電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電源電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，是涉及一種電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的電源電路都離不開安全隔離變壓器，在降壓的同時(shí)并能防止后級(jí)電路觸電風(fēng)險(xiǎn)。變壓器屬感抗元件。社會(huì)上各行各業(yè)都大量使用感抗電器，比如:電機(jī)、注塑機(jī)、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(huì)給國(guó)家的市電電源造成巨大的能源浪費(fèi)，因?yàn)楦行噪娐窌?huì)使市電的無(wú)功功率增加，功率因素降低。如果用容性電路去補(bǔ)償(中和)感性電路中多余的感性，從理論上絕對(duì)可以增加市電的有功功率，減少無(wú)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(guān)文獻(xiàn)公開報(bào)道。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)目前安全隔離變壓器存在降低功率因素的問(wèn)題，提供一種電容式開關(guān)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(jìn)行降壓，橋式開關(guān)電路進(jìn)行安全隔離，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路，單片機(jī)，還包括電容式程控降壓電路，開關(guān)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(jī)，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(gòu)成直流逐級(jí)降壓，三極管Q4、Q5的基極連接所述單片機(jī)，所述開關(guān)電路包括兩組程控同步開關(guān)，第一組程控同步開關(guān)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(jí)電路可由第一組程控同步開關(guān)斷開，第二組程控同步開關(guān)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(guān)不同時(shí)閉合。
[0005]在所述第一組程控同步開關(guān)的輸入端連接第一輸出電壓檢測(cè)電路，所述輸出電壓檢測(cè)電路由電阻R7、R8、R9組成，電阻R8連接所述單片機(jī)。
[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(jī)。
[0007]在電容C4的輸出端連接第二輸出電壓檢測(cè)電路，所述第二輸出電壓檢測(cè)電路由電阻R12、R13、R14組成，電阻R13同時(shí)連接所述單片機(jī)。
[0008]還包括用于時(shí)間同步校正的電源電壓檢測(cè)電路，所述電源電壓檢測(cè)電路由二極管D1、電阻R3、R4、R5組成。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0010]本實(shí)用新型依據(jù)電容儲(chǔ)能的特點(diǎn)，采用橋式開關(guān)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)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(tǒng)的變壓器降壓電路，取消了笨重的電源變壓器，既節(jié)省了成本，又提高了市電的功率因素，為國(guó)家節(jié)約大量的電能，還為電源電路節(jié)省了硬件空間。
[0011]本實(shí)用新型通過(guò)橋式開關(guān)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用軟件編程技術(shù)輕易就實(shí)現(xiàn)了電源安全隔離的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路的電路圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路的單片機(jī)端口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型的開關(guān)電路實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型的開關(guān)電路實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5為本實(shí)用新型整流電路波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)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(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0018]參見圖1-5，本實(shí)用新型的電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路1，單片機(jī)，還包括電容式程控降壓電路，開關(guān)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(jī)，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(gòu)成直流逐級(jí)降壓，三極管Q4、Q5的基極連接所述單片機(jī)，所述開關(guān)電路包括兩組程控同步開關(guān)，第一組程控同步開關(guān)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(jí)電路可由第一組程控同步開關(guān)斷開，第二組程控同步開關(guān)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(guān)不同時(shí)閉合。傳統(tǒng)的橋式整流電路是由二極管組成的，本實(shí)用新型打破常規(guī)，通過(guò)三極管與D2、D3構(gòu)成橋式整流，由單片機(jī)程序控制。
[0019]在所述第一組程控同步開關(guān)的輸入端連接第一輸出電壓檢測(cè)電路2，所述輸出電壓檢測(cè)電路由電阻R7、R8、R9組成，電阻R8連接所述單片機(jī)。本實(shí)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(jī)。當(dāng)橋式整流電路1輸出的電壓不足時(shí)，程控系統(tǒng)啟動(dòng)備用電源電路，以補(bǔ)充橋式整流電路的不足，使電壓輸出更加穩(wěn)定。
[0020]在電容C4的輸出端連接第二輸出電壓檢測(cè)電路4，所述第二輸出電壓檢測(cè)電路由電阻R12、R13、R14組成，電阻R13同時(shí)連接所述單片機(jī)。本實(shí)用新型還包括用于時(shí)間同步校正的電源電壓檢測(cè)電路，所述電源電壓檢測(cè)電路由二極管D1、電阻R3、R4、R5組成。
[0021]本實(shí)用新型通過(guò)單片機(jī)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(guān)安全隔離電路、低頻穩(wěn)壓程控電路、PWM脈寬調(diào)制電路等多個(gè)功能電路來(lái)實(shí)現(xiàn)程控開關(guān)安全隔離電源的作用。三極管Q1、Q3和二極管D2、D3四個(gè)晶體管組成程控整流電路。其程控整流的工作過(guò)程如下:Q1、Q3、D2和D3在原理上與傳統(tǒng)的橋式全波整流電路相同，所不同的是，Q1和Q3是由單片機(jī)程序控制的。而傳統(tǒng)的橋式整流電路是四個(gè)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(wěn)壓程控電路和PWM脈寬調(diào)制電路。開關(guān)K1-K4組成的是橋式開關(guān)安全隔離程控電路。工作過(guò)程描述如下:經(jīng)過(guò)前面的整流電路整流以后，電路不定時(shí)地給電容C2充電，C2上的電壓一般可設(shè)計(jì)較高，比如:100-300VDC。具體電壓值根據(jù)負(fù)載的大小通過(guò)計(jì)算來(lái)確定。電容C2、C3和三極管Q4組成的是直流降壓電路，通過(guò)PWM脈寬調(diào)制原理進(jìn)行降壓。其脈沖寬度也是受程序由B4、B5進(jìn)行控制的。
[0023]K1-K4四個(gè)開關(guān)的工作過(guò)程是:當(dāng)K1和K2接通時(shí)，K3和K4必須關(guān)閉，此時(shí)，整流電路給電容C2充電；當(dāng)K1和K2關(guān)閉時(shí)，K3和K4可閉合，也可以關(guān)閉，一般是處于閉合狀態(tài)。此時(shí)，整流電路停止給C2充電，啟動(dòng)三極管Q4和Q5，通過(guò)程序由端口 B4和B5控制三極管Q4和Q5的開和關(guān)，以PWM脈寬調(diào)制的方式分別給電容C3和C4充電。由于此時(shí)，K1和K2是關(guān)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(guān)K1和K2，K3和K4是兩組功能不同的開關(guān)，兩組開關(guān)在任何時(shí)候都不能同時(shí)閉合。K1-K4開關(guān)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的需要可以選擇光藕、光電開關(guān)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(diào)問(wèn)題。參見圖3-4，Κ1-Κ4四個(gè)開關(guān)也都是由單片機(jī)程序控制的，分別受VK1-VK4進(jìn)行控制。四個(gè)開關(guān)可采用繼電器式控制開關(guān)(見圖3)，也可采用光藕開關(guān)(見圖4)。
[0024]從圖5可以看出，Ql、Q3兩個(gè)三極管是根據(jù)設(shè)計(jì)負(fù)載的需要，通過(guò)程序由端口 Β1和Β3來(lái)控制兩個(gè)三極管的導(dǎo)通和關(guān)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(guò)端口 Β2來(lái)控制的。電阻R7、R8、R9組成輸出電壓檢測(cè)電路，也是受程序由端口 RC2來(lái)控制的，當(dāng)整流電路輸出功率不夠時(shí)，又恰好正值電源過(guò)零點(diǎn)或電源電壓U1小于U0時(shí)，則通過(guò)程序啟動(dòng)備用電源電路。這樣可避免輸出電壓波動(dòng)過(guò)大的情況。二極管D1、與電阻R3、R4、R5組成電源電壓檢測(cè)電路，起到時(shí)間同步校正作用，避免單片機(jī)因時(shí)間不同步而失去控制。
[0025]以上公開僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型的整體構(gòu)思前提下，依據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案所作的無(wú)需經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)的變化和替換，都應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路，單片機(jī)，其特征在于:還包括電容式程控降壓電路，開關(guān)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(jī)，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(gòu)成直流逐級(jí)降壓，三極管Q4、Q5的基極連接所述單片機(jī)，所述開關(guān)電路包括兩組程控同步開關(guān)，第一組程控同步開關(guān)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(jí)電路可由第一組程控同步開關(guān)斷開，第二組程控同步開關(guān)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(guān)不同時(shí)閉合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開關(guān)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(guān)的輸入端連接第一輸出電壓檢測(cè)電路，所述輸出電壓檢測(cè)電路由電阻R7、R8、R9組成，電阻R8連接所述單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電容式開關(guān)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(jī)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開關(guān)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(cè)電路，所述第二輸出電壓檢測(cè)電路由電阻R12、R13、R14組成，電阻R13同時(shí)連接所述單片機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路，其特征在于:還包括用于時(shí)間同步校正的電源電壓檢測(cè)電路，所述電源電壓檢測(cè)電路由二極管D1、電阻R3、R4、R5組成。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種電容式開關(guān)安全隔離程控電源電路，包括橋式整流電路，單片機(jī)，電容式程控降壓電路，開關(guān)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(jī)，電容式程控降壓電路包括電容C2、C3、C4和三極管Q4、Q5，構(gòu)成直流逐級(jí)降壓，三極管Q4、Q5的基極連接單片機(jī)，開關(guān)電路包括兩組程控同步開關(guān)，第一組開關(guān)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(guān)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(guān)不同時(shí)閉合。本實(shí)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(jié)約大量電能。
【IPC分類】H02M7/40, H02M3/20
【公開號(hào)】CN205070833
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520875596
【發(fā)明人】羅恒
【申請(qǐng)人】順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年11月5日