無變壓器直流穩壓電源的製作方法

2023-05-09 20:21:01

專利名稱：無變壓器直流穩壓電源的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電源，特別是涉及一種直流穩壓電源。
背景技術：
目前，常見的直流穩壓電源都含有一個用於降壓的變壓器，因而體積不能做到很小，顯得笨重，且變壓器在直流穩壓電源中佔有很大的生產成本。

發明內容
本發明的目的是克服現有常見的含變壓器的直流穩壓電源存在的體積大、笨重、成本高等不足，提供一種無變壓器的直流穩壓電源。本發明的技術方案是一種無變壓器直流穩壓電源，其結構特點是包括主電路及穩壓控制電路；上述的主電路設置有交流電輸入端、直流電源輸出端、第一控制信號輸入端、第二控制信號輸入端和穩壓控制電路電源輸出端；上述的穩壓控制電路設置有取樣電壓輸入端、第一控制信號輸出端、第二控制信號輸出端和電源端；上述的穩壓控制電路的取樣電壓輸入端與主電路的直流電源輸出端電連接；主電路的第一控制信號輸入端與穩壓控制電路的第一控制信號輸出端電連接；主電路的第二控制信號輸入端與穩壓控制電路的第二控制信號輸出端電連接；主電路的穩壓控制電路電源輸出端與穩壓控制電路的電源端電連接；上述的主電路是一種在輸入交流電正半周時通過若干間隔設置的整流二極體和分壓電容串聯分壓並在濾波蓄能電容Co產生直流輸出、在輸入交流電負半周時由各分壓電容依次通過相應的隔離二極體、共用的第一電子開關Ql和電感線圈LI對濾波蓄能電容Co補充放電產生直流輸出的電路；上述的穩壓控制電路是通過將主電路的直流電源輸出端輸出的直流電壓信號進行處理並反饋作用於上述主電路以保證主電路輸出的直流電壓穩定的電路。進一步的方案是上述的主電路包括分壓放電電路、濾波蓄能電容Co、第一電子開關Ql)、第二電子開關Q2、二極體Do2、續流二極體Dol和電感線圈LI ；
分壓放電電路有η級，各級分壓放電電路依次電連接；各級分壓放電電路均由分壓電容、整流二級管和2個隔離二極體組成；各級分壓放電電路均具有輸入端、第一共線端、第一輸出端、第二輸出端和接地端；分壓電容為電解電容；2個隔離二極體分為第一隔離二極體和第二隔離二極體；整流二級管的正極即為輸入端；整流二級管的負極，第二隔離二極體的正極、分壓電容的正極共線而形成公共接點，該公共接點即為第一共線端；分壓電容的負極和第一隔離二極體的負極電連接而形成公共接點，該公共接點即為第一輸出端；第二隔離二極體的負極即為第二輸出端；第一隔離二極體的正極即為接地端；其中，主電路的第I級分壓放電電路由作為整流二極體的二極體D12、作為分壓電容的電解電容Cl、作為第一隔離二極體的二極體Dll和作為第二隔離二極體的二極體D13組成；二極體D12的正極既為第I級分壓放電電路的輸入端，也是主電路的交流電輸入端；主電路的第η級分壓放電電路由作為整流二極體的二極體Dn2、作為分壓電容的電解電容Cn、作為第一隔離二極體的二極體Dnl和作為第二隔離二極體的二極體Dn3組成；二極體Dn2的正極即為第η級分壓放電電路的輸入端，該輸入端與上一級也即第η-I級分壓放電電路的第一輸出端電連接；二極體Dn2的負極、電解電容Cn的正極以及二極體Dn3的正級共線而形成公共接點，該公共接點即為第一共線端，也是主電路的穩壓控制電路電源輸出端；
各級分壓放電電路的第二輸出端均連接於第一電子開關Ql的輸入端；第一電子開關 Ql的輸出端、電感線圈LI的一端以及續流二極體Dol的負極共線；續流二極體Dol的正極接地；電感線圈LI的另一端、濾波蓄能電容Co的正極以及二極體Do2的負極共線而形成公共接點，該公共接點即為主電路的直流電源輸出端；濾波蓄能電容Co的負極和第二電子開關Q2的輸出端均接地；二極體Do2的正極和第二電子開關Q2的輸入端均與第η級分壓放電電路的第一輸出端電連接；第一電子開關Ql的控制端即為主電路的第一控制信號輸入端；第二電子開關Q2的控制端即為主電路的第二控制信號輸入端；
主電路的分壓放電電路的級數η根據計算式n = ( Vac - Vout ) / (mXVout )算出，其中Vac為向二極體D12的正極輸入的交流電壓,Vout為在濾波蓄能電容Co的正極輸出的直流電壓，m的取值範圍為I至6。進一步的方案是上述的第一電子開關Ql為NPN型三極體、PNP型三極體或者是由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路；當第一電子開關Ql為NPN型三極體時，該NPN型三極體的基極即為第一電子開關Ql的控制端，該NPN型三極體的集電極即為第一電子開關Ql的輸入端，該NPN型三極體的發射極即為第一電子開關Ql的輸出端；當第一電子開關Ql為PNP型三極體時，該PNP型三極體的基極即為第一電子開關Ql的控制端，該PNP型三極體的發射極即為第一電子開關Ql的輸入端，該PNP型三極體的集電極即為第一電子開關Ql的輸出端；當第一電子開關Ql為由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路時，該複合管電路的基極即為第一電子開關Ql的控制端，該複合管電路的發射極即為第一電子開關Ql的輸入端，該複合管電路的集電極即為第一電子開關Ql的輸出端；
所述的第二電子開關Q2為NPN型三極體、PNP型三極體或者是由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路；當第二電子開關Q2為NPN型三極體時，該NPN型三極體的基極即為第二電子開關Q2的控制端，該NPN型三極體的集電極即為第二電子開關Q2的輸入端，該NPN型三極體的發射極即為第二電子開關Q2的輸出端；當第二電子開關Q2為PNP型三極體時，該PNP型三極體的基極即為第二電子開關Q2的控制端，該PNP型三極體的發射極即為第二電子開關Q2的輸入端，該PNP型三極體的集電極即為第二電子開關Q2的輸出端；當第二電子開關Q2為由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路時，該複合管電路的基極即為第二電子開關Q2的控制端，該複合管電路的發射極即為第二電子開關Q2的輸入端，該複合管電路的集電極即為第二電子開關Q2的輸出端。進一步的方案是上述的穩壓控制電路主要包括雙電壓比較器U1、電阻R1、電阻R3和基準電壓電路；所述基準電壓電路由三端基準穩壓源U2、電阻R2以及依次串聯的電阻R4、電阻R5和電阻R6組成；三端基準穩壓源U2的陽極和電阻R6的一端均接地；三端基準穩壓源U2的陰極、電阻R2的一端、電阻R4的一端以及雙電壓比較器Ul的第二同相輸入端共線；三端基準穩壓源U2的參考級、電阻R6的另一端以及電阻R5的一端共線；雙電壓比較器Ul的第一反相輸入端、電阻R4的另一端以及電阻R5的另一端共線；雙電壓比較器Ul的電源端與基準電壓電路的電阻R2的另一端共線而形成公共接點，該公共接點即為穩壓控制電路的電源端； 電阻Rl的一端即為穩壓控制電路的第一控制信號輸出端；電阻Rl的另一端與雙電壓比較器Ul的第一輸出端電連接；電阻R3的一端即為穩壓控制電路的第二控制信號輸出端；電阻R3的另一端與雙電壓比較器Ul的第二輸出端電連接；雙電壓比較器Ul的第一同相輸入端和第二反相輸入端共同為穩壓控制電路的取樣電壓輸入端。進一步的方案是上述的各級分壓放電電路的分壓電容Cl至Cn和濾波蓄能電容Co的電容值均相等。本發明的積極效果是本發明用常規的晶體三級管、晶體二級管、比較器、三端基準穩壓源及電阻、電容等元器件通過電路的設計實現了不帶變壓器即能提供穩壓直流輸出的一種電源，由於省略了變壓器，從而使電源體積減小，重量減輕，成本降低。


圖I是本發明的一種電路框圖2是圖I的電原理圖3是圖2中的各級分壓放電電路在交流電正半周期時的等效電路圖4是圖2中的各級分壓放電電路在交流電負半周期時的等效電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。(實施例I)
見圖I，本發明的無變壓器直流穩壓電源由主電路I及穩壓控制電路2組成。主電路I設置有交流電輸入端Al、直流電源輸出端A2、第一控制信號輸入端A3、第二控制信號輸入端A4、穩壓控制電路電源輸出端A5和接地端。穩壓控制電路2設置有取樣電壓輸入端B2、第一控制信號輸出端B3、第二控制信號輸出端B4、電源端B5和接地端。穩壓控制電路2的取樣電壓輸入端B2與主電路I的直流電源輸出端A2電連接；主電路I的第一控制信號輸入端A3與穩壓控制電路2的第一控制信號輸出端B3電連接；主電路I的第二控制信號輸入端A4與穩壓控制電路2的第二控制信號輸出端B4電連接；主電路I的穩壓控制電路電源輸出端A5與穩壓控制電路2的電源端B5電連接。主電路I的接地端和穩壓控制電路2的接地端均接地。見圖2，前述的主電路I由分壓放電電路、濾波蓄能電容Co、第一電子開關Ql、第二電子開關Q2、二極體Do2、續流二極體Dol和電感線圈LI組成；
分壓放電電路有η級，各級分壓放電電路依次電連接；各級分壓放電電路均由分壓電容、整流二級管和2個隔離二極體組成。各級分壓放電電路均具有輸入端、第一共線端、第一輸出端、第二輸出端和接地端。分壓電容為電解電容；2個隔離二極體分為第一隔離二極體和第二隔離二極體。整流二級管的正極即為輸入端；整流二級管的負極，第二隔離二極體的正極、分壓電容的正極共線而形成公共接點，該公共接點即為第一共線端；分壓電容的負極和第一隔離二極體的負極電連接而形成公共接點，該公共接點即為第一輸出端；第二隔離二極體的負極即為第二輸出端；第一隔離二極體的正極即為接地端。各級分壓放電電路的接地端共同組成主電路I的接地端。其中，主電路I的第I級分壓放電電路由作為整流二極體的二極體D12、作為分壓電容的電解電容Cl、作為第一隔離二極體的二極體Dll和作為第二隔離二極體的二極體D13組成。二極體D12的正極既為第I級分壓放電電路的輸入端，也是主電路I的交流電輸入端Al。主電路I的第2級分壓放電電路由作為分壓電容的電解電容C2、作為整流二極體的二極體D22、作為第一隔離二極體的二極體D21和作為第二隔離二極體的二極體D23組成。二極體D22的正極為第2級分壓放電電路的輸入端，該輸入端與第I級分壓放電電路的第一輸出端電連接。主電路I的第η級分壓放電電路由作為整流二極體的二極體Dn2、作為分壓電容的電解電容Cn、作為第一隔離二極體的二極體Dnl和作為第二隔離二極體的二極體Dn3組成。二極體Dn2的正極為第η級分壓放電電路的輸入端，該輸入端與上一級也即第η-I級分壓放電電路的第一輸出端電連接。二極體Dn2的負極、電解電容Cn的正極以及二極體Dn3的正級共線而形成公共接點該公共接點即為第一共線端，也是主電路I的穩壓控制電路電源輸出端A5各級分壓放電電路的第二輸出端均連接於第一電子開關Ql的輸入端；第一電子開關Ql的輸出端、電感線圈LI的一端以及續流二極體Dol的負極共線；續流二極體Dol的正極接地；電感線圈LI的另一端、濾波蓄能電容Co的正極以及二極體Do2的負極共線而形成公共接點，該公共接點即為主電路I的直流電源輸出端A2 ;濾波蓄能電容Co的負極和第二電子開關Q2的輸出端均接地；二極體Do2的正極和第二電子開關Q2的輸入端均與第η級分壓放電電路的第一輸出端電連接；第一電子開關Ql的控制端即為主電路I的第一控制信號輸入端A3 ;第二電子開關Q2的控制端即為主電路I的第二控制信號輸入端Α4。前述的第一電子開關Ql可以是NPN型三極體、PNP型三極體或者是由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路；本實施例優選由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路。當第一電子開關Ql為NPN型三極體時，該NPN型三極體的基極即為第一電子開關Ql的控制端，該NPN型三極體的集電極即為第一電子開關Ql的輸入端，該NPN型三極體的發射極即為第一電子開關Ql的輸出端；當第一電子開關Ql為PNP型三極體時，該PNP型三極體的基極即為第一電子開關Ql的控制端，該PNP型三極體的發射極即為第一電子開關Ql的輸入端，該PNP型三極體的集電極即為第一電子開關Ql的輸出端；當第一電子開關Ql為由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路時，該複合管電路的基極即為第一電子開關Ql的控制端，該複合管電路的發射極即為第一電子開關Ql的輸入端，該複合管電路的集電極即為第一電子開關Ql的輸出端；
所述的第二電子開關Q2可以是NPN型三極體、PNP型三極體或者是由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路。本實施例優選由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路。當第二電子開關Q2為NPN型三極體時，該NPN型三極體的基極即為第二電子開關Q2的控制端，該NPN型三極體的集電極即為第二電子開關Q2的輸入端，該NPN型三極體的發射極即為第二電子開關Q2的輸出端；當第二電子開關Q2為PNP型三極體時，該PNP型三極體的基極即為第二電子開關Q2的控制端，該PNP型三極體的發射極即為第二電子開關Q2的輸入端，該PNP型三極體的集電極即為第二電子開關Q2的輸出端；當第二電子開關Q2為由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路時，該複合管電路的基極即為第二電子開關Q2的控制端，該複合管電路的發射極即為第二電子開關Q2的輸入端，該複合管電路的集電極即為第二電子開關Q2的輸出端。穩壓控制電路2包括雙電壓比較器U1、電阻R1、電阻R3和基準電壓電路。穩壓控制電路2的基準電壓電路由三端基準穩壓源U2、電阻R2以及依次串聯的電阻R4、電阻R5和電阻R6組成。三端基準穩壓源U2的陽極和電阻R6的一端均接地；三端基準穩壓源U2的陰極、電阻R2的一端、電阻R4的一端以及雙電壓比較器Ul的第二同相輸入端5腳共線；三端基準穩壓源U2的參考級、電阻R6的另一端以及電阻R5的一端共線；雙電壓比較器Ul的第一反相輸入端2腳、電阻R4的另一端以及電阻R5的另一端共線；雙電壓比較器Ul的VCC端也即電源端8腳與基準電壓電路的電阻R2的另一端共線而形成公共接點，該公共接點即為穩壓控制電路2的電源端B5 ;電阻Rl的一端即為穩壓控制電路2的第一控制信號輸出端B3 ；電阻Rl的另一端與雙電壓比較器Ul的第一輸出端I腳電連接；電阻R3的一端即為穩壓控制電路2的第二控制信號輸出端B4 ;電阻R3的另一端與雙電壓比較器Ul的第二輸出端7腳電連接；雙電壓比較器Ul的第一同相輸入端3腳和第二反相輸入端6腳共同為穩壓控制電路2的取樣電壓輸入端B2。雙電壓比較器Ul的VSS端4腳接地。雙電壓比較器Ul的型號優選LM393。三端基準穩壓源U2的型號優選LM431A。LM393的雙電壓比較器Ul內置兩個比較器，具有8個引線腳，其VCC端為8腳，VSS端為4腳，第一同相輸入端為3腳,第一反相輸入端為2腳,第一輸出端為I腳；第二同相輸入端為5腳，第二反相輸入端為6腳，第二輸出端為7腳。本實施例中，前述的濾波蓄能電容Co為電解電容，且分壓電容Cl至Cn和濾波蓄能電容Co的電容值均相等。見圖2，參看圖3和圖4，本實施例的無變壓器直流穩壓電源的工作方式是外接的220V的交流電AC通過主電路I的交流電輸入端Al輸入，在交流電AC的正半
周期時，電流依次經過二極體D12對電解電容Cl進行充電，經過二極體D22對電解電容C2進行充電，直至經過二極體Dn2對電解電容Cn進行充電，以及通過二極體Do2對濾波蓄能電容Co進行充電；在該正半周期內，根據電路原理可知，各級分壓放電電路中的第一隔離二極體只起隔離作用，而各級分壓放電電路中的第二隔離二極體由於第一電子開關Ql處於關斷狀態，故也不起作用，充電等效電路如圖3所示。充電時濾波蓄能電容Co上的輸出電壓Vout值(也即無變壓器直流穩壓電源的輸出電壓值)的穩壓控制，通過雙電壓比較器Ul對輸出電壓Vout和參考電壓Vrefl進行比較來實現，當Vout > Vrefl時雙電壓比較器Ul的第二輸出端7腳輸出低電平，使得第二電子開關Q2導通。從而在充電電流流經主電路I的各級分壓放電電路的整流二極體和充電電容後，從第η級分壓放電電路流出的充電電流不再流過二極體Do2，而從第二電子開關Q2流過後入地，從而停止對濾波蓄能電容Co的充電，保證主電路I的直流電源輸出端Al輸出的直流電壓Vout不會大於第一參考電壓Vrefl0外接的220V的交流電AC在負半周期時，各級分壓放電電路的整流二極體處於截止狀態，從而電路停止對分壓電容Cl至Cn以及濾波蓄能電容Co的充電，進入電流消耗周期。在電流消耗周期內，根據電路原理，各級分壓放電電路的分壓電容之間的關係變為並聯關係，其等效電路如圖4所示。此時，對無變壓器直流穩壓電源的輸出電壓Vout的穩壓控 制，通過雙比較器Ul對輸出電壓Vout和第二參考電壓Vref 2進行比較來實現的，當Vout <Vref2時，比較器Ul的第一輸出端I腳輸出低電平，使得第一電子開關Ql導通，從而接通各級分壓放電電路的分壓電容對濾波蓄能電容Co的電流補充放電迴路。以第I級分壓放電電路為例，分壓電容Cl從其正極經二極體D13、三極體Q1、電感線圈LI、濾波蓄能電容Co、二極體Dll到電解電容Cl的負極形成一個放電迴路，而對濾波蓄能電容Co補充電流，其它各級分壓放電電路的分壓電容C2至Cn對濾波蓄能電容Co補充電流的工作原理與分壓電容Cl對濾波蓄能電容Co補充電流的工作原理相同，以確保主電路I的直流電源輸出端Al輸出的直流電壓穩定。穩壓控制參考電壓由三端基準穩壓源U2提供，三端基準穩壓源U2的基礎電壓為2. 5V，通過選擇電阻R4、電阻R5、電阻R6的電阻值確定參考電壓Vrefl和Vref2的電壓值。第一參考電壓Vrefl和第二參考電壓Vref2的電壓值依計算公式(I)、(2)確定，輸出電壓的電壓值Vout及穩壓電源允許誤差差值分別由公式(3)、(4)確定
Vrefl = 2.5 * ( R4+R5+R6 ) / R6 (I)
Vref2 = 2.5 * ( R5+R6 ) / R6(2)
Vout = ( Vrefl + Vref2 )/2( 3 )
dV = ( Vrefl-Vref2 )/2( 4 )
其中第一參考電壓Vrefl為主電路I的直流電源輸出端Al輸出的直流電壓Vout的最大允許輸出電壓值；第二參考電壓Vref2為主電路I的直流電源輸出端Al輸出的直流電壓Vout的最小允許輸出電壓值；dV為穩壓電源允許誤差差值。為使本實施例的無變壓器直流穩壓電源的直流輸出特性最優，選擇分壓電容Cl至Cn以及濾波蓄能電容Co在內的全部電容的容值相等，根據電容充電特性，由於分壓電容Cl至Cn的容值相等，所以其電壓也相等，其電壓值計算公式如公式(5)
Vcl = Vc2 = ... = Vcn = ( Vac - Vout ) / η (5)
其中Vcl Vcn為各級分壓放電電路的分壓電容充電完成時的各自的電壓值。由上述的式(5)可知，選擇η值不同，可以改變各分壓電容上的電壓。而分壓電容的電壓值的不同會影響輸出的直流電的紋波大小。當分壓電容的電壓越接近Vout值時，其輸出的直流電 的紋波係數越小，電源性能越好。分壓電容的個數η也就是分壓放電電路的級數η通過公式(6)可以確定n = ( Vac - Vout ) / ( m X Vout ) (6)
其中，係數m的取值範圍為I 6。根據經驗，分壓電容電壓最佳的選擇範圍是輸出電壓的I. 5至3倍間，可以得到性能較好的直流穩壓電壓輸出。也即m的最佳取值範圍為I. 5 3。以輸入交流電壓為220V為例，如果需要輸出的直流電壓為5V，m值若取2，則可算出級數η為22級；如果需要輸出的直流電壓為12V，則可算出級數η為9級；如果需要輸出的直流電壓為36V，則可算出級數η為3級。本實施例的無變壓器直流穩壓電源如果需要應用於可調節直流電壓輸出場合，只需將電阻R5改為可變電阻即可實現。以上實施例是對本發明的具體實施方式
的說明，而非對本發明的限制，有關技術領域的技術人員在不脫離本發明的精神和範圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應的等同的技術方案，因此所有等同的技術方案均應該歸入本發明的專利保護範圍。
權利要求
1.ー種無變壓器直流穩壓電源，其特徵在於包括主電路(I)及穩壓控制電路(2)；所述的主電路(I)設置有交流電輸入端(Al)、直流電源輸出端(A2)、第一控制信號輸入端(A3)、第二控制信號輸入端(A4)和穩壓控制電路電源輸出端(A5);所述的穩壓控制電路(2)設置有取樣電壓輸入端(B2)、第一控制信號輸出端(B3)、第二控制信號輸出端(B4)和電源端(B5);所述的穩壓控制電路(2)的取樣電壓輸入端(B2)與主電路(I)的直流電源輸出端(A2)電連接；主電路(I)的第一控制信號輸入端(A3)與穩壓控制電路(2)的第一控制信號輸出端(B3)電連接；主電路(I)的第二控制信號輸入端(A4)與穩壓控制電路(2)的第ニ控制信號輸出端(B4)電連接；主電路(I)的穩壓控制電路電源輸出端(A5)與穩壓控制電路(2)的電源端(B5)電連接；所述的主電路(I)是ー種在輸入交流電正半周時通過若干間隔設置的整流ニ極管和分壓電容串聯分壓並在濾波蓄能電容(Co)產生直流輸出、在輸入交流電負半周時由各分壓電容依次通過相應的隔離ニ極管、共用的第一電子開關(Ql)和電感線圈(LI)對濾波蓄能電容(Co)補充放電產生直流輸出的電路；所述穩壓控制電路(2)是通過將主電路(I)的直流電源輸出端(A2)輸出的直流電壓信號進行處理並反饋作用於所述主電路(I)以保證主電路(I)輸出的直流電壓穩定的電路。
2.根據權利要求I所述的無變壓器直流穩壓電源，其特徵在於所述的主電路(I)包括分壓放電電路、濾波蓄能電容(Co)、第一電子開關(Ql)、第二電子開關(Q2)、ニ極管(Do2)、續流ニ極管(Dol)和電感線圈(LI)； 分壓放電電路有η級，各級分壓放電電路依次電連接；各級分壓放電電路均由分壓電容、整流ニ級管和2個隔離ニ極管組成；各級分壓放電電路均具有輸入端、第一共線端、第ー輸出端、第二輸出端和接地端；分壓電容為電解電容；2個隔離ニ極管分為第一隔離ニ極管和第二隔離ニ極管；整流ニ級管的正極即為輸入端；整流ニ級管的負極，第二隔離ニ極管的正極、分壓電容的正極共線而形成公共接點，該公共接點即為第一共線端；分壓電容的負極和第一隔離ニ極管的負極電連接而形成公共接點，該公共接點即為第一輸出端；第二隔離ニ極管的負極即為第二輸出端；第一隔離ニ極管的正極即為接地端；其中，主電路(I)的第I級分壓放電電路由作為整流ニ極管的ニ極管(D12)、作為分壓電容的電解電容(Cl)、作為第一隔離ニ極管的ニ極管(Dll)和作為第二隔離ニ極管的ニ極管(D13)組成；ニ極管(D12)的正極既為第I級分壓放電電路的輸入端，也是主電路(I)的交流電輸入端(Al);主電路(I)的第η級分壓放電電路由作為整流ニ極管的ニ極管(Dn2 )、作為分壓電容的電解電容(Cn)、作為第一隔離ニ極管的ニ極管(Dnl)和作為第二隔離ニ極管的ニ極管(Dn3)組成；ニ極管(Dn2)的正極即為第η級分壓放電電路的輸入端，該輸入端與上一級也即第n-1級分壓放電電路的第一輸出端電連接；ニ極管(Dn2)的負極、電解電容(Cn)的正極以及ニ極管(Dn3)的正級共線而形成公共接點，該公共接點即為第一共線端，也是主電路(I)的穩壓控制電路電源輸出端(A5)； 各級分壓放電電路的第二輸出端均連接於第一電子開關(Ql)的輸入端；第一電子開關(Ql)的輸出端、電感線圈(LI)的一端以及續流ニ極管(Dol)的負極共線；續流ニ極管(Dol)的正極接地；電感線圈(LI)的另一端、濾波蓄能電容(Co)的正極以及ニ極管(Do2)的負極共線而形成公共接點，該公共接點即為主電路(I)的直流電源輸出端(A2);濾波蓄能電容(Co)的負極和第二電子開關(Q2)的輸出端均接地；ニ極管(Do2)的正極和第二電子開關(Q2)的輸入端均與第η級分壓放電電路的第一輸出端電連接；第一電子開關(Ql)的控制端即為主電路(I)的第一控制信號輸入端(A3);第二電子開關(Q2)的控制端即為主電路(1)的第二控制信號輸入端(A4); 主電路(I)的分壓放電電路的級數η根據計算式n = ( Vac - Vout ) / (m X Vout )算出，其中Vac為向ニ極管(D12)的正極輸入的交流電壓，Vout為在濾波蓄能電容(Co)的正極輸出的直流電壓，m的取值範圍為I至6。
3.根據權利要求2所述的無變壓器直流穩壓電源，其特徵在於所述的第一電子開關(Ql)為NPN型三極體、PNP型三極體或者是由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路；當第一電子開關(Ql)為NPN型三極體時，該NPN型三極體的基極即為第一電子開關(Ql)的控制端，該NPN型三極體的集電極即為第一電子開關(Ql)的輸入端，該NPN型三極體的發射極即為第一電子開關(Ql)的輸出端；當第一電子開關(Ql)為PNP型三極體時，該PNP型三極體的基極即為第一電子開關(Ql)的控制端，該PNP型三極體的發射極即為第一電子開關(Ql)的輸入端，該PNP型三極體的集電極即為第一電子開關(Ql)的輸出端；當第一電子開關(Ql)為由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路時，該複合管電路的基極即為第一電子開關(Ql)的控制端，該複合管電路的發射極即為第一電子開關(Ql)的輸入端，該複合管電路的集電極即為第一電子開關(Ql)的輸出端； 所述的第二電子開關(Q2)為NPN型三極體、PNP型三極體或者是由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路；當第二電子開關(Q2)為NPN型三極體吋，該NPN型三極體的基極即為第二電子開關(Q2)的控制端，該NPN型三極體的集電極即為第二電子開關(Q2)的輸入端，該NPN型三極體的發射極即為第二電子開關(Q2)的輸出端；當第二電子開關(Q2)為PNP型三極體吋，該PNP型三極體的基極即為第二電子開關(Q2)的控制端，該PNP型三極體的發射極即為第二電子開關(Q2)的輸入端，該PNP型三極體的集電極即為第二電子開關(Q2)的輸出端；當第二電子開關(Q2)為由2個PNP型三極體組成的共集-共集電路時，該複合管電路的基極即為第二電子開關(Q2)的控制端，該複合管電路的發射極即為第二電子開關(Q2)的輸入端，該複合管電路的集電極即為第二電子開關(Q2)的輸出端。
4.根據權利要求3所述的無變壓器直流穩壓電源，其特徵在於所述的穩壓控制電路(2)主要包括雙電壓比較器(Ul)、電阻(Rl)、電阻(R3)和基準電壓電路；所述基準電壓電路由三端基準穩壓源(U2)、電阻(R2)以及依次串聯的電阻(R4)、電阻(R5)和電阻(R6)組成；三端基準穩壓源(U2)的陽極和電阻(R6)的一端均接地；三端基準穩壓源(U2)的陰極、電阻(R2)的一端、電阻(R4)的一端以及雙電壓比較器(Ul)的第二同相輸入端共線；三端基準穩壓源(U2)的參考級、電阻(R6)的另一端以及電阻(R5)的一端共線；雙電壓比較器(Ul)的第一反相輸入端、電阻(R4)的另一端以及電阻(R5)的另一端共線；雙電壓比較器(Ul)的電源端與基準電壓電路的電阻(R2)的另一端共線而形成公共接點，該公共接點即為穩壓控制電路(2)的電源端(B5);電阻(Rl)的一端即為穩壓控制電路(2)的第一控制信號輸出端(B3);電阻(Rl)的另一端與雙電壓比較器(Ul)的第一輸出端電連接；電阻(R3)的一端即為穩壓控制電路(2)的第二控制信號輸出端(B4);電阻(R3)的另一端與雙電壓比較器(Ul)的第二輸出端電連接；雙電壓比較器(Ul)的第一同相輸入端和第二反相輸入端共同為穩壓控制電路(2)的取樣電壓輸入端(B2)。
5.根據權利要求2、3或4所述的無變壓器直流穩壓電源，其特徵在於所述的各級分壓放電電路的分壓電容(Cl至Cn)和濾波蓄能電容(Co)的電容值均相等。
全文摘要
本發明提供一種無變壓器直流穩壓電源，包括主電路及穩壓控制電路；主電路是一種在輸入交流電正半周時通過若干間隔設置的整流二極體和分壓電容串聯分壓並在濾波蓄能電容產生直流輸出、在輸入交流電負半周時由各分壓電容依次通過相應的隔離二極體、共用的第一電子開關和電感對濾波蓄能電容補充放電產生直流輸出的電路；穩壓控制電路是通過將主電路輸出的直流電壓取樣後進行處理並反饋作用於主電路以保證主電路輸出的直流電壓穩定的電路。本發明省略了變壓器從而使電源體積減小，重量減輕，成本降低。
文檔編號H02M7/10GK102638182SQ201210109729
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者馮俊萍, 貝紹軼, 趙景波, 趙良 申請人:江蘇技術師範學院