電容式共地ac/dc開關(guān)穩(wěn)壓電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電工技術(shù)領(lǐng)域的變流器，具體的講是一種電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源。特別涉及到利用電力電子技術(shù)控制電容器對(duì)交流電進(jìn)行共地整流穩(wěn)壓電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子設(shè)備的普及，直流電由于較交流電易于控制和精度高，越來越被廣泛采用。由于用電負(fù)載供電電源大都是交流供電，要實(shí)現(xiàn)直流供電就必須將交流電進(jìn)行整流穩(wěn)壓?，F(xiàn)有的交流整流穩(wěn)壓電源可分為開關(guān)穩(wěn)壓電源和線性穩(wěn)壓電源，相比于線性穩(wěn)壓電源，開關(guān)穩(wěn)壓電源具有體積小，效率高等優(yōu)點(diǎn)。然而由于采用電磁耦合的變壓器進(jìn)行變壓調(diào)壓，還需多次電磁轉(zhuǎn)換，降低了轉(zhuǎn)換的效率，且在電磁轉(zhuǎn)換時(shí)存在電磁輻射，嚴(yán)重影響了電網(wǎng)和設(shè)備用電質(zhì)量。專利申請(qǐng)(200810210209.5)的斬波電路只適合DC/DC直流電壓間變換，且變換電路至少由兩只開關(guān)器件構(gòu)成一個(gè)支路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、損耗大、效率低。專利申請(qǐng)(200710156313.6)雖然實(shí)現(xiàn)了電容AC/DC轉(zhuǎn)換，但存在使用開關(guān)器件多和輸入交流電與輸出直流電不能共地的缺點(diǎn)。專利申請(qǐng)(201310495516.3)采用電容分壓整流，較現(xiàn)有的開關(guān)電源電路有許多優(yōu)點(diǎn)，但由于整流橋的制約，致使輸出電路與輸入交流電路也不能夠共地，而接地是防止電磁脈沖和雷擊干擾的基本措施，降低了電路抗干擾和抗雷擊能力，存在一定的安全隱患，滿足不了一些電氣設(shè)備的要求。再者在整流橋內(nèi)部，正負(fù)半周整流均需要電流流經(jīng)兩只整流二極管才能完成，電流流經(jīng)二極管時(shí)產(chǎn)生的管壓降，將產(chǎn)生1.4V-2V的損耗，約占整體電路損耗的1% _10%，致使電能白白浪費(fèi)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有交流電轉(zhuǎn)換直流電的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源。該電源利用電容器充放電進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，在變換過程中，將交流電正負(fù)半周期分為兩個(gè)支路，其中正半周期支路對(duì)一只充放電電容器充電后正向轉(zhuǎn)換，負(fù)半周期支路對(duì)另一只充放電電容器充電后反向轉(zhuǎn)換，兩個(gè)支路分別利用兩只公路二極管將輸出電流隔離后，對(duì)同一只電容器進(jìn)行放電，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了利用電容式充放電控制共地輸出式AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源,解決輸入交流電與輸出直流電共地的難題。
[0004]該電源的工作原理和物理過程是:利用兩只整流二極管分別將交流電壓的正負(fù)半周期分為兩個(gè)支路；正半周期支路，在交流電壓的正半周期內(nèi)，電流經(jīng)第一只限流電感和第一只整流二極管對(duì)第一只充放電容器進(jìn)行充電，在交流電壓的負(fù)半周期內(nèi)，第一只開關(guān)器件控制第一只充放電電容器的電流經(jīng)第二只限流電感和第一只放電隔離二極管對(duì)一只放電電容器采用脈寬調(diào)制式或調(diào)頻式放電；負(fù)半周期支路，在交流電壓的負(fù)半周期內(nèi)，電流經(jīng)第一只限流電感、第二只整流二極管和一只充電二極管對(duì)第二只充放電電容器進(jìn)行充電，在交流電壓的正半周期內(nèi)，第二只開關(guān)器件控制第二只充放電電容器的電流經(jīng)第二只限流電感和第二只放電隔離二極管對(duì)同一只放電電容器采用脈寬調(diào)制式和調(diào)頻式放電；通過分別控制第一只和第二只開關(guān)器件采用脈寬調(diào)制式或調(diào)頻式放電，調(diào)整放電電容器兩端的電壓為直流穩(wěn)定輸出電壓。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源由輸入端L和公共端N、第一只限流電感L1、濾波電容器CL、正半周期支路、負(fù)半周期支路，直流輸出電路構(gòu)成。所述的正半周期支路由第一只整流二極管Dl和第一只放電隔離二極管D2，第一只充放電電容器Cl和第一只開關(guān)器件Tl構(gòu)成；所述的負(fù)半周期支路由第二只整流二極管D3、第二只放電隔離二極管D4和充電二極管D5、第二只充放電電容器C2和第二只開關(guān)器件T2構(gòu)成；所述的直流輸出電路由續(xù)流二極管D6、第二只限流電感L2、放電電容器CS和負(fù)載輸出端E+和-構(gòu)成。
[0006]在上述方案中，所述的直流輸出電路內(nèi)，設(shè)有續(xù)流二極管D6，該二極管是將開關(guān)器件Tl和T2關(guān)斷時(shí)存儲(chǔ)在限流電感L2的電能釋放到放電電容器CS內(nèi)，進(jìn)而降低了開關(guān)器件Tl和T2的使用電壓。當(dāng)電路用于高抗擾和低電磁輻射時(shí)，限流電感LI和L2采用屏蔽罩。
[0007]在上述方案中，當(dāng)輸出功率在幾瓦到幾十瓦時(shí)，為了無電磁輻射，所述的限流電感LI和L2可采用電阻替代。
[0008]在上述方案中，當(dāng)充放電電容器Cl和C2的放電控制開關(guān)采用高頻PWM脈寬調(diào)制或調(diào)頻頻率較高時(shí)，為了降低開關(guān)損耗，二極管D2、D4、D5和D6應(yīng)選用快速恢復(fù)二極管或肖特基二極管。
[0009]在上述方案中，所述的開關(guān)器件可采用功率三極管、IGBT或場效應(yīng)管。
[0010]一種電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源各電路內(nèi)部之間的連接關(guān)系是，輸入端L連接到限流電感LI的一端，限流電感LI的另一端與所述的正半周期支路內(nèi)的整流二極管Dl的正極和負(fù)半周期支路內(nèi)的整流二極管D3的負(fù)極、濾波電容器CL的一端相接；正半周期支路內(nèi)的整流二極管Dl的負(fù)極與正半周期支路內(nèi)的開關(guān)器件Tl的陽極和電容器Cl的一端相連，開關(guān)器件Tl的陰極與放電隔離二極管D2的正極相連，放電隔離二極管D2的負(fù)極與直流輸出電路內(nèi)的續(xù)流二極管D6的負(fù)極、直流輸出電路內(nèi)的限流電感L2的一端和負(fù)半周期支路內(nèi)的放電隔離二極管D4的負(fù)極相連，充放電電容器Cl的另一端與公共地N相連；負(fù)半周期支路內(nèi)的整流二極管D3的正極與充放電電容器C2的一端和開關(guān)器件T2的陰極相連接，開關(guān)器件T2的陽極與公共地N相接，負(fù)半周期支路內(nèi)的充電二極管D5的負(fù)極與放電隔離二極管D4的正極、充放電電容器C2的另一端相連接，充電二極管D5的正極與公共地N相連接，直流輸出電路內(nèi)的限流電感L2的一端與續(xù)流二極管D6的負(fù)極相接，限流電感L2的的另一端與直流輸出電路內(nèi)的方夂電電容器CS的一端和輸出的直流電源的正極端E+相連接，放電電容器CS的另一端與公共地N和輸出的直流電源的負(fù)極端-相連接。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果在于，采用電容式變換電路，實(shí)現(xiàn)了從交流到直流的整流穩(wěn)壓，直接利用電場進(jìn)行轉(zhuǎn)換，減少了電磁轉(zhuǎn)換過程。雖然采用電感構(gòu)成的電抗器進(jìn)行限流，但較現(xiàn)有的開關(guān)電源的變壓器和儲(chǔ)能電感進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換的能量小，進(jìn)而具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率和功率因數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)；實(shí)現(xiàn)了交流輸入與直流輸出共地，提高了電源的抗干擾和抗雷擊能力，采用無電磁轉(zhuǎn)換，不存在電磁輻射，提高了供電質(zhì)量。尤其適用于需要高抗干擾、低電磁輻射的軍用儀器設(shè)備上作為AC/DC穩(wěn)壓電路，可滿足設(shè)備采取接地防護(hù)電磁脈沖彈干擾基本措施；也可作為高速公路LED照明燈的驅(qū)動(dòng)電源，有效的避免雷擊的發(fā)生。
[0012]本實(shí)用新型所述的電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源，當(dāng)輸入交流電壓與輸出直流穩(wěn)壓電壓之比較大時(shí)，為了降低電容充放電電壓和減小限流電感損耗，可適當(dāng)選取分壓次數(shù)，二次分壓或多次分壓；分壓次數(shù)增加一次，正負(fù)半周期支路的充放電電容器、充電二極管和放電二極管分別增加一只。一次分壓時(shí)，交流輸入電壓為220V，可輸出直流電壓
0-300V ;二次分壓時(shí)，可輸出直流電壓0-150V ;三次分壓時(shí)，可輸出直流電壓O-1OOV ;二極管產(chǎn)生的壓降損耗隨分壓次數(shù)的增加而增大。
【附圖說明】
[0013]圖1電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理圖
[0014]圖中標(biāo)號(hào)
[0015]1.正半周期支路
[0016]2.負(fù)半周期支路
[0017]3.直流輸出電路
[0018]圖2 二分壓電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源工作原理圖
[0019]圖中標(biāo)號(hào)
[0020]1.正半周期支路
[0021]2.負(fù)半周期支路
[0022]3.直流輸出電路
[0023]圖3 二分壓電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓LED路燈驅(qū)動(dòng)電源原理圖
[0024]圖中標(biāo)號(hào)
[0025]1.正半周期支路
[0026]2.負(fù)半周期支路
[0027]3.直流輸出電路
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]本實(shí)用新型是一種電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源，圖1為電容式共地AC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理圖。該電路由輸入端L和公共端N、第一只限流電感L1、濾波電容CL、正半周期支路1、負(fù)半周期支路2，直流輸出電路3構(gòu)成。所述的正半周期支路I由第一只整流二極管Dl和第一只放電隔離二極管D2，第一