專(zhuān)利名稱(chēng)：一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸出為直流的高頻開(kāi)關(guān)電源的輸出濾波技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用 于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路。
背景技術(shù)：
目前輸出為直流的高頻開(kāi)關(guān)電源在輸出濾波環(huán)節(jié)中，廣泛采用單級(jí)LC濾波電路， 即主電路串電感、并電容來(lái)濾除高頻紋波(如圖1)。在輸出電流較小的場(chǎng)合，濾波電容本身 的等效串聯(lián)電感及電容引線電感(以下簡(jiǎn)稱(chēng)寄生電感)上的電壓波動(dòng)比較小，因此寄生電感 的影響不甚明顯，使用單級(jí)LC濾波電路便可獲得比較滿(mǎn)意的濾波效果。但是在大電流輸出 的場(chǎng)合，寄生電感上的電壓波動(dòng)大大增加，其負(fù)面影響愈發(fā)明顯。此時(shí)，單單使用LC濾波電 路就很難獲得比較理想的濾波效果。本發(fā)明很好地消除了電容支路寄生電感的負(fù)面影響， 巧妙地將這些寄生參數(shù)吸收到濾波電路中，并通過(guò)電感電容參數(shù)匹配設(shè)計(jì)，使得直流輸出 的高頻開(kāi)關(guān)電源能夠?qū)崿F(xiàn)零紋波輸出，圓滿(mǎn)地解決了上述的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種適用于大電流輸出電化學(xué) 工業(yè)電源的輸出濾波電路。本發(fā)明適用于輸出為直流的高頻開(kāi)關(guān)電源的輸出濾波環(huán)節(jié)，通 過(guò)電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可吸收線路上的電感電容寄生參數(shù)，實(shí)現(xiàn)大電流直流輸出場(chǎng)合下的高 頻紋波濾除，從而實(shí)現(xiàn)零紋波輸出，具體技術(shù)方案如下
一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，包括第一電感、第二電感、第 三電感、第四電感、第一電容和第二電容；所述電源的整流輸出模塊的一個(gè)輸出端與第一電 感的一端、第四電感的一端相連接；第一電感的另一端與第三電感的一端、負(fù)載的一端相連 接；第四電感的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與負(fù)載的另一端、第二電 感的一端相連接；第三電感的另一端與第一電容的一端連接，第一電容的另一端與第二電 感的另一端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個(gè)輸出端。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，所述第一電感、第 二電感、第三電感、第四電感中的一個(gè)以上采用具有寄生電感的連接線路代替。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，第一電感、第二電 感、第三電感和第四電感的值相等，而且第一電容和第二電容的值相等。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，所述第三電感和第 一電容所在的串聯(lián)支路采用一個(gè)以上的電感元件和一個(gè)以上的電容元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第 四電感和第二電容所在的串聯(lián)支路采用一個(gè)以上的電感元件和一個(gè)以上的電容元件串聯(lián) 構(gòu)成。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路中，所述電感元件用一 個(gè)以上的電感元件混聯(lián)替換，所述電容元件用一個(gè)以上的電容元件混聯(lián)替換。本發(fā)明所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路使輸出電壓U。對(duì)輸入電壓Ui的增益U。/ Ui隨頻率的增大而迅速減小，當(dāng)電路中四個(gè)電感和兩個(gè)電容分別 保持相等時(shí)，濾波效果達(dá)到最佳，可實(shí)現(xiàn)大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的零紋波輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)適用于多種輸出為直流 的高頻開(kāi)關(guān)電源的輸出濾波環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)大電流直流輸出場(chǎng)合下的高頻紋波濾除，從而實(shí)現(xiàn) 零紋波輸出。在輸出電流較小的場(chǎng)合，濾波電容本身的等效串聯(lián)電感及電容引線電感上的 電壓波動(dòng)比較小，因此寄生電感的影響不甚明顯，使用傳統(tǒng)的單級(jí)LC濾波電路便可獲得比 較滿(mǎn)意的濾波效果。但是在大電流輸出的場(chǎng)合，寄生電感上的電壓波動(dòng)大大增加，其負(fù)面影 響愈發(fā)明顯。此時(shí)，單單使用LC濾波電路就很難獲得比較理想的濾波效果了。由于實(shí)際電 路中元件的寄生參數(shù)難以完全消除，因此，直流大電流輸出時(shí)若采用傳統(tǒng)LC濾波，則電路 中濾波電容支路的寄生電感上會(huì)產(chǎn)生較大的電壓波動(dòng)，從而造成很大的輸出紋波。作為進(jìn) 一步改進(jìn)的方案，本發(fā)明還可以將濾波電容支路的寄生電感也用于濾除高頻紋波，從而變 消極因素為積極因素，變不可控因素為可控因素。本發(fā)明很好地消除了電容支路寄生電感 的負(fù)面影響，巧妙地將這些寄生參數(shù)吸收到濾波電路中，得出所述的輸出濾波電路，使得直 流輸出的高頻開(kāi)關(guān)電源能夠?qū)崿F(xiàn)零紋波輸出，圓滿(mǎn)地解決了上述的問(wèn)題。


圖1是傳統(tǒng)單級(jí)LC濾波電路原理圖。圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
中適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電 路實(shí)例圖(負(fù)載為電阻&)。圖3是圖2所示輸出濾波電路中電感L1=L2=L3=L4=ImH,電容C1=C2=ImF,負(fù)載Ω 時(shí)輸入電壓Ui到輸出電壓U。的傳遞函數(shù)的波特圖。圖4是圖2所示輸出濾波電路中電感L1=L2=L3=L4=ImH,電容C1=C2=ImF、負(fù)載 RL=lQ>Ui=15+10sin (2X10、)(V)時(shí)仿真所得輸入電壓Ui及輸出電壓U。的波形圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施作進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的實(shí)施和保護(hù) 范圍不限于此。如圖2所示，本實(shí)施方式的一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電 路，包括第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4，第一電容C1和第二電容C2 ；所 述電源的整流輸出模塊的一個(gè)輸出端與第一電感L1的一端、第四電感L4的一端相連接；第 一電感L1的另一端與第三電感L3的一端、負(fù)載的一端相連接；第四電感L4的另一端與第二 電容C2的一端連接，第二電容C2的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感L2的一端相連接；第 三電感L3的另一端與第一電容C1的一端連接，第一電容C1的另一端與第二電感L2的另一 端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個(gè)輸出端。這些電感和電容的大小可包括線 路中寄生參數(shù)。第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4和第一電容C1、第二電 容C2共同組成輸出濾波環(huán)節(jié)。上述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，開(kāi)關(guān)電源的整流輸出 模塊的一個(gè)輸出端與第一電感L1的一端、第四電感L4的一端相連接于一點(diǎn)；第一電感L1的 另一端與第三電感L3的一端、負(fù)載的一端相連接于一點(diǎn)；第四電感L4的另一端與第二電容C2的一端連接，第二電容(2的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感L2的一端相連接于一點(diǎn)；第 三電感L3的另一端與第一電容C1的一端連接，第一電容C1的另一端與第二電感L2的另一 端共同連接于開(kāi)關(guān)電源的整流輸出模塊的另一個(gè)輸出端。作為實(shí)施例，第三電感L3可由任意數(shù)量的電感串并聯(lián)構(gòu)成，且其與第一電容C1的 位置可以對(duì)調(diào)，當(dāng)?shù)谌姼蠰3由兩個(gè)或兩個(gè)以上電感串聯(lián)構(gòu)成時(shí)，第一電容C1可以在任意 兩個(gè)串聯(lián)電感的中間；對(duì)應(yīng)的第四電感L4可由任意數(shù)量的電感串并聯(lián)構(gòu)成，且其與第二電 容C2的位置可以對(duì)調(diào)，當(dāng)?shù)谒碾姼蠰4由兩個(gè)或兩個(gè)以上電感串聯(lián)構(gòu)成時(shí)，第二電容C2可以 在任意兩個(gè)串聯(lián)電感的中間。作為實(shí)施例，第三電感L3也可以由第一電容C1及其引線的寄生電感組成，若電感 量仍不滿(mǎn)足需求則可以在第一電容C1的引線上串聯(lián)電感；第四電感L4可以由第二電容C2 及其引線的寄生電感組成，若電感量仍不滿(mǎn)足需求則可以在第二電容C2的引線上串聯(lián)電 感。圖2中，第一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4和第一電容C1、第二電 容C2共同組成輸出濾波環(huán)節(jié)，輸出電壓U。對(duì)輸入電壓Ui的增益(U。/ Ui)大小通過(guò)調(diào)節(jié)第 一電感L1、第二電感L2、第三電感L3、第四電感L4和第一電容C1、第二電容C2的值來(lái)改變。 輸出電壓U。對(duì)輸入電壓Ui的增益(U。/ Ui)隨頻率的增大而減小，當(dāng)?shù)谝浑姼蠰1、第二電感 L2、第三電感L3和第四電感L4的值相等，而且第一電容C1和第二電容C2的值相等時(shí)，輸出 紋波為零。本實(shí)施例方式的濾波電路中，電感L1=L2=L3=L4且電容C1=C2時(shí)濾波效果達(dá)到最佳， 在此前提下應(yīng)用網(wǎng)孔電流法求得輸入電壓Ui到輸出電壓U。的傳遞函數(shù)如式(1)所示。
權(quán)利要求
1.一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征在于包括第一電感 α》、第二電感(L2)、第三電感(L3)、第四電感(L4)、第一電容(C1)和第二電容(C2)；所述電 源的整流輸出模塊的一個(gè)輸出端與第一電感(L1)的一端、第四電感(L4)的一端相連接；第 一電感(L1)的另一端與第三電感(L3)的一端、負(fù)載的一端相連接；第四電感(L4)的另一端 與第二電容(C2)的一端連接，第二電容(C2)的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感(L2)的一 端相連接；第三電感(L3)的另一端與第一電容(C1)的一端連接，第一電容(C1)的另一端與 第二電感(L2)的另一端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個(gè)輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征 在于所述第一電感(Li)、第二電感仏2)、第三電感(L3)、第四電感(L4)中的一個(gè)以上采用具 有寄生電感的連接線路代替。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征 在于所述第三電感(L3)和第一電容(C1)所在的串聯(lián)支路采用一個(gè)以上的電感元件和一個(gè) 以上的電容元件串聯(lián)構(gòu)成；所述第四電感(L4)和第二電容(C2)所在的串聯(lián)支路采用一個(gè)以 上的電感元件和一個(gè)以上的電容元件串聯(lián)構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，其特征 在于第一電感α》、第二電感(L2)、第三電感(L3)、第四電感(L4)中有一個(gè)以上用多個(gè)電感 元件混聯(lián)替換，所述第一電容(C》、第二電容(C2)中有一個(gè)以上用多個(gè)電容元件混聯(lián)替換。
5.根據(jù)權(quán)利要求廣4任一項(xiàng)所述的適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電 路，其特征在于第一電感(L》、第二電感 )、第三電感(L3)和第四電感(L4)的值相等，而且 第一電容(C1)和第二電容(C2)的值相等。
全文摘要
本發(fā)明提供一種適用于大電流輸出電化學(xué)工業(yè)電源的輸出濾波電路，所述電源的整流輸出模塊的一個(gè)輸出端與第一電感的一端、第四電感的一端相連接；第一電感的另一端與第三電感的一端、負(fù)載的一端相連接；第四電感的另一端與第二電容的一端連接，第二電容的另一端與負(fù)載的另一端、第二電感的一端相連接；第三電感的另一端與第一電容的一端連接，第一電容的另一端與第二電感的另一端共同連接于所述電源的整流輸出模塊的另一個(gè)輸出端。本發(fā)明解決了濾波電容及其引線寄生電感導(dǎo)致大電流輸出場(chǎng)合下輸出電壓紋波過(guò)大的問(wèn)題，使得直流輸出的高頻開(kāi)關(guān)電源能夠?qū)崿F(xiàn)零紋波輸出，非常適用于直流大電流輸出的電解、電鍍等電化學(xué)工業(yè)電源。
文檔編號(hào)H02M1/14GK102142767SQ20111008221
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者丘東元, 何文志, 張桂東, 張波, 戴鈺, 林仕立, 段振濤, 肖文勛 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)