專利名稱：高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型有關一種高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，特別是一種無需 設置變壓器的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術：
一般將市電(110V 220V)的高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的裝置中，一種現(xiàn)有 的裝置為使用一變壓器搭配一整流器等電路得到負載所需的低壓直流電源，但是使用變壓 器的體積較大，不利于目前對于電子產(chǎn)品朝向輕、薄、短、小的趨勢發(fā)展。另一種現(xiàn)有的裝置為利用一電容與高壓交流電源串接，利用電容器的等效阻抗將 高壓交流電降壓為低壓交流電，再經(jīng)過一橋式整流器等電路得到負載所需的低壓直流電。 而利用電容降壓的缺點是，若需提供需要大電流的負載使用，則須使用電容值較大的電容， 如此成本以及裝置的體積都將會增加。另一種現(xiàn)有的裝置為先利用橋式整流器將高壓交流電轉(zhuǎn)換成高壓直流電，再經(jīng)過 一大電阻降壓得到低壓直流電，然而此電阻所產(chǎn)生的熱將會影響轉(zhuǎn)換效率。因此開發(fā)出體 積較小的高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電的裝置為業(yè)者與研發(fā)人員亟欲達成的目標。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，不需額 外設置變壓器便可提供負載穩(wěn)定的低壓直流電，使負載工作于高電流下，并可縮小體積與 節(jié)省成本。本實用新型的一種高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，包含一整流器、一 控制元件、一第一開關元件、一第二開關元件、一調(diào)節(jié)單元(regulating unit)與一分壓單 元。整流器連接一高壓交流電源并輸出一高壓直流電?？刂圃惠斎攵伺c一輸出 端。第一開關元件包含至少一高壓晶體管，其中第一開關元件包含一高壓端、一低壓端與一 控制端，其中第一開關元件的高壓端連接整流器以輸入高壓直流電。第二開關元件包含至 少一高壓晶體管，其中第二開關元件包含一高壓端、一低壓端與一控制端，其中第二開關元 件的高壓端連接第一開關元件的控制端，第二開關元件的低壓端接地，第二開關元件的控 制端連接控制元件的輸出端，第二開關元件的啟閉控制第一開關元件的啟閉。調(diào)節(jié)單元包 含一電感，其中電感的一端連接第一開關元件的低壓端，電感的另一端連接一負載，調(diào)節(jié)單 元輸出一低壓直流電于負載。分壓單元輸入低壓直流電并輸出一直流分壓至控制元件的輸 入端，控制元件對應直流分壓輸出一控制信號，控制第二開關元件的啟閉。本實用新型的有益技術效果是本實用新型的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn) 換裝置，不需額外設置變壓器便可提供負載穩(wěn)定的低壓直流電，使負載工作于高電流下，并 可縮小體積與節(jié)省成本。由于第一開關元件與第二開關元件于工作期間往復啟閉，因此第 一開關元件與第二開關元件將不會蓄熱，有效降低裝置的工作溫度。以下通過具體實施例配合附圖詳加說明，當可更容易了解本實用新型的目的、技 術內(nèi)容、特點及其所達成的功效。須說明的是，以下實施例及附圖中，與本實用新型非直接相關的元件已省略而未繪示；且附圖中各元件間的尺寸關系僅為求容易了解，非用以限制 實際比例。

圖1為根據(jù)本實用新型的一實施例的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置 的方塊圖。圖2為本實用新型的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置依據(jù)圖1的方塊圖 的一實施例。圖3為本實用新型的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置依據(jù)圖1的方塊圖 的另一實施例。圖4為本實用新型的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置依據(jù)圖1的方塊圖 的又一實施例。
具體實施方式
本實用新型詳細說明如下，所述實施例僅用作說明而非用以限定本實用新型。請參考圖1，圖1為根據(jù)本實用新型的一實施例的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電 的轉(zhuǎn)換裝置的方塊圖，包含一整流器20、一控制元件30、一第一開關元件40、一第二開關元 件50、一調(diào)節(jié)單元60與一分壓單元70。整流器20連接一高壓交流電源10，并輸出一高壓 直流電DC Vhigh。舉例而言，整流器20可為一橋式全波整流器或一橋式半波整流器?？刂?元件30包含一輸入端31與一輸出端32。第一開關元件40包含至少一高壓晶體管，其中第 一開關元件40包含一高壓端41、一低壓端42與一控制端43。第二開關元件50包含至少 一高壓晶體管，其中第二開關元件50包含一高壓端51、一低壓端52與一控制端53。調(diào)節(jié)單元60包含一電感61，其中第一開關元件的高壓端41連接整流器20以輸 入高壓直流電DC Vhigh。第一開關元件的低壓端42連接電感61的一端，電感61的另一端 連接一負載L。舉例而言，負載L包含一發(fā)光元件，可為一發(fā)光二極管燈串，但不以此為限。 調(diào)節(jié)單元60輸出一低壓直流電DC Vlw于負載L。第二開關元件的高壓端51連接第一開關 元件的控制端43，第二開關元件的低壓端52接地，第二開關元件的控制端53連接控制元件 的輸出端32。分壓單元70輸入低壓直流電DC Vlw并輸出一直流分壓DC Vdiv至控制元件 的輸入端31，控制元件的輸出端32輸出一對應直流分壓DC Vdiv的控制信號S。，以控制第二 開關元件50的啟閉。要注意的是，由于第一開關元件的控制端43連接第二開關元件的高壓端51，因此 第二開關元件50的啟閉將控制第一開關元件40的啟閉。當供給負載L的低壓直流電DC Vlow較大時，分壓單元70輸出的直流分壓DC Vdiv亦較大，控制單元30輸出的控制信號S。將 開啟(on)或關閉(off)第二開關元件50以使第一開關元件40關閉(off)，此時調(diào)節(jié)單元 60的電感61作為一電流源并釋能于負載L，而隨著電感61釋能，低壓直流電DC Vlow下降， 使得分壓單元70輸出的直流分壓DC Vdiv下降，當直流分壓DC Vdiv較低時，控制單元30輸 出的控制信號S。將控制第二開關元件50關閉(off)或開啟(on)以使第一開關元件40開 啟(on)，使高壓直流電DC Vhigh通過第一開關元件40與調(diào)節(jié)單元60輸出低壓直流電DC Vlow 于負載L。通過第一開關元件40與第二開關元件50的啟閉能夠?qū)⑤敵鲇谪撦dL的低壓直流電DC Vlw限制在一穩(wěn)定的范圍內(nèi)。依據(jù)上述結(jié)構(gòu)，不需額外設置變壓器便可提供負載L穩(wěn)定的低壓直流電DCV1ot并 使負載L工作于高電流下，而可縮小體積與節(jié)省成本。此外，由于第一開關元件40與第二 開關元件50于工作期間往復啟閉，因此第一開關元件40與第二開關元件50將不會蓄熱， 有效降低裝置的工作溫度。請參考圖2，圖2為本實用新型的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置依據(jù) 圖1的方塊圖的一實施例。整流器20可為一橋式全波整流器。于一實施例中，包含一第二電 容C2,其一端連接整流器20，另一端接地，用以降低高壓直流電DCVhigh的電壓漣波。其中第 一開關元件40包含一高功率的P型高壓晶體管％，例如PNP雙極性晶體管(BJT)或P型金屬 氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)。以P型金屬氧化物半導體場效應晶體管(P-MOSFET) 來說，第一開關元件的高壓端41為P-MOSFET的源極(source)；第一開關元件的低壓端42 為P-MOSFET的漏極(drain)；第一開關元件的控制端43為P-MOSFET的柵極(gate)。第一 開關元件40還包含一第三電阻R3連接第一開關元件的控制端43與第一開關元件的高壓 端41。第二開關元件50包含一高功率的N型高壓晶體管&，例如NPN雙極性晶體管(BJT) 或N型金屬氧化物半導體場效應晶體管(N-MOSFET)。以N型金屬氧化物半導體場效應晶體 管(N-MOSFET)來說，第二開關元件的高壓端51為N-MOSFET的漏極(drain)；第二開關元 件的低壓端52為N-MOSFET的源極(source)；第二開關元件的控制端53為N-MOSFET的柵 極(gate)ο接續(xù)上述，調(diào)節(jié)單元60還包含一第一二極管D1與一第一電容C1，其中第一二極管 D1的陽極接地，該二極管的陰極連接第一開關元件的低壓端42與調(diào)節(jié)單元60的電感61的 一端。第一電容C1連接電感61的另一端并與負載L并聯(lián)，其中第一電容C1可用以降低輸 出電壓漣波。分壓單元70包含一第一電阻R1與一第二電阻&彼此串聯(lián)，第二電阻&的另一端 接地，第一電阻R1的另一端連接電感61與負載L。第一電阻R1與第二電阻&的連接處連 接控制元件30的輸入端31?？梢岳斫獾氖堑谝浑娮鑂1與/或第二電阻&可為可變電阻。 另外要說明的是，于圖2的實施例中，控制元件30為一可工作于高電壓的芯片模塊，控制元 件30的一工作電壓輸入端34通過一第五電阻&連接整流器20，可以理解的是，控制元件 30的工作電壓輸入端34亦可直接連接整流器20?？刂圃?0包含一比較電路33，用以 比較直流分壓DC Vdiv與一參考電壓V,ef，并于控制元件的輸出端32輸出控制信號Sc,以控 制第二開關元件50的啟閉。于其它實施例中，控制元件30還包含一脈寬調(diào)制(PWM)單元 (未圖標)，以調(diào)制該控制信號為一脈寬調(diào)制控制信號，用以調(diào)制第二開關元件50的啟閉時 間，若負載L為發(fā)光二極管時，可調(diào)整發(fā)光二極管的亮度。接續(xù)上述，首先假設第一開關元件40為開啟(on)，即第一開關元件40的P型高壓 晶體管％為開啟(on)的狀態(tài)，因此由圖2的結(jié)構(gòu)可知，第二開關元件50的N型高壓晶體 管化亦為開啟(on)的狀態(tài)方能使整流器20輸出的高壓直流電DC Vhigh通過第一開關元件 40與調(diào)節(jié)單元60輸出低壓直流電DC V1ot于負載L。若低壓直流電DC Vlw過大，則經(jīng)過分 壓單元70至控制單元30的比較電路33的直流分壓DC Vdiv將大于參考電壓VMf，比較電路 33將輸出一邏輯為0的控制信號S。以關閉(off)第二開關元件50的N型高壓晶體管化， 使第一開關元件的控制端43的電壓(P型高壓晶體管％的柵極電壓)升高而關閉(off)第一開關元件40的P型高壓晶體管％。此時調(diào)節(jié)單元60中的第一二極管D1、電感61、第一 電容C1與負載L形成的回路將使調(diào)節(jié)單元60的電感61作為一電流源并釋能于負載L。隨著電感61釋能，低壓直流電DC V1ot下降，當直流分壓DC Vdiv小于參考電壓Vref， 比較電路33將輸出一邏輯為1的控制信號S。以開啟(on)第二開關元件50的N型高壓晶 體管I。使第一開關元件的控制端43的電壓(P型高壓晶體管％的柵極電壓)降低而開 啟(on)第一開關元件40的P型高壓晶體管％，使低壓直流電DC V1ot上升。由上述可知， 通過控制單元30控制第二開關元件50與第一開關元件40的啟閉能夠?qū)⑤敵鲇谪撦dL的 低壓直流電DC Vlw限制在一穩(wěn)定的范圍內(nèi)。請參考圖3，圖3為本實用新型的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置依據(jù) 圖1的方塊圖的另一實施例，其中第一開關元件40包含一高功率的N型高壓晶體管I，例 如NPN雙極性晶體管(BJT)或N型金屬氧化物半導體場效應晶體管(N-MOSFET)。以N型金 屬氧化物半導體場效應晶體管(N-MOSFET)來說，第一開關元件的高壓端41為N-MOSFET的 漏極(drain)；第一開關元件的低壓端42為N-MOSFET的源極(source)；第一開關元件的控 制端43為N-MOSFET的柵極(gate)。第三電阻民連接第一開關元件的控制端43與第一開 關元件的高壓端41。第二開關元件50與圖2的實施例相同，亦為高功率的N型高壓晶體管 I。在一實施例中，本實用新型的轉(zhuǎn)換裝置還包含一反向單元80，耦合控制元件的輸出端32 與第二開關元件的控制端53，用以反向控制信號S。。假設第一開關元件40為開啟(on)，整流器20輸出的高壓直流電DC Vhigh通過第 一開關元件40與調(diào)節(jié)單元60輸出低壓直流電DC V1ot于負載L。當直流分壓DC Vdiv大于 參考電壓Vref，比較電路33將輸出一邏輯為0的控制信號S。。反向單元80將邏輯0反向成 為邏輯1以開啟(on)第二開關元件50的N型高壓晶體管化，使第一開關元件的控制端43 的電壓(N型高壓晶體管&的柵極電壓)降低而關閉(off)第一開關元件40的N型高壓 晶體管I。當直流分壓DC Vdiv小于參考電壓VMf，比較電路33將輸出一邏輯為1的控制信 號S。。反向單元80將邏輯1反向成為邏輯0以關閉(off)第二開關元件50的N型高壓晶 體管I，使第一開關元件的控制端43的電壓(N型高壓晶體管&的柵極電壓)升高而開啟 (on)第一開關元件40的N型高壓晶體管I使低壓直流電DC Vlow上升。通過控制單元30 控制第二開關元件50與第一開關元件40的啟閉能夠?qū)⑤敵鲇谪撦dL的低壓直流電DC Vlow 限制在一穩(wěn)定的范圍內(nèi)。請參考圖4，圖4為本實用新型的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置依據(jù) 圖1的方塊圖的又一實施例，其中第一開關元件40與第二開關元件50為高功率的N型高 壓晶體管Qn。于圖4的實施例中以N型金屬氧化物半導體場效應晶體管(N-MOSFET)為例 作說明。反向單元80包含至少一晶體管組成的反向器(inverter)，于一實施例中，反向單 元80包含一 N型金屬氧化物半導體場效應晶體管(N-MOSFET)Mn與一第四電阻R4組成共射 極(common emitter)組態(tài)的反向器。其中N型金屬氧化物半導體場效應晶體管Mn的柵極 (gate)連接控制元件的輸出端32 ；N型金屬氧化物半導體場效應晶體管Mn的源極(source) 接地；N型金屬氧化物半導體場效應晶體管Mn的漏極(drain)連接第二開關元件的控制端 53。舉例來說，當比較電路33輸出邏輯為1的控制信號S。，反向單元80將開啟(on)，N型 金屬氧化物半導體場效應晶體管Mn的漏極(drain)輸出邏輯為0的信號于第二開關元件的控制端53以關閉(off)第二開關元件50。要說明的是，反向單元80的晶體管不以N型 金屬氧化物半導體場效應晶體管為限，亦可為P型金屬氧化物半導體場效應晶體管或NPN、 PNP雙極性晶體管。綜合以上所述，本實用新型的實施例的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝 置，其中控制元件控制第二開關元件的啟閉，而第二開關元件控制第一開關元件的啟閉，不 需額外設置變壓器便可提供負載穩(wěn)定的低壓直流電并使負載工作于高電流下，可縮小體積 與節(jié)省成本，由于第一開關元件與第二開關元件于工作期間往復啟閉，因此第一開關元件 與第二開關元件將不會蓄熱，有效降低裝置的工作溫度。以上所述的實施例僅是為了說明本實用新型的技術思想及特點，其目的在使熟悉 此項技術的人士能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，當不能以的限定本實用新型的專 利范圍，即凡是根據(jù)本實用新型所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應涵蓋在本實用 新型的專利范圍內(nèi)。
權利要求1.一種高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，包含一整流器，其連接一高壓交流電源并輸出一高壓直流電；一控制元件，為一可工作于高電壓的芯片模塊，其包含一輸入端與一輸出端；一第一開關元件，包含至少一高壓晶體管，其中該第一開關元件包含一高壓端、一低壓 端與一控制端，其中該第一開關元件的高壓端連接該整流器以輸入該高壓直流電；一第二開關元件，包含至少一高壓晶體管，其中該第二開關元件包含一高壓端、一低壓 端與一控制端，其中該第二開關元件的高壓端連接該第一開關元件的控制端，該第二開關 元件的低壓端接地，該第二開關元件的控制端連接該控制元件的輸出端，該第二開關元件 的啟閉控制該第一開關元件的啟閉；一調(diào)節(jié)單元，包含一電感，其中，該電感的一端連接該第一開關元件的低壓端，該電感 的另一端連接一負載，該調(diào)節(jié)單元輸出一低壓直流電于該負載；以及一分壓單元，其輸入該低壓直流電并輸出一直流分壓至該控制元件的輸入端，該控制 元件對應該直流分壓輸出一控制信號，控制該第二開關元件的啟閉。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 第一開關元件與該第二開關元件的該高壓晶體管可為高壓金屬氧化物半導體場效應晶體 管或高壓雙極性晶體管。
3.根據(jù)權利要求1所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 控制元件包含一比較電路，用以比較該直流分壓與一參考電壓，并于該控制元件的輸出端 輸出相對應的該控制信號，以控制該第二開關元件的啟閉。
4.根據(jù)權利要求3所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 控制元件還包含一脈寬調(diào)制單元，以調(diào)制該控制信號為一脈寬調(diào)制控制信號。
5.根據(jù)權利要求1所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還 包含一反向單元，耦合該控制元件的輸出端與該第二開關元件的控制端，用以反向該控制 信號。
6.根據(jù)權利要求5所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 反向單元包含至少一晶體管組成的反向器。
7.根據(jù)權利要求1所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 調(diào)節(jié)單元還包含一二極管與一電容，其中該二極管的陽極接地，該二極管的陰極連接該第 一開關元件的低壓端與該調(diào)節(jié)單元的該電感的一端，該電容連接該電感的另一端與該負載 并聯(lián)。
8.根據(jù)權利要求1所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 分壓單元包含一第一電阻與一第二電阻彼此串聯(lián)，該第二電阻的另一端接地，該第一電阻 的另一端連接該調(diào)節(jié)單元的該電感與該負載，該第一電阻與該第二電阻的連接處連接該控 制元件的該輸入端。
9.根據(jù)權利要求8所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 分壓單元的該第一電阻與該第二電阻的至少其一包含一可變電阻。
10.根據(jù)權利要求1所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，該 整流器包含一橋式全波整流器或一橋式半波整流器。
11.根據(jù)權利要求1所述的高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于，還包含一穩(wěn)壓電容，該穩(wěn)壓電容的一端連接該整流器，該穩(wěn)壓電容的另一端接地。
專利摘要本實用新型是一種高壓交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電的轉(zhuǎn)換裝置，包含一整流器、一控制元件、一第一開關元件、一第二開關元件、一調(diào)節(jié)單元與一分壓單元。第一開關元件與第二開關元件的啟閉可提供負載穩(wěn)定的低壓直流電，因此可不需額外設置變壓器，從而可縮小體積與節(jié)省成本。
文檔編號H02M7/219GK201893721SQ201020658278
公開日2011年7月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權日2010年12月1日
發(fā)明者嚴敏男, 劉子英 申請人:笙泉科技股份有限公司