高效非隔離電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為用戶提供一種高效非隔離電源，包括有高效非隔離恒流電源和高效非隔離穩(wěn)壓電源。該電源由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出電路組成。工作原理是：通過整流橋堆把220伏市電整流為脈動直流電壓，再通過輔助電源電路、控制電路和輸出電路轉(zhuǎn)換為輸出電壓0-300伏、輸出電流2安培、根據(jù)負(fù)載電壓要求將其調(diào)整為自動恒定電流輸出電源及穩(wěn)定電壓輸出電源。該電源線路所用器件少，制造成本低，體積小，輸出功率接近無損耗，在高達(dá)500瓦時也無需散熱器。該電源用于驅(qū)動Led燈具有良好的調(diào)光功能。解決了目前Led燈具電流驅(qū)動的低效率問題，為高效恆流及穩(wěn)壓直流電源的市場需求提供了技術(shù)保障。
【專利說明】高效非隔離電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高效非隔離式電源裝置，其效率特別高，目的是用作各種LED燈具的驅(qū)動電源及其他廣泛用途。

【背景技術(shù)】
[0002]目前普遍認(rèn)可開關(guān)電源，但國內(nèi)外的開關(guān)電源現(xiàn)實情況不令人滿意，比如一般的開關(guān)電源能耗還大，電源效率不夠高，部分功率變成熱量而消耗掉，還需要用散熱器來散發(fā)這些熱量。
[0003]使用最廣泛的開關(guān)電源是隔離式開關(guān)電源，其效率一般在80-90%之間，這意味著發(fā)熱嚴(yán)重，浪費能量多，散熱負(fù)擔(dān)重，而且體積也很大。例如，成都明緯公司生產(chǎn)銷售的100瓦電源，體積為234X68X38.8mm3 = 617cm3，功率密度為100/617 = 0.16瓦/W。國外，如Infineon推出的方案ICL8001G，功率可達(dá)10W-60W，印刷電路板面積為20mmX70mm，效率為90%。由此可見，國內(nèi)外開關(guān)電源的效率、體積、功率密度也是差不多的。同時，人們正在想法減小電源體積，提高電源效率、壽命，這也是目前開關(guān)電源的發(fā)展趨勢。
[0004]目前能查到的較好的非隔離恒流電源為HA22004PB，它的最佳輸出電壓為150-180伏，最大輸出電流為60毫安時輸出的最低電壓為90伏；輸出電流為20毫安時，輸出的最低電壓為30伏，可見其穩(wěn)流效果欠佳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的在于:針對目前開關(guān)電源一般成本較高，體積較大，效率僅為80-90%較低的技術(shù)難題，為用戶提供一種具有電子線路結(jié)構(gòu)簡單，使用電子元器件少，體積小，能量損耗極低，不需使用散熱器散熱，效率能高達(dá)99%的高效非隔離電源。
[0006]為達(dá)到本發(fā)明的發(fā)明目的，必須實施下述技術(shù)方案:
[0007]高效非隔離電源，包括有高效非隔離恒流電源與高效非隔離穩(wěn)壓電源，其中所述的:
[0008]高效非隔離恒流電源，是包括有由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出恒流電路所組成的系統(tǒng)；其中:
[0009]所述整流電路:其整流橋堆(I)的輸入兩端連接220伏交流市電，其輸出的兩端有一端接地，另一端則輸出頻率為100赫茲、波形為正弦波正半周脈動直流電壓VO ；
[0010]所述輔助電源電路:是將由整流橋堆(I)輸出的脈動直流電壓V0，經(jīng)二極管(9)整流、電容(15)濾波，輸出約為310伏的直流電壓Vl ;在該電路中二極管(9)的陽極連接VO電壓線，二極管(9)的陰極電壓線Vl分別與電容(15)的高壓極、電阻(18)的高壓端連接，而電容(15)的低壓極則接地GND;
[0011]所述控制電路:是由觸壓確定電路和硅觸執(zhí)行電路所組成；
[0012]其中的觸壓確定電路，是由電阻(2)、二極管(3)、電阻(4)、電容(5)、電容(6)、二極管(7)、電容(8)、電阻(19)、二極管(20)、二極管(21)和穩(wěn)壓二極管(22)所組成；其中:二極管(3)的陽極和電容(6)的高壓極與VO電壓線相連接；二極管(3)的陰極通過電阻(4)的輸出電壓線Vb，分別連接電阻(2)的高壓端、電容(5)的高壓極、二極管(7)的陽極、三極管(10)的基極以及電容(6)的低壓極；電容(5)的低壓極與二極管(7)的陰極共連，其電壓線Ve分別連接到三極管(10)的發(fā)射極、二極管(21)的陽極、由電阻19和二極管(20)并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的低壓端和電容(8)的高壓極；二極管(21)的陰極連接穩(wěn)壓二極管(22)的陰極，使由二極管(21)和穩(wěn)壓二極管(22)組成鉗位電路；電阻(2)的低壓端與電容⑶的低壓極共線接地，并連接到整流橋堆⑴的接地端；
[0013]這塊電路提供了正弦波正半周脈動直流電壓VO下降沿確定點被觸發(fā)時的市電瞬時電壓，它最終決定著本電源輸出電壓Vout的電壓值；
[0014]其中的硅觸執(zhí)行電路，是由三極管(10)、可控硅(11)、電阻(12)、電阻(13)、電容
[14]、電阻(16)、電容(17)、電阻(23)、場效應(yīng)管(24)、穩(wěn)壓二極管(25)和電容(26)所組成;其中:
[0015]可控硅(11)的陽極與VO電壓線連接，其陰極的Vk電壓線，一個支路通過電阻
(13)連接到由電阻(12)和電容(14)并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路的低壓端和可控硅(11)的控制極，此并聯(lián)電路的高壓端則連接到三極管(10)的集電極上；
[0016]Vk電壓線的另一個支路連接到由電阻(16)和電容(17)并聯(lián)所組成并聯(lián)電路的高壓端上，此并聯(lián)電路的低壓端則接地；
[0017]Vk電壓線的第三個支路連接到由電阻(23)、場效應(yīng)管(24)、穩(wěn)壓二極管(25)、電容(26)所組成的延時開關(guān)電路中場效應(yīng)管(24)的漏極，并通過它的源極連接到二極管
(27)的陽極，電阻(23)的高壓端連接Vl電壓線，其低壓端分別連接場效應(yīng)管(24)的柵極和由穩(wěn)壓二極管(25)、電容(26)并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的高壓端，此并聯(lián)電路的低壓端與場效應(yīng)管(24)的源極連接；
[0018]這塊電路提供可控硅(11)觸發(fā)導(dǎo)通所需要的觸發(fā)電壓脈沖，還使可控硅(11)觸發(fā)導(dǎo)通且延遲一段時間后因場效應(yīng)管(24)導(dǎo)通，才使可控硅(11)的陰極與二極管(27)的陽極連接起來，自此以后二極管(27)陽極電位就是Vk電壓線的電位，避免了初次開機時可控娃(11)剛觸發(fā)導(dǎo)通時的不確定電壓被輸出；
[0019]所述輸出恒流電路:是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成；其中:
[0020]反饋放大電路是由電阻(18)、電阻(19)、二極管(20)、場效應(yīng)管(28)、穩(wěn)壓二極管
(29)、電容(30)和電阻(31)所組成；其中:
[0021]二極管(9)陰極的電壓線Vl通過電阻(18)，其一個支路通過由電阻(19)和二極管(20)并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路連接到二極管(21)的陽極上；而其另一個支路連接到場效應(yīng)管(28)的漏極上，通過場效應(yīng)管(28)的柵極，其一個分支通過電阻(31)連接到輸出取樣電路的取樣點；另一個分支連接由穩(wěn)壓二極管(29)和電容(30)并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路的高壓端，這個并聯(lián)電路的低壓端接地，場效應(yīng)管(28)的源極也接地；
[0022]輸出采樣電路是由二極管(27)、電容(32)、電阻(33)和負(fù)載組成；其中:
[0023]二極管(27)陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、穩(wěn)壓二極管(22)的陽極、接地電容(32)的高壓極上；負(fù)載的低壓端連接電阻(33)的高壓端并組成輸出采樣電路的采樣點，反饋放大電路就是通過電阻(31)連接到這個采樣點的；
[0024]這塊輸出恒流電路提供本電源輸出電流的采樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，以及從二極管(27)獲得最終輸出電流電壓。
[0025]高效非隔離電源中的高效非隔離穩(wěn)壓電源(見圖2)，包括有由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出穩(wěn)壓電路所組成的系統(tǒng)；該系統(tǒng)中的整流電路和輔助電源電路與高效非隔離恒流電源中的整流電路及輔助電源電路結(jié)構(gòu)相同；其控制電路的結(jié)構(gòu)與高效非隔離恒流電源中的控制電路結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別是在高效非隔離穩(wěn)壓電源的控制電路中省去了由二極管(21)與穩(wěn)壓二極管(22)串聯(lián)組成的鉗位電路；
[0026]而所述的輸出穩(wěn)壓電路:是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成；其中的反饋放大電路與高效非隔離恒流電源輸出恒流電路中的反饋放大電路結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別的是輸出穩(wěn)壓電路中的輸出采樣電路，是由二極管(27)、電容(32)、電阻(34)、電阻(33)和負(fù)載組成；其中:
[0027]二極管(27)陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、電阻(34)的高壓端及接地電容(32)的高壓極上；由電阻(34)和電阻(33)串聯(lián)組成采樣電路，采樣點就是電阻(34)的低壓端和電阻(33)的高壓端的連接點，反饋放大電路就是通過電阻(31)連接到這個采樣點的；電阻(33)的低壓端接地，負(fù)載低壓端也接地；
[0028]這塊電路提供本電源輸出電壓的采樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，并從二極管(27)獲得最終輸出電流電壓。
[0029]本發(fā)明高效非隔離電源的工作原理如下:
[0030]圖3給出了高效非隔離恒流電源的原理方框圖，它由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出恒流電路四個部分組成。其中控制電路又由觸壓確定電路和硅觸執(zhí)行電路組成。
[0031]下面結(jié)合圖1，對高效非隔離恒流電源的工作原理進(jìn)行說明。
[0032]其整流電路為本電源工作提供所需直流電源。在整流電路中，交流220伏市電輸入整流橋堆(I)的兩個輸入端并被轉(zhuǎn)變成脈動直流電壓V0，其頻率為100赫茲，每個周期的波形為正半周正弦波，最聞幅值接近310伏。
[0033]其輔助電源電路用作輸出恒流電路的輔助電源。在輔助電源電路中，脈動直流電壓VO經(jīng)過二極管(9)整流、電容(15)濾波，輸出直流電壓VI，其值接近310伏。
[0034]其控制電路用于確定本電源輸出的電壓值。在控制電路中，隨著正弦波正半周脈動直流電壓VO下降沿電壓的下降，當(dāng)觸壓確定電路中的Vb電壓接近Ve電壓時(嚴(yán)格地說是Vb電壓低于Ve電壓大約0.6伏時)，硅觸執(zhí)行電路中的三極管(10)導(dǎo)通，其集電極產(chǎn)生一個正脈沖經(jīng)由電阻(12)和電容(14)并聯(lián)形成的并聯(lián)電路后到達(dá)可控硅(11)的控制極而觸發(fā)該可控硅，在該可控硅陰極產(chǎn)生頻率100赫茲、幅度受到控制的窄尖峰形脈沖電壓Vk，在經(jīng)過由電阻(23)、場效應(yīng)管(24)、穩(wěn)壓二極管(25)、電容(26)組成的延時開關(guān)電路后，其峰值通過二極管(27)整流而產(chǎn)生輸出電源Vout供給負(fù)載?？煽毓?11)被觸發(fā)后Vk脈沖電壓立刻達(dá)到峰值，其值接近于Ve，此時該可控硅的觸發(fā)電壓及其陰陽極間電壓均立即趨近于零值，使該可控硅解除觸發(fā)而處于截止?fàn)顟B(tài)，儲存在電容(17)上的電荷經(jīng)過電阻(16)泄漏到地，Vk脈沖電壓迅速下降到接近于零電壓，直到一個周期后Vb電壓再次接近Ve電壓時，該可控硅重新被觸發(fā)而開啟下一個循環(huán)周期。來自輸出恒流電路的取樣電壓被反饋放大后的電壓，經(jīng)過電阻(19)及二極管(20)并聯(lián)組成的并聯(lián)電路拉動著Ve電壓上升或者下降，但因為受到由二極管(21)和穩(wěn)壓二極管(22)組成的鉗位電路的鉗位作用，Ve電壓的上升不能超過電壓Vout達(dá)到穩(wěn)壓二極管(22)穩(wěn)壓值加上約0.6伏以上，而下降卻不受限制，因而很容易調(diào)節(jié)Ve電壓。Ve電壓很重要，它決定著正弦波正半周脈動直流電壓VO下降沿確定點被觸發(fā)時的市電瞬時電壓，也就是決定著本電源輸出電壓Vout的電壓值，以此確保輸出電流的穩(wěn)定。
[0035]輸出恒流電路在控制電路的作用下，實現(xiàn)本電源的電流電壓輸出。在輸出恒流電路中，從負(fù)載流出的電流在電阻(33)上建立的電壓被采樣，經(jīng)過電阻(31)到達(dá)場效應(yīng)管
(28)的柵極，經(jīng)此場效應(yīng)管(28)放大后在其漏極反相放大輸出，再經(jīng)電阻(19)及二極管
(20)并聯(lián)組成的并聯(lián)電路輸出至三極管(10)的發(fā)射極，即以反饋調(diào)整方式去調(diào)整電壓Ve而確定可控硅(11)觸發(fā)時的VO電壓的下降沿電壓瞬時值，最終決定輸出電壓值。電阻(18)是場效應(yīng)管(28)的漏極的負(fù)載電阻；電容(32)為輸出電路提供儲存電荷和濾波作用。穩(wěn)壓二極管(29)把場效應(yīng)管的柵極箝位在10伏以下電壓范圍，起到保護(hù)場效應(yīng)管的作用；電容(30)對通過電阻(31)采樣到的電壓信號起到適當(dāng)濾波平滑的作用。
[0036]高效非隔離穩(wěn)壓電源的原理方框圖見圖4，它由整流電路、輔助整流電路、控制電路及輸出穩(wěn)壓電路四個部分組成。
[0037]下面結(jié)合圖2，對高效非隔離穩(wěn)壓電源的工作原理進(jìn)行說明。
[0038]在高效非隔離穩(wěn)壓電源中，其中整流電路、輔助電源電路、控制電路的結(jié)構(gòu)及元件名稱與圖1幾乎完全相同，所不同的是組成鉗位電路的二極管(21)和穩(wěn)壓二極管(22)可以省掉不用。下面僅對輸出穩(wěn)壓電路的工作原理進(jìn)行描述:
[0039]在輸出穩(wěn)壓電路中，由電阻(34)與電阻(33)組成分壓器且輸出分壓電壓，取得采樣電壓，經(jīng)過電阻(31)施加在場效應(yīng)管(28)的柵極上，在此場效應(yīng)管(28)中反相放大并在其漏極輸出，在電阻(18)低壓端上建立起反相電壓，經(jīng)電阻(19)和二極管(20)并聯(lián)組成的并聯(lián)電路去拉動Ve電壓，使之穩(wěn)定在預(yù)定的電壓，它決定著正弦波正半周脈動直流電壓VO下降沿確定點被觸發(fā)時的市電瞬時電壓,從而可控娃(11)被觸發(fā)所產(chǎn)生的輸出電壓Vk也就確定了。改變電阻(34)、電阻(33)兩者電阻值比例可調(diào)整輸出電壓Vout的電壓值；電容(32)用于對輸出電源Vout進(jìn)行濾波。電容(30)對通過電阻(31)采樣到的電壓信號起到適當(dāng)濾波平滑的作用。
[0040]本發(fā)明的有益效果在于，本電源效率已經(jīng)提高到了遠(yuǎn)超過目前開關(guān)電源90 %的效率水平，經(jīng)實驗測試表明其電源效率高達(dá)99%以上，其發(fā)熱量已大大減小，在實際電源裝置中已不需要散熱器了，制造成的電源裝置體積大大減小到甚至只有幾個立方厘米，所需元件很少，成本明顯降低了，但輸出的功率已經(jīng)達(dá)到500瓦，輸出的直流電壓最高可達(dá)300伏，最低為O伏，即輸出可以經(jīng)受短路不損壞；利用改變電阻(33)阻值的辦法使本電源還具有調(diào)光功能，用于Led燈具照明驅(qū)動，解決了目前LED燈具驅(qū)動電源所存在的實際問題，為市場對高效直流電源的需求提供了有力的技術(shù)支撐。
[0041]本案 申請人:曾在2012年8月9日申請了 ‘高效非隔離開關(guān)電源’。這種電源是把市電整流得到的大約310伏，通過開關(guān)信號打開或關(guān)斷與電感串聯(lián)的場效應(yīng)管的電流時，在電感上降壓來獲得所需要的較低電壓。本案沒有這種開關(guān)降壓方式，而是采用市電整流得到的脈動直流電壓下降到接近所需輸出電壓時，把此時整流得到的輸出接通到輸出濾波電容濾波后輸出而獲得所需輸出電流電壓，兩案的電源結(jié)構(gòu)已經(jīng)完全不同了。本案申請的電源沒有降壓的結(jié)構(gòu)，避免了降壓造成的電能浪費，極大提高了電源效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是本發(fā)明高效非隔離恒流電源電路原理結(jié)構(gòu)線路圖
[0043]圖2是本發(fā)明高效非隔離穩(wěn)壓電源電路原理結(jié)構(gòu)線路圖
[0044]圖3是本發(fā)明高效非隔離恒流電源電路原理方框圖
[0045]圖4是本發(fā)明高效非隔離穩(wěn)壓電源電路原理方框圖
[0046]圖中標(biāo)記:1為整流橋堆,2為電阻,3為二極管,4為電阻,5為電容,6為電容,7為二極管，8為電容,9為二極管，10為三極管，11為單向可控娃，12為電阻，13為電阻，14為電容，15為電容，16為電阻，17為電容，18為電阻，19為電阻，20為二極管，21為二極管，22為穩(wěn)壓二極管,23為電阻,24為場效應(yīng)管,25為穩(wěn)壓二極管,26為電容,27為二極管,28為場效應(yīng)管，29為穩(wěn)壓二極管，30為電容，31為電阻，32為電容，33為電阻，34為電阻，35為負(fù)載。

【具體實施方式】
[0047]實施例1 一種高效非隔離恒流電源，見圖1。
[0048]一種高效非隔離恒流電源，包括有整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出恒流電路；其中:
[0049]所述整流電路:其整流橋堆I的輸入兩端連接220伏交流市電，其輸出的兩端有一端接地，另一端則輸出頻率為100赫茲、波形為正弦波正半周脈動直流電壓V0。
[0050]所述輔助電源電路:是將由整流橋堆I輸出的脈動直流電壓V0，經(jīng)二極管9整流、電容15濾波，輸出約為310伏的直流電壓Vl ;在該電路中二極管9的陽極連接VO電壓線，二極管9的陰極電壓線Vl分別與電容15的高壓極、電阻18的高壓端連接，而電容15的低壓極則接地GND。
[0051]所述控制電路:是由觸壓確定電路和硅觸執(zhí)行電路所組成；其中:
[0052]觸壓確定電路，是由二極管3、電阻4、電容5、電容6、二極管7、電容8、電阻2、電阻19、二極管20、二極管21、穩(wěn)壓二極管22組成；其中:二極管3的陽極和電容6的高壓極與VO電壓線相連接；二極管3的陰極通過電阻4的輸出電壓線Vb，分別連接電阻2的高壓端、電容5的高壓極、二極管7的陽極、三極管10的基極以及電容6的低壓極；電容5的低壓極與二極管7的陰極共連，其電壓線Ve分別連接到三極管10的發(fā)射極、二極管21的陽極、由電阻19和二極管20并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的低壓端和電容8的高壓極；二極管21的陰極連接穩(wěn)壓二極管22的陰極，使二極管21和穩(wěn)壓二極管22組成鉗位電路；電阻2的低壓端與電容8的低壓極共線接地，并連接到整流橋堆I的接地端。
[0053]這塊觸壓確定電路，能夠提供脈動直流電壓VO下降沿確定點被觸發(fā)時的市電瞬時電壓，它最終決定著本電源輸出電壓Vout的電壓值。
[0054]其中的硅觸執(zhí)行電路，是由可控硅11、三極管10、電阻12、電阻13、電容14、電阻16、電容17、電阻23、場效應(yīng)管24、穩(wěn)壓二極管25和電容26組成；其中:
[0055]可控硅11的陽極與VO電壓線連接，其陰極的Vk電壓線，一個支路通過電阻13連接到由電阻12和電容14并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路的低壓端和可控硅11的控制極，此并聯(lián)電路的高壓端則連接到三極管10的集電極上；Vk電壓線的另一個支路連接到由電阻16和電容17并聯(lián)所組成并聯(lián)電路的高壓端上,而此并聯(lián)電路低壓端則接地；Vk電壓線的第三個支路連接到由電阻23、場效應(yīng)管24、穩(wěn)壓二極管25、電容26組成的延時開關(guān)電路中場效應(yīng)管24的漏極，并通過它的源極連接到二極管27的陽極，電阻23的高壓端連接Vl電壓線，其低壓端分別連接場效應(yīng)管24的柵極和由穩(wěn)壓二極管25、電容26并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的高壓端，此并聯(lián)電路的低壓端與場效應(yīng)管24的源極連接。
[0056]這塊硅觸執(zhí)行電路，能夠提供可控硅11觸發(fā)導(dǎo)通所需的觸發(fā)電壓脈沖，還使可控硅11觸發(fā)導(dǎo)通且延遲一段時間后，因場效應(yīng)管24導(dǎo)通才使可控硅11的陰極與二極管27的陽極連接起來，自此以后二極管27陽極電位就是Vk電壓線的電位，避免了初次開機時可控娃11剛觸發(fā)導(dǎo)通時的不確定電壓被輸出。
[0057]所述輸出恒流電路:是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成；其中:
[0058]反饋放大電路是由電阻18、電阻19、二極管20、場效應(yīng)管28、穩(wěn)壓二極管29、電容30、電阻31所組成；其中:
[0059]二極管9陰極的電壓線Vl通過電阻18，其一個支路通過由電阻19和二極管20并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路連接到二極管21的陽極上；而其另一個支路連接到場效應(yīng)管28的漏極上，通過場效應(yīng)管28的柵極，其一個分支通過電阻31連接到輸出取樣電路的取樣點；另一個分支連接到由穩(wěn)壓二極管29和電容30并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的高壓端，這個并聯(lián)電路的低壓端接地，場效應(yīng)管28的源極也接地。
[0060]輸出采樣電路，是由二極管27、電容32、電阻33和負(fù)載組成；其中:二極管27陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、穩(wěn)壓二極管22的陽極、接地電容32的高壓極上；負(fù)載的低壓端連接電阻33的高壓端并組成輸出采樣電路的采樣點，反饋放大電路就是通過電阻31連接到這個采樣點上的。
[0061]這塊輸出恒流電路提供本電源輸出電流的取樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，以及從二極管27獲得最終輸出電流電壓。
[0062]在實際工作中，為便于調(diào)整輸出電流，電阻33可用可變電阻代替，這樣就可方便地在大范圍改變輸出電流。
[0063]目前該恒流電源已做到體積小到幾個立方厘米，所需元件33只，輸出的功率已經(jīng)達(dá)到500瓦，電源效率達(dá)到約99%，輸出的直流電壓最高可達(dá)300伏，最低只有O伏，即輸出可以經(jīng)受短路不損壞，最大輸出電流已超2安培。
[0064]實施例2 —種高效非隔離穩(wěn)壓電源，見圖2。
[0065]一種高效非隔離穩(wěn)壓電源，包括有整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出穩(wěn)壓電路組成的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的整流電路和輔助電源電路與高效非隔離恒流電源中的整流電路及輔助電源電路結(jié)構(gòu)相同；其控制電路的結(jié)構(gòu)與高效非隔離恒流電源中的控制電路結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別是在高效非隔離穩(wěn)壓電源的控制電路中省去了由二極管21與穩(wěn)壓二極管22串聯(lián)組成的甜位電路；
[0066]而所述的輸出穩(wěn)壓電路:是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成的；其中的反饋放大電路與高效非隔離恒流電源輸出恒流電路中的反饋放大電路結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別的是輸出穩(wěn)壓電路中的輸出采樣電路是由二極管27、電容32、電阻34、電阻33和負(fù)載組成；其中:
[0067]二極管27陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、電阻34的高壓端及接地電容32的高壓極上；由電阻34和電阻33串聯(lián)組成采樣電路，采樣點就是電阻34的低壓端和電阻33的高壓端的連接點，反饋放大電路就是通過電阻31連接到這個采樣點的；電阻33的低壓端接地，負(fù)載低壓端也接地；
[0068]這塊電路提供本電源輸出電壓的采樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，并從二極管27獲得最終輸出電流電壓。
[0069]在實際工作中，為便于調(diào)整輸出電壓，電阻34可用可變電阻代替，這樣就可方便地在大范圍改變輸出電壓。
[0070]目前該穩(wěn)壓電源已做到體積只有幾個立方厘米，所需元件32只，輸出的功率已經(jīng)達(dá)到500瓦，電源效率達(dá)到約99%，輸出的直流電壓最高可達(dá)300伏，最低為O伏，最大輸出電流已超2安培。
【權(quán)利要求】
1.高效非隔離電源，包括有高效非隔離恒流電源和高效非隔離穩(wěn)壓電源；其中的高效非隔離恒流電源，其特征在于:包括有由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出恒流電路所組成的系統(tǒng)；其中: 所述整流電路:由220伏交流市電接入整流橋堆(I)的兩個輸入端，整流橋堆(I)的輸出兩端有一端接地，另一端輸出頻率為100赫茲、波形為正弦波正半周的脈動直流電壓VO ；所述輔助電源電路:是將由整流橋堆(I)輸出的脈動直流電壓V0，經(jīng)二極管(9)整流、電容(15)濾波后，輸出約為310伏的直流電壓Vl ;在該電路中二極管(9)的陽極連接VO電壓線，二極管(9)的陰極Vl電壓線分別與電容(15)高壓極、電阻(18)的高壓端連接，而電容(15)的低壓極則接地GND ； 所述控制電路:是由觸壓確定電路和硅觸執(zhí)行電路組成； 其中的觸壓確定電路，是由電阻(2)、二極管(3)、電阻(4)、電容(5)、電容(6)、二極管(7)、電容(8)、電阻(19)、二極管(20)、二極管(21)、和穩(wěn)壓二極管(22)組成； 其中二極管(3)的陽極及電容(6)的高壓極與VO電壓線相連接；而二極管(3)的陰極通過電阻(4)的輸出電壓線Vb，分別連接電阻(2)的高壓端、電容(5)的高壓極、二極管(7)的陽極、三極管(10)的基極、以及電容(6)的低壓極；電容(5)的低壓極與二極管(7)的陰極共連，其電壓線Ve分別連接到三極管(10)的發(fā)射極、二極管(21)的陽極、由電阻19和二極管20并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的低壓端和電容(8)的高壓極；二極管(21)的陰極連接穩(wěn)壓二極管(22)的陰極，使二極管(21)和穩(wěn)壓二極管(22)組成鉗位電路；電阻(2)的低壓端與電容⑶的低壓極共線接地，并連接到整流橋堆⑴的接地端； 這塊電路提供了正弦波正半周脈動直流電壓VO下降沿確定點被觸發(fā)時的市電瞬時電壓，它最終決定著本電源輸出電壓Vout的電壓值； 其中的硅觸執(zhí)行電路，是由三極管(10)、可控硅(11)、電阻(12)、電阻(13)、電容(14)、電阻(16)、電容(17)、電阻(23)、場效應(yīng)管(24)、穩(wěn)壓二極管(25)和電容(26)所組成；其中: 可控硅(11)的陽極與VO電壓線連接，其陰極的Vk電壓線，一個支路通過電阻(13)連接到由電阻(12)和電容(14)并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路的低壓端和可控硅(11)的控制極，此并聯(lián)電路的高壓端則連接到三極管(10)的集電極上； Vk電壓線的另一個支路連接到由電阻(16)和電容(17)并聯(lián)所組成并聯(lián)電路的高壓端上，此并聯(lián)電路的低壓端則接地； Vk電壓線的第三個支路連接到由電阻(23)、場效應(yīng)管(24)、穩(wěn)壓二極管(25)、電容(26)所組成的延時開關(guān)電路中場效應(yīng)管(24)的漏極，并通過它的源極連接到二極管(27)的陽極，電阻(23)的高壓端連接Vl電壓線，其低壓端分別連接場效應(yīng)管(24)的柵極和由穩(wěn)壓二極管(25)、電容(26)并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的高壓端，此并聯(lián)電路的低壓端與場效應(yīng)管(24)的源極連接； 這塊電路提供可控硅(11)觸發(fā)導(dǎo)通所需要的觸發(fā)電壓脈沖，還使可控硅(11)觸發(fā)導(dǎo)通且延遲一段時間后，因場效應(yīng)管(24)導(dǎo)通才使可控硅(11)的陰極與二極管(27)的陽極連接起來，自此以后二極管(27)陽極電位就是Vk電壓線的電位，避免了初次開機時可控硅(11)剛觸發(fā)導(dǎo)通時的不確定電壓被輸出； 所述輸出恒流電路:是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成；其中: 反饋放大電路，是由電阻(18)、電阻(19)、二極管(20)、場效應(yīng)管(28)、穩(wěn)壓二極管(29)、電容(30)和電阻(31)所組成；其中: 二極管(9)陰極的電壓線Vl通過電阻(18)，其一個支路通過由電阻(19)和二極管(20)并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路連接到二極管(21)的陽極上；而其另一個支路連接到場效應(yīng)管(28)的漏極上，通過場效應(yīng)管(28)的柵極，其一個分支通過電阻(31)連接到輸出取樣電路的取樣點；另一個分支連接由穩(wěn)壓二極管(29)和電容(30)并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的高壓端，這個并聯(lián)電路的低壓端接地，場效應(yīng)管(28)的源極也接地； 輸出采樣電路，是由二極管(27)、電容(32)、電阻(33)和負(fù)載組成；其中: 二極管(27)陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、穩(wěn)壓二極管(22)的陽極、接地電容(32)的高壓極上；負(fù)載的低壓端連接電阻(33)的高壓端并組成輸出采樣電路的采樣點，反饋放大電路就是通過電阻(31)連接到這個采樣點的； 這塊電路提供本電源輸出電流的采樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，以及從二極管(27)獲得最終輸出電流電壓。
2.按照權(quán)利要求1所述的高效非隔離電源，其中所包括的高效非隔離穩(wěn)壓電源，其特征在于:包括有由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出穩(wěn)壓電路所組成的系統(tǒng)；該系統(tǒng)中的整流電路和輔助電源電路與高效非隔離恒流電源中的整流電路及輔助電源電路結(jié)構(gòu)相同；其控制電路的結(jié)構(gòu)與高效非隔離恒流電源中的控制電路結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別是在高效非隔離穩(wěn)壓電源的控制電路中省去了由二極管(21)與穩(wěn)壓二極管(22)串聯(lián)組成的鉗位電路； 而所述的輸出穩(wěn)壓電路:是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成的；其中的反饋放大電路與高效非隔離恒流電源輸出恒流電路中的反饋放大電路結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別的是輸出穩(wěn)壓電路中的輸出采樣電路是由二極管(27)、電容(32)、電阻(34)、電阻(33)和負(fù)載組成；其中: 二極管(27)陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、電阻(34)的高壓端及接地電容(32)的高壓極上；由電阻(34)和電阻(33)串聯(lián)組成采樣電路，采樣點就是電阻(34)的低壓端和電阻(33)的高壓端的連接點，反饋放大電路就是通過電阻(31)連接到這個采樣點上；電阻(33)的低壓端接地，負(fù)載低壓端也接地； 這塊電路提供本電源輸出電壓的采樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，并從二極管(27)獲得最終輸出電流電壓。
【文檔編號】H02M7/219GK104362873SQ201410705501
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月1日
【發(fā)明者】張光陽, 梁鵬 申請人:張光陽