[實用新型]單位功率因數boost變換器的截止型故障保護電路

有效

• 申請號: 201420198455.4
• 申請日: 2014-04-22
• 公開（公告）號: CN203774767U
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 劉樹林;韓長端;段江龍;王玉婷
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: H02H7/125
• 分類號: H02H7/125
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

技術領域

本實用新型屬于boost變換器的故障保護電路技術領域，具體是涉及一種單位功率因數boost變換器的截止型故障保護電路。

背景技術

近年來，隨著電子技術的發展，電力電子產品的廣泛應用，對電網造成嚴重的諧波污染。由于變換器中一些非線性元件的存在，導致輸入的交流電壓雖然是正弦的，但輸出的交流電流卻嚴重畸變，包含大量諧波,不但降低了輸入電路的功率因數，而且對公共電力系統產生污染，造成電路故障，即感性負載產生的諧波電流所帶來的EMC(電磁兼容性)與THD(總諧波失真)問題已經嚴重影響了設備的正常使用。單位功率因數校正boost變換器為了達到足夠大的輸出功率而又要使輸出電壓紋波足夠的小，變換器的輸出端通常包含有容量較大的濾波電感和非極性電容，加之如果保護電路在單位功率因數boost變換器出現故障時不能徹底關斷電源輸入端的能量來源，則一旦出現過流等故障，其產生的能量勢必會威脅到各個用電設備的安全。因此，為了使變換器或其它電子產品能安全地使用，就必須在單位功率因數boost變換器中采用故障保護電路，以徹底截斷輸出過流處的能量來源，確保變換器或其它電子產品在輸出出現故障時，不會引起其他電子產品的損壞。由于boost轉換器電路，當輸出過流時，即使斷開開關管，輸入端能量通過電感和二極管仍然可以到達輸出端，輸出端將依然有能量輸出，不能徹底截斷輸出過流處的能量來源，保證變換器或其它電子產品的安全。單位功率因數boost變換器目前采取的保護技術或保護電路的比較方案：1、對于全控型器件：①一種是在AC-DC整流橋后面加一個PMOS管，如圖5所示。通過控制其柵源極電壓的高低來控制PMOS管的導通與關斷，以實現截斷輸出能量來源，達到保證變換器或其它電子產品安全的目的。但正常情況下，PMOS柵源極間存在負電壓時開關才會導通，而源極電壓將在0到380V范圍內變化，當源極電位過零點附近時柵源極間不存在負電壓，開關無法導通，故PMOS管難以實現。同理，用一個PNP的三極管也不能滿足要求(射極電壓過零點附近時三極管不能導通)。②一種是在AC-DC整流橋后面加一個NMOS管。柵源極間需要加正向偏置電壓，控制電路與主電路需隔離，設計復雜，成本較高。同理，用一個NPN的三極管同樣存在基極和射極之間需要加正向偏置電壓及隔離問題，難以實現。③一種是在AC-DC整流橋后面加一個IGBT。由于當IGBT柵極正向電壓與發射極正向壓差大于MOSFET的開啟電壓時IGBT才導通，同樣存在正向偏置和隔離問題，設計復雜。2、固態開關：其使用壽命高，可靠性高，靈敏度高，控制功率小，電磁兼容性好，切換速度快，且電磁干擾小，但導通后的管壓降大，功耗和發熱量也大，大功率固態繼電器的體積遠遠大于同容量的電磁繼電器，成本也較高，而且半導體器件關斷后仍可有數微安至數毫安的漏電流，不能實現理想的電隔離，另外，固態繼電器對過載有較大的敏感性，必須用快速熔斷器或RC阻尼電路對其進行過載保護；固態繼電器的負載與環境溫度明顯有關，溫度升高，負載能力將迅速下降。3、光耦雙向可控硅：它具有體積小、重量輕、效率高和使用方便等優點，但其過載和抗干擾能力差，短時間的過流過壓都會造成元件損壞，需要采用吸收電路抑制過電壓尖峰，且在控制大電感負載時會干擾電網和自干擾等缺點。所以，需要設計一種輸出出現過流故障時，既能徹底切斷電源，又可恢復的保護電路，以達到保證變換器或其它電子產品安全的要求。目前，為了限制電流波形畸變和諧波，減少諧波對交流電網的污染，使電磁環境更加干凈，采用現代高頻功率變換技術的功率因數校正(PFC)技術是解決諧波污染最有效的手段。因此，設計適用于單位功率因數boost變換器輸出過流保護的保護電路具有重要意義。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種單位功率因數boost變換器的截止型故障保護電路，其結構簡單，使用操作便捷，過流保護及時可靠，具有恢復功能，能夠確保單位功率因數boost變換器在輸出出現短路時不會發生損壞，實用性強，使用效果好，便于推廣使用。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種單位功率因數boost變換器的截止型故障保護電路，其特征在于：包括用于控制單位功率因數boost變換器與交流電源接通或斷開的繼電器，以及依次連接的過流檢測電路、故障保持電路和繼電器驅動電路，所述過流檢測電路的輸入端與單位功率因數boost變換器的輸出端相接，所述繼電器的線圈與繼電器驅動電路相接，所述繼電器的觸點開關串聯在單位功率因數boost變換器中整流橋的交流輸入端與交流電源之間。