輸出端，所述電感L的另一端分別連接所述第一升壓二極管D1的陽(yáng)極和所述開(kāi)關(guān)電路21的一端，所述第一升壓二極管D1與所述第二升壓二極管D2串聯(lián)，所述第二升壓二極管D2的陰極連接所述電容C2的正極，所述電容C2的負(fù)極和所述開(kāi)關(guān)電路21的另一端接地。
該功率因素校正電路為升壓式功率因素校正電路，在升壓式功率因素校正電路中，對(duì)升壓二極管的逆向恢復(fù)時(shí)間能力要求極高，并需要承受一定的逆向電壓，上述交流電源包括115VAC～277VAC，該逆向電壓應(yīng)該大于交流電源的幅值，且保留一定余量，一般的，選取該600V作為升壓二極管可以承受的逆向電壓，可以滿足交流電源在上述范圍內(nèi)的開(kāi)關(guān)電源電路進(jìn)行升壓式功率因素校正。
本方案通過(guò)兩個(gè)升壓二極管串聯(lián)來(lái)分擔(dān)較高的逆向電壓，每個(gè)升壓二極管承受的逆向電壓較單獨(dú)使用一個(gè)升壓二極管時(shí)其承受的逆向電壓減小了一半左右。由于二極管的成本與其可以承受的逆向電壓，即耐壓值相關(guān)，耐壓值越高，二極管的成本越高。且同類型的二極管，耐壓值較低的逆向恢復(fù)時(shí)間比較短，功耗較低。通過(guò)這樣的分壓處理，使得該功率因素校正電路20的電壓轉(zhuǎn)換速度加快，功耗變低，進(jìn)而提高了該開(kāi)關(guān)電源電路的電壓轉(zhuǎn)換速率和轉(zhuǎn)換效果，降低了成本。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，第一升壓二極管D1和第二升壓二極管D2為硅肖特基二極管。硅肖特基二極管為逆向恢復(fù)速度能力極強(qiáng)的非碳化硅二極管，較快恢復(fù)二極管其逆向恢復(fù)時(shí)間更短，硅肖特基二極管的逆向恢復(fù)時(shí)間小于15ns，而快恢復(fù)二極管管的逆向恢復(fù)時(shí)間需35ns左右，且其功耗低，成本較碳化硅肖特基二極管低廉，有效的控制了該功率因素校正電路20的成本，并保障了其轉(zhuǎn)換效率。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一升壓二極管D1和第二升壓二極管D2可以承受的最大反向電壓相同。在實(shí)際的電路中，兩個(gè)升壓二極管可能受壓不均，若其中一個(gè)升壓二極管受壓較高，為了保障其安全性，可以將串聯(lián)的兩個(gè)升壓二極管的耐壓值均設(shè)置為大于上述單個(gè)升壓二極管耐壓值的一半，若該單個(gè)升壓二極管的耐壓值為600V，選取耐壓值為350V的兩個(gè)二極管，保障整個(gè)開(kāi)關(guān)電源電路的安全，提高其可靠性。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一升壓二極管D1和第二升壓二極管D2可以承受的最大反向電壓不同。由于兩個(gè)升壓二極管可能受壓不均，可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用場(chǎng)景，在保障兩個(gè)升壓二極管安全性的同時(shí)，選擇耐壓值不同的兩個(gè)升壓二極管串聯(lián)分壓。
以輸出功率為90W的開(kāi)關(guān)電源為例，其功率因素校正電路中的升壓二極管實(shí)際承受的最大逆向電壓為400V，為了保留一定余量，一般的，仍采用耐壓值為600V的二極管。本實(shí)施例選取兩個(gè)硅肖特基二極管串聯(lián)分壓，其耐壓值均為300V～350V，相對(duì)于只使用一個(gè)耐壓值為600V的快恢復(fù)二極管，減小了電路的功耗，提高了轉(zhuǎn)換效率。且經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)第一升壓二極管D1實(shí)際承受的最大逆向電壓為244V，第二升壓二極管D2實(shí)際承受的最大逆向電壓為56V，根據(jù)該測(cè)試結(jié)果重新選取耐壓值為200V～250V的硅肖特基二極管作為第二升壓二極管D2，進(jìn)一步減小了功耗，提高了轉(zhuǎn)換效率。
上述情況適用于其他輸出功率的開(kāi)關(guān)電源，如輸出功率為70W～1000W的開(kāi)關(guān)電源。此外，也可以根據(jù)功率因素校正電路的各種不同模式運(yùn)用，包括連續(xù)模式(CCM)、不連續(xù)模式(DCM)以及臨界模式(CRM)等，通過(guò)具體測(cè)試結(jié)果選擇第一升壓二極管D1和第二升壓二極管D2的耐壓值，在保障兩個(gè)升壓二極管安全性的同時(shí)，最大化優(yōu)化電路，減小損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)電路21包括開(kāi)關(guān)管M和驅(qū)動(dòng)芯片211，所述開(kāi)關(guān)管M的漏極連接所述第一升壓二極管D1的陽(yáng)極，所述開(kāi)關(guān)管M的源極接地，所述開(kāi)關(guān)管M的柵極連接所述驅(qū)動(dòng)芯片211。該功率因素校正電路20為有源功率因素校正電路，通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片211控制開(kāi)關(guān)管M的導(dǎo)通關(guān)斷的頻率，進(jìn)而對(duì)功率因素校正電路20的輸出電流進(jìn)行相位的調(diào)節(jié)，使得其輸出電流的相位和輸出電壓的相位一致，進(jìn)而提高該開(kāi)關(guān)電源電路的功率因素。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括電流檢測(cè)電阻R1和濾波電容C1，所述濾波電容C1的一端連接所述橋式整流器10的正極輸出端，所述電流檢測(cè)電阻R1的一端連接所述橋式整流器10的負(fù)極輸出端，所述電流檢測(cè)電阻R1的另一端和濾波電容C1的另一端接地。濾波電容C1對(duì)橋式整流器10輸出的電流進(jìn)行高頻濾波，電流檢測(cè)電阻R1用于對(duì)該電流進(jìn)行檢測(cè)。
在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括脈沖調(diào)制電路30，所述脈沖調(diào)制電路30的正極輸入端連接所述電容C2的正極，負(fù)極連接所述電容C2的負(fù)極，所述脈沖調(diào)制電路30的輸出端連接負(fù)載R2。
功率因素校正電路20將橋式整流器10輸出的電流和電壓的相位調(diào)節(jié)一致，保證電路的功率因素。
上述中開(kāi)關(guān)電源電路，設(shè)置兩個(gè)逆向恢復(fù)速度快且成本低廉的硅肖特基二極管串聯(lián)共同分擔(dān)升壓式功率因素校正電路中的逆向電壓，同時(shí)可以根據(jù)電路的不同情況在保障兩個(gè)升壓二極管安全性的同時(shí)，選擇耐壓值不同的兩個(gè)升壓二極管，極大的提高了該開(kāi)關(guān)電源電路的電壓轉(zhuǎn)換速率，損耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。
以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。