專利名稱：電容儲能型可控硅開關電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種直流穩(wěn)壓電源，尤其是涉及一種電容儲能型可控硅開關電源，主要應用于電子、儀器及儀表等技術領域。
背景技術：
目前開關直流穩(wěn)壓電源中所用功率器件多是三極晶體管或雙極型晶體管或場效應晶體管。其存在功率器件本身功率損耗大、一般情況下還需要比較復雜的控制電路、同功率的情況下價格高、單個器件功率比較小，為提高脈沖變壓器的功率轉換效率和減小脈沖變壓器的體積，需要工作于較高頻率狀態(tài)，這又導致了整流濾波電路功率損失加大等缺點?，F(xiàn)有可控硅開關電源也存在電路結構相對復雜等缺點。

發(fā)明內容
本發(fā)明以解決上述問題為目的，提供一種節(jié)能、小型超薄化，以可控硅為功率器件，工作在工頻狀態(tài)的直流穩(wěn)壓電源，即電容儲能型可控硅開關電源。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案電容儲能型可控硅開關電源，它包括電容充電及可控硅觸發(fā)電路，功率脈沖發(fā)生電路，整流濾波穩(wěn)壓電路。上述電容充電及可控硅觸發(fā)電路將市電的一個周期分解為上半周和下半周，上半周用于對儲能電容充電，下半周用于觸發(fā)可控硅，或者相反下半周用于對電容充電，上半周用于觸發(fā)可控硅。所述功率脈沖發(fā)生電路，它接收來自電容充電及可控硅觸發(fā)電路的可控硅觸發(fā)信號，在下半周當可控硅的控制極接收到觸發(fā)信號時，可控硅由截止狀態(tài)轉為導通狀態(tài)，儲能電容通過可控硅及脈沖變壓器的初級線圈回到儲能電容構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器的次級產(chǎn)生脈沖輸出。所述穩(wěn)壓電路將脈沖變壓器次級輸出的脈沖電壓進行整流、濾波和穩(wěn)壓。上述脈沖變壓器設兩個初級線圈，每個線圈各配有獨立的電容充電及可控硅觸發(fā)電路和功率脈沖發(fā)生電路，但兩個獨立電路的充電半周和觸發(fā)半周互換。上述電容充電及可控硅觸發(fā)電路是由二極管整流橋將輸出正極的兩支分開，一支用于對儲能電容充電，另一支用于觸發(fā)可控硅。上述功率脈沖發(fā)生電路中的可控硅跨接在充電電路的正負極之間，正極與正極連接，負極與負極連接。上述功率脈沖發(fā)生電路儲能電容與脈沖變壓器初級線圈串聯(lián)后再與可控硅并聯(lián)，可控硅正極接電容端，可控硅負極接線圈端。上述電容充電及可控硅觸發(fā)電路正極分開的整流橋中用于觸發(fā)可控硅的一端通過電阻與電容連接，而電容的另一端與橋的負極連接，可控硅的控制極通過雙向觸發(fā)二極管連接在電阻與電容之間的連線上。本發(fā)明的有益效果及特點I、節(jié)能。在相同輸出功率的情況下，可控硅作為功率器件與三極晶體管或雙極型晶體管或場效應晶體管作為功率器件相比自身功率損耗小。由于功率脈沖電路工作在工頻狀態(tài)，這使整流濾波電路能量損耗大大減小。由于儲能電容放電回路阻抗小，放電速度快，致使脈沖變壓器能量轉換保持高效率。2、低成本。容量相同的情況下，可控硅與三級晶體管、雙極型晶體管、場效應晶體管等相比價格低很多。由于不采用對市電進行整流濾波電路，不設專用脈沖驅動電路，因此整體電路所用元器件少，簡化生產(chǎn)工藝，結構簡單，制造所用工時少。
3、易小型化、超薄化及模塊化。當所需功率不大時，由于所用元器件數(shù)量少，因此體積可以做得很小，模塊化后可以做得很薄。


圖I是本發(fā)明的電路原理圖，也是本發(fā)明的實施例I。圖2是本發(fā)明的實施例2。圖3是本發(fā)明的時序波形圖。
具體實施例方式參照圖1，電容儲能型可控硅開關電源，包括電容充電及可控硅觸發(fā)電路、功率脈沖發(fā)生電路及整流濾波穩(wěn)壓電路。它利用市電的上半周對儲能電容充電，利用市電的下半周產(chǎn)生可控硅觸發(fā)信號，使儲能電容通過脈沖變壓器的初級線圈及可控硅構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器的次級線圈中產(chǎn)生脈沖電壓，經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓電路形成需要的平穩(wěn)直流電源。參照圖2，脈沖變壓器設兩個初級線圈，每個線圈各配有獨立的電容充電及可控硅觸發(fā)電路和功率脈沖發(fā)生電路，但兩個獨立電路的充電半周和觸發(fā)半周互換。實施例I參照圖I，可控硅開關電源由電容充電及可控硅觸發(fā)電路，功率脈沖發(fā)生電路，整流濾波穩(wěn)壓電路三部分構成。二極管VD1-VD4'電阻Rp電容C1和雙向觸發(fā)二極管VD5構成電容充電及可控硅觸發(fā)電路?？煽毓鑆I\、電容C2和脈沖變壓器B1構成功率脈沖發(fā)生電路。二極管VD6、穩(wěn)壓二極管VD7和電容C3構成整流濾波穩(wěn)壓電路。可控硅開關電源是通過下述電路連接實現(xiàn)的，二極管VD1-VD4構成正極兩支分開的整流橋，橋的兩個交流輸入端A、B接市電電源。由VD3、VD4構成的橋的半壁中的正極即VD4的負極、可控硅VT1的正極和儲能電容(^2的一端連接在一起。儲能電容的另一端通過脈沖變壓器B1的初級線圈T1與橋的負極即VD3的正極連接?？煽毓璧呢摌O與VD3的正極連接。正極分開的整流橋的另一支由VDpVD2構成。VD1的正極與VD3的正極連接，構成整流橋的負極。VD2的負極通過電阻R1與電容C1的一端連接，電容C1的另一端與橋的負極連接，可控硅VTl的控制極通過雙向觸發(fā)二極管VD5連接在電阻R1和電容C1之間的連線上。實施例2參照圖2，脈沖變壓器B2有兩個初級線圈，每個初級線圈都對應一個圖I中的電容充電及可控硅觸發(fā)電路和功率脈沖發(fā)生電路。兩套電路結構都與實施例I中的電容充電與可控硅觸發(fā)電路、功率脈沖發(fā)生電路完全相同，只是一套電路充電、觸發(fā)所在的半周恰好是另一套電路觸發(fā)、充電所在的半周。因此在脈沖變壓器B2的次級輸出的脈沖頻率是圖I中脈沖變壓器B1次級輸出脈沖頻率的二倍。與實施例I相比具有以下優(yōu)點由于頻率增加一倍使得相同磁芯的脈沖變壓器輸出功率增加一倍。由于在市電的一個周期的上、下半周消耗功率對稱因此提高了功率因數(shù)。減小了直流輸出的紋波系數(shù)。電路工作原理參照圖I和圖3，圖3中I)為市電波形圖，2)為儲能電容電壓波形圖，3)為電容C1電壓波形圖，4)為脈沖變壓器初級線圈兩端電壓波形圖。接通市電電源后市電零電位時刻作為坐標原點,橫軸作為時間坐標軸,縱軸作為電位坐標軸。市電上半周時整流橋的交流輸入端VD3到VD4的連線上A點電位為正，VD1到VD2的連線上B點電位為零。此時市電電流經(jīng)二極管VD4的正極到負極再經(jīng)電容C2再經(jīng)脈沖變壓器初級線圈T1，再經(jīng)二極管VD1的正極到負極回到市電零電位的B點。這個過程實施對儲能電容C2的充電。當時間到了市電下半周時，B點電位為正，A點電位為零。由于二極管VD4的反向截止作用，可控硅VT1的控制極也未得到觸發(fā)信號仍保持截止狀態(tài)，所以儲能電容C2目前沒有放電回路，保持所儲電荷。市電電流由點B經(jīng)二極管VD2,經(jīng)電阻R1，經(jīng)電容C1,經(jīng)二極管VD3正極到負極回到市電零電位點A。這個過程實施對電容C1的充電，當對電容C1充電電壓達到雙向觸發(fā)二極管VD5的導通電壓時，電容C1經(jīng)雙向觸發(fā)二極管到可控硅VT1的控制極到VT1的負極回到電容 C1的回路放電。VT1得到觸發(fā)信號由截止狀態(tài)轉為導通狀態(tài)。由VT1的導通，電容C2經(jīng)VT1再經(jīng)脈沖變壓器B1的初極線圈T1回到電容C2所構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器B1的次級輸出一個脈沖。經(jīng)二極管VD6整流，電容C3濾波和穩(wěn)壓二極管VD7的穩(wěn)壓得到穩(wěn)定的直流電壓輸出。參照圖2。脈沖變壓器B2設有T1和T2兩個初級線圈，每個初級線圈都對應一個圖I中的電容充電及可控硅觸發(fā)電路和功率脈沖發(fā)生電路。兩套電路結構完全相同，只是一套電路充電、觸發(fā)所在的半周恰好是另一套電路觸發(fā)、充電所在的半周。因此在脈沖變壓器B2的次級輸出的脈沖頻率是圖I中脈沖變壓器B1次級輸出脈沖頻率的二倍。
權利要求
1.電容儲能型可控硅開關電源，它包括電容充電及可控硅觸發(fā)電路，功率脈沖發(fā)生電路，整流濾波穩(wěn)壓電路，其特征在于所述電容充電及可控硅觸發(fā)電路將市電的一個周期分解為上半周和下半周，上半周用于對儲能電容充電，下半周用于觸發(fā)可控硅，或者相反下半周用于對電容充電，上半周用于觸發(fā)可控硅。所述功率脈沖發(fā)生電路，它接收來自電容充電及可控硅觸發(fā)電路的可控硅觸發(fā)信號，在下半周當可控硅的控制極接收到觸發(fā)信號時，可控硅由截止狀態(tài)轉為導通狀態(tài)，儲能電容通過可控硅及脈沖變壓器的初級線圈回到儲能電容構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器的次級產(chǎn)生脈沖輸出。所述穩(wěn)壓電路將脈沖變壓器次級輸出的脈沖電壓進行整流、濾波和穩(wěn)壓。
2.根據(jù)權利要求I所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于電容充電及可控硅觸發(fā)電路是由二極管整流橋將輸出正極的兩支分開，一支用于對儲能電容充電，另一支用于觸發(fā)可控娃。
3.根據(jù)權利要求I所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于所述功率脈沖發(fā)生電路中的可控硅跨接在充電電路的正負極之間，正極與正極連接，負極與負極連接。
4.根據(jù)權利要求I所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于所述功率脈沖發(fā)生電路儲能電容與脈沖變壓器初級線圈串聯(lián)后再與可控硅并聯(lián)，可控硅正極接電容端，可控娃負極與初級線圈連接。
5.根據(jù)權利要求2所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于電容充電及可控硅觸發(fā)電路是由正極分開的整流橋中用于觸發(fā)可控硅的一端通過電阻與電容連接，而電容的另一端與橋的負極連接，可控硅的控制極通過雙向觸發(fā)二極管連接在電阻與電容之間的連線上。
6.根據(jù)權利要求I所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于脈沖變壓器設兩個初級線圈，每個線圈各配有獨立的電容充電及可控硅觸發(fā)電路和功率脈沖發(fā)生電路，但兩個獨立電路的充電半周和觸發(fā)半周互換。
7.根據(jù)權利要求I所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于可控硅開關電源是通過下述電路連接實現(xiàn)的，二極管VD1-VD4構成正極分為兩支的整流橋，橋的兩個交流輸入端接市電電源，由VD3、VD4構成的橋的半壁中的正極即VD4的負極、可控硅VT1的正極和儲能電容C2的一端連接在一起,儲能電容的另一端通過脈沖變壓器B1的初級線圈T1與橋的負極即VD3的正極連接，可控硅的負極也與VD3的正極連接，正極分開的整流橋的另一支 由VDp VD2構成，VD1的負極與VD2的正極連接，VD2的負極通過電阻R1與電容C1的一端連接，電容C1的另一端與橋的負極連接，可控硅VT1的控制極通過雙向觸發(fā)二極管VD5連接在電阻R1和電容C1之間的連線上。
全文摘要
電容儲能型可控硅開關電源，是為了解決現(xiàn)有技術中存在的結構復雜，穩(wěn)定性差，效率低，體積大，不易模塊化等技術問題而設計的。它主要由電容充電及可控硅觸發(fā)電路，功率脈沖發(fā)生電路，整流濾波穩(wěn)壓電路構成。利用市電的上半周對儲能電容充電，利用市電的下半周產(chǎn)生可控硅觸發(fā)信號，使儲能電容通過脈沖變壓器的初級線圈及可控硅構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器的次級線圈中產(chǎn)生脈沖電壓，經(jīng)整流濾波穩(wěn)壓電路形成需要的平穩(wěn)直流電源。本產(chǎn)品由于功率脈沖電路中采用了可控硅及儲能電容作為核心部件與利用晶體三級管等其它部件相比，元件自身功率損耗小，脈沖上升、下降速度快，能量轉換效率高。具有節(jié)能、成本低、便于模塊化及超薄化的特點。
文檔編號H02M3/28GK102723883SQ20121022465
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權日2012年7月2日
發(fā)明者歐新元, 高田山 申請人:沈陽師范大學