全波整流电路
专利汇可以提供全波整流电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种全波整流方法及整流 电路 ，将其一个输出端与输入交流电源的零线短接；在输入交流电源的正负半周，分别用直流变换器将输入交流电变换为直流，在输入交流电源的正半周和负半周直流变换器输出极性与输入交流电源的极性分别相同和相反，两半周内 输出 电压 幅值相等。由于输入输出零线相连，零线贯通，无电击危险；直流变换器在输入交流电源的正负半周内均能输出恒定直流电压，输入 电流 对称，无负载平衡问题，直流变换器的电路适配性能好；且由于不需要隔离电路，电路简单；直流变换器在增加专 门 的控制电路的情况下，可减少输入 无功功率 。，下面是全波整流电路专利的具体信息内容。
1.一种全波整流电路，包括同向连接的第一整流管(D3)、第二整流管(D5)，其特征是：还包括输入电感(L1)和直流变换器(1)，输入电感(L1)一端连接在输入交流电源火线上，另一端连接第一整流管(D3)的阳极和第二整流管(D5)的阴极；直流变换器(1)的两个输入端分别连接第一整流管(D3)的阴极和第二整流管(D5)的阳极，其输出端为整个全波整流电路的输出端，其中一个输出端与输入电源零线相连；该直流变换器(1)在输入交流电源的正负半周中的一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相同，另一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相反。
2.如权利要求1所述的一种全波整流电路，其特征是：所述直流变换器(1)在一个半周内工作于BOOST升压电路模式，另一个半周内工作于CUK电路模式。
3.如权利要求1所述的一种全波整流电路，其特征是：所述直流变换器(1)在所述的两个半周内输出电压幅值相等。
4.如权利要求1或2所述的一种全波整流电路，其特征是：还包括第三四整流二级管(D4、D6)，与第一、二整流管(D3、D5)一起构成整流桥(BR1)，所述直流变换器(1)包括开关管(Q1)、第一二输出二极管(D1、D2)、储能电容(C1)、输出滤波电容(C2)、输出滤波电感(L2)；其连接关系是：第一输出二极管(D1)和第二输出二极管(D2)分别只在一个半周导通；第一输出二极管(D1)导通时，开关管(Q1)、第三整流二极管(D4)、第一输出二极管(D1)、一个输出滤波电容(C2)和输入电感(L1)构成BOOST升压电路；第二输出二极管(D2)导通时，开关管(Q1)、第四整流二极管(D6)、第二输出二极管(D2)、储能电容(C1)、输出滤波电容(C2)、输出滤波电感(L2)和输入电感(L1)构成CUK电路。
5. 如权利要求1或2所述的一种全波整流电路，其特征是：所述直流变换器(1)包括开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第一二输出二极管(D1、D2)、储能电容(C1)、输出滤波电容(C2)、输出滤波电感(L2)；其连接关系是：第一输出二极管(D1)和第二输出二极管(D2)分别只在一个半周导通；第一输出二极管(D1)导通时，开关管(Q1)、第一输出二极管(D1)、一个输出滤波电容(C2)和输入电感(L1)构成BOOST升压电路；第二输出二极管(D2)导通时，第二开关管(Q2)、第二输出二极管(D2)、储能电容(C1)、输出滤波电容(C2)、输出滤波电感(L2)和输入电感(L1)构成CUK电路。
6.一种全波整流方法，其特征是：将整流后的一个输出端与输入交流电源的零线短接；在输入交流电源的正负半周时，分别对输入交流电进行直流变换，其中：在输入交流电源的正负半周中的一个半周内，直流变换后的输出极性与输入交流电源的极性相同，另一个半周内，直流变换后的输出极性与输入交流电源的极性相反。
7.如权利要求6所述的一种全波整流方法，其特征是：在一个半周内对交流电源进行BOOST升压变换，在另一个半周内对交流电源进行CUK变换。
8.如权利要求6或7所述的一种全波整流方法，其特征是：所述的两个半周内输出电压幅值相等。
全波整流电路
技术领域
由于如图1a、图1b和图2所示的以上3种基本整流电路都存在不足，为解决这些问题，人们不得不设计隔离装置，使直流电源的输出与输入隔离，避免在输出端产生危险电压，隔离方法有两种：采用工频变压器隔离及采用高频变压器隔离。如图3a和图3b所示，为解决基本整流器所存在的问题，隔离整流电路的复杂性比基本整流电路大大增加。采用工频变压器隔离的方式存在工频变压器体积庞大的缺点，采用高频变压器隔离的方式需要增加DC/AC逆变环节，将市电整流后的直流变换为高频交流，然后经过高频变压器隔离输出，再经过一个高频整流器整流后才能得到需要的电源，这个过程中需要用到大量的半导体器件。这两种方式的共同缺点是增加了整流器的体积和重量，增加成本，功率转换环节的增多也使效率下降，发热增加，要求有更严格的散热措施。
在一些应用场合，如蓄电池充电、电焊机、电镀等，要求有一种较简单的整流电路，既能够满足输出端不带危险电压的要求，又需要比较简单，以提高效率降低成本。上述的装置都不能满足这个要求。
为实现上述目的，本发明提出一种全波整流电路，一种全波整流电路，包括同向连接的第一整流管(D3)、第二整流管(D5)，其特征是：还包括输入电感(L1)和直流变换器(1)，输入电感(L1)一端连接在输入交流电源火线上，另一端连接第一整流管(D3)的阳极和第二整流管(D5)的阴极；直流变换器(1)的两个输入端分别连接第一整流管(D3)的阴极和第二整流管(D5)的阳极，其输出端为整个全波整流电路的输出端，其中一个输出端与输入电源零线相连；该直流变换器(1)在输入交流电源的正负半周中的一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相同，另一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相反。
本发明还提出一种全波整流方法，其特征是：将整流后的一个输出端与输入交流电源的零线短接；在输入交流电源的正负半周时，分别对输入交流电进行直流变换，其中：在输入交流电源的正负半周中的一个半周内，直流变换后的输出极性与输入交流电源的极性相同，另一个半周内，直流变换后的输出极性与输入交流电源的极性相反。
由于采用了以上的方案，整流桥的一个交流输入端连接在输入交流电源零线上，直流变换器一个输出端与输入电源零线相连，零线贯通，无电击危险；直流变换器在输入交流电源的正负半周中的一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相同，另一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相反，两个半周内输出电压幅值相等，输入正负半周都能工作，输入电流可以对称，可以只接一个负载，无负载平衡问题，利用直流变换器的变换特性，电路适配性能好；且由于不需要隔离电路，只需一个开关管及其它简单元件，电路简单；而根据直流变换器的开关特性，在增加专门的控制电路的情况下，可减少输入无功功率。
本发明的全波整流电路包括同向连接的第一整流管(D3)、第二整流管(D5)，其特征是：还包括输入电感(L1)和直流变换器(1)，输入电感(L1)一端连接在输入交流电源火线上，另一端连接第一整流管(D3)的阳极和第二整流管(D5)的阴极；直流变换器(1)的两个输入端分别连接第一整流管(D3)的阴极和第二整流管(D5)的阳极，其输出端为整个全波整流电路的输出端，其中一个输出端与输入电源零线相连；该直流变换器(1)在输入交流电源的正负半周中的一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相同，另一个半周内，其输出极性与输入交流电源的极性相反，两个半周内输出电压幅值相等。
输入电感L1起到平波的作用。
在全波整流桥BR1的两输出端接开关管Q1，开关管Q1可以是晶体管，也可以是其他可控开关，全波整流桥BR1整流输出的正半周和负半周都经过开关管和输入电感L1，一个开关管Q1可以实现两个拓扑功能，故可只用一套控制电路控制开关管Q1。
实施例一：本发明提出的全波整流电路，直流变换器(1)在一个半周内工作于BOOST升压电路模式，另一个半周内工作于CUK电路模式。如图4所示，本例中，由第一至四整流二极管(D3、D4、D5、D6)构成一个整流桥；所述直流变换器(1)包括开关管(Q1)、第一二输出二极管(D1、D2)、储能电容(C1)、输出滤波电容(C2)和输出滤波电感(L2)；所述的第一输出二极管D1的阳极连接在全波整流桥BR1的阴极，第一输出二极管D1的阴极连接在滤波电容C2的正极上；储能电容C1连接于全波整流桥BR1的阳极输出端和第二输出二极管D2的阴极之间；第二输出二极管D2的阳极连接在滤波电容C2的负极上，分别在交流电源正半周和负半周向输出提供能量；输出滤波电感L2的一端与第二输出二极管D2的阴极相连，另一端与滤波电容C2的正极相连，输出滤波电感L2在交流电源的负半周时起到续流电感的作用；滤波电容C2并联在输出的正极和负极之间，起到平滑滤波作用，滤除输出电压中的工频纹波和高频纹波。第一输出二极管(D1)和第二输出二极管(D2)分别只在一个半周导通；第一输出二极管(D1)导通时，如图5a所示的等效电路，此时波整流桥BR1的左上角和右下角的二极管导通，开关管(Q1)、第一输出二极管(D1)、一个输出滤波电容(C2)和输入电感(L1)构成一个BOOST升压电路；第二输出二极管(D2)导通时，如图6a所示的等效电路，此时全波整流桥BR1的右上角和左下角导通，开关管(Q1)、第二输出二极管(D2)、储能电容(C1)、输出滤波电容(C2)、输出滤波电感L2和输入电感(L1)构成CUK电路。输入交流电源既可以是市电，也可以是其他交流电源。
如图4所示的电路的工作原理如下：在输入交流电源正半周工作周期内，全波整流桥BR1的左上角和右下角的二极管导通，此时等效电路如图5a所示，输入交流电源、输入电感L1、全波整流桥BR1、开关管Q1、第一输出二极管D1和输出滤波电容C2，构成一个BOOST升压变换器，利用电感电流不能突变的特性，以及二极管导通特性，控制电路发出驱动脉冲使开关Q1按照一定的规律导通和关断，驱动脉冲的频率远高于交流电源的频率。当Q1导通时，电流经过电感L1和开关管Q1，在电感中储存能量；当Q1关断时，电感中储存的能量通过D1释放，供给负载消耗。正半周工作过程如图5b所示。
在交流电源负半周工作时，全波整流桥BR1的右上角和左下角导通，此时的等效电路如图6a所示，输入交流电压Vin、输入电感L1、全波整流桥BR1、开关管Q1、储能电容C1、第二输出二极管D2、输出滤波电感L2和输出滤波电容C2，构成一个CUK电路，利用CUK变换器的反极性特性，当开关管Q1导通时，输入电流经过开关管Q1和输入电感L1返回电源，利用电容电压不能突变的特性，储能电容C1两端的电流反向经输出滤波电感L2、输出滤波电容C2流向开关管Q1，输入电感L1储存输入能量，输出滤波电感L2则储存储能电容C1转移的能量；当开关管Q1在控制电路的控制下关断时，利用电感电流的方向不能突变的特性，输入电感L1中的电流仍维持由右至左的方向，输出滤波电感L2维持由左至右的方向，第二输出二极管D2导通，输入电感L1的能量转移到储能电容C1，输出滤波电感L2流向负载，使输入的电压极性反向，变成了正电压。如果改变开关的通/断时间之比，则可以调整输出电压。负半周工作过程如图6b所示。
实施例二：如图7所示，基本工作原理与前面描述相似，与实施例一不同之处在于在正半周，第二输出二极管(D2)导通，此时全波整流桥BR1的左上角和右下角的二极管导通，工作于CUK模式，负半周，第一输出二极管(D1)导通，此时全波整流桥BR1的右上角和左下角导通，工作于BOOST模式。由于CUK输出与输入反极性，BOOST输出是同极性，故可得到负极性的输出电压。
实施例三：如图8所示，与实施例一不同之处在于它是用两个开关管而不是一个，而整流二极管则减为两个。
所述的全波整流电路能够有效的克服前面电路的各种缺点。即输入输出零线贯通，输出端对大地不悬浮无电击危险；输入正负半周都能工作，输入电流能够对称；输出电压可以为一组电压，无需考虑负载平衡问题；由于输出是安全电压，可以不需要隔离电路；电路简单，只需要一个开关管。也可以根据需要在该整流电路后面加各种其他变换器得到希望的电源。如果增加专门的控制电路，则可实现功率因数校正(PFC)功能，使输入功率因数接近1，减少输入无功功率。电路的输出直流电压高于输入交流电压的峰值。
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