專利名稱：新型電容變壓開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
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本發(fā)明涉及一種使用電容變壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)電能量的任意變換，適用于所有需 要電能轉(zhuǎn)換的產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的電源產(chǎn)品使用的是電磁變換技術(shù)，由此產(chǎn)生了有害的電磁輻射和干 擾，對(duì)其本身和其他產(chǎn)品存在不同程度的影響，尤其在大功率方面，這種電磁 輻射和干擾危害是很嚴(yán)重的，同時(shí)又破壞了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，加大了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。 特別是由此產(chǎn)生的功率因數(shù)調(diào)整，更是費(fèi)物費(fèi)力。
發(fā)明內(nèi)容
新型電容變壓開關(guān)電源采用N組電容串聯(lián)分壓實(shí)現(xiàn)電能變換，具有電磁輻 射干擾極小甚至無、體積小巧重量輕、電能轉(zhuǎn)換效率極高(只有開關(guān)管本身的 發(fā)熱消耗和電容的漏電流損失)，不需要進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整的特點(diǎn)。這些優(yōu)勢是 傳統(tǒng)電源所無法比擬的，同時(shí)該技術(shù)對(duì)改善和提高現(xiàn)有電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量有立竿 見影的效果。這些優(yōu)勢所產(chǎn)生的節(jié)能效應(yīng)對(duì)緩解電力緊張和損耗是實(shí)實(shí)在在的， 同時(shí)也將大大減少空間電磁輻射千擾和污染，對(duì)保護(hù)人的健康極為有利。新型 電容變壓開關(guān)電源有兩種工作原理模式——弱電流型和強(qiáng)電流型。弱電流型適 用于AC DC，強(qiáng)電流型采用單片機(jī)控制技術(shù)，可將變頻技術(shù)、PLC控制技術(shù)集 于一身，又能實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)互連，除用于AC DC相互轉(zhuǎn)換外，還可用于機(jī)電設(shè) 備的啟動(dòng)控制與運(yùn)行。 1、弱電流型——適用范圍AC DC,.
利用電網(wǎng)的正弦波特性，在每周期內(nèi)由電網(wǎng)經(jīng)過開關(guān)管直接給電容充電， 同時(shí)電網(wǎng)經(jīng)過大電阻加至開關(guān)管的控制端，使其開啟，開關(guān)管的控制端經(jīng)過基 準(zhǔn)穩(wěn)壓源器件的穩(wěn)壓端接回電網(wǎng)的另一極，再由基準(zhǔn)穩(wěn)壓源器件的參考端經(jīng)過 電阻分壓方式監(jiān)控電容的充電電壓，分壓電阻接電容的兩極，到達(dá)額定電壓后 由基準(zhǔn)穩(wěn)壓源器件提供的穩(wěn)壓信號(hào)給大電阻使其電位拉低，使開關(guān)管截止直到 電容上的電壓下降到額定電壓以下后，關(guān)閉穩(wěn)壓信號(hào)使大電阻電位恢復(fù)正常， 電網(wǎng)繼續(xù)給Efe容充電，維持電容上的電壓不變，如圖l。2、強(qiáng)電流型——適用范圍AC DC、 AC AC、 DC DC、 DC AC，
電能經(jīng)由開關(guān)管一電容組一開關(guān)管模式直接給電容組充電，其中電容組又 由N組開關(guān)管一電容一開關(guān)管模式并聯(lián)(串聯(lián))組合而成，如圖2。每組開關(guān)管 由驅(qū)動(dòng)電容經(jīng)由光耦合器提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，光耦合器的導(dǎo)通截止信號(hào)由單片機(jī)提 供，單片機(jī)的工作電壓由弱電流型供電方式提供后經(jīng)穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓取得，如圖3。 驅(qū)動(dòng)電容的工作電壓直接使用弱電流型供電方式提供，N組驅(qū)動(dòng)電容采用開關(guān)管 (二極管)一驅(qū)動(dòng)電容一開關(guān)管模式并聯(lián)取得，如圖4?；鶞?zhǔn)穩(wěn)壓源器件通過電 阻分壓方式監(jiān)控輸出電壓變化，經(jīng)光耦合器隔離后送給單片機(jī)處理，控制相關(guān) 的開關(guān)管導(dǎo)通截止，實(shí)現(xiàn)電能變換及穩(wěn)定輸出目的，如圖5。當(dāng)輸入為直流時(shí)， 在電容的正極端加扼流線圈和反向續(xù)流二極管，用于緩沖電流，如圖6。小電流 時(shí)可不加，輸入為交流時(shí)也不用加。當(dāng)需要輸出為交流時(shí)，在輸出級(jí)電容的正 極端加扼流線圈和反向續(xù)流二極管，配和開關(guān)方波用于變換波形，實(shí)現(xiàn)正弦波 輸出，如圖7。
圖1為新型電容變壓開關(guān)電源弱電流型電原理圖。
圖2為新型電容變壓開關(guān)電源強(qiáng)電流型主體變換電路圖。
圖3為新型電容變壓開關(guān)電源強(qiáng)電流型單片機(jī)電源電路圖。
圖4為新型電容變壓開關(guān)電源強(qiáng)電流型驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路圖。
圖5為新型電容變壓開關(guān)電源強(qiáng)電流型電原理圖。
圖6為新型電容變壓開關(guān)電源強(qiáng)電流型緩流電路圖。
圖7為新型電容變壓開關(guān)電源強(qiáng)電流型變換波形電路圖。
圖8為新型電容變壓開關(guān)電源弱電流型實(shí)例電路圖。
具體實(shí)施例方式
1、新型電容變壓開關(guān)電源弱電流型實(shí)例——AC DC,輸入220v，輸出2. 5~35v，
最大1A。
如圖8所示，任意時(shí)刻，電網(wǎng)正弦波相對(duì)輸出電壓有三種狀態(tài)，低電位狀 態(tài)、灌流狀態(tài)、高壓狀態(tài)。
低電位狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)電位低于開關(guān)管的開啟電壓，電網(wǎng)輸入被開關(guān)管隔離。灌流狀態(tài)時(shí)，電網(wǎng)電位高于開關(guān)管的開啟電壓，輸入電壓經(jīng)過電阻加至開 關(guān)管的控制端使其導(dǎo)通，電網(wǎng)經(jīng)過開關(guān)管向電容灌流，當(dāng)電容的充電電壓到達(dá) 電位器設(shè)定的參考數(shù)值后，基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件動(dòng)作，穩(wěn)壓端導(dǎo)通輸出低阻狀態(tài)，開 關(guān)管控制端出現(xiàn)倀電位，開關(guān)管截止，電網(wǎng)輸入被開關(guān)管隔離。
高壓狀態(tài)時(shí)，如電容的電壓恒定，則穩(wěn)壓端導(dǎo)通輸出低電位，開關(guān)管控制 端出現(xiàn)低電位，開關(guān)管截止，電網(wǎng)輸入被開關(guān)管隔離，如電容的電壓下降或?yàn)?零，則穩(wěn)壓端截止輸出高阻狀態(tài),開關(guān)管控制端出現(xiàn)高電位，開關(guān)管導(dǎo)通，電 網(wǎng)經(jīng)過開關(guān)管向電容快速灌流，直至電容的充電電壓到達(dá)電位器設(shè)定的參考數(shù) 值后，基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件動(dòng)作，穩(wěn)壓端導(dǎo)通輸出低阻狀態(tài)，開關(guān)管控制端出現(xiàn)低電 位，開關(guān)管截止，電網(wǎng)輸入被開關(guān)管隔離。此狀態(tài)為過流狀態(tài)，應(yīng)盡力避免， 可在輸入的另一極(低電位端)再加一可控硅A，使其在電網(wǎng)的每周期內(nèi)只導(dǎo)通 一次，使電路一直工作在安全電壓范圍內(nèi)。如電路負(fù)載不超過電容的電容量， 則不加。當(dāng)輸出需要全隔離時(shí)則加上可控硅A。
圖8中的穩(wěn)壓20v的二極管用于保護(hù)開關(guān)管，穩(wěn)壓40v的二極管用于保護(hù) 輸出電路， 一旦開關(guān)管損壞或有高壓輸出，立即導(dǎo)通如圖8中的可控硅，輸入 被短路，熔斷保險(xiǎn)絲后輸入斷開。圖8中的二極管用于防止電容通過穩(wěn)壓20v 的二極管放電。
2、新型電容變壓開關(guān)電源強(qiáng)電流型實(shí)例——AC DC，輸入220v，輸出0 300 v，最大3A。
如圖5所示，電網(wǎng)首先通過圖1弱電流型方式給單片機(jī)及驅(qū)動(dòng)信號(hào)電路供 電，單片機(jī)啟動(dòng)后，不斷通過分壓電阻采集電網(wǎng)的幅度值，在電網(wǎng)的正弦波幅 度值最低時(shí)，開啟第一組光耦(圖5中左邊兩個(gè))給轉(zhuǎn)換電容充電，延時(shí)一段 時(shí)間后檢測電容電壓是否到達(dá)設(shè)定的壓值，未到關(guān)閉第一組光耦，延時(shí)一段時(shí) 間后開啟第二組光耦(圖5中右邊兩個(gè))給輸出電容充電，延時(shí)一段時(shí)間后關(guān) 閉第二組光耦，延時(shí)一段時(shí)間后繼續(xù)開啟第一組光耦，如此循環(huán)，直到檢測電 容電壓到達(dá)設(shè)定的壓值后關(guān)閉第一組光耦，延時(shí)一段時(shí)間后開啟第二組光耦維 持供電狀態(tài)。延時(shí)一段時(shí)間后再次關(guān)閉第二組光耦延時(shí)一段時(shí)間后開啟第一組 光耦，同時(shí)檢測電容電壓是否維持在設(shè)定的壓值，是則關(guān)閉第一組光耦延時(shí)一 段時(shí)間后開啟第二組光耦繼續(xù)維持供電狀態(tài)，當(dāng)檢測到電容的壓值下降時(shí)，重 復(fù)整個(gè)過程。這個(gè)循環(huán)過程的長短由負(fù)載決定，負(fù)載小則循環(huán)過程長負(fù)載大則 循環(huán)過程短，也可一直維持快速循環(huán)狀態(tài)，如此負(fù)載能力強(qiáng)，輸出又穩(wěn)定。當(dāng) 把圖中的器件選用耐高壓強(qiáng)電流時(shí)，可輸出更大的功率。
權(quán)利要求
新型電容變壓開關(guān)電源有兩種原理模式，弱電流型和強(qiáng)電流型；1、弱電流型，其特征在于，有一電阻的一端接二極管的陰極，另一端接開關(guān)管的控制極，開關(guān)管的一極接電阻和二極管的陰極，另一極接電容C的一端，開關(guān)管的控制極還與基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件的一端相連，基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件的參考端與(可調(diào))電阻一端和另一電阻的一端相連，基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件的另一端與電容C的另一端相連，另一電阻的另一端與電容C的另一端相連，(可調(diào))電阻另一端與電容C的一端相連，電容C的另一端接輸入端a，二極管的陽極接輸入端b。
1、 弱電流型，其特征在于，有一電阻的一端接二極管的陰極，另一端接開關(guān)管的控制極, 開關(guān)管的一極接電阻和二極管的陰極，另一極接電容C的一端，開關(guān)管的控制 極還與基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件的一端相連，基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件的參考端與(可調(diào))電阻一端 和另一電阻的一端相連，基準(zhǔn)穩(wěn)壓器件的另一端與電容C的另一端相連，另一 電阻的另一端與電容C的另一端相連，(可調(diào))電阻另一端與電容C的一端相連， 電容C的另一端接輸入端a， 二極管的陽極接輸入端b。
2、 強(qiáng)電流型，其特征在于，如權(quán)利要求l，電容C為驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)提供電能，供其工 作，驅(qū)動(dòng)電路由二極管、電容、開關(guān)管首尾相連組成，N路驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)管 控制極通過電阻并聯(lián)在一起，其充電受單片機(jī)控制，單片機(jī)通過控制光耦合器 件使驅(qū)動(dòng)電路作用于主體變換電路上的開關(guān)管，主體變換電路由N組開關(guān)管、 電容、開關(guān)管首尾相連組成。
全文摘要
新型電容變壓開關(guān)電源涉及一種電能轉(zhuǎn)換裝置，實(shí)現(xiàn)了不使用任何變壓線圈就能進(jìn)行電能相互轉(zhuǎn)換的新技術(shù)。本發(fā)明采用N組電容串聯(lián)分壓實(shí)現(xiàn)電能變換，具有電磁輻射干擾極小甚至無、體積小巧重量輕、電能轉(zhuǎn)換效率極高，不需要進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)整的特點(diǎn)。這些優(yōu)勢是傳統(tǒng)電源所無法比擬的。新型電容變壓開關(guān)電源有兩種工作原理模式——弱電流型和強(qiáng)電流型。弱電流型適用于AC～DC，強(qiáng)電流型采用單片機(jī)控制技術(shù)，可將變頻技術(shù)、PLC控制技術(shù)集于一身，又能實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)互連，除用于AC～DC相互轉(zhuǎn)換外，還可用于機(jī)電設(shè)備的啟動(dòng)控制與運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02M7/66GK101420187SQ20071012398
公開日2009年4月29日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者徐國強(qiáng) 申請人:徐國強(qiáng)