一種開關電源的單相輸入濾波器的製作方法
2023-06-03 03:08:36
專利名稱：一種開關電源的單相輸入濾波器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力電子技術領域，尤其涉及電力電子技術領域的開關電源濾波技術。
隨著電子技術的發展，對用於通信等領域的開關電源的電磁兼容(EMC)性能要求越來越嚴格。而輸入濾波技術就是提高開關電源的EMC性能的主要方法之一。現有濾波器有兩種類型，一類如
圖1所示，輸入濾波器僅由多級共模濾波電路——由多個共模電感和Y電容組成，且多個共模電感均採用同類型的磁芯材料，這類輸入濾波器存在的主要問題是如果工作頻率範圍大，那麼裝置的體積就很大，使得成本提高，如果縮小裝置的體積，那麼工作頻率範圍就無法保證足夠大。還有一類如圖2所示，輸入濾波器由多級共模濾波電路加一級或多級差模濾波電路組成，其中多級共模濾波電路的共模電感採用同類型的磁芯材料，多級差模濾波電路由差模電感和X電容組成。這類輸入濾波器存在的主要問題是要用多個差模電感、和多個電容，如差模電感L5、L6，輸入或輸出埠的Y電容，電容CY3、CY4，電感之間的差模電容CX2，導致輸入濾波器結構複雜、成本比較高。
為了克服現有技術中存在的缺點，本實用新型提供一種新的開關電源的單相輸入濾波器，所述輸入濾波器具有較寬的工作頻率範圍，且結構簡單、成本低廉。
一種開關電源的單相輸入濾波器，包括共模電感L1、L2、L3，X電容CX1、CX2和Y電容CY1～CY4，電阻R1，單相輸入端L、N與X電容CX1的兩端和共模電感L1的「1」、「3」端相連；共模電感L1的「2」、「4」端分別經過Y電容CY1和CY2的一端與共模電感L2的「1」、「3」端相連，Y電容CY1和CY2的另一端與地相連；共模電感L2的「2」、「4」端分別經過Y電容CY3和CY4的一端與共模電感L3的「1」、「3」端相連，Y電容CY3和CY4的另一端與地相連；電阻R1接在共模電感L3的「1」、「3」端之間，共模電感L3的「2」、「4」端分別經過X電容CX2的兩端到輸出端Lo、No；L、N為單相交流輸入埠，L為相線、N為零線，分別與電網的相線和零線連接；Lo、No為濾波器的輸出埠，與開關電源內部整流橋的兩交流輸入端相連；GND為大地或機殼；所述開關電源的單相輸入濾波器的共模電感L1、L3採用高導磁率的低頻磁芯材料—Mn-Zn鐵氧體，共模電感L2採用高頻特性好的低導磁率磁芯材料—Ni-Zn鐵氧體；所述開關電源的單相輸入濾波器在結構上具有對稱性，輸入、輸出可互換使用。
採用本實用新型所述方法和裝置，與現有技術相比，省掉了輸入或輸出埠的Y電容、共模電感之間的差模電容和差模電感，三個共模電感採用不同的磁芯材料，在確保達到EMC限值要求的同時，簡化了電路設計，節省了成本，提高了可靠性，且更具靈活性。
圖1是由多級共模電感組成的輸入濾波器電路圖。
圖2是由多級共模電感和一級差模電感組成的輸入濾波器電路圖。
圖3是本實用新型所述輸入濾波器的電路圖。
圖4是本實用新型的一個實施例的電路圖。
以下結合附圖實施本實用型作進一步的詳細描述圖3所示的是本實用新型所述的輸入濾波器的電路圖，主要由電感L1、L2、L3，X電容CX1、CX2和Y電容CY1～CY4等組成，兩個X電容相等，四個Y電容也都相同。其中，電感L1、L2、L3均為共模電感，且電感L1、L3採用高導磁率的低頻磁芯材料—Mn-Zn鐵氧體，L2採用高頻特性好的低導磁率磁芯材料—Ni-Zn鐵氧體。相對於圖2所示的方案，該方案省掉了輸入或輸出埠的Y電容、共模電感之間的差模電容和差模電感，三個共模電感採用不同的磁芯材料，且電路具有對稱性，輸入、輸出可互換使用。
如圖4所示，其中包括輸入端L、N，接地端END，輸出端Vo+、Vo-；由X電容CX1、共模電感L1、Y電容CY1和CY2、共模電感L2、Y電容CY3和CY4、共模電感L3、X電容CX2和放電電阻R1組成的輸入濾波器；由整流橋VB1、升壓電感LP、升壓二極體D1、開關管Q1、濾波電容C1組成的功率因數校正電路(BOOST-PFC電路)；由四個開關管VT1～VT4和開關變壓器T組成的逆變電路；整流輸出濾波器。
輸入的單相交流電壓從L、N端輸入，先經過X電容CX1與共模電感L1的「1」、「3」端相連；共模電感L1的「2」、「4」端分別經過Y電容CY1和CY2的一端與共模電感L2的「1」、「3」端相連，Y電容CY1和CY2的另一端與地相連；共模電感L2的「2」、「4」端分別經過Y電容CY3和CY4的一端與共模電感L3的「1」、「3」端相連，Y電容CY3和CY4的另一端與地相連；共模電感L3的「2」、「4」端分別經過X電容CX2的兩端到整流橋VB1的兩交流輸入端進行整流，將交流電壓變為脈動的直流電壓，BOOST升壓電路進行功率因數校正，再到逆變電路將直流電壓變為脈衝電壓，高頻開關變壓器T降壓，最後經過全波整流濾波後輸出到負載RL。
電磁幹擾通常以兩種方式存在共模和差模幹擾。由差模或X電容CX1、CX2和共模電感L1、L2、L3的漏感及其由於不對稱所產生的差模成分共同作用，可抑制來自於電網或由開關電源內部產生企圖進入電網的差模幹擾；由共模或Y電容CY1～CY4和共模電感L1、L2、L3共同作用，可抑制來自於電網或由開關電源內部產生企圖進入電網的共模幹擾。L1、L3和X、Y電容的組合主要抑制低頻段的幹擾；L2和X、Y電容的組合主要抑制高頻段的幹擾。
輸入濾波器的輸入和輸出端不加共模電容，滿足最大失配原則，還可以減少地迴路中的電磁騷擾電流。
該實施例的傳導和輻射騷擾均低於有關標準的限值要求，且還有很大的餘量。
從上述的實施例可以看出，本實用新型相對於現有技術中的的第二個技術方案，省去了差模電感，和輸入輸出端的共模電容和共模電感之間的差模電容，簡化了電路設計，節省了成本。而且使得工作頻率範圍寬，在整個頻帶範圍內均有很好的濾波效果。另一方面，由於輸入濾波器是對稱的，一方面應用靈活、方便；另一方面，能有效的抑制開關電源內部產生的電磁幹擾同時，還能降低開關電源對來自外部電磁幹擾的敏感度，提高抗幹擾能力。
權利要求1一種開關電源的單相輸入濾波器，包括共模電感(L1、L2、L3)，X電容(CX1、CX2)和Y電容(CY1～CY4)，電阻(R1)，其特徵在於單相輸入端(L、N)與X電容(CX1)的兩端和共模電感(L1)的「1」、「3」端相連；共模電感(L1)的「2」、「4」端分別經過Y電容(CY1、CY2)的一端與共模電感(L2)的「1」、「3」端相連，Y電容(CY1、CY2)的另一端與地相連；共模電感(L2)的「2」、「4」端分別經過Y電容(CY3、CY4)的一端與共模電感(L3)的「1」、「3」端相連，Y電容(CY3、CY4)的另一端與地相連；電阻(R1)接在共模電感(L3)的「1」、「3」端之間，共模電感(L3)的「2」、「4」端分別經過X電容(CX2)的兩端到輸出端Lo、No。
2如權利要求1所述的開關電源的單相輸入濾波器，其特徵在於共模電感(L1、L3)採用高導磁率的低頻磁芯材料—Mn-Zn鐵氧體，共模電感(L2)採用高頻特性好的低導磁率磁芯材料—Ni-Zn鐵氧體。
3如權利要求1所述的開關電源的單相輸入濾波器，其特徵在於兩個X電容相等，四個Y電容相等。
專利摘要本實用新型公開了一種開關電源的單相輸入濾波器，主要由電感L1、L2、L3，X電容CX1、CX2和Y電容CY1～CY4等組成，兩個X電容相等，四個Y電容也都相同，其中，電感L1、L2、L3均為共模電感，在確保達到電磁兼容(EMC)限值要求的同時，簡化了電路設計，節省了成本，提高抗幹擾能力和可靠性、靈活性，可用於單相輸入的電源設備中。
文檔編號H02M1/12GK2476134SQ00268510
公開日2002年2月6日 申請日期2000年12月29日 優先權日2000年12月29日
發明者劉樹林 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司