兼可抗雷的電解電容降壓的直流電源的制作方法
【專利摘要】一種兼可抗雷的電解電容降壓的直流電源，由正半周降壓?jiǎn)卧?、?fù)半周降壓?jiǎn)卧?、兼有抗雷功能的整流單元、限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧牟糠萁M成，其特征在于：所述的正半周降壓?jiǎn)卧模伺cAC電源的L端連接，另－端與所述的兼有抗雷功能的整流單元的11端連接；所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧模伺cAC電源的N端連接，另－端與所述的兼有抗雷功能的整流單元的22端連接；所述的兼有抗雷功能的整流單元的33端與所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B接，44端與公共端E端相連接；所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?5端既與公共端E端相連接也與負(fù)載RL的－端即輸出電壓VL的負(fù)端相連接，66端與負(fù)載RL的另－端即輸出電壓VL的正端相連接。
【專利說(shuō)明】兼可抗雷的電解電容降壓的直流電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及直流電源領(lǐng)域，尤其涉及一種兼具抗雷功能、采用電解電容降壓的"兼 可抗雷的電解電容降壓的直流電源"。
【背景技術(shù)】
[0002] 任何電子設(shè)備都有一個(gè)共同的部件--直流電源。大到超級(jí)計(jì)算機(jī)、小到袖珍收 音機(jī)，都必須在直流電源的支持下才能正常工作。
[0003] 在無(wú)須與市政交流電源（AC380V、AC220V或AC110V，以下簡(jiǎn)稱AC電源）隔離的場(chǎng) 合，工程技術(shù)人員常常采用：先電容降壓，再整流、濾波、穩(wěn)壓的方法組成直流電源。圖1為 電容降壓的常規(guī)的直流電源，圖中：C為降壓電容、R為其之放電電阻。
[0004] 所述的以圖1為代表的電容降壓的常規(guī)的直流電源，存在以下的二項(xiàng)缺點(diǎn)：
[0005] 第一，根據(jù)圖1的電路結(jié)構(gòu)，所述的的降壓電容C必須采用無(wú)極性電容例如聚丙烯 電容（CBB電容）。這種無(wú)極性電容體積相對(duì)龐大，價(jià)格也較貴。例如，一只20 μ F/450V的 CBB60型電容，乃是一只直徑為40mm、高度為80mm的"龐然大物"，其價(jià)格也高達(dá)十多元。
[0006] 正是因?yàn)?無(wú)極性電容體積相對(duì)龐大，價(jià)格也較貴"，所以，在體積與造價(jià)均受限 止的場(chǎng)合，就不能采用圖1為代表的常規(guī)的直流電源。
[0007] 第二，無(wú)抗雷擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變（EFT)之強(qiáng)脈沖損害的功能。 顯而易見(jiàn)，因?yàn)樗龅闹绷麟娫礋o(wú)抗擊上述強(qiáng)脈沖的功能，所以直流電源本身和接受其供 電的電子設(shè)備易受上述強(qiáng)脈沖的沖擊而損壞。
[0008] 為方便闡述，以下簡(jiǎn)稱"抗擊雷擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變（EFT)的功 能"為"抗雷"功能。
[0009] 電解電容具有以下的特點(diǎn)：
[0010] 1、單位體積的電容量非常大，比其他種類的電容大幾十到數(shù)百倍；
[0011] 2、價(jià)格低，價(jià)格比其它種類的電容具有壓倒性優(yōu)勢(shì)--因?yàn)殡娊怆娙莸慕M成材料 都是普通的工業(yè)材料，比如鋁等，所以價(jià)格低；
[0012] 3、體積小，因?yàn)閱挝惑w積的電容量為其他種類的電容的幾十到數(shù)百倍，所以體積 也遠(yuǎn)小于同容量的其他種類的電容；
[0013] 4、系有極性電容，正向可以承受較高的額定電壓（例如400v)，反向承受電壓的能 力較差，最多僅可承受數(shù)伏電壓；
[0014] 瞬變電壓抑制二極管（TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR)簡(jiǎn)稱TVS，是在穩(wěn)壓管工 藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新產(chǎn)品，圖3顯示了單向瞬變電壓抑制二極管的V- I特性曲線。
[0015] 所述的單向瞬變電壓抑制二極管TVS具有以下特點(diǎn)：
[0016] 1、其之正向特性與普通二極管相同，正向峰值電壓約為1. 2V ;
[0017] 2、其反向特性與PN結(jié)雪崩器件相同：
[0018] (1)、當(dāng)其兩極間的反向電壓小于其擊穿電壓UB時(shí)，其近似開(kāi)路；
[0019] (2)、當(dāng)其兩極間的反向電壓達(dá)到其擊穿電壓UB時(shí)，其近似短路；
[0020] 3、可以承受較大的瞬變峰值脈沖功率，特別適合用作抗雷器件。例如，15KP系列單 向瞬變電壓抑制二極管TVS可以承受15000W瞬變峰值脈沖功率。
[0021] 本發(fā)明的目標(biāo)是：根據(jù)電解電容和單向瞬變電壓抑制二極管TVS的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一 種兼具抗雷功能、采用電解電容降壓的直流電源，以彌補(bǔ)現(xiàn)有的阻容降壓的直流電源之不 足。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0022] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的技術(shù)方案為：一種兼可抗雷的電解電容降壓的直流電源， 由正半周降壓?jiǎn)卧⒇?fù)半周降壓?jiǎn)卧?、兼有抗雷功能的整流單元、限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧牟?份組成，其特征在于：
[0023] 所述的正半周降壓?jiǎn)卧囊欢伺cAC電源的L端連接，另一端與所述的兼有抗雷功 能的整流單元的11端連接；
[0024] 所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧囊欢伺cAC電源的N端連接，另一端與所述的兼有抗雷功 能的整流單元的22端連接；
[0025] 所述的兼有抗雷功能的整流單元的33端與所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧噙B接， 44端與公共端E端相連接；
[0026] 所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?5端既與公共端E端相連接也與負(fù)載RL的一端即 輸出電壓VL的負(fù)端相連接，66端與負(fù)載RL的另一端即輸出電壓VL的正端相連接。
[0027] 所述的正半周降壓?jiǎn)卧傻谝粏蜗蛩沧冸妷阂种贫O管TVS1、電解電容C1、高頻 電容C2組成，并且，所述的第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1之負(fù)極、所述的電解電容C1 之正極、所述的高頻電容C2之一端均與AC電源的L端連接，所述的第一單向瞬變電壓抑制 二極管TVS1之正極、所述的電解電容C1之負(fù)極、所述的高頻電容C2之另一端均與所述的 兼有抗雷功能的整流單元的11端連接。
[0028] 所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧傻诙蜗蛩沧冸妷阂种贫O管TVS2、電解電容C4、高頻 電容C3組成，并且，所述的第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2之負(fù)極、所述的電解電容C4 之正極、所述的高頻電容C3之一端均與AC電源的N端連接，所述的第二單向瞬變電壓抑制 二極管TVS2之正極、所述的電解電容C4之負(fù)極、所述的高頻電容C3之另一端均與所述的 兼有抗雷功能的整流單元的22端連接。
[0029] 所述的兼有抗雷功能的整流單元由第一整流二極管D1、第二整流二極管D2、第三 單向瞬變電壓抑制二極管TVS3、第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4組成，并且，它們按以 下兩種不同的連接方法組成所述的兼有抗雷功能的整流單元：
[0030] (a)、所述的第一整流二極管D1之負(fù)極、所述的第三單向瞬變電壓抑制二極管 TVS3之正極均與所述的11端連接；所述的第二整流二極管D2之負(fù)極、所述的第四單向瞬 變電壓抑制二極管TVS4之正極均與所述的22端連接；所述的第一整流二極管D1之正極、 所述的第二整流二極管D2之正極均與所述的44端連接；所述的第三單向瞬變電壓抑制二 極管TVS3之負(fù)極、所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4之負(fù)極均與所述的33端連 接。
[0031] (b)、所述的第二整流二極管D2之正極、所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管 TVS4之負(fù)極均與所述的11端連接；所述的第一整流二極管D1之正極、所述的第三單向瞬 變電壓抑制二極管TVS3之負(fù)極均與所述的22端連接；所述的第一整流二極管D1之負(fù)極、 所述的第二整流二極管D2之負(fù)極均與所述的33端連接；所述的第三單向瞬變電壓抑制二 極管TVS3之正極、所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4之正極均與所述的44端連 接。
[0032] 應(yīng)用本發(fā)明，可以取得以下的有益效果：
[0033] 1、在所述的正半周降壓?jiǎn)卧校捎昧穗娊怆娙軨1、高頻電容C2、第一單向瞬變 電壓抑制二極管TVS1相并聯(lián)的電路，取得了以下的有益效果：
[0034] (1)、電解電容C1承受的反向電壓僅1. 2V--即第一單向瞬變電壓抑制二極管 TVS1的正向峰值電壓一解決了電解電容反向耐壓能力低的技術(shù)問(wèn)題；
[0035] ⑵、1?頻干擾通過(guò)1?頻電容C2芳路，消除了 1?頻干擾對(duì)電解電容C1的影響；
[0036] (3)、當(dāng)雷擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變（EFT)之強(qiáng)脈沖到來(lái)且電解電容 C1兩端的電壓達(dá)到第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1的擊穿電壓UB時(shí)，所述的TVS1擊穿 短路，所述的電解電容C1兩端的電壓降為零，即電解電容C1獲得了雷擊保護(hù)，使其免糟雷 擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變（EFT)之強(qiáng)脈沖的損害。
[0037] 2、在所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧?，采用了與正半周降壓?jiǎn)卧嗨频碾娐?，也同樣?得了以上所述的一系列有益效果。
[0038] 3、所述的兼有抗雷功能的整流單元與所述的正半周降壓?jiǎn)卧⑺龅呢?fù)半周降壓 單元相配合，使本發(fā)明所指的直流電源具備了抗擊雷擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變 (EFT)之強(qiáng)脈沖的能力，直流電源本身和接受其供電的電子設(shè)備因此而受到了抗雷保護(hù)。
[0039] 4、前已述，一只20 μ F/450V的CBB60型電容，是一只直徑為40mm、高度為80mm的 "龐然大物"，價(jià)格也高達(dá)十多元。而一只20 μ F/400V的電解電容，體積約為前者CBB60型 電容的十分之一，價(jià)格僅幾角錢(qián)，約為前者的三十分之一。
[0040] 與現(xiàn)有技術(shù)的阻容降壓的直流電源相比較，由于本發(fā)明所指的直流電源采用了體 積小、價(jià)格低的電解電容降壓，因此體積和造價(jià)均大幅下降。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0041] 圖1為常規(guī)的電容降壓的直流電源示意圖，
[0042] 圖2為本發(fā)明的原理方框圖，
[0043] 圖3為單向瞬變電壓抑制二極管TVS的V- I特性曲線圖，
[0044] 圖4為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例1的電路原理圖，
[0045] 圖5為實(shí)施例1在第一個(gè)正半周的等效電路原理圖，
[0046] 圖6為實(shí)施例1在負(fù)半周的等效電路原理圖，
[0047] 圖7為實(shí)施例1從第二個(gè)正半周開(kāi)始的正半周的等效電路原理圖
[0048] 圖8為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例2的電路原理圖
[0049] 圖9為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例3的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0050] 下面，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0051] 結(jié)合圖2 : -種兼可抗雷的電解電容降壓的直流電源，由正半周降壓?jiǎn)卧?01、負(fù) 半周降壓?jiǎn)卧?02、兼有抗雷功能的整流單元103、限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?04四部份組成，其 特征在于：
[0052] 所述的正半周降壓?jiǎn)卧?01的一端與AC電源的L端連接，另一端與所述的兼有抗 雷功能的整流單元103的11端連接；
[0053] 所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧?02的一端與AC電源的N端連接，另一端與所述的兼有抗 雷功能的整流單元103的22端連接；
[0054] 所述的兼有抗雷功能的整流單元103的33端與所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?04 相連接，44端與公共端E端相連接；
[0055] 所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?04的55端既與公共端E端相連接也與負(fù)載RL的一 端即輸出電壓VL的負(fù)端相連接，66端與負(fù)載RL的另一端即輸出電壓VL的正端相連接。
[0056] 圖4為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例1的電路原理圖。結(jié)合圖2、圖4 :
[0057] 所述的正半周降壓?jiǎn)卧?01由第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1、電解電容C1、 高頻電容C2組成，并且，所述的第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1之負(fù)極、所述的電解電 容C1之正極、所述的高頻電容C2之一端均與AC電源的L端連接，所述的第一單向瞬變電 壓抑制二極管TVS1之正極、所述的電解電容C1之負(fù)極、所述的高頻電容C2之另一端均與 所述的兼有抗雷功能的整流單元103的11端連接。
[0058] 所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧?02由第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2、電解電容C4、 高頻電容C3組成，并且，所述的第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2之負(fù)極、所述的電解電 容C4之正極、所述的高頻電容C3之一端均與AC電源的N端連接，所述的第二單向瞬變電 壓抑制二極管TVS2之正極、所述的電解電容C4之負(fù)極、所述的高頻電容C3之另一端均與 所述的兼有抗雷功能的整流單元103的22端連接。
[0059] 所述的兼有抗雷功能的整流單元103由第一整流二極管D1、第二整流二極管D2、 第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3、第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4組成，并且，所 述的第一整流二極管D1之負(fù)極、所述的第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3之正極均與所 述的11端連接；所述的第二整流二極管D2之負(fù)極、所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管 TVS4之正極均與所述的22端連接；所述的第一整流二極管D1之正極、所述的第二整流二 極管D2之正極均與所述的44端連接；所述的第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3之負(fù)極、 所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4之負(fù)極均與所述的33端連接。
[0060] 在本實(shí)施例1中，所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?04由限流電阻R1、濾波電容C5、濾 波電容C6、穩(wěn)壓二極管DW組成，并且，限流電阻R1的一端與所述的兼有抗雷功能的整流單 元103的33端連接，另一端與所述的66端連接；濾波電容C5的一端、濾波電容C6的正極、 穩(wěn)壓二極管DW的負(fù)極均與所述的66端連接；濾波電容C5的另一端、濾波電容C6的負(fù)極、 穩(wěn)壓二極管DW的正極均與所述的55端連接；所述的55端與公共端E連接。
[0061] 結(jié)合圖2、圖4、圖5,高頻電容C2、高頻電容C3的功能是旁路高頻，以消除高頻干 擾對(duì)電解電容C1和電解電容C4的影響。由于高頻電容C2的電容量遠(yuǎn)小于電解電容C1的 電容量，高頻電容C3的電容量遠(yuǎn)小于電解電容C4的電容量，因此，高頻電容C2、高頻電容 C3對(duì)本發(fā)明的充放電過(guò)程的影響甚微，可不作考慮。
[0062] 結(jié)合圖4、圖5,接通AC電壓后，在AC電壓第一個(gè)正半周期間，AC電壓的瞬時(shí)值 為VI，在該VI的驅(qū)動(dòng)下，L端為呈高電平的" + "端，N端為呈低電平的端。在此"AC 電壓第一個(gè)正半周期間"，第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1、第四單向瞬變電壓抑制二極 管TVS4、第一整流二極管D1均處于反向偏置的截止?fàn)顟B(tài)；而第三單向瞬變電壓抑制二極管 TVS3、第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2、第二整流二極管D2則均處于正向偏置的導(dǎo)通狀 態(tài)。根據(jù)所述的相關(guān)二極管的工作狀態(tài)，可以獲得第一個(gè)正半周的"等效電路原理圖"圖 5 〇
[0063] 結(jié)合圖5,在第一個(gè)正半周期間，充電電流h沿著L一Cl-TVS3-Rl-RL - D2- TVS2 - N路徑流動(dòng)，該電流h與第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2上的電流iD2基本相 等，艮卩i! ~ iD2
[0064] 結(jié)合圖4、圖5,在AC電壓正半周期間，隨著充電電流h的流動(dòng)，AC電壓對(duì)電解電 容C1充電，使該電解電容C1獲得數(shù)值為ν α的電壓。
[0065] 由于第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2處于正向偏置的導(dǎo)通狀態(tài)，其正向峰值 電壓V D2約為1.2V，即VD2 ~ 1.2V，因此電解電容C4承受的反向電壓很低，僅1.2V，相當(dāng)于 所述的電解電容C4受到了第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2的"正向?qū)ūＷo(hù)"。此"正 向?qū)ūＷo(hù)"的電路設(shè)計(jì)，解決了電解電容不能承受高反向電壓的技術(shù)問(wèn)題。
[0066] 另一方面，由于與所述的電解電容C4并聯(lián)的第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2 處于正向偏置的導(dǎo)通狀態(tài)，因此，在第一個(gè)正半周，所述的電解電容C4將進(jìn)入既不充電也 不放電的"空置休息"的狀態(tài)?；蛘f(shuō)，在第一個(gè)正半周，所述的電解電容C4未充電，是"空" 的。
[0067] 結(jié)合圖5,若忽略處于導(dǎo)通狀態(tài)的第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2、第三單向 瞬變電壓抑制二極管TVS3、第二整流二極管D2的"正向峰值電壓"，則輸出電壓VL、AC電壓 的瞬時(shí)值VI、電解電容C1上的電壓^之間的數(shù)值關(guān)系為：
[0068] VL ^ VI - VC1 - i^l..................... (1)
[0069] 上述（1)式中，ijl為限流電阻R1上的電壓；
[0070] 上述⑴式顯現(xiàn)了電解電容C1的"降壓"作用，其所降的電壓即為VC1
[0071] 圖6為實(shí)施例1在負(fù)半周的等效電路原理圖。結(jié)合圖4、圖6,在AC電壓負(fù)半周期 間，在AC電壓的瞬時(shí)值V2的驅(qū)動(dòng)下，N端為呈高電平的" + "端，L端為呈低電平的端。在 此負(fù)半周期間，第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2、第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3、 第二整流二極管D2均處于反向偏置的截止?fàn)顟B(tài)；而第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1、第 四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4、第一整流二極管D1則均處于正向偏置的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0072] 前已述，在AC電壓正半周期間，AC電壓已對(duì)電解電容C1充電。進(jìn)入AC電壓負(fù)半 周后，該電解電容C1將放電，放電電流為U，由于與該電解電容C1并聯(lián)的第一單向瞬變 電壓抑制二極管TVS1此時(shí)處于正向偏置的導(dǎo)通狀態(tài)，因此，所述的電解電容C1放電結(jié)束 以后，將受到第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1的"正向?qū)ūＷo(hù)"并進(jìn)入既不充電也不 放電的"空置休息"的狀態(tài)。
[0073] 前已述，在AC電壓正半周期間，所述的電解電容C4接受與其并聯(lián)的第二單向瞬變 電壓抑制二極管TVS2的"正向?qū)ūＷo(hù)"，為"空置休息"的狀態(tài)，因此，所述的電解電容C4 在正半周期間未充電是"空"的。進(jìn)入負(fù)半周以后，AC電壓對(duì)其充電，使其獲得數(shù)值為的 電壓。
[0074] AC電壓對(duì)所述的電解電容C4充電的電流為i2，與所述的電解電容C1放電情況相 對(duì)應(yīng)，該充電電流i2分時(shí)域存在以下兩種狀態(tài)：
[0075] 1、在所述的電解電容C1放電的時(shí)域內(nèi)：i2 =
[0076] 上式中，iD1為第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2上的電流，iel為電解電容Cl的 放電電流。
[0077] 2、所述的電解電容C1放電結(jié)束后的時(shí)域內(nèi)：i2 = iM
[0078] 圖7為實(shí)施例1從第二個(gè)正半周開(kāi)始的正半周的等效電路原理圖，與圖5所示的 "第一個(gè)正半周的等效電路原理圖"相比較，前者圖7后者圖5都表示實(shí)施例1在AC電壓為 正半周時(shí)的工作狀態(tài)，所不同的是：在圖5中，AC電壓為"第一個(gè)正半周"，電解電容C4是 "空"的；在圖7中，該電解電容C4已在"第一個(gè)正半周"之后的負(fù)半周充了電壓(見(jiàn)圖 6)。除了此區(qū)別，圖7與圖5的工作過(guò)程完全相同，這里不再贅述。
[0079] 綜上所述并結(jié)合圖2、圖4,可以總結(jié)出本發(fā)明以下技術(shù)特征：
[0080] 1、在AC電壓的正半周，正半周降壓?jiǎn)卧?01中的電解電容C1充電，負(fù)半周降壓?jiǎn)?元102中的電解電容C4放電并進(jìn)入"空置休息"的狀態(tài)。
[0081] 2、在AC電壓的負(fù)半周，正半周降壓?jiǎn)卧?01中的電解電容C1放電并進(jìn)入"空置休 息"的狀態(tài)，負(fù)半周降壓?jiǎn)卧?02中的電解電容C4充電。
[0082] 簡(jiǎn)言之：在正半周，電解電容C1充電，電解電容C4放電后休息；
[0083] 在負(fù)半周，電解電容C4充電，電解電容C1放電后休息。
[0084] 3、在AC電壓的正半周，所述的電解電容C4接受第二單向瞬變電壓抑制二極管 TVS2的"正向?qū)ūＷo(hù)"；
[0085] 4、在AC電壓的負(fù)半周，所述的電解電容C1接受第一單向瞬變電壓抑制二極管 TVS1的"正向?qū)ūＷo(hù)"。
[0086] 簡(jiǎn)言之：在正半周，電解電容C4接受二極管TVS2的"正向?qū)ūＷo(hù)"；
[0087] 在負(fù)半周，電解電容C1接受二極管TVS1的"正向?qū)ūＷo(hù)"。
[0088] 下面，結(jié)合圖4闡述本發(fā)明的抗雷擊功能：
[0089] 1、當(dāng)L端為高電平、N端為低電平的雷擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變（EFT) 之正向強(qiáng)脈沖（簡(jiǎn)稱正向雷擊脈沖）到來(lái)時(shí)：
[0090] 第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2、第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3為正向 偏置的導(dǎo)通狀態(tài)；
[0091] 再結(jié)合圖3、圖4,受上述正向強(qiáng)脈沖的作用，第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1 處于反向偏置的狀態(tài)。此時(shí)，如果所述的強(qiáng)脈沖已經(jīng)達(dá)到足夠損壞后續(xù)器件的強(qiáng)度，那么， 所述的第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1的反向偏置電壓將達(dá)到其反向擊穿電壓UB的 值，二極管TVS1便因反向擊穿而呈導(dǎo)通狀態(tài)；
[0092] 同理，受上述強(qiáng)脈沖的作用，第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4也因反向擊穿而 呈導(dǎo)通狀態(tài)；
[0093] 前已述，瞬變電壓抑制二極管可以承受較大的瞬變峰值脈沖功率，特別適合用作 抗雷器件。例如，15KP系列單向瞬變電壓抑制二極管TVS可以承受15000W瞬變峰值脈沖功 率。
[0094] 由于上述強(qiáng)脈沖到來(lái)之后，所述的二極管TVS2、二極管TVS3為正向偏置的導(dǎo)通狀 態(tài)，所述的二極管TVS1、二極管TVS4為反向偏置的擊穿導(dǎo)通狀態(tài)，因此，強(qiáng)脈沖電流將沿著 L端--TVS1--TVS3--TVS4--TVS2--N端的路徑流動(dòng)，S卩：正向雷擊脈沖電流只 在TVS1?TVS4四只單向瞬變電壓抑制二極管之間流動(dòng)。
[0095] 2、當(dāng)N端為高電平、L端為低電平的雷擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變（EFT) 之反向強(qiáng)脈沖（簡(jiǎn)稱反向雷擊脈沖）到來(lái)時(shí)，用上述同樣的分析方法可得出結(jié)論：所述的反 向雷擊脈沖電流將沿著N端--TVS2--TVS4--TVS3--TVS1--L端的路徑流動(dòng)。 [0096] 綜上所述，雷擊閃電或靜電放電（ESD)、電氣快瞬變（EFT)之強(qiáng)脈沖電流只流過(guò)所 述的第一至第四這四只單向瞬變電壓抑制二極管而不會(huì)流向其他器件，本發(fā)明所指的直流 電源和接受其供電的電子設(shè)備因此而受到了"抗雷保護(hù)"。
[0097] 圖8為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例2的電路原理圖。與實(shí)施例1的電路相比較，本實(shí)施 例互移了第一整流二極管D1、第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4的位置，同時(shí)也互移了第 二整流二極管D2、第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3的位置，使兼有抗雷功能的整流單元 103中的四只二極管的連接方法變?yōu)椋旱谒膯蜗蛩沧冸妷阂种贫O管TVS4之負(fù)極、第二整 流二極管D2之正極均與所述的11端連接；第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3之負(fù)極、第 一整流二極管D1之正極均與所述的22端連接；第一整流二極管D1之負(fù)極、第二整流二極 管D2之負(fù)極均與所述的33端連接；第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4之正極、第三單向 瞬變電壓抑制二極管TVS3之正極均與所述的44端連接。
[0098] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員不難分析，本實(shí)施例作了上述改動(dòng)后，其工作原理、工作過(guò)程、 抗雷功能仍與實(shí)施例1相同。
[0099] 圖9為本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例3的電路原理圖。與實(shí)施例1的電路相比較，本實(shí)施 例作了下述改動(dòng)：
[0100] (1)、互移了第一整流二極管D1、第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4的位置，同時(shí) 也互移了第二整流二極管D2、第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3的位置；
[0101] ⑵、將"限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?04"中的穩(wěn)壓二極管DW改為集成三端穩(wěn)壓器IC1。
[0102] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本實(shí)施例作了上述改動(dòng)后，其工作原理、工作過(guò)程、 抗雷功能仍與實(shí)施例1相同。
[0103] 以上公開(kāi)了本發(fā)明的技術(shù)方案，并通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 理解：所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并非局限本發(fā)明于所述的實(shí)施例所描述的范 圍內(nèi)，一切根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)所作的變型、修改或替代，都應(yīng)在本發(fā)明《權(quán)利要求書(shū)》所界 定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種兼可抗雷的電解電容降壓的直流電源，由正半周降壓?jiǎn)卧?、?fù)半周降壓?jiǎn)卧⒓?有抗雷功能的整流單元、限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧牟糠萁M成，其特征在于：所述的正半周降壓 單元的一端與AC電源的L端連接，另一端與所述的兼有抗雷功能的整流單元的11端連接； 所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧囊欢伺cAC電源的N端連接，另一端與所述的兼有抗雷功能的整流 單元的22端連接；所述的兼有抗雷功能的整流單元的33端與所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?相連接，44端與公共端E端相連接；所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?5端既與公共端E端相 連接也與負(fù)載RL的一端即輸出電壓VL的負(fù)端相連接，66端與負(fù)載RL的另一端即輸出電壓 VL的正端相連接；其中， 所述的限流濾波及穩(wěn)壓?jiǎn)卧?04由限流電阻R1、濾波電容C5、濾波電容C6、穩(wěn)壓二極管 DW組成，并且，限流電阻R1的一端與所述的兼有抗雷功能的整流單元103的33端連接，另 一端與所述的66端連接；濾波電容C5的一端、濾波電容C6的正極、穩(wěn)壓二極管DW的負(fù)極 均與所述的66端連接；濾波電容C5的另一端、濾波電容C6的負(fù)極、穩(wěn)壓二極管DW的正極 均與所述的55端連接；所述的55端與公共端E連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的直流電源，其中， 所述的正半周降壓?jiǎn)卧傻谝粏蜗蛩沧冸妷阂种贫O管TVS1、電解電容C1、高頻電容 C2組成，并且，所述的第一單向瞬變電壓抑制二極管TVS1之負(fù)極、所述的電解電容C1之正 極、所述的高頻電容C2之一端均與AC電源的L端連接，所述的第一單向瞬變電壓抑制二極 管TVS1之正極、所述的電解電容C1之負(fù)極、所述的高頻電容C2之另一端均與所述的兼有 抗雷功能的整流單元的11端連接。 所述的負(fù)半周降壓?jiǎn)卧傻诙蜗蛩沧冸妷阂种贫O管TVS2、電解電容C4、高頻電容 C3組成，并且，所述的第二單向瞬變電壓抑制二極管TVS2之負(fù)極、所述的電解電容C4之正 極、所述的高頻電容C3之一端均與AC電源的N端連接，所述的第二單向瞬變電壓抑制二極 管TVS2之正極、所述的電解電容C4之負(fù)極、所述的高頻電容C3之另一端均與所述的兼有 抗雷功能的整流單元的22端連接。
3. 如權(quán)利要求1所述的兼有抗雷功能的整流單元由第一整流二極管D1、第二整流二極 管D2、第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3、第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4組成，并且， 所述兼有抗雷功能的整流單元的連接方式為如下二者之一： (a) 、所述的第一整流二極管D1之負(fù)極、所述的第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3之 正極均與所述的11端連接；所述的第二整流二極管D2之負(fù)極、所述的第四單向瞬變電壓抑 制二極管TVS4之正極均與所述的22端連接；所述的第一整流二極管D1之正極、所述的第 二整流二極管D2之正極均與所述的44端連接；所述的第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3 之負(fù)極、所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4之負(fù)極均與所述的33端連接； (b) 、所述的第二整流二極管D2之正極、所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4之 負(fù)極均與所述的11端連接；所述的第一整流二極管D1之正極、所述的第三單向瞬變電壓抑 制二極管TVS3之負(fù)極均與所述的22端連接；所述的第一整流二極管D1之負(fù)極、所述的第 二整流二極管D2之負(fù)極均與所述的33端連接；所述的第三單向瞬變電壓抑制二極管TVS3 之正極、所述的第四單向瞬變電壓抑制二極管TVS4之正極均與所述的44端連接。
【文檔編號(hào)】H02M7/00GK104052311SQ201410318939
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月6日
【發(fā)明者】汪孟金 申請(qǐng)人:寧波市鎮(zhèn)海華泰電器廠