單相光耦倍流型降壓整流器的製作方法

2024-03-07 02:15:15 1

本發明涉及倍流型整流器，更具體地說，是一種涉及單相光耦倍流型降壓整流器。

背景技術：

當前，傳統倍流整流器多運用在高頻整流領域中，與全波整流電路相比，倍流整流器的高頻變壓器的副邊繞組僅需一個單一繞組，不用中心抽頭；與全橋整流電路相比，倍流整流電路使用的二極體數量少一半。因此，倍流整流電路結合了全波整流電路和全橋整流電路兩者的優點。當然，倍流整流電路要多使用一個輸出濾波電感，結構略顯複雜。但此電感的工作頻率及輸送電流均為全波整流電路所用電感的一半，因此可做得較小，也利於散熱，還能夠減少和改善輸出電壓的紋波。然而傳統倍流整流器也存在者一些問題有待進一步解決：

（1）傳統倍流整流器若要實現降壓整流輸出，通常要在其輸入端增加降壓變壓器與之進行匹配，由此會產生較高的成本；

（2）傳統倍流整流器僅適合高頻整流電路，其交流輸入端需要提供對稱的高頻正、負方波電源，通常不適用於正弦波、三角波、鋸齒波等其它形式的交流輸入端電源。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明旨在提供一種單相光耦倍流型降壓整流器，能夠克服傳統倍流整流器存在的缺陷。

傳統倍流整流器若要實現降壓整流輸出的功能，通常要在交流輸入端增加降壓變壓器與之進行匹配，每半個工作周期的主要導通路徑是從降壓變壓器的二次側的一端出發，經電感、輸出負載、其中的一個二極體，再回到降壓變壓器的二次側的另一端，此時從簡化的定量關係上來看，輸出電壓等於降壓變壓器的二次側的交流輸入電壓減去電感上的壓降與二極體的壓降，然而二極體的線性區較窄，其主要工作在開關區，因二極體的壓降很小，若忽略二極體的壓降，可以認為每半個工作周期的主要輸出電壓等於降壓變壓器二次側的交流輸入電壓減去電感上壓降。如果把二極體替換成線性區範圍較寬的光電耦合器，同時剔除降壓變壓器，則倍流整流器主要輸出電壓等於交流輸入電壓減去電感上的壓降，再減去光電耦合器輸出部分埠之間的壓降，也可以實現倍流整流器的降壓整流輸出。

為了實現上述發明的目的，本發明具體提供單相光耦倍流型降壓整流器技術方案是：包括主電路模塊和控制電路模塊兩大部分。

（1）所述的主電路模塊包含兩個交流輸入埠、兩個直流輸出埠和一個主電路，其中兩個交流輸入埠分別為交流輸入埠ACH-in1和交流輸入埠ACH-in2，兩個直流輸出埠分別為直流輸出埠DCOUT+和直流輸出埠DCOUT-，進一步，主電路又由電感L1、電感L2、光電耦合器U1輸出部分和光電耦合器U2輸出部分組成，交流輸入埠ACH-in1與光電耦合器U2輸出部分的發射極、電感L2的一端相連，電感L2的另一端與直流輸出埠DCOUT+、電感L1的一端相連，電感L1的另一端與光電耦合器U1輸出部分的發射極、交流輸入埠ACH-in2相連，光電耦合器U1輸出部分的集電極與光電耦合器U2輸出部分的集電極、直流輸出埠的DCOUT-相連；

（2）所述的控制電路模塊包含兩個交流輸入埠和一個控制電路，其中兩個交流輸入埠分別為交流輸入埠ACL-in1和交流輸入埠ACL-in2，進一步，控制電路又由電阻R1、電阻R2、光電耦合器U1輸入部分和光電耦合器U2輸入部分組成，交流輸入埠ACL-in1與電阻R1的一端和電阻R2的一端相連，交流輸入埠ACL-in2與光電耦合器U1輸入部分的二極體陰極、光電耦合器U2輸入部分的二極體陽極相連，電阻R1的另一端和光電耦合器U1輸入部分的二極體陽極相連，電阻R2的另一端和光電耦合器U2輸入部分的二極體陰極相連；

（3）主電路模塊的交流輸入埠ACH-in1與交流輸入總線Line1相接，其交流輸入埠ACH-in2與交流輸入總線Line2相連，控制電路模塊的交流輸入埠ACL-in1與交流輸入總線Line1相連，其交流輸入埠ACH-in2與交流輸入總線Line2相連，主電路模塊的直流輸出埠DCOUT+與直流輸出埠DCOUT-之間用於外接負載RL；

（4）把交流輸入總線Line1和交流輸入總線Line2之間工作電壓的周期分為正半周期和負半周期兩大部分：

當工作在正半周期時，所述的控制電路模塊只有一條導通路徑，所述的主電路模塊有兩條導通路徑，其中控制電路模塊的導通路徑是經交流輸入總線Line1直至交流輸入端ACL-in1、電阻R1、光電耦合器U1輸入部分、交流輸入端ACL-in2，再到交流輸入總線Line2；

而主電路模塊的第一條導通路徑是經交流輸入總線Line1直至交流輸入端ACH-in1、電感L2、直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-、光電耦合器U1輸出部分和交流輸入端ACH-in2，再到交流輸入總線Line2；主電路模塊的第二條導通路徑，主要是由電感L1經前一個負半周期儲能後，在正半周期內形成的續流迴路，即從電感L1出發，經過直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-和光電耦合器U1輸出部分，再回到電感L1；

當工作在負半周期時，所述的控制電路模塊也有一條導通路徑，所述的主電路模塊也有兩條導通路徑，其中控制電路模塊的導通路徑是經交流輸入總線Line2直至交流輸入端ACL-in2、光電耦合器U2輸入部分、電阻R2、交流輸入端ACL-in1，再到交流輸入總線Line1；

而主電路模塊的第一條導通路徑是經交流輸入總線Line2直至交流輸入端ACH-in2、電感L1、直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-、光電耦合器U2輸出部分和交流輸入端ACH-in1，再到交流輸入總線Line1；主電路模塊的第二條導通路徑，主要是由電感L2經前一個正半周期儲能後，在負半周期內形成的續流迴路，即從電感L2出發，經過直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-和光電耦合器U2輸出部分，再回到電感L2；另外，無論是工作在正半周期還是負半周期，直流輸出埠DCOUT+的電壓高於直流輸出埠DCOUT-的電壓，期間又均受益於電感L1和電感L2儲能與續流的作用，不但實現了單相整流功能，而且實現了倍流整流功能。

本發明的有益效果是，提供一種單相光耦倍流型降壓整流器，具有設計簡單、結構合理、構建方便，成本低廉的特性，與傳統倍流整流器相比，不僅在其輸入端無需增加降壓變壓器與之進行匹配，而且在其交流輸入電源匹配方面，既適用於常規的方波，又適用於正弦波、三角波、鋸齒波等其它形式的高、中和低頻交流輸入電源。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或技術方案，下面將對實施例或技術方案描述中所需要使用的附圖作簡單介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的較典型實施例結構組成或電路圖的說明，對於本領域技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。

圖1是傳統倍流整流器一種典型示意圖。

圖2是單相光耦倍流型降壓整流器一種典型示意圖。

圖3是單相光耦倍流型降壓整流器工作在正半周期導通路徑示意圖。

圖4是單相光耦倍流型降壓整流器工作在負半周期導通路徑示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明技術組成、技術方案和實施例進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

現結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

如附圖1所示，是傳統倍流整流器一種典型示意圖，傳統倍流整流器若要實現降壓整流輸出的功能，通常要在交流輸入端增加降壓變壓器與之進行匹配，每半個工作周期的主要導通路徑是從降壓變壓器的二次側的一端出發，經電感、輸出負載、其中的一個二極體，再回到降壓變壓器的二次側的另一端，此時從簡化的定量關係上來看，輸出電壓等於降壓變壓器的二次側的交流輸入電壓減去電感上的壓降與二極體的壓降，然而二極體的線性區較窄，其主要工作在開關區，因二極體的壓降很小，若忽略二極體的壓降，可以認為每半個工作周期的主要輸出電壓等於降壓變壓器二次側的交流輸入電壓減去電感上壓降。另外每半個工作周期均還有一個續流迴路，還能夠減少和改善輸出電壓的紋波。

如附圖2所示，是單相光耦倍流型降壓整流器一種典型示意圖，包括主電路模塊和控制電路模塊兩大部分；

（1）所述的主電路模塊包含兩個交流輸入埠、兩個直流輸出埠和一個主電路，其中兩個交流輸入埠分別為交流輸入埠ACH-in1和交流輸入埠ACH-in2，兩個直流輸出埠分別為直流輸出埠DCOUT+和直流輸出埠DCOUT-，進一步，主電路又由電感L1、電感L2、光電耦合器U1輸出部分和光電耦合器U2輸出部分組成，交流輸入埠ACH-in1與光電耦合器U2輸出部分的發射極、電感L2的一端相連，電感L2的另一端與直流輸出埠DCOUT+、電感L1的一端相連，電感L1的另一端與光電耦合器U1輸出部分的發射極、交流輸入埠ACH-in2相連，光電耦合器U1輸出部分的集電極與光電耦合器U2輸出部分的集電極、直流輸出埠的DCOUT-相連；

（2）所述的控制電路模塊包含兩個交流輸入埠和一個控制電路，其中兩個交流輸入埠分別為交流輸入埠ACL-in1和交流輸入埠ACL-in2，進一步，控制電路又由電阻R1、電阻R2、光電耦合器U1輸入部分和光電耦合器U2輸入部分組成，交流輸入埠ACL-in1與電阻R1的一端和電阻R2的一端相連，交流輸入埠ACL-in2與光電耦合器U1輸入部分的二極體陰極、光電耦合器U2輸入部分的二極體陽極相連，電阻R1的另一端和光電耦合器U1輸入部分的二極體陽極相連，電阻R2的另一端和光電耦合器U2輸入部分的二極體陰極相連；

（3）主電路模塊的交流輸入埠ACH-in1與交流輸入總線Line1相接，其交流輸入埠ACH-in2與交流輸入總線Line2相連，控制電路模塊的交流輸入埠ACL-in1與交流輸入總線Line1相連，其交流輸入埠ACH-in2與交流輸入總線Line2相連，主電路模塊的直流輸出埠DCOUT+與直流輸出埠DCOUT-之間用於外接負載RL。

把交流輸入總線Line1和交流輸入總線Line2之間工作電壓的周期分為正半周期和負半周期兩大部分。

如附圖3所示，是單相光耦倍流型降壓整流器工作在正半周期導通路徑示意圖，當工作在正半周期時，所述的控制電路模塊只有一條導通路徑，所述的主電路模塊有兩條導通路徑，其中控制電路模塊的導通路徑是經交流輸入總線Line1直至交流輸入端ACL-in1、電阻R1、光電耦合器U1輸入部分、交流輸入端ACL-in2，再到交流輸入總線Line2；

而主電路模塊的第一條導通路徑是經交流輸入總線Line1直至交流輸入端ACH-in1、電感L2、直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-、光電耦合器U1輸出部分和交流輸入端ACH-in2，再到交流輸入總線Line2；主電路模塊的第二條導通路徑，主要是由電感L1經前一個負半周期儲能後，在正半周期內形成的續流迴路，即從電感L1出發，經過直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-和光電耦合器U1輸出部分，再回到電感L1。

如附圖4所示，是單相光耦倍流型降壓整流器工作在負半周期導通路徑示意圖，當工作在負半周期時，所述的控制電路模塊也有一條導通路徑，所述的主電路模塊也有兩條導通路徑，其中控制電路模塊的導通路徑是經交流輸入總線Line2直至交流輸入端ACL-in2、光電耦合器U2輸入部分、電阻R2、交流輸入端ACL-in1，再到交流輸入總線Line1；

而主電路模塊的第一條導通路徑是經交流輸入總線Line2直至交流輸入端ACH-in2、電感L1、直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-、光電耦合器U2輸出部分和交流輸入端ACH-in1，再到交流輸入總線Line1；主電路模塊的第二條導通路徑，主要是由電感L2經前一個正半周期儲能後，在負半周期內形成的續流迴路，即從電感L2出發，經過直流輸出埠DCOUT+、外接負載RL、直流輸出埠DCOUT-和光電耦合器U2輸出部分，再回到電感L2；另外，無論是工作在正半周期還是負半周期，直流輸出埠DCOUT+的電壓高於直流輸出埠DCOUT-的電壓，期間又均受益於電感L1和電感L2儲能與續流的作用，不但實現了單相整流功能，而且實現了倍流整流功能。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制。倘若對本發明實施方式進行各種變形和修改，但尚在本發明的精神和原則之內，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。