一種基於零電壓過度軟開關的x射線機功率因數校正電路的製作方法
2023-10-23 19:29:37 3
一種基於零電壓過度軟開關的x射線機功率因數校正電路的製作方法
【專利摘要】一種基於零電壓過度軟開關的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極體VD和輸出電容C0；橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極體VD、輸出電容C0和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個迴路；主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關功率管VT的控制端與開關控制電路相連接；還包括輔助開關電路；輔助開關電路主要由輔助開關功率管VT1、快恢復二極體VD1、VD2、諧振電感Lr組成。該校正電路結構簡單、設計合理、安全可靠；而且實現功率開關零電壓開通，降低開關損耗，降低開關應力，提高電路的電磁兼容性能力。
【專利說明】—種基於零電壓過度軟開關的X射線機功率因數校正電路【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種功率因數校正電路，尤其涉及了一種應用在X射線機上並基於零電壓過度軟開關設計的功率因數校正電路。
【背景技術】
[0002]一般來說，頻率在40KHZ以上的高頻移動X射線機，一般只需3.5-5KW就能完全滿足常規拍片要求，因X射線效率高，同等拍片要求下功率較小，只需220V單相交流電即可正常使用(選用帶內置充電式電池的儀器在停電或外出的情況下仍可以正常工作)；同時，移動式X射線機，安全防護設計較好，達到國家移動式X射線機的安全防護要求，使用時不需鉛房防護，使用方便，成本低，任何醫院包括鄉鎮衛生院，在現有的條件下都能直接使用。
[0003]然而，在鄉鎮衛生院，特別是邊遠地區的鄉鎮衛生院和廣大的鄉村衛生室，供電質量很不理想，我國規定的電網電壓幅值一般允許上下有10%的波動，但在邊遠山區和廣大農村，市電電壓甚至可以低到120伏左右，使得傳統的高頻醫用X射線機根本不能正常工作。此外，歐盟和美國在2011年開始強制實行國際電工委員會(IEC)的IEC6300的有關標準，對所有的電子設備的功率因數等指標有新的要求，傳統的高頻移動X射線機不能滿足IEC6300的有關標準。因此，在目前市場上現有的X射線機中嵌入功率因數校正電路成了該行業發展的關鍵和趨勢。但是，目前尚未有針對上述情況而設計的功率因數校正電路，現有的功率因數校正電路還不能同時滿足上述的要求，而且，一般無法實現零電壓開通功率開關；因此，市場上急需一種針對上述情況而設計的並專門應用於X射線機的功率因數校正電路。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在於提供一種電路結構簡單、既可以使得高頻醫用X射線機能適應農村電壓質量等級低的要求(採用功率因數校正電路後，其輸入電壓範圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高頻醫用X射線機能滿足歐美市場的技術指標要求，安全可靠；而且可以改善功率因數校正電路性能，使得功率開關實現零電壓開通，降低開關損耗，降低開關應力，提高功率因數校正電路本身的電磁兼容性能力的X射線機功率因數校正電路。
[0005]為了實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案:
[0006]一種基於零電壓過度軟開關的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極體VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極體VD、輸出電容Cci和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個迴路；所述的橋式整流電路的輸出端還並聯有高頻濾波電容C1 ;所述的主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接，主開關功率管VT的控制端與開關控制電路相連接；其中，該X射線機功率因數校正電路還包括輔助開關電路；所述的輔助開關電路主要由輔助開關功率管VT1、兩個快恢復二極體VDp VD2、諧振電感Lr組成；所述的諧振電感Lr、快恢復二極體VD2、輔助開關功率管VT1依次串聯後的線路兩端與主開關功率管VT並聯；所述的快恢復二極體VD1的輸入端與快恢復二極體VD2的輸出端相連接，輸出端與輸出電容Ctl的一端相連接；所述的主開關功率管VT的兩端還並聯有二極體VDs和諧振電容Cr。
[0007]在本實用新型中，輔助開關功率管VT1的控制線端與開關控制電路中的PWM比較器U3的反相端相連接。
[0008]作為本實用新型的進一步說明，以上所述的橋式整流電路由四個整流二極體DpD2、D3、D4組成，並且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端並聯負載R。
[0009]在本實用新型的技術方案中，所述的開關控制電路主要由電壓誤差放大器U1、電流誤差放大器u2、pwm比較器U3、RS觸發器U4、乘法器和振蕩器組成；其中，
[0010]所述的電壓誤差放大器U1的負極輸入端連接在校正電路的輸出線路上，採樣輸出電壓信號；電壓誤差放 大器U1正極輸入端為給定電壓參考信號Vref的輸入端，電壓誤差放大器U1的輸出端與乘法器的一個輸入端相連接，向乘法器輸入放大後的電壓誤差信號；
[0011]所述的乘法器的另一個輸入端與橋式整流電路的正極輸出端相連接，向乘法器輸入電網電壓整流後正弦半波信號；乘法器的輸出端與電流誤差放大器U2的正極輸入端相連接，向電流誤差放大器U2輸入給定電流信號；
[0012]所述的電流誤差放大器U2的負極輸入端與設置在橋式整流電路負極輸出端線路上的線圈相連接，電流誤差放大器U2的輸出端與PWM比較器U3的負極輸入端相連接，向PWM比較器U3輸入電流誤差信號；
[0013]所述的PWM比較器U3的正極輸入端與振蕩器相連接，輸入鋸齒波，經與電流誤差信號比較，產生PWM控制信號；PWM比較器U3的輸出端與RS觸發器U4的R線端相連接，RS觸發器U4的S線端與振蕩器相連接，RS觸發器U4的Q線端與主開關功率管VT的控制端相連接，控制主開關功率管VT的通斷狀態。
[0014]本實用新型的電路工作原理，我們通過其原理性波形進行說明:
[0015]①h~&時段:h時刻開關管VT1導通，二極體VD仍處於導通狀態，此時電感L兩端電壓為U。，電感L兩端電流U線性上升，同時，二極體VD的電流以相同的速率下降。t!時刻，電感L兩端電流U與電感L兩端電流込相等，此時二極體VD的電流為零，二極體關斷；
[0016]②&~t2時段:電感L與電容(；構成諧振迴路，電容(；上的能量轉移到電感L上，t2時刻電容電壓u&為零，此時二極體VDs導通，電容電壓u&被箝位於零，而電流I將保持不變。
[0017]③t2~t3時段:電容電壓u&繼續被箝位於零，電流L仍保持不變，這種工作狀態一直保持到t3時刻VT開通、VT1關斷；
[0018]④t3~t4時段:t3時刻VT零電壓開通。VT開通的同時VT1關斷，Lr中的能量通過VD2、VD1向負載側輸送，其電流線性下降，主開關管VT電流線性上升。t4時刻L=0，VD1關斷，主開關管VT電流is=Ip電路進入正常導通狀態。
[0019]⑤t4~t5時段:t5時刻VT關斷。Cr限制了主開關管VT電壓的上升率，降低了 VT的關斷損耗。[0020]本實用新型的有益效果:
[0021]1.電路結構簡單、設計合理、安全可靠；將該有源功率因數校正電路嵌入高頻醫用X射線機，既可以使得高頻醫用X射線機能適應農村電壓質量等級低的要求(採用功率因數校正電路後，其輸入電壓範圍在85伏至270伏之間都能正常工作)，也使得高頻醫用X射線機能滿足歐美市場的技術指標要求；且對X射線機的改進成本低，無需另外過多的費用，可以為各級醫療衛生機構節省不少的經費，極大地降低了醫療機構的醫療成本，滿足邊遠地區人民群眾的醫療要求，促進我國醫療事業的發展，也會帶來良好的社會效益和顯著的經濟效益。
[0022]2.可以改善功率因數校正電路性能，使得功率開關實現零電壓開通，降低開關損耗，降低開關應力，提高功率因數校正電路本身的電磁兼容性能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1是本實用新型的電路原理圖。
[0024]圖2是本實用新型的原理性波形圖。
[0025]在圖1中:
[0026]AC表示交流電源；
[0027]DpD2、D3、D4四個整流二極體組成整流橋(橋式整流電路)，起到整流作用；
[0028]C1為高頻濾波電容，其容值一般較小，一般為0.1-1uF級別；
[0029]L為電感，起存儲和傳遞能量的作用；
[0030]VT為主開關功率管，VDs為其寄生並聯的二極體，Cr為其並聯的諧振電容。
[0031]VD為功率二極體；
[0032]C0為輸出電容，在主開關管關斷時，負載所需能量由其提供，起穩壓作用，其容值一般較大，主要由輸出功率的大小決定；
[0033]R為負載；
[0034]Lr為諧振電感，與諧振電容Cr組成諧振網絡為主開關功率管提供零電壓開通條件；
[0035]VD1JD2為快恢復二極體，起單向導通作用，把Lr上的電能轉移到負載；
[0036]VT1為輔助開關管，其作用是為主開關管提供零電壓開通條件。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖對本實用新型進一步說明。
[0038]實施例1:
[0039]如圖所示，一種基於零電壓過度軟開關的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極體VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極體VD、輸出電容Ctl和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個迴路；所述的橋式整流電路的輸出端還並聯有高頻濾波電容C1 ;所述的主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接,主開關功率管VT的控制端與開關控制電路相連接；其中，該X射線機功率因數校正電路還包括輔助開關電路；所述的輔助開關電路主要由輔助開關功率管VT1、兩個快恢復二極體VDp VD2,諧振電感Lr組成；所述的諧振電感Lr、快恢復二極體VD2、輔助開關功率管VT1依次串聯後的線路兩端與主開關功率管VT並聯；所述的快恢復二極體VD1的輸入端與快恢復二極體VD2的輸出端相連接，輸出端與輸出電容Ctl的一端相連接；所述的主開關功率管VT的兩端還並聯有二極體VDs和諧振電容Cr。
[0040]以上所述的橋式整流電路由四個整流二極體D1、D2、D3、D4組成，並且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端並聯負載R。
【權利要求】
1.一種基於零電壓過度軟開關的X射線機功率因數校正電路，包括橋式整流電路、電感L、主開關功率管VT、功率二極體VD和輸出電容Ctl ;所述的橋式整流電路的輸出正極端、電感L、功率二極體VD、輸出電容Ctl和橋式整流電路的輸出負極端依次串聯形成一個迴路；所述的橋式整流電路的輸出端還並聯有高頻濾波電容C1 ;所述的主開關功率管VT的輸入端、輸出端分別與電感L的輸出端、橋式整流電路的輸出負極端相連接,主開關功率管VT的控制端與開關控制電路相連接；其特徵在於:該X射線機功率因數校正電路還包括輔助開關電路；所述的輔助開關電路主要由輔助開關功率管VT1、兩個快恢復二極體VDp VD2、諧振電感Lr組成；所述的諧振電感Lr、快恢復二極體VD2、輔助開關功率管VT1依次串聯後的線路兩端與主開關功率管VT並聯；所述的快恢復二極體VD1的輸入端與快恢復二極體VD2的輸出端相連接，輸出端與輸出電容Ctl的一端相連接；所述的主開關功率管VT的兩端還並聯有二極體VDs和諧振電容Cr。
2.根據權利要求1所述的基於零電壓過度軟開關的X射線機功率因數校正電路，其特徵在於:所述的橋式整流電路由四個整流二極體Dp D2, D3、D4組成，並且橋式整流電路的輸入端與交流電流AC相連接；所述的輸出電容Ctl的兩端並聯負載R。
【文檔編號】H02M1/42GK203522524SQ201320666907
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月28日 優先權日:2013年10月28日
【發明者】李國進, 陳延明, 廖雲峰, 歐玉平, 吳蘭坤, 徐興科, 胡丹 申請人:南寧一舉醫療電子有限公司