一种滤波电路的制作方法

1.本实用新型涉及开关电源整流滤波领域，尤其涉及高压宽范围电压输入的整流滤波电路。


背景技术：

2.电子电路产品都需要直流电供电，一般会将电网的交流电经过整流后输出直流电为其供电，而开关电源产品，为了使其适用各种供电电压，一般将开关电源设计为可以满足宽范围输入电压的要求。
3.一般情况下，各式电器设备内部的整流、滤波电路仍采用普通的整流电路加滤波电路的拓扑，如图1所示。在很多行业，如电力行业，需要一种输入电压宽达85vac至900vac的开关电源，对于此类要求宽压输入开关电源的产品，其滤波电容的选择是一个困难的问题。对于85vac-900vac输入的产品，整流后的直流电压范围约为120vdc-1273vdc，至少需要选用3个耐压450v的电容串联才能实现电路耐压要求。在低压85vac输入时，为了满足开关电源的供电需求，需要较大容量的滤波电容，而在低压下确定的电容的容量，在高压输入时，电容容量会冗余很多。因此，这种滤波电路成本高，体积大。
4.公开号为201210303821.3的《一种滤波电路》提出了一种减小体积、降低成本的滤波电路，其原理框图如图2所示。电压检测控制电路102设置有第一电压预设值，并在检测到直流输入电压小于第一电压预设值时，控制开关k1导通，电容c1与电容c2并联，增大了滤波电路中的电容总容量；在检测到直流输入电压大于第一电压预设值时，控制开关k1断开，滤波电容仅为电容c1。电容c2选用低压大容量电容，电容c1选用高压小容量电容，既不造成资源浪费，还可以节省空间、节约成本。但是，该滤波电路的缺点是在启机阶段，以k1为开关管举例，当开关管k1导通，由于启机瞬间电容虚短，冲击电流就会流过开关管k1，开关管k1容易损坏，或是在雷击浪涌、输入电压波动较大等造成冲击电流较大的情况下，都会存在此类问题。因此开关管k1要求高压大电流，开关管k1选型就很困难，且成本很高。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种高压宽输入电源的滤波电路，既解决在高宽压输入范围下，现有滤波电路存在的成本高、占用空间大的问题，又能解决冲击电流造成电路不可靠的问题。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种滤波电路，应用于高压宽输入范围下的开关电源，包括电容c1、电容c2、电感l1、 mos管q1、mos管q2、二极管d1、二极管d2、电阻r1、二极管d3、二极管d4、电压检测电路(103)和q1驱动控制电路(104)；电容c1一端连接电容c2一端、电阻r1的一端以及二极管d1的阴极，此连接点作为滤波电路的输入端口vin，电容c2的另一端连接电感l1的一端和二极管d2的阴极，电感l1的另一端连接mos管q2的漏极，同时连接二极管d1的阳极， mos管q2的栅极连接电阻r1的另一端，同时连接二极管d3和二极管d4的阴极，mos管q2 的源极连接mos
管q1的漏极和二极管d4的阳极，mos管q1的栅极连接q1驱动控制电路(104) 的d端口，电压检测电路(103)连接q1驱动控制电路(104)的c端口，q1驱动控制电路 (104)的a端口为滤波电路的供电电路端口vcc，mos管q1的源极、二极管d2的阳极、二极管d3的阳极、以及电容c1的另一端共同接地。
8.优选地，滤波电路还包括电阻r3，mos管q1通过电阻r3连接到地，且电阻r3与mos管 q1源极连接的一端还与q1驱动控制电路104的b端口连接，电阻r3用于进行电容c2所在支路的电流采样。
9.优选地，二极管d3、二极管d4为稳压二极管。
10.优选地，mos管q1、mos管q2为三极管等其他开关器件。
11.优选地，q1驱动控制电路(104)为电流型pwm控制器或具有相同功能的其他电路。
12.优选地，q1驱动控制电路(104)的d端口输出的驱动方式可以是占空比小于100％的高频脉冲驱动方式，也可以是占空比小于100％的高频脉冲与占空比等于100％的常通型驱动的组合，或者具有相似限流功能的其它驱动方式。
13.本实用新型的工作原理后面会结合具体实施例进行详细说明，此处不赘述，与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
14.1、通过控制mos管q1的导通与关断调整接入滤波电路的滤波功能的电容容量，能够为不同电压范围的输入电压提供合适的滤波容量，适用于交流的高压宽输入或光伏直流输入场合，有效降低了电路成本；
15.2、通过在mos管q1支路中串联电感l1，能有效解决冲击电流带来的问题，且在开管q1 关断后，电感l1的电流可以通过二极管d1进行续流，保证了电路的效率，使电路更具有实用性；
16.3、在mos管q1关断后，二极管d2为电容c2的放电提供回路，提高了放电效率；
17.4、主功率选用2个mos管分压，可以避免采用高压管导致成本偏高的问题，使输入电压范围更宽，通过mos管q1和q2的串联，可以使mos管选型更为容易，适用于高压宽输入电压电源产品；
18.5、通过本实用新型电路，可以减少输入滤波电容的数量，从而减小电路体积，节约了电路板的面积。
附图说明
19.图1为普通的桥式整流滤波电路图；
20.图2为适用于宽电压输入的一种滤波电路框图；
21.图3为本实用新型第一实施例的原理图；
22.图4为本实用新型第二实施例的原理图。
具体实施方式
23.第一实施例
24.图3为本实用新型第一实施例的滤波电路原理图，其电路包括电容c1、电容c2、电感 l1、mos管q1、mos管q2、二极管d1、二极管d2、电阻r1、二极管d3、二极管d4，电压检测电路103、q1驱动控制电路104。
25.电容c1一端连接电容c2一端、电阻r1的一端以及二极管d1的阴极，该连接点作为滤波电路的输入端口vin，电容c2的另一端连接电感l1的一端和二极管d2的阴极，电感l1 的另一端连接mos管q2的漏极，同时连接二极管d1的阳极，mos管q2的栅极连接电阻r1 的另一端，同时连接二极管d3阴极和二极管d4的阴极，mos管q2的源极连接mos管q1的漏极和二极管d4的阳极，mos管q1的栅极连接q1驱动控制电路104的d端口，电压检测电路103连接q1驱动控制电路104的c端口，q1驱动控制电路104的a端口为滤波电路的供电电路端口vcc，mos管q1的源极、二极管d2的阳极、二极管d3的阳极以及电容c1的另一端共同接地。一般情况下，二极管d3、二极管d4为稳压二极管。
26.本实施例的滤波电路的工作原理为：
27.本实施例应用于开关电源产品，开关电源产品包括整流电路和启动电路，一般情况下，供电电路端口vcc连接启动电路相对低压点，输入端口vin连接整流电路整流后的输入正电压，输入正电压小于mos管q1栅极耐压，电压检测电路103设置有第一电压预设值，当输入正电压小于第一电压预设值，电压检测电路103控制q1驱动控制电路104发出驱动，mos管q1导通，此时由于二极管d4的存在，mos管q2的栅极电位保持不变，当mos管q1导通时，二极管d4阳极电压被拉低，导致mos管q2的栅源极电压逐渐增大，增大到mos管q2的导通阈值时，mos管q2导通，电容c2与电感l1串联之后再与电容c1并联，一起给整流电路滤波。此时，电感l1可以抑制冲击电流的快速变化，避免mos管q1受到损坏。此时二极管d1 和二极管d2反向截止。
28.当输入正电压大于第一电压预设值时，电压检测电路103控制q1驱动控制电路104停止发出驱动，mos管q1关断，二极管d4阳极电压被抬高，而mos管q2的栅极电位不变，因此 mos管q2的栅源极电压减小，减小到mos管q2的关断阈值时，mos管q2关断，此时电容c2 支路断开，仅有电容c1为整流电路滤波，此时电感l1的电流通过二极管d1返回母线为电容 c2充电，这样就可以实现电感l1无损限流。电容c2放电时，二极管d2正向导通，为电容 c2提供放电回路，提高放电效率。
29.电容c1为小容量高耐压电容，一般情况下，由多个电容串联组成。当输入电压为900vac 时，其对应的整流后的电压为1273v，那么电容c1至少需要3个450v耐压的电容串联组成，电容c2为大容量且耐压低于电容c1。一般情况下，第一电压预设值略低于电容c2的标称耐压值。
30.本方案可以让mos管q1的选型更容易，对于1273vdc输入的产品，mos管q1和mos管 q2可以选用市场上常见的700v耐压的mos管，可解决高压管成本高的问题。
31.第二实施例
32.如图4所示，为本实用新型第二实施例的滤波电路原理图，与第一实施例相比，不同之处在于：增加了电阻r3，mos管q1通过电阻r3连接到地，且电阻r3与mos管q1源极连接的一端还与q1驱动控制电路104的b端口连接，电阻r3用于进行电容c2所在支路的电流采样。
33.本实施例的滤波电路的工作原理与第一实施例的区别为：
34.q1驱动控制电路104还设有第一电流预设值，与电压检测电路103的第一电压预设值协同控制mos管q1的开通和关断。当输入正电压低于第一电压预设值且通过电阻r3采样的电流小于第一电流预设值时，电压检测电路103控制q1驱动控制电路104发出驱动，mos管q1 开通；当输入电压高于第一电压预设值或通过电阻r3采样的电流大于第一电流预设值
时，电压检测电路103控制q1驱动控制电路104停止发出驱动，或者q1驱动控制电路104停止发出驱动，此时mos管q1关断；
35.第二实施例为第一实施例的改进电路，可以通过采样的电流及母线电压共同控制mos管 q1的开通和关断，更有利于限制c2支路的冲击电流，其他电路工作原理与第一实施例一致，不做赘述。
36.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，例如本实用新型中mos管可以用三极管等开关器件代替，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。