CN201918908U - 桥式整流电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种桥式整流电路，包括输入交流正极、输入交流负极、输出直流正极、输出直流负极、基础桥式整流电路和二极管箝位保护电路，二极管箝位保护电路包括第一保护电路、第二保护电路和控制信号产生电路，控制信号产生电路分别与第一保护电路和第二保护电路连接，第一保护电路连接在第一连接点和输入交流负极之间，第一连接点为第一正半波二极管和第二正半波二极管之间的连接点，第二保护电路，连接在第二连接点和输入交流负极之间，第二连接点为第一负半波二极管和第二负半波二极管之间的连接点。本实用新型提供的桥式整流电路，通过二极管箝位保护电路对二极管进行保护，提高了桥式整流电路的稳定性和可靠性。

Description

桥式整流电路

技术领域

本实用新型涉及桥式整流电路的控制技术，尤其涉及一种桥式整流电路。

背景技术

近些年来，我国市电电网供电存在供电不足、电压波动大等问题，而各行业、各领域的快速发展对供电质量提出了越来越高的要求，不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称UPS)作为一种稳压稳频纯净化的绿色电源越来越受到人们的关注。整流电路用于将电网的交流电压转换成直流电压，是UPS的重要组成部分，也是公共电网与电力电子装置的接口电路，其性能影响公共电网的运行和用电质量。

桥式整流电路是整流电路中常见的一种，其基本工作原理是利用二极管的单向导通性对输入的交流电压进行整流。图1为现有技术桥式整流电路结构原理图，如图1所示，桥式整流电路包括输入交流正极H、输入交流负极N、输出直流正极+HDC、输出直流负极-HDC、第一正半波二极管D1、第二正半波二极管D2、第一负半波二极管D3、第二负半波二极管D4、第一滤波电容C1和第二滤波电容C2，其中，输入交流正极H和输入交流负极N作为交流电压的输入端，输出直流正极+HDC和输出直流负极-HDC作为直流电压的输出端。当输入的交流电压处于交流正半波时，第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2导通，第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4截止，第一负半波二极管与第一正半波二极管连接电的电压为输出直流正极输出的正电压，但由于第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4反向截止，第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4的连接点处于悬浮状态，即加在第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4上的电压均处于不确定的状态，这可能造成第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4的点电压应力可能接近两倍的输出正电压(当输出直流正极+HDC输出的正电压与输出直流负极-HDC输出的负电压的绝对值相等时)，可能造成二极管的损坏。所以第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4需选择点压应力大于两倍输出正电压的器件，基于相同原因，第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2也需要选择点压应力大于两倍输出正电压的器件，这显然增加了器件成本。因此，如何在低成本器件的基础上改善电路的稳定性和可靠性是需要解决的技术问题之一。

实用新型内容

本实用新型提供一种桥式整流电路，以提高电路的稳定性和可靠性。

本实用新型提供一种桥式整流电路，包括输入交流正极、输入交流负极、输出直流正极、输出直流负极和基础桥式整流电路，所述基础桥式整流电路包括第一正半波二极管、第二正半波二极管、第一负半波二极管和第二负半波二极管，所述第一正半波二极管和所述第二正半波二极管串联后连接在所述输入交流正极和所述输出直流正极之间，所述第一负半波二极管和所述第二负半波二极管串联后连接在所述输入交流正极和所述输出直流负极之间，其特征在于，还包括：

二极管箝位保护电路，包括第一保护电路、第二保护电路和控制信号产生电路，

所述控制信号产生电路分别与所述第一保护电路和所述第二保护电路连接，所述控制信号产生电路根据输入的脉冲信号产生第一控制信号和第二控制信号，输出给所述第一保护电路和所述第二保护电路；

所述第一保护电路，连接在第一连接点和所述输入交流负极之间，所述第一连接点为所述第一正半波二极管和所述第二正半波二极管之间的连接点，所述第一保护电路受到所述第一控制信号的控制，在所述第一正半波二极管和所述第二正半波二极管截止时导通，以使所述第一连接点的电压与所述输入交流负极的电压相等；

所述第二保护电路，连接在第二连接点和所述输入交流负极之间，所述第二连接点为所述第一负半波二极管和所述第二负半波二极管之间的连接点，所述第二保护电路受到所述第二控制信号的控制，在所述第一负半波二极管和所述第二负半波二极管截止时导通，以使所述第二连接点的电压与所述输入交流负极的电压相等。

如上所述的桥式整流电路，其中，所述第一保护电路是第一控制开关，所述第二保护电路是第二控制开关。

如上所述的桥式整流电路，其中，所述第一控制开关和所述第二控制开关为绝缘栅场效应管，作为所述基础桥式整流电路的功率因数调整开关。

如上所述的桥式整流电路，其中，所述控制信号产生电路包括：

比较器，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别与所述输入交流正极和所述输入交流负极相连；

反相器，与所述比较器的输出端连接；

第一与门，所述第一与门的两个输入端分别与所述比较器的输出端和脉冲信号输入端连接；

第二与门，所述第二与门的两个输入端分别与所述反相器的输出端和所述脉冲信号输入端连接；

第一或门，所述第一或门的两个输入端分别与所述第一与门的输出端和所述反相器的输出端连接，输出所述第一控制信号；

第二或门，所述第二或门的两个输入端分别与所述第二与门的输出端和所述比较器的输出端连接，输出所述第二控制信号。

如上所述的桥式整流电路，其中，所述控制信号产生电路包括：

比较器，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别与所述输入交流正极和所述输入交流负极相连；

第一反相器，与所述比较器的输出端连接；

第二反相器，与脉冲信号输入端连接；

第一与门，所述第一与门的两个输入端分别与所述比较器的输出端和所述脉冲信号输入端连接；

第二与门，所述第二与门的两个输入端分别与所述比较器的输出端和所述第二反相器的输出端连接；

第三与门，所述第三与门的两个输入端分别与所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输出端连接；

第四与门，所述第四与门的两个输入端分别与所述第一反相器的输出端和所述脉冲信号输入端连接；

第一或门，所述第一或门的两个输入端分别与所述第一与门的输出端和所述第三与门的输出端连接，输出所述第一控制信号；

第二或门，所述第二或门的两个输入端分别与所述第二与门的输出端和所述第四与门的输出端连接，输出所述第二控制信号。

如上所述的桥式整流电路，其中，所述控制信号产生电路还包括：

分压电阻，所述分压电阻包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻串联后跨接在所述输入交流正极和所述输入交流负极之间，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述比较器的第一输入端连接。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的桥式整流电路，当两个同向串联的二极管反向截止而使二极管之间的连接点的电压处于悬浮状态时，通过二极管箝位保护电路的设置，使连接点的电压箝位至输入交流负极的低电压以保护二极管不被击穿，提高了电路的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为现有技术桥式整流电路结构原理图；

图2为本实用新型实施例一提供的桥式整流电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例二提供的桥式整流电路原理图；

图4为本实用新型实施例三提供的桥式整流电路中控制信号产生电路的结构示意图。

附图标记：

H-输入交流正极；     N-输入交流负极；     +HDC-输出直流正极；

M1-第一连接点；      M2-第二连接点；      -HDC-输出直流负极；

101-第一保护电路；   L-储能电感；         D1-第一正半波二极管；

102-第二保护电路；   C1-第一滤波电容；    D2-第二正半波二极管；

P-脉冲信号；         C3-第三滤波电容；    D3-第一负半波二极管；

P1-第一控制信号；    C2-第二滤波电容；    D4-第二负半波二极管；

P2-第二控制信号；    U-比较器；           103-控制信号产生电路；

Q1-第一控制开关；    Q2-第二控制开关；    NOT-反相器；

NOT1-第一反相器；    NOT2-第二反相器；    AND1-第一与门；

AND2-第二与门；      AND3-第三与门；      AND4-第四与门；

OR1-第一或门；       OR2-第二或门；       R1-第一电阻；

R2-第二电阻。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

图2为本实用新型实施例一提供的桥式整流电路结构示意图，如图2所示，该桥式整流电路包括输入交流正极H、输入交流负极N、输出直流正极+HDC、输出直流负极-HDC和基础桥式整流电路。基础桥式整流电路包括第一正半波二极管D1、第二正半波二极管D2、第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4，第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2串联后连接在输入交流正极H和输出直流正极+HDC之间，第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4串联后连接在输入交流正极H和输出直流负极-HDC之间。第一正半波二极管D1、第二正半波二极管D2、第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4构成一个整流桥，对输入的交流电压进行整流。

该桥式整流电路还包括二极管箝位保护电路，该二极管箝位保护电路包括第一保护电路101、第二保护电路102和控制信号产生电路103。控制信号产生电路103分别与第一保护电路101和第二保护电路102连接，控制信号产生电路103根据输入的脉冲信号P产生第一控制信号P1和第二控制信号P2，输出给第一保护电路101和第二保护电路102；第一保护电路101，连接在第一连接点M1和输入交流负极N之间，第一连接点M1为第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2之间的连接点，第一保护电路101受到第一控制信号P1的控制，在第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2截止时导通，以使第一连接点M1的电压与输入交流负极N的电压相等；第二保护电路102，连接在第二连接点M2和输入交流负极N之间，第二连接点M2为第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4之间的连接点，第二保护电路102受到第二控制信号P2的控制，在第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4截止时导通，以使第二连接点M2的电压与输入交流负极N的电压相等。

在本实施例中，第一保护电路101可以具体是第一控制开关Q1，第二保护电路102可以具体是第二控制开关Q2。控制开关可以是三极管、场效应管等多种实现方式，且控制开关的电路简单、容易实现。

通过二极管箝位保护电路的设置，当第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2反向截止而使第一连接点M1处于悬浮状态时，将第一连接点M1的电压箝位至输入交流负极N的电压，避免了二极管的电压应力过高造成的二极管的击穿，提高了桥式整流电路的稳定性和可靠性。

实施例二

图3为本实用新型实施例二提供的桥式整流电路原理图，如图3所示，该桥式整流电路中的第一控制开关Q1和第二控制开关Q2为绝缘栅场效应管，作为基础桥式整流电路的功率因数调整开关。当输入的交流电压处于交流正半波时，第一控制开关Q1按照一定频率导通或关断，当输入的交流电压处于交流负半波时，第二控制开关Q2按照一定的频率导通或关断，以调整电路的功率因数。将第一控制开关Q1和第二控制开关Q2作为基础桥式整流电路的功率因数调整开关，使电路结构简化，而且可以使用同一套控制信号产生电路103来控制第一控制开关Q1和第二控制开关Q2的动作，提高了电路的性能。基础桥式整流电路还可以包括储能电感L和第三滤波电容C3，连接在输入交流正极H和第一正半波二极管D1之间，用于储能，使桥式整流电路的输出电压高于输入电压，第三滤波电容C3跨接在输入交流正极H和输入交流负极N之间，用于对输入的交流电压滤波。

该控制信号产生电路包括比较器U、反相器NOT、第一与门AND1、第二与门AND2、第一或门OR1和第二或门OR2。比较器U的第一输入端和第二输入端分别与输入交流正极H和输入交流负极N相连；反相器NOT与比较器U的输出端连接；第一与门AND1的两个输入端分别与比较器U的输出端和脉冲信号输入端连接；第二与门AND2的两个输入端分别与反相器NOT的输出端和脉冲信号输入端连接；第一或门OR1的两个输入端分别与第一与门AND1的输出端和反相器NOT的输出端连接，输出第一控制信号P1；第二或门OR2的两个输入端分别与第二与门AND2的输出端和比较器U的输出端连接，输出第二控制信号P2。

当输入的交流电压处于交流正半波时，该控制信号产生电路输出的第一控制信号P1与脉冲信号输入端输入的脉冲信号P相同，控制第一控制开关Q1按照一定的频率导通或关断，该控制信号产生电路输出的第二控制信号P2则使第二控制开关Q2一直处于导通状态，使第二连接点M2的电压箝位到输入交流负极N的电压，以保护第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4。当输入的交流电压处于交流负半波时，该控制信号产生电路输出的第二控制信号P2与脉冲信号输入端输入的脉冲信号P相同，控制第二控制开关Q2按照一定的频率导通或关断，该控制信号产生电路输出的第一控制信号P1则使第一控制开关Q1一直处于导通状态，使第一连接点M1的电压箝位到输入交流负极N的电压，以保护第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2。

实施例三

图4为本实用新型实施例三提供的桥式整流电路中控制信号产生电路的结构示意图，在本实施例中，控制信号产生电路还可以采用其他的方式来实现，如图4所示，控制信号产生电路包括比较器U、第一反相器NOT1、第二反相器NOT2、第一与门AND1、第二与门AND2、第三与门AND3、第四与门AND4、第一或门OR1和第二或门OR2。比较器U的第一输入端和第二输入端分别与输入交流正极H和输入交流负极N相连；第一反相器NOT1与比较器U的输出端连接；第二反相器NOT2与脉冲信号输入端连接；第一与门AND1的两个输入端分别与比较器U的输出端和脉冲信号输入端连接；第二与门AND2的两个输入端分别与比较器U的输出端和第二反相器NOT2的输出端连接；第三与门AND3的两个输入端分别与第一反相器NOT1的输出端和第二反相器NOT2的输出端连接；第四与门AND4的两个输入端分别与第一反相器NOT1的输出端和脉冲信号输入端连接；第一或门OR1的两个输入端分别与第一与门AND1的输出端和第三与门AND3的输出端连接，输出第一控制信号P1；第二或门OR2的两个输入端分别与第二与门AND2的输出端和第四与门AND4的输出端连接，输出第二控制信号P2。

当输入的交流电压处于交流正半波时，该控制信号产生电路产生的第一控制信号P1与脉冲信号输入端输入的脉冲信号P相同，控制第一控制开关Q1按照一定频率导通或关断，该控制信号产生电路产生的第二控制信号P2与脉冲信号P相反，在第一控制开关Q1导通时关断，在第一控制开关Q1关断时导通。当第二控制开关Q2处于导通状态时，第二连接点M2的电压箝位到输入交流负极N的电压，以保护第一负半波二极管D3和第二负半波二极管D4。当输入的交流电压处于交流负半波时，该控制信号产生电路产生的第二控制信号P2与脉冲信号输入端输入的脉冲信号P相同，控制第二控制开关Q2按照一定频率导通或关断，该控制信号产生电路产生的第一控制信号P1与脉冲信号P相反，在第二控制开关Q2导通时关断，在第二控制开关Q2关断时导通。当第一控制开关Q1处于导通状态时，第一连接点M1的电压箝位到输入交流负极N的电压，以保护第一正半波二极管D1和第二正半波二极管D2。

上述技术方案提供了两种控制信号产生电路的具体实施方式，但并不用于限制本实用新型。本实施例提供的控制信号产生电路通过一个脉冲信号来产生两个控制信号，既提高了输出直流电压的性能，又避免了串联的两个二极管反向截止时其连接点电压悬浮的问题，提高了电路的稳定性。

在本实施例中，控制信号产生电路还可以包括分压电阻，分压电阻包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2串联后跨接在交流正极H和交流负极N之间，第一电阻R1和第二电阻R2的连接点与比较器U的第一输入端连接。通过两个分压电阻的设置，使输入到比较器U的电压降低，提高了对比较器U的保护效果。

本实用新型提供的桥式整流电路，通过二极管箝位保护电路的设置，使使两个同相串联的二极管之间的连接点的电压处于悬浮状态时，将其电压箝位至输入交流负极N的电压，提高了对二极管的保护效果，进而提高了电路的稳定性，且该桥式整流电路结构简单，易于实现，适于工业推广。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种桥式整流电路，包括输入交流正极、输入交流负极、输出直流正极、输出直流负极和基础桥式整流电路，所述基础桥式整流电路包括第一正半波二极管、第二正半波二极管、第一负半波二极管和第二负半波二极管，所述第一正半波二极管和所述第二正半波二极管串联后连接在所述输入交流正极和所述输出直流正极之间，所述第一负半波二极管和所述第二负半波二极管串联后连接在所述输入交流正极和所述输出直流负极之间，其特征在于，还包括：

二极管箝位保护电路，包括第一保护电路、第二保护电路和控制信号产生电路，

所述控制信号产生电路分别与所述第一保护电路和所述第二保护电路连接，所述控制信号产生电路根据输入的脉冲信号产生第一控制信号和第二控制信号，输出给所述第一保护电路和所述第二保护电路；

所述第一保护电路，连接在第一连接点和所述输入交流负极之间，所述第一连接点为所述第一正半波二极管和所述第二正半波二极管之间的连接点，所述第一保护电路受到所述第一控制信号的控制，在所述第一正半波二极管和所述第二正半波二极管截止时导通，以使所述第一连接点的电压与所述输入交流负极的电压相等；

所述第二保护电路，连接在第二连接点和所述输入交流负极之间，所述第二连接点为所述第一负半波二极管和所述第二负半波二极管之间的连接点，所述第二保护电路受到所述第二控制信号的控制，在所述第一负半波二极管和所述第二负半波二极管截止时导通，以使所述第二连接点的电压与所述输入交流负极的电压相等。

2.根据权利要求1所述的桥式整流电路，其特征在于：

所述第一保护电路是第一控制开关，所述第二保护电路是第二控制开关。

3.根据权利要求2所述的桥式整流电路，其特征在于：

所述第一控制开关和所述第二控制开关为绝缘栅场效应管，作为所述基础桥式整流电路的功率因数调整开关。

4.根据权利要求1所述的桥式整流电路，其特征在于，所述控制信号产生电路包括：

比较器，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别与所述输入交流正极和所述输入交流负极相连；

反相器，与所述比较器的输出端连接；

第一与门，所述第一与门的两个输入端分别与所述比较器的输出端和脉冲信号输入端连接；

第二与门，所述第二与门的两个输入端分别与所述反相器的输出端和所述脉冲信号输入端连接；

第一或门，所述第一或门的两个输入端分别与所述第一与门的输出端和所述反相器的输出端连接，输出所述第一控制信号；

第二或门，所述第二或门的两个输入端分别与所述第二与门的输出端和所述比较器的输出端连接，输出所述第二控制信号。

5.根据权利要求1所述的桥式整流电路，其特征在于，所述控制信号产生电路包括：

比较器，所述比较器的第一输入端和第二输入端分别与所述输入交流正极和所述输入交流负极相连；

第一反相器，与所述比较器的输出端连接；

第二反相器，与脉冲信号输入端连接；

第一与门，所述第一与门的两个输入端分别与所述比较器的输出端和所述脉冲信号输入端连接；

第二与门，所述第二与门的两个输入端分别与所述比较器的输出端和所述第二反相器的输出端连接；

第三与门，所述第三与门的两个输入端分别与所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输出端连接；

第四与门，所述第四与门的两个输入端分别与所述第一反相器的输出端和所述脉冲信号输入端连接；

第一或门，所述第一或门的两个输入端分别与所述第一与门的输出端和所述第三与门的输出端连接，输出所述第一控制信号；

第二或门，所述第二或门的两个输入端分别与所述第二与门的输出端和所述第四与门的输出端连接，输出所述第二控制信号。

6.根据权利要求4或5所述的桥式整流电路，其特征在于，所述控制信号产生电路还包括：

分压电阻，所述分压电阻包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻串联后跨接在所述输入交流正极和所述输入交流负极之间，所述第一电阻和所述第二电阻的连接点与所述比较器的第一输入端连接。

Images