[發(fā)明專利]一種電容放電電路及功率變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210019923.2
• 申請日: 2012-01-20
• 公開（公告）號: CN103219878A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 金紅元;王寶臣;甘鴻堅;應建平
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業(yè)管理（上海）有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M1/42;H02M7/217
• 代理公司: 隆天國際知識產(chǎn)權代理有限公司 72003
• 代理人: 吳世華;馮志云

技術領域

本發(fā)明涉及一種電力電子技術中使用的放電裝置，尤其涉及一種電容放電電路及包含該電容放電電路的功率變換器。

背景技術

通常情況下，為了滿足電磁兼容的相關要求，電子設備的交流輸入端會增加濾波器結(jié)構，該濾波器中會含有電容器。對于該電容器，根據(jù)《信息技術設備的安全》(safety?of?information?technology?equipment)中的規(guī)定應該為安全電容，根據(jù)位置的不同，安全電容有X電容和Y電容兩種。其中，X電容跨接于交流電源輸入端的L線(火線)和N線(零線)，即并聯(lián)在火線L和零線N之間。

從上述X電容連接的位置可以看出，在交流輸入接入時，X電容被充電，從而導致在拔掉交流輸入時電源線插頭帶電，從而容易引起電子設備漏電或機殼帶電而危及人身安全及生命，因此，要在拔掉交流輸入后快速的對X電容放電，且X電容放電電路的設計需要符合相關安全標準。

根據(jù)《信息技術設備的安全》(safety?of?information?technology?equipment)中的規(guī)定，用電設備在設計上應保證在交流輸入電源外部斷接處，盡量減小因接在一次電路中的電容器件貯存有電荷而產(chǎn)生的電擊危險。具體地說，如果設備中有任何電容器件，其標明的或標稱的容量超過0.1uF，且接在一次電路上，該電容器的放電時間常數(shù)不超過下列規(guī)定值，則應認為設備是合格的：

——對A型可插式設備，1秒；以及

——對永久性連接式設備和B型可插式設備，10秒。

其中，有關時間常數(shù)是指等效電容量(uF)和等效放電電阻值(MΩ)的乘積。即在經(jīng)過一段等于一個時間常數(shù)的時間，電壓將衰減到初始值的37％。

為滿足對于《信息技術設備的安全》中對電容放電的規(guī)定，目前較常用的方法是在X電容兩端并聯(lián)放電電阻；同時保證電容電阻的時間常數(shù)小于規(guī)定值。下面以功率變換器電路為例對現(xiàn)有的X電容放電技術進行說明。

請參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術中的具有X電容的變換器在X電容兩端并聯(lián)放電電阻的電路示意圖。如圖所示，X電容2、放電電阻3和變換模組1依次耦接，并且，X電容2并接在交流電源輸入端(火線和零線之間)?，F(xiàn)有技術中的具有X電容的變換器與其它在X電容兩端并聯(lián)放電電阻的用電設備相同，即X電容2在交流電源AC斷電后長時間貯存高壓電能，放電電阻3用于對X電容2進行放電，以便滿足安全要求。

然而，并聯(lián)于電路中的放電電阻3在交流電源輸入接通后，會一直消耗能量且產(chǎn)生功率損耗，這是造成變換器在空載及待機輸入功耗的重要因素，尤其是在輸入電壓較高的時候放電電阻3的損耗更大。隨著輕載效率要求的不斷提高，如何減小對X電容2放電所造成的損耗變得越來越重要。

此外，變換模組1可以是由功率因數(shù)校正(PFC)變換單元和DC/DC變換單元兩級方案組成，也可以是單級的變換模組(single-stage)。若變換模組由兩級單元組成，那么PFC變換單元可以是有橋的PFC變換單元或無橋PFC變換單元，PFC變換單元還可以是升壓的PFC變換單元或降壓型的PFC變換單元或升降壓的PFC變換單元。

需要強調(diào)的是，變換模組采用兩級結(jié)構時，PFC變換單元為無橋PFC變換單元時由于其拓撲上的優(yōu)勢相對于傳統(tǒng)的有橋PFC變換單元會在重載時有較高的效率，但會使用較大電容值的X安規(guī)電容。若選用放電電阻對X電容放電，則需選用阻值相對較低的放電電阻，阻值越低，放電電阻在交流輸入電網(wǎng)接入時的損耗會越大，致使無橋PFC變換單元在輕載時效率更低。致使減小對X電容放電損耗的問題更為迫切。

因此，既要滿足現(xiàn)有《信息技術設備的安全》的要求，同時實現(xiàn)用電設備的高效率，尤其是提高設備的輕載效率，成為目前迫切需要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有的解決方法需要添加放電電阻所帶來的較嚴重的效率降低的問題，本發(fā)明主要目的為采用無放電電阻的方法，避免放電電阻在交流輸入接入時消耗能量，且在交流輸入掉電時利用能量消耗單元對連接于交流輸入端火線和零線之間的電容進行放電，從而可以實現(xiàn)無放電電阻對電容進行放電。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明電容放電裝置的技術方案如下：