本发明属于电源技术领域。 目前已有的交直流稳压电源有:线性稳压电源、开关稳压电源和交流稳压电源。例如;SU957372A,整流器和倒相器晶闸管的控制器;DE3308407A、用于两个放电式灯起动器的电源供电电路;美国马克西姆公司生产的MAX610/611/612三个型号的集成电路等。
本发明的目的是提供一种功率大、损耗小、幅射干扰小、可靠性大、体积小、重量轻的电源装置。
本发明的主要部分是均分器(JF),我们知道电容器是能够存储能量的,其大小由:A=1/2CV2来决定。当两个容量分别为C1、C2、且C1=C2的电容器串联起来充电时,若电容俩端的电压为V,由C=Q/V可知,每个电容器充有的电压为V/2;每个电容器存储的能量为:A=1/2C1V21=1/2C1(1/2V)2=1/8C1V2,而两个电容器C1、C2串联时存储的能量为1/4C1V2;由此可知要使电压降低的情况下、存储的能量不变,须将两个电容器并联起来。
实现电容器串联充电、并联向负载传递能量的电路(即均分电路)原理如图1所示;当K2断开、K1合上时,直流高压V经C1、D1、C2回到高压电源负极,向C1、C2充电,D2、D3因是反向电压、故不导通,充电完毕后、当C1=C2时,每个电容充有的电压为:1/2V,这时断开K1、合上K2;D1因C1的负电压和C2的正电压,使D1截止、D2、D3导通,这时相当于C1、C2并联起来,向R放电,电压为1/2V。这就实现了降低电压、传递能量的作用。实际上C1、C2不可能完全相等,但由于二极管的作用,可以使每个电容器上的电压,在几个周波之后自动完成平均分配。两个电容器组成的电路可以将电压降低1/2,三个以上电容器也可组成均分器,将电压降为:1/3、1/4、……。
要实现电容器的串联充电、并联向负载传递能量,需要解决K1、K2的自动联结;这可由三极管、可控硅等电路来完成。
均分电源的方框图如图2所示;原理图如图3所示;其工作原理是这样的:
当A端为正半周时,高压经保险丝RD,高压整流D1、均分器(JF)、二极管D3、D8、电阻R2回到电源向JF充电。当A端为负半周时,D1截止,负电流经选通取样电阻R1、比较放大管B3发射极、基极、R6、R7、R2使B3导通;推动B2、再推动选通开关管B1使之导通。这时JF40伏左右地低电压,经B1、R5、C3、D5、C2、D2回到JF向C2、C3充电。充电的结果使C3、C2经几个周期后,充有各为15-21伏的电压。C2上端的电压及C3上端的电压极性与B点极性相反,将电压极性反了相。JF向C3、C2充电后,电源A端由负变为正时,电源又向JF充电;然后JF再以低电压形式向C3、C2放电,周而复始,使低电压电容器C3、C2得到稳定的低压,达到了降低电压、传递能量的目的。
C2、C3、D5、D6实际上组成了一个二极JF,B4、B5相当于前面讲到的K2,B1相当于K1。二级均分器有两个作用:一是可以起到平滑电感的作用,使负载上的电流较为平稳。再就是可以将JF的级数由14级减为7级,使JF少用了很多二极管。D9、R9、R10构成了稳压取样环结,当需要稳定的低压时,可由此环节来调整。
D3也有两个作用:一是没有D3,JF将会在放电时发生短路。再者当JF击穿时,正高压通过D3,形成回路,烧断保险丝,使高压电压不会在低压输出端出现,避免了损坏设备。
D8的作用是:当B1击穿时,高压通过D8构成回路,烧断保险丝;低压端也不会有高压出现,另外由于D8的隔离作用,给放大管B3提供一个正向选通信号。
R5的作用是:R5、R6、D7构成限流环节,限制电路电流不会高于限定的值,达到了限流保护的作用。
D2、D4的作用是:一是D2、D4与R8共同作用,使的JF放电时,B4、B5截止,放电结束时,B4、B5导通,将C2于C3并联起来向负载供电。再者、当JF击穿时,D2、D4的极性与正高压相反,起到阻当高电压的作用。
R2是限流电阻,C1用来滤除干扰。
本发明与现有电源相比、有以下特点:
(1)、完全去掉了变压器及电感元件,体积小、重量轻,在相同功率的情况下,重量只有变压器电源的1/5以下,体积可缩小1/2到1/3。
(2)、尖峰电流小,具有变压器将高电压变低电压,小电流变大电流的特点,电压变比大小可以作到很宽。
(3)、电路频率低,器件性能要求低,全部采用低频器件,电路可以集成化。
(4)、当电路原器件损坏时,低压输出端不会出现高压。
(5)、电源空载时,损耗极小,在0.4瓦以下。
(6)、具有稳压功能,当设备对供电电源要求较高时,可调整有关元件,使电源处于稳压状态,当设备对电源要求不高时,可使电源工作在不稳压状态,使电源效率提高到80%-90%以上。
(7)、干扰小,是因为频率低,电压、电流上升率小。
附图1是均分器(JF)原理图。
附图2是JF电源方框图。
附图3是JF电源原理图。
附图4是均分电源原理图中的均分器电路图。
本发明的实施例如图3所示,其中各元件的具体参数如表1所示;所用的均分器级数为七级,当电压为220伏时,输出可达13瓦,瞬时功率可达20瓦;低压输出为15伏、30伏,低压电流大于0.8安,负载阻抗大于18欧,空载损耗小于0.4瓦,效率在不稳压时为80%以上。