專利名稱：電容儲能型可控硅開關電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流穩壓電源，尤其是涉及一種電容儲能型可控硅開關電源，主要應用于電子、儀器及儀表等技術領域。
背景技術：
目前開關直流穩壓電源中所用功率器件多是晶體三極管或雙極型晶體管或場效應晶體管。其存在功率器件本身功率損耗大、一般情況下還需要比較復雜的控制電路、同功率的情況下價格高、單個器件功率比較小，為提高脈沖變壓器的功率轉換效率和減小脈沖變壓器的體積，需要工作于較高頻率狀態，這又導致了整流濾波電路功率損失加大等缺點。現有可控硅開關電源也存在電路結構相對復雜等缺點。
發明內容本實用新型以解決上述問題為目的，提供一種節能、小型超薄化，以可控硅為功率器件，工作在工頻狀態的直流穩壓電源，即:電容儲能型可控硅開關電源。為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案:電容儲能型可控硅開關電源，它包括電容充電及可控硅觸發電路，功率脈沖發生電路，整流濾波穩壓電路。上述電容充電及可控硅觸發電路將市電的一個周期分解為上半周和下半周，上半周用于對儲能電容C2充電，下半周用于觸發可控硅VT1，或者相反下半周用于對儲能電容C2充電，上半周用于觸發可控硅VT1。所述功率脈沖發生電路，它接收來自電容充電及可控硅觸發電路的可控硅觸發信號，在下半周當可控硅VT1的控制極接收到觸發信號時，可控硅VT1由截止狀態轉為導通狀態，儲能電容C2通過可控硅VT1及脈沖變壓器B1的初級線圈T1回到儲能電容C2構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器B1的次級產生脈沖輸出。所述整流濾波穩壓電路將脈沖變壓器&次級輸出的脈沖電壓進行整流、濾波和穩壓。電容儲能型可控硅開關電源的電路連接關系是:二極管VD1-VD4構成正極分為兩支的整流橋，橋的兩個交流輸入端接市電電源，由二極管VD3、二極管VD4構成的橋的半臂中的正極即二極管VD4的負極、可控硅VT1的正極和儲能電容C2的一端連接在一起，儲能電容C2的另一端通過脈沖變壓器B1的初級線圈T1與橋的負極即二極管VD3的正極連接，可控硅VT1的負極也與二極管VD3的正極連接，正極分開的整流橋的另一支由二極管VD1、二極管VD2構成，二極管VD1的負極與二極管VD2的正極連接，二極管VD2的負極通過電阻R1與電容C1的一端連接，電容C1的另一端與橋的負極連接,可控娃VT1的控制極通過雙向觸發二極管VD5連接在電阻R1和電容C1之間的連線上。脈沖變壓器B2設兩個初級線圈，每個線圈各配有獨立的電容充電及可控硅觸發電路和功率脈沖發生電路，但兩個獨立電路的充電半周和觸發半周互換。上述電容充電及可控硅觸發電路是由二極管整流橋將輸出正極的兩支分開，一支用于對儲能電容C2充電，另一支用于觸發可控硅VT115上述功率脈沖發生電路中的可控硅VT1跨接在充電電路的正負極之間，正極與正極連接，負極與負極連接。上述功率脈沖發生電路儲能電容C2與脈沖變壓器B1初級線圈T1串聯后再與可控硅VT1并聯，可控硅VT1正極接儲能電容C2端，可控硅VT1負極接脈沖變壓器B1的初級線圈V上述電容充電及可控硅觸發電路是由正極分開的整流橋中用于觸發可控硅的一端通過電阻R1與電容C1連接，而電容C1的另一端與二極管整流橋的負極連接，可控硅VT1的控制極通過雙向觸發二極管VD5連接在電阻R1與電容C1之間的連線上。本實用新型的有益效果及特點:1、節能。在相同輸出功率的情況下，可控硅作為功率器件與晶體三極管或雙極型晶體管或場效應晶體管作為功率器件相比自身功率損耗小。由于功率脈沖電路工作在工頻狀態，這使整流濾波電路能量損耗大大減小。由于儲能電容放電回路阻抗小，放電速度快，致使脈沖變壓器能量轉換保持高效率。2、低成本。容量相同的情況下，可控硅與晶體三極管、雙極型晶體管、場效應晶體管等相比價格低很多。由于不采用對市電進行整流濾波電路，不設專用脈沖驅動電路，因此整體電路所用元器件少，簡化生產工藝，結構簡單，制造所用工時少。3、易小型化、超薄化及模塊化。當所需功率不大時，由于所用元器件數量少，因此體積可以做得很小，模塊化后可以做得很薄。
圖1是本實用新型的電路原理圖，也是本實用新型的實施例1。圖2是本實用新型的實施例2。圖3是本實用新型的時序波形圖。
具體實施方式
參照圖1，電容儲能型可控硅開關電源，包括電容充電及可控硅觸發電路、功率脈沖發生電路及整流濾波穩壓電路。它利用市電的上半周對儲能電容C2充電，利用市電的下半周產生可控硅觸發信號，使儲能電容C2通過脈沖變壓器B1的初級線圈T1及可控硅VT1構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器B1的次級線圈中產生脈沖電壓，經整流濾波穩壓電路形成需要的平穩直流電源。參照圖2，脈沖變壓器B2設初級線圈T1和初級線圈T2，每個線圈各配有獨立的電容充電及可控硅觸發電路和功率脈沖發生電路，但兩個獨立電路的充電半周和觸發半周互換。實施例1參照圖1，可控硅開關電源由電容充電及可控硅觸發電路，功率脈沖發生電路，整流濾波穩壓電路三部分構成。二極管VD「VD4、電阻Rp電容C1和雙向觸發二極管VD5構成電容充電及可控硅觸發電路。可控硅VT1、儲能電容C2和脈沖變壓器B1構成功率脈沖發生電路。二極管VD6、穩壓二極管VD7和電容C3構成整流濾波穩壓電路。可控硅開關電源是通過下述電路連接實現的，二極管VD1-VD4構成正極兩支分開的整流橋，橋的兩個交流輸入端A、B接市電電源。由二極管VD3、二極管VD4構成的橋的半臂中的正極即二極管VD4的負極、可控硅VT1的正極和儲能電容C2的一端連接在一起。儲能電容C2的另一端通過脈沖變壓器B1的初級線圈T1與橋的負極即二極管VD3的正極連接。可控硅VT1的負極與二極管VD3的正極連接。正極分開的整流橋的另一支由二極管VD1、二極管VD2構成。二極管VD1的正極與二極管VD3的正極連接，構成整流橋的負極。二極管VD2的負極通過電阻R1與電容C1的一端連接，電容C1的另一端與橋的負極連接,可控娃VT1的控制極通過雙向觸發二極管VD5連接在電阻R1和電容C1之間的連線上。實施例2參照圖2，脈沖變壓器B2有兩個初級線圈，每個初級線圈都對應一個圖1中的電容充電及可控硅觸發電路和功率脈沖發生電路。兩套電路結構都與實施例1中的電容充電與可控硅觸發電路、功率脈沖發生電路完全相同，只是一套電路充電、觸發所在的半周恰好是另一套電路觸發、充電所在的半周。因此在脈沖變壓器B2的次級輸出的脈沖頻率是圖1中脈沖變壓器B1次級輸出脈沖頻率的二倍。與實施例1相比具有以下優點:由于頻率增加一倍使得相同磁芯的脈沖變壓器輸出功率增加一倍。由于在市電的一個周期的上、下半周消耗功率對稱因此提高了功率因數。減小了直流輸出的紋波系數。電路工作原理參照圖1和圖3，圖3中I)為市電波形圖，2)為儲能電容C2電壓波形圖，3)為電容仏電壓波形圖，4)為脈沖變壓器初級線圈兩端電壓波形圖。接通市電電源后市電零電位時刻作為坐標原點,橫軸作為時間坐標軸,縱軸作為電位坐標軸。市電上半周時整流橋的交流輸入端二極管VD3到二·極管VD4的連線上A點電位為正，二極管VD1到二極管VD2的連線上B點電位為零。此時市電電流經二極管VD4的正極到負極再經儲能電容C2再經脈沖變壓器&初級線圈T1，再經二極管VD1的正極到負極回到市電零電位的B點。這個過程實施對儲能電容C2的充電。當時間到了市電下半周時，B點電位為正，A點電位為零。由于二極管VD4的反向截止作用，可控硅VT1的控制極也未得到觸發信號仍保持截止狀態，所以儲能電容C2目前沒有放電回路，保持所儲電荷。市電電流由點B經二極管VD2,經電阻R1，經電容C1,經二極管VD3E極到負極回到市電零電位點A。這個過程實施對電容C1的充電，當對電容C1充電電壓達到雙向觸發二極管VD5的導通電壓時，電容C1經雙向觸發二極管VD5到可控硅VT1的控制極到可控硅VT1的負極回到電容C1的回路放電。可控硅VT1得到觸發信號由截止狀態轉為導通狀態。由可控硅VT1的導通，儲能電容C2經可控硅VT1再經脈沖變壓器B1的初極線圈T1回到儲能電容(:2所構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器匕的次級輸出一個脈沖。經二極管VD6整流，電容C3濾波和穩壓二極管VD7的穩壓得到穩定的直流電壓輸出。參照圖2，脈沖變壓器B2設有兩個初級線圈！\、T2,每個初級線圈都對應一個圖1中的電容充電及可控硅觸發電路和功率脈沖發生電路。兩套電路結構完全相同，只是一套電路充電、觸發所在的半周恰好是另一套電路觸發、充電所在的半周。因此在脈沖變壓器B2的次級輸出的脈沖頻率是圖1中脈沖變壓器B1次級輸出脈沖頻率的二倍。
權利要求1.電容儲能型可控硅開關電源，它包括電容充電及可控硅觸發電路，功率脈沖發生電路，整流濾波穩壓電路，其特征在于:所述電容充電及可控硅觸發電路將市電的一個周期分解為上半周和下半周，上半周用于對儲能電容C2充電，下半周用于觸發可控硅VT1，或者相反下半周用于對儲能電容C2充電，上半周用于觸發可控硅VT1，所述功率脈沖發生電路，它接收來自電容充電及可控硅觸發電路的可控硅觸發信號，在下半周當可控硅VT1的控制極接收到觸發信號時，可控硅VT1由截止狀態轉為導通狀態，儲能電容C2通過可控硅VT1及脈沖變壓器B1的初級線圈T1回到儲能電容C2構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器B1的次級產生脈沖輸出，所述整流濾波穩壓電路將脈沖變壓器B1次級輸出的脈沖電壓進行整流、濾波和穩壓，電容儲能型可控硅開關電源的電路連接關系是:二極管VD1-VD4構成正極分為兩支的整流橋，橋的兩個交流輸入端接市電電源，由二極管VD3、二極管VD4構成的橋的半臂中的正極即二極管VD4的負極、可控硅VT1的正極和儲能電容C2的一端連接在一起，儲能電容C2的另一端通過脈沖變壓器B1的初級線圈T1與橋的負極即二極管VD3的正極連接，可控硅VT1的負極也與二極管VD3的正極連接，正極分開的整流橋的另一支由二極管VD1、二極管VD2構成，二極管VD1的負極與二極管VD2的正極連接，二極管VD2的負極通過電阻R1與電容C1的一端連接，電容C1的另一端與橋的負極連接,可控娃VT1的控制極通過雙向觸發二極管VD5連接在電阻R1和電容C1之間的連線上。
2.根據權利要求1所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于:電容充電及可控硅觸發電路是由二極管整流橋將輸出正極的兩支分開，一支用于對儲能電容C2充電，另一支用于觸發可控娃VT1O
3.根據權利要求1所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于:所述功率脈沖發生電路中的可控硅VT1跨接在充電電路的正負極之間，正極與正極連接，負極與負極連接。
4.根據權利要求1所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于:所述功率脈沖發生電路儲能電容C2與脈沖變壓器B1初級線圈T1串聯后再與可控硅VT1并聯，可控硅VT1正極接儲能電容C2端，可控硅VT1負極與脈沖變壓器B1的初級線圈T1連接。
5.根據權利要求2所述的電容儲能型可控硅開關電源，其特征在于:電容充電及可控娃觸發電路是由正極分開的整流橋中用于觸發可控娃VT1的一端通過電阻R1與電容C1連接，而電容的另一端與橋的負極連接，可控硅VT1的控制極通過雙向觸發二極管VD5連接在電阻R1與電容C1之間的連線上。
專利摘要電容儲能型可控硅開關電源，是為了解決現有技術中存在的結構復雜，穩定性差，效率低，體積大，不易模塊化等技術問題而設計的。它主要由電容充電及可控硅觸發電路，功率脈沖發生電路，整流濾波穩壓電路構成。利用市電的上半周對儲能電容C2充電，利用市電的下半周產生可控硅觸發信號，使儲能電容C2通過脈沖變壓器B1的初級線圈T1及可控硅VT1構成的回路迅速放電，在脈沖變壓器B1的次級線圈中產生脈沖電壓，經整流濾波穩壓電路形成需要的平穩直流電源。本產品由于功率脈沖電路中采用了可控硅及儲能電容作為核心部件與利用晶體三極管等其它部件相比，元件自身功率損耗小，脈沖上升、下降速度快，能量轉換效率高。
文檔編號H02M3/28GK202997953SQ201220316140
公開日2013年6月12日 申請日期2012年7月2日 優先權日2012年7月2日
發明者歐新元, 高田山 申請人:沈陽師范大學