專(zhuān)利名稱(chēng)：大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路A型電容板。
背景技術(shù)：
蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)，給磁鐵供電用的大功率開(kāi)關(guān)電源(80KVA 左右)有上百臺(tái)。在相同功率下，開(kāi)關(guān)電源比線性電源效率更高，體積更小， 電磁干擾也更嚴(yán)重。欲達(dá)到此目的，整流/濾波電路中電容板的設(shè)計(jì)是大功率 開(kāi)關(guān)電源的關(guān)鍵。
整流濾波電容的選擇主要從以下三個(gè)方面考慮能滿(mǎn)足期望電壓紋波 的電容值，電容的額定電壓，電容的額定紋波電流。整流濾波電容通常選用 電解電容，它的電容體積比是所有電容中最大的，而且可靠。
作為大功率開(kāi)關(guān)電源， 一般來(lái)說(shuō)無(wú)法找到一個(gè)可以把電源的所有電流紋
波都吸收的電容，所以通常是選用多個(gè)電容(n個(gè))并聯(lián)，每個(gè)電容值為計(jì) 算所得電容值的1/n。這樣也可以減小濾波電容的等效串聯(lián)電阻(ESR)，同 時(shí)，把紋波電流分?jǐn)偟矫總€(gè)電容上，使每個(gè)電容工作在其額定紋波電流的 70% 80%下，要把紋波電流平均分布，就要使每個(gè)電容與紋波電流源的引線 阻抗一樣，這就意味著整流器或功率開(kāi)關(guān)管與每個(gè)電容端的連線長(zhǎng)度和寬度 都要一樣。
使用多個(gè)輸出濾波電容，這就需要考慮輸出級(jí)的物理布置問(wèn)題，電容要 均勻分散在輸出整流器上，整流后的電壓的兩根走線寬度和長(zhǎng)度要相等，如 果這些布線不一樣，距離比較遠(yuǎn)的電容上的等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串 聯(lián)電感(ESL)比較大，這使距離近的電容流過(guò)的紋波電流比較大，發(fā)熱比 較嚴(yán)重。造成電容的使用壽命縮短，增加了輸出電壓紋波，ESL引起輸出電 壓存在高頻噪聲，進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng)輻射。
圖1所示是把電容排成一行，依次把它們連接起來(lái)的方法，使靠近功率開(kāi)關(guān)管或整流器的電容分到的紋波電流遠(yuǎn)多于相距較遠(yuǎn)的電容分到的紋波電 流，這會(huì)縮短距離較近的電容壽命，這是其一。
其二，由于電解電容器的外形尺寸較大，因而它與其他相關(guān)元器件保持 一定的距離，相互之間連線較長(zhǎng)，這些長(zhǎng)的導(dǎo)線上會(huì)增加電容器的等效串聯(lián) 電感。
其三，這些長(zhǎng)的導(dǎo)線會(huì)產(chǎn)生輸出整流器交流電流環(huán)路和功率開(kāi)關(guān)管交流 電流環(huán)路。如圖2所示。圖中①處引線電感上的電壓降反饋到電網(wǎng)，②處有 很大的回路去輻射開(kāi)關(guān)電流。
要解決以上問(wèn)題， 一是濾波電容器二根連線盡可能短，且用扁平狀矩形 截面導(dǎo)線替代圓形導(dǎo)線來(lái)減小導(dǎo)線的內(nèi)部電感。減小電感的另一種有效措施 是使正向電流線路與電流返回線路相互靠近，使電流包圍起來(lái)的環(huán)路面積最 小。這兩種做法同樣也會(huì)增大線的電容。這是因?yàn)?，若有兩根?dǎo)線，導(dǎo)線中
的電流方向相反，那么這兩根導(dǎo)線的總電感L等于-
上式中的Li和L2是單根導(dǎo)線的自感，M是導(dǎo)線之間的互感。 如果兩根導(dǎo)線完全一致，則上式公式可簡(jiǎn)化為-L=2 (L廠M)
為了使整個(gè)電流線路上的總電感最小，必須使導(dǎo)線間的互感最大，所以 要求兩根導(dǎo)線盡可能地相互靠近，以減小它們形成的環(huán)路面積。如圖3所示。 圖中③由去線電流和回線電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)相消。
綜上所述，如何使輸入整流/濾波電路的電流環(huán)路的環(huán)路最小，濾波電容 引線盡可能做到最短，并且濾波電容都是多個(gè)電容并聯(lián)使用，這就需要考慮 其物理布置問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的意欲提供一種大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容 板。設(shè)計(jì)思路是將電容均勻分散在整流器與功率開(kāi)關(guān)管上，盡量在環(huán)路兩邊 讓電容從紋波電流源開(kāi)始呈"放射性對(duì)稱(chēng)布置"。連線為兩張銅板，上下相疊，中間通過(guò)墊柱相連。這樣既減小了上述兩個(gè)環(huán)路面積又減小了電容上的串聯(lián) 電阻和串聯(lián)電感。達(dá)到了比較合理的設(shè)計(jì)。 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容板，含電容負(fù)極板和電容正極 板。其特征是電容負(fù)極板呈形狀為倒凹字型，上半部安裝并聯(lián)電容，左下半 部與整流橋輸出負(fù)極相連，右下半部與IGBT負(fù)極相連；電容板正極呈刀把 型，左邊折起部分與濾波電抗器相連，右邊下半部與IGBT正極相連，電容
負(fù)極板和電容正極板中間通過(guò)墊柱相連，正負(fù)極銅板間距為4mm。 上述的電容負(fù)極板和電容正極板為3mm厚的銅板。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是
電容板的負(fù)極與電容板的正極分別為兩張銅板，上下相疊，相互靠近，中 間通過(guò)墊柱相連，完成了大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容板連接，這 種設(shè)計(jì)既減小了上述兩個(gè)環(huán)路面積，又減小了電容上的串聯(lián)電阻和串聯(lián)電感。
本發(fā)明用銅板替代扁平狀矩形截面導(dǎo)線，減少了走線，從而減小整個(gè)電流 線路上電感，克服了因扁平狀矩形截面導(dǎo)線距離近，電容流過(guò)的紋波電流比較 大，發(fā)熱比較嚴(yán)重，造成電容的使用壽命縮短，輸出電壓紋波增加，ESL引起 電磁干擾的缺陷。


圖1為現(xiàn)有并聯(lián)電容布置示意圖。 圖2為現(xiàn)有整流濾波電路連線示意圖。 圖3為扁平狀矩形截面導(dǎo)線連線示意圖。 圖4為本發(fā)明電容負(fù)極板示意圖。 圖5為本發(fā)明電容正極板示意圖。 圖6為本發(fā)明電容與負(fù)極板安裝示意圖。 圖7為本發(fā)明正、負(fù)極板示意圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案再作進(jìn)一步的描述 一種大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容板，電容正負(fù)極板均為
3mm厚的銅板。電容負(fù)極板呈形狀為倒凹字型，上半部安裝有 2710000uF/400VDC并聯(lián)電容，用螺釘將電容分別固定在負(fù)極板上。電容負(fù)極 板左下半部與整流橋輸出負(fù)極相連，右下半部與IGBT負(fù)極相連(見(jiàn)圖3、圖 6);電容板正極呈刀把型，左邊折起部分與濾波電抗器相連，右邊下半部與 IGBT正極相連(見(jiàn)圖5)，再將電容板的負(fù)極與電容板的正極上下相疊，電 容負(fù)極板和電容正極板中間通過(guò)4mm墊柱用螺釘連接(見(jiàn)圖7)。
此整流/濾波電路電容板安裝形式在蘭州重離子加速器冷卻儲(chǔ)存環(huán)、給磁 鐵供電用的大功率開(kāi)關(guān)電源中得到了廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求
1、大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容板，含電容負(fù)極板和電容正極板，其特征是電容負(fù)極板呈形狀為倒凹字型，上半部安裝有并聯(lián)電容，左下半部與整流橋輸出負(fù)極相連，右下半部與IGBT負(fù)極相連；電容板正極呈刀把型，左邊折起部分與濾波電抗器相連，右邊下半部與IGBT正極相連，電容負(fù)極板和電容正極板中間通過(guò)墊柱相連。
2、 如權(quán)利要求1所述的大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容板， 其特征是電容負(fù)極板和電容正極板中間墊柱為4mm。
3、 如權(quán)利要求1所述的大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路電容板， 其特征是上述的電容負(fù)極板和電容正極板為3mm厚的銅板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大功率開(kāi)關(guān)電源中輸入整流/濾波電路A型電容板，含電容負(fù)極板和電容正極板，電容負(fù)極板呈形狀為倒凹字型，上半部安裝有并聯(lián)電容，左下半部與整流橋輸出負(fù)極相連，右下半部與IGBT負(fù)極相連；電容板正極呈刀把型，左邊折起部分與濾波電抗器相連，右邊下半部與IGBT正極相連，電容負(fù)極板和電容正極板中間通過(guò)墊柱相連。本發(fā)明電容板的負(fù)極與電容板的正極分別為兩張銅板，上下相疊，相互靠近，中間通過(guò)墊柱相連，減小整個(gè)電流線路上電感，克服了因扁平狀矩形截面導(dǎo)線距離近，電容流過(guò)的紋波電流比較大，發(fā)熱比較嚴(yán)重，造成電容的使用壽命縮短，輸出電壓紋波增加，ESL引起電磁干擾的缺陷。
文檔編號(hào)H05K7/02GK101420173SQ20081023204
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月14日
發(fā)明者振 原, 周忠祖, 勇 唐, 曙 張, 陳又新, 高大慶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所