[發明專利]電容分壓型直流穩壓電源

無效

• 申請號: 200710008782.3
• 申請日: 2007-04-04
• 公開（公告）號: CN101282090A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 張亦翔;張飛然
• 申請（專利權）人: 張亦翔
• 主分類號: H02M5/08
• 分類號: H02M5/08;H02M5/06;G05F3/18;G05F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于直流穩壓電源技術領域，特別是涉及一種采用電容分壓型超低待機功耗高效率直流穩壓電源。

背景技術

全球能源面臨危機，如何盡量減少能源的消耗已成為一個迫切的課題。電器從交流電源處獲得低壓直流電源是一種經濟的直流能源來源，常用的方法有變壓器降壓型直流穩壓電源和開關電源型直流穩壓電源，但對于低耗能要求來說，這兩種方法都是有缺陷的：變壓器降壓型直流穩壓電源中，工頻變壓器存在鐵損和銅損，本身還會發熱，效率很低，空載時單單變壓器耗電就會達到好幾瓦；而開關電源型直流穩壓電源雖然省去了工頻變壓器，但在輕載或者待機狀態下，因開關脈沖的占空比很低，又必須從交流電源整流濾波的高電壓下取得工作電源，此時只要有一點點的靜態電流和開關損耗就會消耗不少功率，交流220V整流濾波后直流電壓有310V，此時開關電路哪怕只有10mA電流，空載功耗就已超過3瓦，其效率也很低，事實上開關電源的高效率是在額定功率下測得的。輕載或者待機狀態下效率急劇下降是現有電源設備的通病，但輕載或者待機狀態又是電器很常用的工作狀態，如手機充電器由交流220V處取得電源降壓來給3.6V的鋰電池充電是輕載狀態，如家電的紅外遙控待機狀態等等；降低電器輕載或者待機能耗不僅意味著消費者節省用電開支，對緩解日趨緊張的能源壓力有積極作用，更直接的是減少了能源浪費和環保壓力。鑒于以上原因，本發明在現有的變壓器降壓型直流穩壓電源和開關電源型直流穩壓電源之外，提出了一種從交流電源處獲得低壓直流電源的新方法：電容分壓型直流穩壓電源，克服了前兩種方法輕載或者待機狀態下效率急劇下降的問題，同時具有功率因數補償的作用，以期對減少能源的消耗作出有益的貢獻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種從交流電源處高效率獲得低壓直流電源的新方法：電容分壓型直流穩壓電源。為實現上述目的，本發明的技術解決方案是：交流市電先用電容分壓得到一個較為合適的低壓交流電，再經過整流濾波穩壓而獲得所需要的直流穩壓電源。

在此之前，使用電容從交流市電獲得穩壓電源的方法是采用電容限流，經整流濾波后再由穩壓管或并聯穩壓電路穩壓，其缺點之一是當負載較輕或空載時，其電流大部分或全部由穩壓管或并聯穩壓電路吸收，效率很低，空載時效率最低，而且其功率做不大；其缺點之二是：整流濾波后原本很高的直流電壓實際上是由穩壓管承受著，當穩壓管一旦失效，則該直流電壓將直接加在負載上，很可能立即擊壞電路。所以這種電源既不符合高效率的節能要求，也不能用來取代普通的穩壓電源。本發明將打破傳統，推出新的應用方法。

圖1是本發明電容分壓型直流穩壓電源中電容分壓整流濾波示意圖。電容分壓整流濾波是本發明的核心部分，它由電容C1C2、整流橋BR1、穩壓管DZ1、電解電容C3組成。交流市電ACin經C1C2分壓，所得交流電壓有效值為AC1＝[C1/(C1+C2)]×ACin(公式一)，其中ACin為交流輸入電壓有效值；AC1經BR1全橋整流，C3濾波，得到未經穩壓且沒和電網隔離的直流電壓Vo，空載時Vo≈1.414AC1＝1.414[C1/(C1+C2)]×ACin(公式二)。在這里圖1中穩壓管DZ1不是用于穩壓，DZ1的取值比Vo的最大值略高，是用來吸收交流市電經C1C2分壓再經整流濾波后可能出現的脈沖電壓或本電源電路在極端情況下如剛斷電又立刻通電時所可能出現的瞬態電壓，以保護穩壓IC，DZ1在正常工作時并不耗電。

該直流電壓Vo由于是電容分壓整流濾波后所得，其特點是：它近似恒流源，內阻較大，輸出電壓特性較差。該特點看來是缺點，其實它包含有三個很重要的優點：其一是圖1電路在工作中沒有任何消耗功率的元件，它在空載時是不耗電的！！！其二是圖1電路具有自動限流功能，不怕短路，短路時其功耗反而急劇減少；其三是圖1電路還有一個非常可貴的特點：在交流電網中呈容性，可以起到功率因數補償的作用。如何發揮其優點，讓圖1電路能進入實用是本發明所要解決的最大問題。