[发明专利]电源整流电路

说明书

本发明涉及一种用于电源设备尤其是用于开关模式(switched-mode)电源的电源整流电路，该电路具有一个连接至电源电压的全波整流器，并具有一个连接至所述全波整流器的下游(down-stream)的平滑电容器，此平滑电容器通过由一个升压电感和一个二极管组成的串联电路，以明显高于电源频率的时钟频率充电，在这种串联电路情况下，升压电感和二极管之间的连接点通过一个受控开关接地。

电源设备尤其是用于连接至AC电源的开关模式电源，在最简单情况下是具有一个整流器，此整流器的下游连接一个电解电容器。电容器的充电电流分布在电源上引起严重的谐波，并且使所述电源承受高的视在功率。由于这些原因，在最近的20年内，电源设备的大量使用已经在电源网(grids)中导致严重的问题。

对这些问题的简要说明以及为达到平衡的电源负载而提出的各种解决建议可在以下文章中找到：“用于在电源系统中限制谐波失真的标准和电源设计方案的比较”，Key和Lai发表于“电气与电子工程师协会(IEEE)工业应用学报”第20卷，第4期，1993年7/8月，第688-695页。其中描述的并且还被实际应用的电路之一对应于权利要求的前序部分，并且具有一个所谓的“升压变换器”。借助于一个复杂的控制器，采用所述的升压变换器，甚至可以实现实质上正弦的输入电流分布。但是，正如在这篇文章中所指出的，由附加元器件导致的较高的成本和较差的可靠性妨碍了广泛推向市场。

本发明的目的是要提供一种简单且具有高的成本效益的解决方案，它使得谐波含量显著降低并且使得功率因数提高。

这个目的是通过本文开始时提及的类型的电路实现的，根据本发明，其中平滑电容器和负载连接至全波整流器，设有一个辅助整流器，由升压电感和二极管组成的串联电路从该辅助整流器连接至平滑电容器，并且开关是通过一个驱动电路控制的，以便在整流的半周的过零点附近的时间期限内，通过升压电感向平滑电容器提供附加充电电流。

尽管在带有一个平滑电容器的纯整流电路情况下，电流峰值仅仅产生在整流的半周的峰值的区域，但是在正常负载情况下，由于本发明采用简单的装置，部分充电电流偏移，特别是偏移至在另外情况下没有电流流动的过零点附近的区域。在这种情况下，附加元器件的成本绝对会维持在限度之内。实现了输入电流中谐波含量的降低以及效率和功率因数的提高。

如果将一个辅助电容器直接连接至辅助整流器的下游，将是有益的。受控开关的时钟频率适当地处于kHZ范围内。

辅助整流器最好是由两个二极管组成的，它们相对于全波整流器连接成一个半桥(half-bridge)。

这个目的还可以通过一种用于电源设备尤其是用于开关模式电源的电源整流电路实现，该电路具有一个连接至电源电压的全波整流器，并具有一个平滑电容器，此平滑电容器通过由一个升压电感和一个二极管组成的串联电路，以明显高于电源频率的时钟频率充电，在这种串联电路情况下，升压电感和二极管之间的连接点通过第一受控开关接地，充电电压选择为高于电源电压的峰值，根据本发明，在这种情况下，负载连接至全波整流器，设有一个辅助整流器，由升压电感和二极管组成的串联电路从此辅助整流器连接至平滑电容器，第一开关是通过一个驱动电路控制的，以便在整流的半周的过零点附近的时间期限内，通过升压电感向平滑电容器提供充电电流，并且设有第二受控开关，负载通过此第二受控开关连接至平滑电容器，第二受控开关是通过第二驱动电路控制的，以便它在整流的半周的过零点附近的时间期限内，以两倍于电源频率的速率周期性地闭合。采用与电源同步脉动的第二开关使得在降低谐波含量情况下进一步改善了输入电流分布。

下文将参照两个示范性实施例，对本发明及其它优点进行详细阐述，实施例在附图中示出，其中：

图1以简要电路图示出本发明的第一实施例；

图2采用两幅图分别示出在图1的电路结构情况下输出电压和输入电流随时间的分布；

图3以简要电路图示出本发明的第二实施例；

图4采用三幅图分别示出在图3的电路结构情况下对于两种负载的输出电压和输入电流随时间的分布。