專利名稱：家用電器用直流電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種家用電器用小型直流電源。
背景技術：
在家用電器中，單片機越來越多地用于智能控制。作為控制器供電的小型直流電源是不可缺少的組成部分，而且對直流電源成本及尖峰干擾提出了更高的要求。傳統(tǒng)的小型直流電源的產(chǎn)生方法主要有以下兩種。
1、工頻變壓方法它的工作原理是將工頻市電通過工頻變壓器變換到所需電壓，再經(jīng)整流濾波后實現(xiàn)直流電壓，圖1是它的原理框圖。工頻變壓方法的優(yōu)點是電路簡單，缺點是體積大，電源效率低，消耗銅材、鋼材多，成本高，對輸出負載短路無保護。
2、反激式開關電源方法它的工作原理是將工頻市電整流濾波，脈沖電路根據(jù)誤差信號控制電路的導通，在導通期向高頻變壓器充磁，將能量儲存在高頻變壓器中，在控制電路關斷后，高頻變壓器通過次級向整流濾波電路輸出電流。為了減小對工頻市電的騷擾需增加共模電感及電容組件。開關電源由于將高頻變壓器工作在開關狀態(tài)，所產(chǎn)生的開關噪聲——尖峰干擾大。圖2是它的原理框圖。反激式開關電源方法的優(yōu)點是電路輸出電壓穩(wěn)定，電源效率高，消耗銅材少，缺點是尖峰干擾大，電路復雜，成本高，對輸出負載短路需另外增加保護電路。反激式開關電源在大功率電源中得到應用，但在小功率電源中使用較少。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種電路簡單、成本低、體積小、無尖峰噪聲、具有負載短路保護功能的家用電器用直流電源，以克服現(xiàn)有技術中的不足之處。
按此目的設計的一種家用電器用直流電源，包括工頻市電輸入端、低頻整流濾波電路和高頻變壓器，其特征是在工頻市電輸入端與低頻整流濾波電路之間設置有反向濾波網(wǎng)絡，在低頻整流濾波電路與高頻變壓器之間設置有高頻調(diào)諧振蕩電路，在高頻變壓器的次級設置有高頻整流濾波電路及輸出端。
所述高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q10、Q20，電阻R01、R11、R12、R21、R22、R23，電容C01、C02、C11、C21和高頻變壓器T01；三極管Q10的集電極與高壓直流電源的正極VH端相連，發(fā)射極與Q20的集電極相連，并與T01的初級繞組L01的同名端相連，L01的同名端同時與T01的一個次級繞組L11的非同名端相連，C01與L01并聯(lián)；C01與T01形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡；L01的非同名端與C02的一端及R01的一端相連，R01的另一端接高壓直流電源的正極VH端，C02的另一端接高壓直流電源的負極PG端；R12與C11并聯(lián)后與R11串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q10的基極相連，另一端與L11的同名端相連；R22與C21并聯(lián)后與R21串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q20的基極相連，另一端與T01的次級繞組L21的非同名端相連，R23并聯(lián)在Q20的集電極與基極間，Q20的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，L21的同名端與高壓直流電源的負極PG端相連。R01、R23、R21、R22組成Q20的直流偏置，確保Q20的直流偏置在振蕩器起振前為導通狀態(tài)；R11、R12組成Q10的直流偏置，確保Q10的直流偏置為截止狀態(tài)。
所述高頻整流濾波電路包括二極管D31、D32、D33、電阻R31和電容C31、C32；D31的陽極接變壓器T01的次級繞組L31的同名端，D32的陽極接變壓器T01的次級繞組L32的非同名端，D31、D32的陰極并接在輸出直流電壓源的正極D點，C31、C32接在輸出直流電壓源的正極與負極間，其中C31的正極接輸出直流電壓源的正極，D33與R31串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此網(wǎng)絡的陰極端連接在L31與L32相連的公共點上，另一端與輸出直流電壓源的負極相連，L31和L32為一組次級繞組在中心點抽頭形成的兩個繞組，抽頭點為L31的非同名端。
所述工頻市電經(jīng)整流橋D40整流后，經(jīng)電容C41濾波形成高壓直流電源；C41并接于高壓直流電源的兩端，C41的正極接高壓直流電源的正極VH，C41的負極接高壓直流電源的負極PG；在工頻市電與整流橋D40之間設有反向濾波網(wǎng)絡；反向濾波網(wǎng)絡由電感L40與電容C40組成；C40并接于工頻市電的零線和火線之間，L40串聯(lián)在工頻市電與整流橋D40之間。
本實用新型相比現(xiàn)有技術具有如下優(yōu)點1.具有負載短路保護功能在負載短路時，此電路變?yōu)槲⑷醯拈g歇振蕩，保護電路不受損壞。當短路故障消除后，間歇振蕩變?yōu)檫B續(xù)振蕩，電路自動恢復正常工作。
2.無尖峰噪聲在電路工作過程中，T01和C01始終形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡，在T01的初級繞組L01兩端電壓近似正弦波，連續(xù)變化無突變，這樣就確保了在次級繞組L31、L32上得到同樣的波形，整流濾波輸出的電壓無尖峰噪聲。
3.對工頻市電的騷擾小在電路工作過程時，高頻振蕩信號會反向傳輸?shù)焦ゎl市電的輸入端L、N，造成對市電電源的干擾，為了減小此干擾，在L、N與整流橋D40之間增加L40、C40組成的反向濾波網(wǎng)絡。
本高頻變壓器工作在諧振狀態(tài)，在變壓器的初級和次級，電壓和電流均為連續(xù)變化，電壓波形近似正弦波，無跳變狀態(tài)，即無開關噪聲。本實用新型和反激式開關電源一樣，均為將低頻市電整流濾波后的高電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l能量。但同其不一樣的是反激式開關電源將初級輸入的能量從次級輸出，其輸出表現(xiàn)為次級的脈沖電流，由于變壓器漏感及電路中分布電感等原因，輸出電壓易產(chǎn)生較大的電壓尖峰干擾。而本電路是轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l正弦電壓，不存在尖峰干擾。本電路工作在高頻狀態(tài)，其變壓器的銅損和鐵損較小，輸出電壓隨負載的變化小，輸出負載能力強，同時效率比工頻變壓器方法的效率高。電路中的變壓器為高頻變壓器，它相比工頻變壓器體積小，節(jié)約銅材，鋼材，本電源相比工頻變壓器電源成本低。本電源相比開關電源簡單，成本低。


圖1為現(xiàn)有工頻變壓方法的原理框圖。
圖2為現(xiàn)有反激式開關電源方法的原理框圖。
圖3為本實用新型的電路原理框圖。
圖4為本實用新型一典型電路原理圖。
圖5--圖11為圖4典型電路的多種派生電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
參見圖3、圖4，本家用電器用直流電源，包括工頻市電輸入端、低頻整流濾波電路和高頻變壓器，在工頻市電輸入端與低頻整流濾波電路之間設置有反向濾波網(wǎng)絡，在低頻整流濾波電路與高頻變壓器之間設置有高頻調(diào)諧振蕩電路，在高頻變壓器的次級設置有高頻整流濾波電路及輸出端。
它的工作原理是將工頻市電經(jīng)低頻整流濾波得到高壓直流電源，經(jīng)半導體高頻調(diào)諧振蕩電路產(chǎn)生高頻振蕩，通過高頻變壓器將高電壓變換后在次級輸出，再經(jīng)高頻整流濾波后得到直流電壓。輸出直流電壓的幅度與輸入的工頻市電的幅度成正比。振蕩電路在負載短路時變?yōu)槲⑷醯亻g歇振蕩，保護電路不受負載短路而損壞，當短路故障消除后，電路自動恢復正常工作。反向濾波網(wǎng)絡減小了振蕩電路對工頻市電的騷擾。高頻振蕩器工作在諧振狀態(tài)，無尖峰脈沖干擾。
工頻市電從L、N輸入，經(jīng)整流橋D40整流后，經(jīng)電容C41濾波形成高壓直流電源；C41并接于高壓直流電源的兩端，C41的正極接高壓直流電源的正極VH，C41的負極接高壓直流電源的負極PG；為了減少振蕩器對市電的影響，在工頻市電與整流橋D40之間設有反向濾波網(wǎng)絡；反向濾波網(wǎng)絡由電感L40與C40組成；C40并接于工頻市電的零線和火線之間，L40串聯(lián)在工頻市電與整流橋D40之間。輸出電壓源的額定功率小時可以簡化為將L40改為電阻。
高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q10、Q20，電阻R01、R11、R12、R21、R22、R23，電容C01、C02、C11、C21和高頻變壓器T01；三極管Q10的集電極與高壓直流電源的正極VH端相連，發(fā)射極與Q20的集電極相連，并與T01的初級繞組L01的同名端相連，L01的同名端同時與T01的一個次級繞組L11的非同名端相連，C01與L01并聯(lián)；C01與T01形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡；L01的非同名端與C02的一端及R01的一端相連，R01的另一端接高壓直流電源的正極VH端，C02的另一端接高壓直流電源的負極PG端；R12與C11并聯(lián)后與R11串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q10的基極相連，另一端與L11的同名端相連；R22與C21并聯(lián)后與R21串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q20的基極相連，另一端與T01的次級繞組L21的非同名端相連，R23并聯(lián)在Q20的集電極與基極間，Q20的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，L21的同名端與高壓直流電源的負極PG端相連；R01、R23、R21、R22組成Q20的直流偏置，確保Q20的直流偏置在振蕩器起振前為導通狀態(tài)；R11、R12組成Q10的直流偏置，確保Q10的直流偏置為截止狀態(tài)。
高頻整流濾波電路包括二極管D31、D32、D33、電阻R31和電容C31、C32；D31的陽極接變壓器T01的次級繞組L31的同名端，D32的陽極接變壓器T01的次級繞組L32的非同名端，D31、D32的陰極并接在輸出直流電壓源的正極D點，C31、C32接在輸出直流電壓源的正極與負極間，其中C31的正極接輸出直流電壓源的正極，D33與R31串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此網(wǎng)絡的陰極端連接在L31與L32相連的公共點上，另一端與輸出直流電壓源的負極相連，L31和L32為一組次級繞組在中心點抽頭形成的兩個繞組，抽頭點為L31的非同名端。
在電路初始起振時，由于C31、C32上電壓為0，造成起振困難，在整流電路中增加D33、R31有利于減小C31、C32對振蕩電路的影響，改善起振特性。輸出電壓源的額定功率小時，可以簡化為只有電阻R31。
圖4中，L、N為工頻市電的輸入端，電感L40、電容C40是反向濾波網(wǎng)絡，整流橋D40、電容C41為低頻整流濾波電路，三極管Q10、Q20、電容C01、C02、變壓器T01等為高頻調(diào)諧振蕩器，C02遠大于C01，電阻R11、R12、電容C11為Q10的偏置電路，電阻R21、R22、R23、電容C21為Q20的偏置電路，C01、T01為并聯(lián)諧振網(wǎng)絡，T01為高頻變壓器，二極管D31、D32、D33、電阻R31、電容C31、C32為高頻整流濾波電路。
其工作原理工頻市電從L、N輸入，經(jīng)D40、C41的整流濾波電路，在A點得到高壓直流電源。Q10的偏置為截止狀態(tài)。在加電初始，高壓直流電源經(jīng)R01向C02充電，當C02充電到一定電壓時，Q20的偏置轉(zhuǎn)為導通狀態(tài)，L01和L21為正反饋設計，Q20和C01、L01、L21形成變壓器反饋調(diào)諧振蕩器，C01、L01為諧振網(wǎng)絡。隨著C02繼續(xù)充電，Q20的振蕩幅度進一步增大。L01、L11設計為正反饋，隨著振蕩幅度的加大，L11感應的電壓增大，Q10和L01、L11、C01形成變壓器反饋調(diào)諧振蕩器，C01、L01為諧振網(wǎng)絡。在振蕩的前半周Q10導通，向C01、T01網(wǎng)絡供電，同時向C02充電；在振蕩的后半周Q20導通，C02向C01、T01網(wǎng)絡供電。
上述振蕩電路為推挽式變壓器反饋調(diào)諧振蕩器。在變壓器的次級輸出正弦高頻電壓。其它性能，例如最大輸出電流，電路的最大溫升等可以通過選用不同規(guī)格的三極管及高頻變壓器等參數(shù)來實現(xiàn)。
本實用新型的其它幾個實施例見圖5-圖11所示。
參見圖5、圖7、圖9，所述高頻調(diào)諧振蕩電路中的電阻R23可用R13替換，將R13接于Q10的集電極與基極之間；且將R01改為接高壓直流電源的負極PG端，C02改為接高壓直流電源的正極VH端，如圖5所示?；?qū)01改為并聯(lián)在C02兩端，如圖7所示?；?qū)02改為C42，C42的負極接高壓直流電源的負極PG，C41的負極改為接在R01與C42相接的公共點上，R01改接在高壓直流電源的負極PG，如圖9所示。其它部分與圖4相同。
參見圖6、圖8，所述高頻調(diào)諧振蕩電路中的電容C02可改為并聯(lián)在R01兩端，如圖6所示?；?qū)02改為C42，C42的負極接在高壓直流電源的負極PG，C41的負極改為接在R01與C42相接的公共點上，如圖8所示。其它部分與圖4相同。
參見圖10，高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q20，電阻R21、R22、R23，電容C01、C21和高頻變壓器T01；三極管Q20的集電極經(jīng)C01與高壓直流電源的正極VH端相連，C01與T01的初級繞組L01并聯(lián)，L01的非同名端與Q20的集電極相連，C01與T01形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡；R22與C21并聯(lián)后與R21串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q20的基極相連，另一端與T01的次級繞組L21的同名端相連，R23并聯(lián)在Q20的集電極與基極間，Q20的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，L21的非同名端與高壓直流電源的負極PG端相連；R23、R21、R22組成Q20的直流偏置，確保Q20的直流偏置在振蕩器起振前為導通狀態(tài)。它是單三極管結構，比圖4電路節(jié)省一個三極管，T01也減少一個繞組，但它的短路保護性能較差，同時它的三極管上的電壓的最大值比圖4高一倍，對三極管的耐壓要求高。
參見圖11，高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q10、Q20，電阻R11、R12、R21、R22、R23，電容C01、C11、C21和高頻變壓器T01；三極管Q10的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，集電極與T01的初級繞組L01的同名端相連，C01與L01并聯(lián)；C01與T01形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡，L01的非同名端與Q20的集電極相連；R12與C11并聯(lián)后與R11串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q10的基極相連，另一端與T01的次級繞組L11的非同名端相連；R22與C21并聯(lián)后與R21串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q20的基極相連，另一端與T01的次級繞組L21的同名端相連，R23并聯(lián)在Q20的集電極與基極之間，Q20的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，L21的非同名端及L11的同名端與高壓直流電源的負極PG端相連；L01的中點抽頭接高壓直流電源的正極VH端。R23、R21、R22組成Q20的直流偏置，確保Q20的直流偏置在振蕩器起振前為導通狀態(tài)；R11、R12組成Q10的直流偏置，確保Q10的直流偏置為截止狀態(tài)。它比圖4電路節(jié)省一個電容C02和電阻R01，但它的三極管上的電壓的最大值比圖4高一倍，對三極管的耐壓要求高。
權利要求1.一種家用電器用直流電源，包括工頻市電輸入端、低頻整流濾波電路和高頻變壓器，其特征是在工頻市電輸入端與低頻整流濾波電路之間設置有反向濾波網(wǎng)絡，在低頻整流濾波電路與高頻變壓器之間設置有高頻調(diào)諧振蕩電路，在高頻變壓器的次級設置有高頻整流濾波電路及輸出端。
2.根據(jù)權利要求1所述的直流電源，其特征是所述高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q10、Q20，電阻R01、R11、R12、R21、R22、R23，電容C01、C02、C11、C21和高頻變壓器T01；三極管Q10的集電極與高壓直流電源的正極VH端相連，發(fā)射極與Q20的集電極相連，并與T01的初級繞組L01的同名端相連，L01的同名端同時與T01的一個次級繞組L11的非同名端相連，C01與L01并聯(lián)；C01與T01形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡；L01的非同名端與C02的一端及R01的一端相連，R01的另一端接高壓直流電源的正極VH端，C02的另一端接高壓直流電源的負極PG端；R12與C11并聯(lián)后與R11串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q10的基極相連，另一端與L11的同名端相連；R22與C21并聯(lián)后與R21串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q20的基極相連，另一端與T01的次級繞組L21的非同名端相連，R23并聯(lián)在Q20的集電極與基極之間，Q20的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，L21的同名端與高壓直流電源的負極PG端相連；R01、R23、R21、R22組成Q20的直流偏置，確保Q20的直流偏置在振蕩器起振前為導通狀態(tài)；R11、R12組成Q10的直流偏置，確保Q10的直流偏置為截止狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的直流電源，其特征是所述高頻整流濾波電路包括二極管D31、D32、D33、電阻R31和電容C31、C32；D31的陽極接變壓器T01的次級繞組L31的同名端，D32的陽極接變壓器T01的次級繞組L32的非同名端，D31、D32的陰極并接在輸出直流電壓源的正極D點，C31、C32接在輸出直流電壓源的正極與負極之間，其中C31的正極接輸出直流電壓源的正極，D33與R31串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此網(wǎng)絡的陰極端連接在L31與L32相連的公共點上，另一端與輸出直流電壓源的負極相連，L31和L32為一組次級繞組在中心點抽頭形成的兩個繞組，抽頭點為L31的非同名端。
4.根據(jù)權利要求1所述的直流電源，其特征是工頻市電經(jīng)整流橋D40整流后，經(jīng)電容C41濾波形成高壓直流電源；C41并接于高壓直流電源的兩端，C41的正極接高壓直流電源的正極VH，C41的負極接高壓直流電源的負極PG；在工頻市電與整流橋D40之間設有反向濾波網(wǎng)絡；反向濾波網(wǎng)絡由電感L40與電容C40組成；C40并接于工頻市電的零線和火線之間，L40串聯(lián)在工頻市電與整流橋D40之間。
5.根據(jù)權利要求2所述的直流電源，其特征是所述高頻調(diào)諧振蕩電路中的電阻R23可用R13替換，將R13接于Q10的集電極與基極之間；且將R01改為接高壓直流電源的負極PG端，C02改為接高壓直流電源的正極VH端；或?qū)01改為并聯(lián)在C02兩端；或?qū)02改為C42，C42的負極接高壓直流電源的負極PG，C41的負極改為接在R01與C42相接的公共點上，R01改接在高壓直流電源的負極PG。
6.根據(jù)權利要求2所述的直流電源，其特征是所述高頻調(diào)諧振蕩電路中的電容C02改為并聯(lián)在R01兩端；或?qū)02改為C42，C42的負極接在高壓直流電源的負極PG，C41的負極改為接在R01與C42相接的公共點上。
7.根據(jù)權利要求1所述的直流電源，其特征是所述高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q20，電阻R21、R22、R23，電容C01、C21和高頻變壓器T01；三極管Q20的集電極經(jīng)C01與高壓直流電源的正極VH端相連，C01與T01的初級繞組L01并聯(lián)，L01的非同名端與Q20的集電極相連，C01與T01形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡；R22與C21并聯(lián)后與R21串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q20的基極相連，另一端與T01的次級繞組L21的同名端相連，R23并聯(lián)在Q20的集電極與基極間，Q20的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，L21的非同名端與高壓直流電源的負極PG端相連；R23、R21、R22組成Q20的直流偏置，確保Q20的直流偏置在振蕩器起振前為導通狀態(tài)。
8.根據(jù)權利要求1所述的直流電源，其特征是所述高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q10、Q20，電阻R11、R12、R21、R22、R23，電容C01、C11、C21和高頻變壓器T01；三極管Q10的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，集電極與T01的初級繞組L01的同名端相連，C01與L01并聯(lián)；C01與T01形成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡，L01的非同名端與Q20的集電極相連；R12與C11并聯(lián)后與R11串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q10的基極相連，另一端與T01的次級繞組L11的非同名端相連；R22與C21并聯(lián)后與R21串聯(lián)形成串聯(lián)網(wǎng)絡，此串聯(lián)網(wǎng)絡一端與Q20的基極相連，另一端與T01的次級繞組L21的同名端相連，R2 3并聯(lián)在Q20的集電極與基極之間，Q20的發(fā)射極與高壓直流電源的負極PG端相連，L21的非同名端及L11的同名端與高壓直流電源的負極PG端相連；L01的中點抽頭接高壓直流電源的正極VH端；R23、R21、R22組成Q20的直流偏置，確保Q20的直流偏置在振蕩器起振前為導通狀態(tài)；R11、R12組成Q10的直流偏置，確保Q10的直流偏置為截止狀態(tài)。
專利摘要本實用新型涉及一種家用電器用直流電源，包括市電輸入端、低頻整流濾波電路和高頻變壓器，在市電輸入端與低頻整流濾波電路之間設置有反向濾波網(wǎng)絡，在低頻整流濾波電路與高頻變壓器之間設置有高頻調(diào)諧振蕩電路，在高頻變壓器的次級設置有高頻整流濾波電路及輸出端。高頻調(diào)諧振蕩電路包括三極管Q10、Q20，電阻R01、R11、R12、R21、R22、R23，電容C01、C02、C11、C21和高頻變壓器T01。本電路工作在高頻狀態(tài)，其變壓器的銅損和鐵損較小，輸出電壓隨負載的變化小，輸出負載能力強，效率高。本電源相比工頻變壓器體積小，成本低。本電源相比開關電源簡單，成本低。具有負載短路保護功能、無尖峰噪聲、對市電的騷擾小等優(yōu)點。
文檔編號H02M3/24GK2733736SQ20042007256
公開日2005年10月12日 申請日期2004年8月10日 優(yōu)先權日2004年8月10日
發(fā)明者邢麗 申請人:邢麗