專(zhuān)利名稱(chēng)：電容分壓型直流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于直流穩(wěn)壓電源技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種采用電容分壓型 超低待機(jī)功耗高效率直流穩(wěn)壓電源。
背景技術(shù)：
全球能源面臨危機(jī)，如何盡量減少能源的消耗已成為一個(gè)迫切的課題。電 器從交流電源處獲得低壓直流電源是一種經(jīng)濟(jì)的直流能源來(lái)源，常用的方法有 變壓器降壓型直流穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)電源型直流穩(wěn)壓電源，但對(duì)于低耗能要求來(lái)說(shuō)，這兩種方法都是有缺陷的變壓器降壓型直流穩(wěn)壓電源中，工頻變壓器存 在鐵損和銅損，本身還會(huì)發(fā)熱，效率很低，空載時(shí)單單變壓器耗電就會(huì)達(dá)到好 幾瓦；而開(kāi)關(guān)電源型直流穩(wěn)壓電源雖然省去了工頻變壓器，但在輕載或者待機(jī) 狀態(tài)下，因開(kāi)關(guān)脈沖的占空比很低，又必須從交流電源整流濾波的高電壓下取 得工作電源，此時(shí)只要有一點(diǎn)點(diǎn)的靜態(tài)電流和開(kāi)關(guān)損耗就會(huì)消耗不少功率，交 流220V整流濾波后直流電壓有310V，此時(shí)開(kāi)關(guān)電路哪怕只有10mA電流，空載 功耗就已超過(guò)3瓦，其效率也很低，事實(shí)上開(kāi)關(guān)電源的高效率是在額定功率下 測(cè)得的。輕載或者待機(jī)狀態(tài)下效率急劇下降是現(xiàn)有電源設(shè)備的通病，但輕栽或 者待機(jī)狀態(tài)又是電器很常用的工作狀態(tài)，如手機(jī)充電器由交流220V處取得電源 降壓來(lái)給3.6V的鋰電池充電是輕載狀態(tài)，如家電的紅外遙控待機(jī)狀態(tài)等等；降 低電器輕載或者待機(jī)能耗不僅意味著消費(fèi)者節(jié)省用電開(kāi)支，對(duì)緩解日趨緊張的 能源壓力有積極作用，更直接的是減少了能源浪費(fèi)和環(huán)保壓力。鑒于以上原因， 本實(shí)用新型在現(xiàn)有的變壓器降壓型直流穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)電源型直流穩(wěn)壓電源之 外，提出了一種從交流電源處獲得低壓直流電源的新方法電容分壓型直流穩(wěn) 壓電源，克服了前兩種方法輕栽或者待機(jī)狀態(tài)下效率急劇下降的問(wèn)題，同時(shí)具 有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?，以期?duì)減少能源的消耗作出有益的貢獻(xiàn)
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種從交流電源處高效率獲得低壓直流電源的新方法電容分壓型直流穩(wěn)壓電源。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決 方案是交流市電先用電容分壓得到一個(gè)較為合適的低壓交流電，再經(jīng)過(guò)整流 濾波穩(wěn)壓而獲得所需要的直流穩(wěn)壓電源。在此之前，使用電容從交流市電獲得穩(wěn)壓電源的方法是采用電容限流，經(jīng) 整流濾波后再由穩(wěn)壓管或并聯(lián)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓，其缺點(diǎn)之一是當(dāng)負(fù)載較輕或空栽 時(shí)，其電流大部分或全部由穩(wěn)壓管或并聯(lián)穩(wěn)壓電路吸收，效率很低，空栽時(shí)效 率最低，而且其功率做不大；其缺點(diǎn)之二是整流濾波后原本很高的直流電壓 實(shí)際上是由穩(wěn)壓管承受著，當(dāng)穩(wěn)壓管一旦失效，則該直流電壓將直接加在負(fù)栽 上，很可能立即擊壞電路。所以這種電源既不符合高效率的節(jié)能要求，也不能 用來(lái)取代普通的穩(wěn)壓電源。本實(shí)用新型將打破傳統(tǒng)，推出新的應(yīng)用方法。圖1是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源中電容分壓整流濾波示意圖。 電容分壓整流濾波是本實(shí)用新型的核心部分，它由電容C1C2、整流橋BR1、穩(wěn) 壓管DZ1、電解電容C3組成。交流市電ACin經(jīng)ClC2分壓，所得交流電壓有效 值為AC1 = [ Cl/ (Cl+C2) ] x ACin (公式一)，其中ACin為交流輸入電壓有效 值；AC1經(jīng)BR1全橋整流，C3濾波，得到未經(jīng)穩(wěn)壓且沒(méi)和電網(wǎng)隔離的直流電壓 Vo，空載時(shí)Vo" 1.414 AC1 = 1.414[ Cl/ ( Cl+C2 ) ] xACin (公式二 )。在這里 圖1中穩(wěn)壓管DZ1不是用于穩(wěn)壓，DZ1的取值比Vo的最大值略高，是用來(lái)吸收 交流市電經(jīng)C1C2分壓再經(jīng)整流濾波后可能出現(xiàn)的脈沖電壓或本電源電路在極端 情況下如剛斷電又立刻通電時(shí)所可能出現(xiàn)的瞬態(tài)電壓，以保護(hù)穩(wěn)壓IC， DZ1在 正常工作時(shí)并不耗電。該直流電壓Vo由于是電容分壓整流濾波后所得，其特點(diǎn)是它近似恒流源， 內(nèi)阻較大，輸出電壓特性較差。該特點(diǎn)看來(lái)是缺點(diǎn)，其實(shí)它包含有三個(gè)很重要 的優(yōu)點(diǎn)其一是圖1電路在工作中沒(méi)有任何消耗功率的元件，它在空載時(shí)是不
耗電的?。?！其二是圖1電路具有自動(dòng)限流功能，不怕短路，短路時(shí)其功耗反而 急劇減少；其三是圖1電路還有一個(gè)非?？少F的特點(diǎn)在交流電網(wǎng)中呈容性， 可以起到功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?。如何發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)，讓圖1電路能進(jìn)入實(shí)用是本 實(shí)用新型所要解決的最大問(wèn)題。我們來(lái)仔細(xì)看看圖1電路，空載時(shí)其直流輸出電壓Vo 1. 414 [ Cl/( Cl+C2 )] xACin (公式二)，短路時(shí)其最大短路電流Imax由Cl決定，Imax = ACincoCl (公式三)，其中co為交流輸入電壓角頻率。有負(fù)載時(shí)，根據(jù)最大傳輸原理，當(dāng) 負(fù)載逐漸加大，其最大功率輸出發(fā)生在1/2 x Vo時(shí)，此時(shí)電流Io = K x 1/2 x Imax (公式四)，可稱(chēng)Io為最大工作電流，K是當(dāng)所選的Vo較高時(shí)使Cl兩端電壓略 有下降而產(chǎn)生的一個(gè)系數(shù)，K=(1.414ACin-1/2xVo)/1.414ACin (公式五)，大 多數(shù)情況下K=0. 9-1. 0,當(dāng)所選的Vo不太高時(shí)可近似取K=l。只要我們所設(shè)計(jì) 的穩(wěn)壓電源電路能正常地工作在1/2 x Vo至Vo之間，就能把電容分壓電路應(yīng)用 于直流穩(wěn)壓電源中，其中的關(guān)鍵問(wèn)題是當(dāng)空載時(shí)該穩(wěn)壓電路的電流一定要特別 小，才能實(shí)現(xiàn)超低耗能要求，而這是可以做到的。以下將在具體實(shí)施方式
中以 幾個(gè)應(yīng)用電路舉例說(shuō)明使用方法。圖2至圖6是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路一至電路五原 理圖，以幾個(gè)交流電源不隔離的直流穩(wěn)壓電源為例，較為詳細(xì)地說(shuō)明了本實(shí)用 新型在實(shí)際應(yīng)用中的使用方法及計(jì)算方法。詳見(jiàn)具體實(shí)施方式
。交流電源不隔 離的電容分壓型直流穩(wěn)壓電源可用于不需要交流電源隔離的電器如空調(diào)、熱底 盤(pán)的電視機(jī)、電磁爐等作為低功耗直流穩(wěn)壓電源或低功耗待機(jī)電源。對(duì)于需要交流電源隔離的電器，可以在圖1電路后采用隔離型的低輸入電 壓開(kāi)關(guān)電源，以適應(yīng)其比交流電源直接整流濾波低的直流輸出電壓，這樣的電 源可以具有較低的功耗，其電路采用不同廠(chǎng)家的集成電路可以有很多種方式， 圖7給出電路原理框圖并對(duì)其工作原理作出分析。電路原理框圖見(jiàn)圖7,僅舉一 個(gè)具體實(shí)施例見(jiàn)圖8。采用這種隔離型電容分壓型直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，由于開(kāi)關(guān) 電源的工作電壓低了很多，其靜態(tài)功耗和開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗也降低了很多，而 可以不必^吏開(kāi)關(guān)電源工作在極〗氐的占空比狀態(tài)下，/人而提升了穩(wěn)壓電源的效率；再則工作電壓低也降低了對(duì)開(kāi)關(guān)電源的要求，不但 降低了成本，也使開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)更容易了。交流電源隔離的電容分壓型直流 穩(wěn)壓電源可以直接取代現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源而用于大多數(shù)電器中。本實(shí)用新型相對(duì)于使用變壓器降壓整流濾波的穩(wěn)壓電源優(yōu)勢(shì)更加明顯省 去了笨重低效的工頻變壓器，提升了直流電源的效率，并具有功率因數(shù)補(bǔ)償作 用。綜上所述，本實(shí)用新型在很多領(lǐng)域完全可以取代現(xiàn)有的穩(wěn)壓電源從而提高 電源的利用率。本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的變壓器降壓型直流穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)電源型 直流穩(wěn)壓電源之外，又提出了一種從交流電源處獲得低壓直流電源的方法，同 時(shí)本實(shí)用新型不但本身就節(jié)能，而且所具有的功率因數(shù)補(bǔ)償作用對(duì)交流電網(wǎng)日 益惡化的功率因數(shù)將起到改善作用。放眼家用電器，可以說(shuō)幾乎除了白熾燈以 外，所有電器的功率因數(shù)都很低，工廠(chǎng)所用的電器其功率因數(shù)更低，使得目前 交流電網(wǎng)的功率因數(shù)日益惡化，發(fā)電廠(chǎng)必須使用昂貴的大容量功率因數(shù)補(bǔ)償器 來(lái)集中調(diào)整功率因數(shù)，但也只能稍有改善而已，因是集中調(diào)整效果并不理想， 若能推廣本實(shí)用新型，不但本身就節(jié)能，還能分散開(kāi)來(lái)對(duì)交流電網(wǎng)的功率因數(shù) 起改善作用，其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)十分可》見(jiàn)。本實(shí)用新型的有益效果是提供了 一種從交流電源處高效率獲得低壓直流 電源的新方法，它在空載或待機(jī)時(shí)只消耗很少的功率，具有自動(dòng)限流功能，不 怕短路，而且短路時(shí)具有功耗反而急劇減少的特點(diǎn)；另外它在交流電網(wǎng)中呈容 性，可以起到功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?，這一點(diǎn)非?？少F，對(duì)減少能源的消耗十分 有益。本實(shí)用新型用于降低電器輕載或者待機(jī)能耗具有明顯的節(jié)能效果，而且 可作為功率因數(shù)補(bǔ)償器，能提高用電功率因數(shù)、減少功率損耗、吸收電網(wǎng)的有害脈沖，并具有節(jié)電功能，把無(wú)功功率轉(zhuǎn)變?yōu)橛泄β?，是真正的綠色電源?。?！ 本實(shí)用新型若推廣到各種電器中使用，能減少能源的消耗，并能改善交流電網(wǎng) 的諧波電流，提升交流電網(wǎng)的功率因數(shù)，對(duì)緩解日趨緊張的能源壓力有積極作
用，不僅能使消費(fèi)者節(jié)省用電開(kāi)支，更直接的是減少了能源浪費(fèi)和環(huán)保壓力， 對(duì)國(guó)對(duì)家都極為有益。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源中電容分壓整流濾波示意圖； 圖2本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路一原理圖； 圖3本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路二原理圖； 圖4本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路三原理圖； 圖5本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路四原理圖； 圖6本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路五原理圖； 圖7本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源采用隔離型的低輸入電壓開(kāi)關(guān)電 源電路原理框圖；圖8本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路六原理圖。
具體實(shí)施方式
1、圖1是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源中電容分壓整流濾波示意圖。 以一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明各個(gè)參數(shù)的計(jì)算方法例交流電源電壓ACin=220V,交流電源 頻率50Hz，設(shè)計(jì)一個(gè)空載輸出電壓Vo-36V,最大工作電流Io為150mA的直流 電源，才艮據(jù)/>式三和7>式四，Imax-O. 3A， Cl=Imax/ACinco=0. 3/(220 x 6. 28 x 50) 4. 3xE-6(F) =4.3UF，可采用4. 3微法630伏的電容；根據(jù)公式二，可 得C2= ( Cl x ACin/0. 707Vo ) -Cl= ( 4. 3 x 220/0. 707 x 36 ) -4. 3 33 UF，可采 用33微法63伏的電容或無(wú)極性電解電容；電解電容C3的選取方法和普通直流 電源相同，可選用470微法50伏，穩(wěn)壓管DZ1是用來(lái)吸收電網(wǎng)中的脈沖電壓或 本電源電路在極端情況下如剛斷電又立刻通電時(shí)所可能出現(xiàn)的瞬態(tài)電壓，其取 值可比Vo大25。/。-30。/。，即比交流電壓輸入最高時(shí)的Vo值略高，可選用47V/3W
或瞬態(tài)電壓抑制二才及管P6KE47A (47V/5W、瞬態(tài)峰《直功率600W/lms ), DZ1在正 常工作時(shí)并不耗電；此電路在空載時(shí)沒(méi)有任何消耗功率的元件，只是一個(gè)由C1C2 構(gòu)成的功率因數(shù)補(bǔ)償電路。此電路空載功耗為零，最大輸出功率為Vox Io/2=2. 7W。2、圖2是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路一原理圖，采用 HT7105或國(guó)產(chǎn)7105、 7105-1、 7105A-1等微功耗低壓差穩(wěn)壓IC,輸出電壓5V， 最大輸出電流30mA，靜態(tài)電流為4-5微安，可用于不需要交流電源隔離的電器 作為低功耗待機(jī)電源。穩(wěn)壓IC額定功率輸出時(shí)的最低輸入電壓可選為7V,考慮 到交流電壓應(yīng)允許有20%的波動(dòng)，選AV220伏時(shí)其輸入電壓為17.5V,則最高靜 態(tài)輸入電壓為17. 5 x 120%=21V，最低靜態(tài)輸入電壓為17. 5 x 80%=14V;根據(jù)公 式三和公式四，可算得Cl =0. 06/ (220 x 6. 28 x 50) 0. 87UF,可采用0. 91微法 630伏的電容；根據(jù)公式二，可得C2-( 0. 91 x 220/0. 707 x 17. 5 )-O. 91=15. 3 UF， 可采用15微法63伏的電容或無(wú)極性電解電容；HT7105的最大允許輸入電壓為 24V, DZ1可取24V/1W， C3取100微法50伏電解電容；電阻R0是當(dāng)交流電源斷 開(kāi)時(shí)給C1放電的，可選為1MQ或更大些。此電路空載功耗僅為0. 8mW，實(shí)可稱(chēng) 為超微功耗直流穩(wěn)壓電源，而且具有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔茫钦嬲木G色電源。電源IC在應(yīng)用時(shí)都應(yīng)考慮其輸入電壓的最大值不要超過(guò)其最大允許輸入電 壓，本實(shí)用新型的具體實(shí)施例都有符合此要求。當(dāng)電源IC的最大允許輸入電壓 較低時(shí)，本實(shí)用新型略加調(diào)整仍可正常工作，可使穩(wěn)壓IC額定功率輸出時(shí)的最 低輸入電壓選為略大于1/2 xVo，比如選為0. 6Vo，就可降低輸入電壓的最大值， 當(dāng)然這時(shí)要增加最大短路電流Imax以使0. 6Vo時(shí)仍有足夠的工作電流。以圖2 電路為例，如果HT7105'的最大允許輸入電壓是18V,選AV220伏時(shí)其輸入電 壓為14.5伏，則最高靜態(tài)輸入電壓為14. 5x120% =17. 4V，最低靜態(tài)輸入電壓 為14.5x80%=11.6V，則U.6VxO. 6-7V為穩(wěn)壓IC額定功率輸出時(shí)的最低輸 入電壓；這時(shí)電流需i文大到0. 5Vo/ (1-0. 6) Vo=l. 25倍，4艮據(jù)公式三和公式四， 可算得"=1.25 x 0. 06/(220 x 6.28 x 50) 1. 1UF ;根據(jù)公式二，可得C2—1.1x 220/0. 707 x 14. 5 ) -1. 1 22. 5 UF， DZ1可取18V。3、 圖3是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路二原理圖，采用 HT7105等微功耗低壓差穩(wěn)壓IC，加有電流擴(kuò)展電路，輸出電壓5V,最大輸出電 流200mA，靜態(tài)電流為4-5微安，可用于不需要交流電源隔離的電器作為低功耗 直流穩(wěn)壓電源或低功耗待機(jī)電源。穩(wěn)壓器包括電流擴(kuò)展電路額定功率輸出時(shí)的 最低輸入電壓可選為7. 6V，考慮到交流電壓應(yīng)允許有20%的波動(dòng)，選AV220伏 時(shí)其輸入電壓為19伏，則最低靜態(tài)輸入電壓為19x80%=15.2V;根據(jù)公式三和 公式四，可算得ChO. 4/(220 x 6. 28 x 50) 5. 8UF;根據(jù)公式二，可得02=(5. 8x 220/0. 707 x 19 ) -5. 8 = 89UF，可采用89樣t法63伏的無(wú)極性電解電容，89 微法可由33微法和56微法并聯(lián)代用；DZ1取24V/2W, C3取470微法50伏電解 電容；RO選為1MQ。此電路空栽功耗小于lmW，實(shí)可稱(chēng)為超微功耗直流穩(wěn)壓電 源，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證管理委員會(huì)針對(duì)家用電器節(jié)能認(rèn)證法規(guī)的綠色 電源標(biāo)準(zhǔn)，而且還具有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔茫钦嬲木G色電源。4、 圖4是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路三原理圖，采用常 用的7809穩(wěn)壓器，輸出電壓9V，最大輸出電流200mA，靜態(tài)電流約為4毫安， 可用于不需要交流電源隔離的電器作為低功耗直流穩(wěn)壓電源或低功耗待機(jī)電 源。穩(wěn)壓器額定功率輸出時(shí)的最低輸入電壓可選為12V,考慮到交流電壓應(yīng)允許 有20%的波動(dòng)，選AV220伏時(shí)其輸入電壓為30伏，則最低靜態(tài)輸入電壓為30 x 80%=24V;根據(jù)公式三和公式四，可算得Cl =0. 4/ (220 x 6. 28 x 50) 5. 8UF; 根據(jù)公式二，可得C2 =(5.6 x 220/0.707 x 30 ) -5. 6 = 54UF,可采用54微法 63伏的無(wú)極性電解電容，54微法可由33微法和22微法并聯(lián)代用；DZ1取39V/3W 或P6KE39A(39V/5W、瞬態(tài)峰值功率600W/lms )， C3取470微法50伏電解電容； RO選為1MQ。此電路空載功耗約為120mW，其靜態(tài)功耗仍大大低于普通電源的 功耗，仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證管理委員會(huì)針對(duì)家用電器節(jié)能認(rèn)證法規(guī) 的綠色電源標(biāo)準(zhǔn)，而且還具有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?，是真正的綠色電源。5、 圖5是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路四原理圖，采用發(fā)
明人自主設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源，輸出電壓、輸出電流可隨需要設(shè)計(jì)，靜態(tài)電流約為1mA,輸入輸出低壓差，效率很高，可用于不需要交流電源隔離的電器作為直流 穩(wěn)壓電源。若輸出電壓12V,最大輸出電流200mA，穩(wěn)壓器額定功率輸出時(shí)的最 低輸入電壓可選為15V,考慮到交流電壓應(yīng)允許有20%的波動(dòng)，選AV220伏時(shí) 其輸入電壓為37.5伏，則最低靜態(tài)輸入電壓為37. 5 x 80% =30V;根據(jù)公式三和 公式四，可算得Cl =0.4/(220 x 6. 28 x 50) 5. 8UF，因工作電壓略高，考慮到 系數(shù)K的影響Cl可采用6. 2微法630伏的電容；根據(jù)公式二，可得C2=(6. 2 x 220/0. 707 x 37. 5 ) -6. 2=45UF,可采用兩個(gè)22孩史法63伏的無(wú)極性電解電容； DZ1取47V/3W或P6KE47A ( 47V/5W、瞬態(tài)峰值功率600W/lms )， C3取470微法 50伏電解電容；R0選為1MQ。 Q1Q2放大倍數(shù)約為100， Ql電流約10微安，Q2 電流約1毫安，Q3為中功率管或大功率達(dá)林頓管，當(dāng)輸出電流較大時(shí)可采用大 功率達(dá)林頓管，當(dāng)然也可以采用MOS FET管。此電路空載功耗約為40mW，其靜 態(tài)功耗大大低于普通電源的功耗，而且還具有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?，是真正?綠色電源。發(fā)明人自主設(shè)計(jì)的穩(wěn)壓電源其工作范圍很寬，最大允許輸入電壓可以比常 用的穩(wěn)壓IC高，可根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)。6、圖6是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路五原理圖，采用 LM2675-5開(kāi)關(guān)電源IC，輸出電壓5V,最大輸出電流500mA，靜態(tài)電流約為2. 5 mA, 可用于不需要交流電源隔離的電器作為直流穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓器額定功率輸出時(shí) 的最低輸入電壓可選為15V,考慮到交流電壓應(yīng)允許有20%的波動(dòng)，選AV220 伏時(shí)其輸入電壓為37.5伏，則最低靜態(tài)輸入電壓為37. 5 x 80%=30V， LM2675的 最大效率可達(dá)96%,輸出電壓5V效率為90%,可算得當(dāng)輸入電壓為15V輸出電 流500mA時(shí)輸入電流為185mA,根據(jù)公式三和公式四，可算得Cl =0.37/(220 x 6.28 x 50) 5. 35UF,因工作電壓略高，考慮到系數(shù)K的影響Cl可采用5. 8微 法630伏的電容;根據(jù)公式二，可得C2"5. 8 x 220/0. 707 x 37. 5 )-5. 8 42. 3UF, 可采用42微法63伏的無(wú)極性電解電容；DZ1取47V/3W或P6KE47A ( 47V/5W、
瞬態(tài)峰值功率600W/lms ), C3取470微法50伏電解電容；RO選為1MQ 。此電 路空載功耗約為90mW，其靜態(tài)功耗大大低于普通電源的功耗，而且還具有功率 因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?，是真正的綠色電源。接下來(lái)介紹隔離型電容分壓型直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源，這種電源在輕載或者待 機(jī)狀態(tài)下比現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源具有更高的效率。開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路采用不同 廠(chǎng)家的集成電路可以有很多種方式，其電路原理框圖見(jiàn)圖7。7、 圖7本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源采用隔離型的低輸入電壓開(kāi)關(guān) 電源電路原理框圖，交流電源經(jīng)電容分壓整流濾波后，提供了直流電壓給開(kāi)關(guān) 電源使用。開(kāi)關(guān)電源經(jīng)DC/DC變換、高頻變壓器T1隔離和整流濾波，得到隔離 后的直流輸出電壓，此電壓經(jīng)取樣比較再通過(guò)光電耦合器送回開(kāi)關(guān)電源IC進(jìn)行 占空比控制，保證了輸出電壓的穩(wěn)定。由于采用電容分壓，開(kāi)關(guān)電源的工作電 壓低了很多，其靜態(tài)功耗和開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗也降低了很多，對(duì)高頻變壓器的空比狀態(tài)下，因此使得本實(shí)用新型比現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源具有更高的效率。寫(xiě)到這里，發(fā)明人覺(jué)得，此項(xiàng)發(fā)明若得蒙批準(zhǔn)，發(fā)明人要專(zhuān)門(mén)寫(xiě)一本書(shū)才 能更詳細(xì)地推導(dǎo)所有的公式和詳細(xì)介紹使用方法和使用技巧，以使這項(xiàng)發(fā)明更 好地進(jìn)入實(shí)用。在此限于篇幅，隔離型電容分壓型直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源僅舉一個(gè) 具體實(shí)施例見(jiàn)圖8。8、 圖8是本實(shí)用新型電容分壓型直流穩(wěn)壓電源應(yīng)用電路六原理圖，采用UC3842開(kāi)關(guān)電源IC,輸出電壓12V，最大輸出電流500mA，可用于普通電器作為隔離型的直流穩(wěn)壓電源，由于采用低輸入電壓，該電源的靜態(tài)功耗和輕載功耗大大低于傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源。選取開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器的靜態(tài)輸入電壓為交流電壓直接整流濾波后的五份之一約62V,考慮到交流電壓應(yīng)允許有20%的波動(dòng)，則最低靜態(tài)輸入電壓為62 x 80% 50V，額定功率輸出時(shí)的輸入電壓為25V,開(kāi)關(guān)電源的效率可輕松地做到85%，則額定功率輸出時(shí)的輸入電流為282mA，根據(jù)公式三和公式四，可算得Cl-O. 564/(220 x 6. 28 x 50) - 7. 54UF,因該輸入電壓較高，考慮 到系數(shù)K的影響，在這里K= ( 1. 414 x 220 -25 ) / (1. 414 x 220) =0. 92 (公式五)， Cl可采用7.54/0.92 =8. 2微法630伏的電容；根據(jù)公式二，可得C2 = ( 8. 2 x 220/0. 707 x 62 ) -8. 2="UF，可采用33微法80伕的電容或無(wú)極性電解電容； DZ1取75V/3W或P6KE75A (75V/5W、瞬態(tài)峰值功率600W/lms )， C3取1000微法 80伏電解電容；R0選為1MQ; UC3842及其外圍電路仍按常規(guī)方法設(shè)計(jì)，只是 要注意工作電壓較低。因靜態(tài)輸入電壓為交流電壓整流濾波后的五份之一，此 電路空載功耗也就約為普通開(kāi)關(guān)電源的五份之一，大大低于普通開(kāi)關(guān)電源的功 耗，且具有功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?，是真正的綠色電源。從以上具體實(shí)施例可以看出本實(shí)用新型若得以推廣，中國(guó)節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證 管理委員會(huì)針對(duì)家用電器節(jié)能認(rèn)證法規(guī)將我國(guó)家電的待機(jī)能耗標(biāo)準(zhǔn)限定在3W以 內(nèi)的綠色電源標(biāo)準(zhǔn)將得以普及，國(guó)際能源組織制定的"1瓦待機(jī)功耗"的長(zhǎng)期努 力目標(biāo)也將提早實(shí)現(xiàn)！??！最后需指出的是隨著材料和工藝的進(jìn)步，現(xiàn)在生產(chǎn)高電壓大容量的電容 已經(jīng)4艮容易了，比如CBB電容和獨(dú)石電容，價(jià)格并不高，無(wú)極性電解電容也容 易得到。隨著本實(shí)用新型的推廣，必將促進(jìn)新材料和新工藝的發(fā)展，屆時(shí)高電 壓大容量電容的成本還會(huì)大大降低，反過(guò)來(lái)又將進(jìn)一步促進(jìn)本實(shí)用新型的普及 并向大功率化發(fā)展，其成本將明顯低于傳統(tǒng)的直流電源，而又能減少有色金屬 的消耗，本實(shí)用新型的普及對(duì)有效利用能源將起到很大的作用。
權(quán)利要求1、電容分壓型直流穩(wěn)壓電源，它由電容C1C2、整流橋BR1、穩(wěn)壓管DZ1、電解電容C3和直流穩(wěn)壓器組成，其特征在于交流市電由C1C2分壓，BR1全橋整流，C3濾波、DZ1吸收瞬態(tài)電壓后經(jīng)直流穩(wěn)壓，形成電容分壓型直流穩(wěn)壓電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容分壓型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于所述 電容C1的一極接交流電源的一4及，Cl的另一極接C2的一極和BR1的一 個(gè)交流輸入端，C2的另一極接BR1的另一交流輸入端并接入交流電源的 另一極，BR1的正端輸出接DZ1的負(fù)極和C3的正極，BR1的負(fù)端輸出接 DZ1的正極和C3的負(fù)極，以得到未經(jīng)穩(wěn)壓且沒(méi)和電網(wǎng)隔離的直流電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容分壓型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于所述 未經(jīng)穩(wěn)壓且沒(méi)和電網(wǎng)隔離的直流電壓經(jīng)直流穩(wěn)壓得到交流電源不隔離的 直力t《l壓電源。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電容分壓型直流穩(wěn)壓電源，其特征在于所述 未經(jīng)穩(wěn)壓且沒(méi)和電網(wǎng)隔離的直流電壓經(jīng)隔離型的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源得到交流 電源隔離的直流穩(wěn)壓電源。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種電容分壓型直流穩(wěn)壓電源，本實(shí)用新型的目的在于提供一種從交流電源處高效率獲得低壓直流電源的新方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是交流市電先用電容分壓得到一個(gè)較為合適的低壓交流電，再經(jīng)過(guò)整流濾波穩(wěn)壓而獲得所需要的直流穩(wěn)壓電源。本實(shí)用新型在現(xiàn)有的變壓器降壓型直流穩(wěn)壓電源和開(kāi)關(guān)電源型直流穩(wěn)壓電源之外，提出了一種從交流電源處獲得低壓直流電源的新方法電容分壓型直流穩(wěn)壓電源，克服了前兩種方法輕載或者待機(jī)狀態(tài)下效率急劇下降的問(wèn)題。本實(shí)用新型在空載或輕載時(shí)只消耗很少的功率，并具有自動(dòng)限流保護(hù)功能；另外本實(shí)用新型在交流電網(wǎng)中呈容性，可以起到功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)淖饔?。本?shí)用新型用于降低電器輕載或者待機(jī)能耗具有明顯的節(jié)能效果，而且可作為功率因數(shù)補(bǔ)償器，能提高用電功率因數(shù)、減少功率損耗、吸收電網(wǎng)的有害脈沖、改善交流電網(wǎng)的諧波電流，并具有節(jié)電功能，把無(wú)功功率轉(zhuǎn)變?yōu)橛泄β剩钦嬲木G色電源。
文檔編號(hào)H02M5/08GK201017251SQ20072000669
公開(kāi)日2008年2月6日 申請(qǐng)日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月4日
發(fā)明者張亦翔, 張飛然 申請(qǐng)人:張亦翔