電容式開關安全隔離程控電源電路的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電源電路技術領域，更具體地說，是涉及一種電容式開關安全隔離程控電源電路。
【背景技術】
[0002]傳統的電源電路都離不開安全隔離變壓器，在降壓的同時并能防止后級電路觸電風險。變壓器屬感抗元件。社會上各行各業都大量使用感抗電器，比如:電機、注塑機、保溫箱、電熱水器、電暖器、電磁爐、電熱壺等等。大量使用感抗電器會給國家的市電電源造成巨大的能源浪費，因為感性電路會使市電的無功功率增加，功率因素降低。如果用容性電路去補償(中和)感性電路中多余的感性，從理論上絕對可以增加市電的有功功率，減少無功功率，從而提高市電電源的功率因素。然而，目前還沒有見有關文獻公開報道。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是:針對目前安全隔離變壓器存在降低功率因素的問題，提供一種電容式開關安全隔離程控電源電路，取消了安全隔離變壓器，采用了電容器進行降壓，橋式開關電路進行安全隔離，以克服現有技術的不足。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:電容式開關安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路，單片機，還包括電容式程控降壓電路，開關電路，所述橋式整流電路由三極管Q1、Q3和二極管D2、D3組成，三極管Q1、Q3的基極連接單片機，所述電容式程控降壓電路包括電容C2、C3、C4和三極管Q4、Q5，由電容C2、C3、C4構成直流逐級降壓，三極管Q4、Q5的基極連接所述單片機，所述開關電路包括兩組程控同步開關，第一組程控同步開關K1、K2連接所述橋式整流電路的輸出端、電容C2與三極管Q4的輸入端，從而使橋式整流電路與后級電路可由第一組程控同步開關斷開，第二組程控同步開關Κ3、Κ4連接電容C2與三極管Q4的輸出端、電容C3與三極管Q5的輸入端，兩組程控同步開關不同時閉合。
[0005]在所述第一組程控同步開關的輸入端連接第一輸出電壓檢測電路，所述輸出電壓檢測電路由電阻R7、R8、R9組成，電阻R8連接所述單片機。
[0006]還包括備用電源電路，所述備用電源電路由三極管Q2、電容C1組成，三極管Q2的基極連接所述單片機。
[0007]在電容C4的輸出端連接第二輸出電壓檢測電路，所述第二輸出電壓檢測電路由電阻R12、R13、R14組成，電阻R13同時連接所述單片機。
[0008]還包括用于時間同步校正的電源電壓檢測電路，所述電源電壓檢測電路由二極管D1、電阻R3、R4、R5組成。
[0009]與現有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0010]本實用新型依據電容儲能的特點，采用橋式開關結構，實現輸出安全隔離電源的目的。以電容式程控降壓電路替代了傳統的變壓器降壓電路，取消了笨重的電源變壓器，既節省了成本，又提高了市電的功率因素，為國家節約大量的電能，還為電源電路節省了硬件空間。
[0011]本實用新型通過橋式開關結構，應用軟件編程技術輕易就實現了電源安全隔離的目的。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型電容式開關安全隔離程控電源電路的電路圖。
[0013]圖2為本實用新型電容式開關安全隔離程控電源電路的單片機端口結構示意圖。
[0014]圖3為本實用新型的開關電路實施例一結構示意圖。
[0015]圖4為本實用新型的開關電路實施例二結構示意圖。
[0016]圖5為本實用新型整流電路波形圖。
【具體實施方式】
[0017]下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0018]參見圖1-5，本實用新型的電容式開關安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路1，單片機，還包括電容式程控降壓電路，開關電路3，所述橋式整流電路由三極管Ql、Q3和二極管D2、D3組成，三極管Ql、Q3的基極連接單片機，所述電容式程控降壓電路包括電容C2、C3、C4和三極管Q4、Q5，由電容C2、C3、C4構成直流逐級降壓，三極管Q4、Q5的基極連接所述單片機，所述開關電路包括兩組程控同步開關，第一組程控同步開關K1、K2連接所述橋式整流電路的輸出端、電容C2與三極管Q4的輸入端，從而使橋式整流電路與后級電路可由第一組程控同步開關斷開，第二組程控同步開關Κ3、Κ4連接電容C2與三極管Q4的輸出端、電容C3與三極管Q5的輸入端，兩組程控同步開關不同時閉合。傳統的橋式整流電路是由二極管組成的，本實用新型打破常規，通過三極管與D2、D3構成橋式整流，由單片機程序控制。
[0019]在所述第一組程控同步開關的輸入端連接第一輸出電壓檢測電路2，所述輸出電壓檢測電路由電阻R7、R8、R9組成，電阻R8連接所述單片機。本實用新型還包括備用電源電路，所述備用電源電路由三極管Q2、電容C1組成，三極管Q2的基極連接所述單片機。當橋式整流電路1輸出的電壓不足時，程控系統啟動備用電源電路，以補充橋式整流電路的不足，使電壓輸出更加穩定。
[0020]在電容C4的輸出端連接第二輸出電壓檢測電路4，所述第二輸出電壓檢測電路由電阻R12、R13、R14組成，電阻R13同時連接所述單片機。本實用新型還包括用于時間同步校正的電源電壓檢測電路，所述電源電壓檢測電路由二極管D1、電阻R3、R4、R5組成。
[0021]本實用新型通過單片機芯片控制程序、高壓晶體管程控整流電路、電容降壓式程控電路、程控橋式開關安全隔離電路、低頻穩壓程控電路、PWM脈寬調制電路等多個功能電路來實現程控開關安全隔離電源的作用。三極管Q1、Q3和二極管D2、D3四個晶體管組成程控整流電路。其程控整流的工作過程如下:Q1、Q3、D2和D3在原理上與傳統的橋式全波整流電路相同，所不同的是，Q1和Q3是由單片機程序控制的。而傳統的橋式整流電路是四個二極管組成開放式整流，不受控制。
[0022]野心家C2、C3、C4和三極管Q4、Q5組成電容式直流降壓電路、低頻穩壓程控電路和PWM脈寬調制電路。開關K1-K4組成的是橋式開關安全隔離程控電路。工作過程描述如下:經過前面的整流電路整流以后，電路不定時地給電容C2充電，C2上的電壓一般可設計較高，比如:100-300VDC。具體電壓值根據負載的大小通過計算來確定。電容C2、C3和三極管Q4組成的是直流降壓電路，通過PWM脈寬調制原理進行降壓。其脈沖寬度也是受程序由B4、B5進行控制的。
[0023]K1-K4四個開關的工作過程是:當K1和K2接通時，K3和K4必須關閉，此時，整流電路給電容C2充電；當K1和K2關閉時，K3和K4可閉合，也可以關閉，一般是處于閉合狀態。此時，整流電路停止給C2充電，啟動三極管Q4和Q5，通過程序由端口 B4和B5控制三極管Q4和Q5的開和關，以PWM脈寬調制的方式分別給電容C3和C4充電。由于此時，K1和K2是關閉的，所以前面的交流電源電路完全隔離了，所以后面的直流電源電路是安全隔離的。開關K1和K2，K3和K4是兩組功能不同的開關，兩組開關在任何時候都不能同時閉合。K1-K4開關根據應用場合的需要可以選擇光藕、光電開關或繼電器等。如果選擇繼電器則要考慮繼電器的壽命與工作頻率的諧調問題。參見圖3-4，Κ1-Κ4四個開關也都是由單片機程序控制的，分別受VK1-VK4進行控制。四個開關可采用繼電器式控制開關(見圖3)，也可采用光藕開關(見圖4)。
[0024]從圖5可以看出，Ql、Q3兩個三極管是根據設計負載的需要，通過程序由端口 Β1和Β3來控制兩個三極管的導通和關閉。其中，三極管Q2和電容C1組成備用電源電路，也是受程序通過端口 Β2來控制的。電阻R7、R8、R9組成輸出電壓檢測電路，也是受程序由端口 RC2來控制的，當整流電路輸出功率不夠時，又恰好正值電源過零點或電源電壓U1小于U0時，則通過程序啟動備用電源電路。這樣可避免輸出電壓波動過大的情況。二極管D1、與電阻R3、R4、R5組成電源電壓檢測電路，起到時間同步校正作用，避免單片機因時間不同步而失去控制。
[0025]以上公開僅為本實用新型的具體實施例，并不構成對本實用新型保護范圍的限制，對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的整體構思前提下，依據本實用新型技術方案所作的無需經過創造性勞動的變化和替換，都應落在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.電容式開關安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路，單片機，其特征在于:還包括電容式程控降壓電路，開關電路，所述橋式整流電路由三極管Ql、Q3和二極管D2、D3組成，三極管Q1、Q3的基極連接單片機，所述電容式程控降壓電路包括電容C2、C3、C4和三極管Q4、Q5，由電容C2、C3、C4構成直流逐級降壓，三極管Q4、Q5的基極連接所述單片機，所述開關電路包括兩組程控同步開關，第一組程控同步開關Kl、K2連接所述橋式整流電路的輸出端、電容C2與三極管Q4的輸入端，從而使橋式整流電路與后級電路可由第一組程控同步開關斷開，第二組程控同步開關K3、K4連接電容C2與三極管Q4的輸出端、電容C3與三極管Q5的輸入端，兩組程控同步開關不同時閉合。2.根據權利要求1所述的電容式開關安全隔離程控電源電路，其特征在于:在所述第一組程控同步開關的輸入端連接第一輸出電壓檢測電路，所述輸出電壓檢測電路由電阻R7、R8、R9組成，電阻R8連接所述單片機。3.根據權利要求2所述的電容式開關安全隔離程控電源電路，其特征在于:還包括備用電源電路，所述備用電源電路由三極管Q2、電容C1組成，三極管Q2的基極連接所述單片機。4.根據權利要求1所述的電容式開關安全隔離程控電源電路，其特征在于:在電容C4的輸出端連接第二輸出電壓檢測電路，所述第二輸出電壓檢測電路由電阻R12、R13、R14組成，電阻R13同時連接所述單片機。5.根據權利要求1所述的電容式開關安全隔離程控電源電路，其特征在于:還包括用于時間同步校正的電源電壓檢測電路，所述電源電壓檢測電路由二極管D1、電阻R3、R4、R5組成。
【專利摘要】本實用新型公開一種電容式開關安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路，單片機，電容式程控降壓電路，開關電路，橋式整流電路由三極管Q1、Q3和二極管D2、D3組成，三極管的基極連接單片機，電容式程控降壓電路包括電容C2、C3、C4和三極管Q4、Q5，構成直流逐級降壓，三極管Q4、Q5的基極連接單片機，開關電路包括兩組程控同步開關，第一組開關連接橋式整流電路的輸出端、電容C2與三極管Q4的輸入端，第二組開關連接電容C2與三極管Q4的輸出端、電容C3與三極管Q5的輸入端，兩組程控同步開關不同時閉合。本實用新型以電容式程控降壓電路替代了笨重的電源變壓器，提高了市電的功率因素，節約大量電能。
【IPC分類】H02M7/40, H02M3/20
【公開號】CN205070833
【申請號】CN201520875596
【發明人】羅恒
【申請人】順德職業技術學院
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年11月5日