开关电源，用于输入保护电路的电路装置

为了从电力供应系统(电力供应电网)向需要限定的供电电压的电子设备供电，使用电源，特别是开关电源。这些电源将由电力供应电网供应的、并且作为输入电压与电源接触的标称市电电压(下面也称为市电电压或标称电压)变换成适于电子设备的供电电压。由于全世界安装的电力供应系统彼此不同并且可以包括取决于应用领域的不同大小的标称电压，因此需要多个电源来覆盖大范围的标称电压。

根据现有技术，与电源的输入电压范围有关的两组电源已经在市场上建立起来，即，用于24V至60V标称电压的AC/DC电源(也称为U1-NT)以及用于100V至240V标称电压的AC/DC电源(也称为U2-NT)。

不同的生产商将这些电源作为单独的设备或电力供应模块分配到市场上。

这些已知的电源具有输入保护电路，该输入保护电路被校准到相应的输入电压范围，其中，输入电压的动态范围至多为4:1。

为了尽可能有效，努力使输入保护电路的功耗尽可能低。

因此，在U1-NT中，桥式整流器配备有最大反向电压为200V的肖特基二极管。在这种情况下，阈值电压仅为0.3V，这是因为在效率为70％时，在小的输入电压19.2V(“24V-20％”)下，0.75A的输入电流以及10W的输出负荷流动。在这种情况下，2倍二极管路径上的功耗为0.5W。

在诸如电流补偿扼流器(德语：Drosseln或Drosselspulen)的其他阻抗中，努力用尽可能小的欧姆电阻值构造所述阻抗，以便不引起任何进一步的附加损耗。

布置在输入保护电路中的输出侧的能量存储装置的尺寸被设定成缓冲电容器的形式，使得该能量存储装置的ESR(等效串联电阻)仅生成高电路电流的小的损耗。

然而，在U2-NT中，其他优先级适用于输入保护电路。为此，必须针对更大的电压来设计部件，这是因为高达400V的电压与DC中间电路接触。

流过纵向元件的电流在该范围内明显更小，即，在输入电压为100V、效率为70％以及输出性能为10W时，仅0.14A流动。

作为整流元件的肖特基二极管由于大约200V的最大反向电压太小而被拒绝。因此，在这种情况下，优选使用具有1kV的反向电压的硅桥式整流器。

能量存储装置(缓冲电容器)在U2-NT中占据大的构造空间。U2-NT的ESR不是关键因素，因为其中流动的电路电流相对较小，但在U2-NT中使用的电解质电容器的类型由于积聚的热量大而不能以相同的方式用于U1-NT。

在一些产品规范中，需要4kV对称和2kV非对称的冲击电压测试。然而，在实践中，大多数开关电源被构造成仅针对2kV对称和1kV非对称的较低需求。

市场上可购买的电源和电力供应模块所需的相对大的构造空间已被证明是另外的缺点，这是因为这使集成到其他设备中变得复杂。

因此可以说，迄今为止必须为市场生产两种电源种类，其各自的输入保护电路覆盖下市电电压范围(U1-NT)或上市电电压范围(U2-NT)。

因此，例如，由制造商分配的设备的数目加倍，同时增加了开发、制造、存储和调度的成本。

问题拆分

电路装置具有浪涌保护电路，该浪涌保护电路与输入侧的供电电压接触，并且电流补偿扼流器作为抑制部件连接至该浪涌保护电路，所述电流补偿扼流器连接至包括输出侧的能量存储装置的整流电路。经由对电路技术进行修改，例如，使用两个变阻器作为浪涌保护，并且通过使用诸如硅二极管的合适的开关元件作为整流元件以及使用陶瓷电容器作为能量存储装置，输入保护电路被设计成使得作为浪涌电路的扩展的输入电压范围要求的需求被满足。该开关电源具有根据本实用新型的用于输入保护电路的电路装置。

问题解决

因此，本实用新型的目的是开发一种用于开关电源的输入保护电路，该开关电源 可以处理尽可能宽的标称市电电压范围并且还需要小的构造空间。

根据本实用新型的电路装置通过以下来实现该目的:浪涌保护电路由第一变阻器 和第二变阻器形成，所述第一变阻器布置在电流补偿扼流器的上游，并且所述第二变阻器 布置在电流补偿扼流器的下游;电流补偿扼流器的尺寸被设定成使得电流补偿扼流器具有 尽可能小的欧姆电阻和尽可能大的电感;整流电路包括具有至少5A的平均正向电流的硅二 极管;能量存储装置被实现为陶瓷电容器;以及由浇铸材料覆盖的导电路径熔丝被集成在 导体板中，作为浪涌保护装置。

本实用新型的基本思想有利地基于经由对电路技术的修改并且通过使用合适的 电路元件来设计输入保护电路，使得扩展的输入电压范围呈现给保护电路的需求被满足。

通过使用两个变阻器，接触市电电压的瞬态浪涌被限制。通过将第一变阻器布置 在电流补偿扼流器的上游并且将第二变阻器布置在电流补偿扼流器的下游，可以在不需要 附加的外部部件的情况下满足对标准要求的4kV冲击电压测试的要求。

为了抑制经由快速切换处理与寄生电容和寄生电感一起发生的无线电干扰电压， 使用电流补偿扼流器作为抑制部件。

电流补偿扼流器包括尽可能低的欧姆电阻和尽可能高的电感。这通过铜绕组的对 应大的导体横截面和具有高磁导率的芯材料来实现。因此，电压降和由此产生的欧姆损耗 很小，同时具有紧凑的设计。

示对即将到来的应用的有意加大，但与同一壳体中的平均整流电流为1A并且对应用也足够 的 二 极 管 类 型 相 比 ，根 据 5 安 培 二 极 管 类 型 的 数 据 表 ，与 二 极 管 接 触 的 电 压 在 例 如 0 . 7 5 A 的 导电电流下较低。这也引起较低的功耗，因为功耗和与二极管接触的电压以及流过二极管 的电流的乘积成比例。

具有至少5A的平均导电电流的硅二极管被构建在整流电路中。例如，5A的布局表

替代通常使用的电解质电容器，陶瓷电容器用作用于缓冲输入保护电路的输出电 压的能量存储装置。这些陶瓷电容器具有低ESR，从而即使在小输入电压和因而得到的大电 流尖峰期间，损耗也可以保持为低并且也可以获得可接受的效率。

由浇铸复合物覆盖的导电路径熔丝集成在承载电路元件的导体板中，作为浪涌保护 装 置 。与 通 常 使 用 的 玻 璃 熔 丝 相 比 ，这 些 导 电 路 径 熔 丝 具 有 短 路 保 护 的 优 势 并 且 占 用 较 少的构造空间。

经由与电路技术有关的措施和通过选择合适的部件，可以在不妨碍电气强度并且 不明显增加构造空间的情况下使功耗最小化，特别是在低输入电压下。

此外，本实用新型包括开关电源，该开关电源包括根据本实用新型的用于输入保 护电路的电路装置。

作为开关电源的部件，根据本实用新型实现的电路装置因此能够处理范围从24V 到240V的电网电压，作为电源或电力供应模块的输入电压。至多可以获得16:1的输入电压 的动态范围。

[0031] 护电路的两个电源变体，仅需要具有根据本实用新型的电路装置的宽范围开关电源，以覆 盖24V到240V的市电电压范围。

替代各自具有用于范围从24V到60V或100V到240V的输入电压范围的特定输入保

为了控制开关电源中的功能进展，有利地使用功率因数控制控制系统(PFC控制 器)。

PFC控制器通常包括两个控制电路，第一控制电路(功率控制电路)跟踪与输入电 压的瞬时值成比例的性能因数预控制器的输入电流。如果该电流遵循正弦形输入电压，则 市电电流也是正弦形状并且与市电电压同相，因此性能因数等于1。

第二控制电路(电压控制电路)跟踪扼流器电流的有效值，使得尽管输出性能不 同，但性能因数预控制器的平均输出电压仍保持一致。

与传统的电流模式反激控制器相比，可以实现在PFC拓扑中具有更小的容量的能 量存储装置。这也额外导致更小的构造空间。

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