专利名称：串联电容的动态均压电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电容器技术领域，尤其涉及一种用于电容串联时实现电压平衡的动态均压电路。
背景技术：
在电解电容串联使用时，由于电容器的阻抗不同造成分压不均，可能早成电容器过压损坏。现有的做法是在电容器两端都并上一个比电容器阻值小的均压电阻来平衡电压。这种方法的缺陷在于均压电阻的体积大，要求功率高，同时造成消耗额外的功率，效率变低。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种串联电容的动态均压电路，克服现有均压电阻方·式存在的上述缺陷，以较小的功率消耗实现串联电容上的电压平衡。本实用新型的技术方案如下一种串联电容的动态均压电路，包括分别与串联电容的正极、串联电容的负极、串联电容的中心点相连接的第一端子、第二端子以及第三端子，还包括相互并联的电容和稳压二极管；所述稳压二极管的正极与N沟道MOSFET的源极相连接，并作为所述第三端子；所述稳压二极管的负极与N沟道MOSFET的栅极相连接；所述第二端子通过第一电阻组与稳压二极管的负极相连接，并通过第二电阻组与稳压二极管的正极相连接；所述第一端子通过第三电阻组与稳压二极管的负极相连接，并通过第四电阻组与N沟道MOSFET的漏极相连接；第一端子和第三端子之间的电解电容的内阻抗 > 第二端子和第三端子之间的电解电容的内阻抗//第二电阻组的阻值；第二端子和第三端子之间的电解电容的内阻抗//第二电阻组的阻值 > 第一端子和第三端子之间的电解电容的内阻抗//第四电阻组的阻值；第一电阻组的阻值=第三电阻组的阻值。其进一步的技术方案为所述第一电阻组由三个阻值为150ΚΩ的电阻串联构成；所述第二电阻组由三个阻值为100K Ω的电阻串联构成；所述第三电阻组由三个阻值为150ΚΩ的电阻串联构成；所述第四电阻组由三个阻值为47ΚΩ的电阻串联构成。本实用新型的有益技术效果是本实用新型在串联电容电压差不大时保持高阻抗，降低电阻上消耗的功率；当电容压差变大时，电阻变小并入电容端使压差变小，达到动态平衡。本实用新型可使用小功率SMD电阻，电阻体积小、消耗功率小效率高、多种电容可使用同一种规格设计，方便批量生产，降低采购成本。
[0012]图I是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进一步说明。如图I所示，P点为两颗电解电容串联之正极，N点为两颗电解电容串联之负极，Mid点为两颗串联电容的中心点。本实用新型动态均压电路的三端，分别与上述的P点、N点以及Mid点相连接。设两颗电解电容C2以及C3为4700UF/400V，漏电流4mA，内阻抗Rc=400V/4mA=100KQ。电阻Rl R3、R7 9的阻值分别为150ΚΩ，电阻R4 R6的阻值分别为100K Ω，电阻RlO R12的阻值分别为47ΚΩ。A点电压=Vpn/2=600V/2=300V。以下结合动作时序，说明本实用新型的工作原理。情况I :当电解电容C3的内阻抗波动至为电解电容C2的内阻抗的80%时，·R(C3)=100K*80% =80ΚΩ，R(C2)=100KQ。第一阶段此时，P点与Mid点之间(P-Mid)的阻抗为R(C2) =IOOK Ω，Mid点与N点之间(Mid-N)的阻抗为 R(C3)// (R4+R5+R6) =80Κ//300Κ=63Κ Ω。注上述符号 “//” 为并联符号。由于电压 V(A)=300V，电压 Vmid=600V*63K/ (100K+63K)=232V，因此 VmicKV (A)。则A点通过电阻R4 R6向电容Cl充电。第二阶段当电容Cl上的电压达到N沟道MOSFET Ql的开启电压时，N沟道MOSFET Ql导通。此时，P 点与 Mid 点之间(P-Mid)的阻抗为 R(C2)// (R10+R11+R12) =IOOK Ω//(47ΚΩ*3)=58· 5ΚΩ，Mid 点与 N 点之间(Mid-N)的阻抗为 R(C3)// (R4+R5+R6)=80Κ//300Κ=63ΚΩ。由于电压 V(A)=300V，电压 Vmid=600V*63K/(63K+58. 5K) =311V，因此 Vmid>V (A)。则电解电容C3充电。第三阶段当电解电容C3充电到Vmid>(Vpn/2=300)时，电容Cl放电。当电容Cl上的电压放电到N沟道MOSFET Ql的关断电压时，N沟道MOSFET Ql关断，电解电容C3放电，循回第一阶段。经过上述循环工作，实现Mid点电压在Vpn/2附近摆动，实现动态均压。情况2 :当电解电容C3的内阻抗波动至为电解电容C2的内阻抗的120%时，R(C3)=100K*120% =120ΚΩ，R(C2)=100KQ。第一阶段此时，P点与Mid点之间(P-Mid)的阻抗为R(C2) =IOOK Ω，Mid点与N点之间(Mid-N)的阻抗为 R(C3)// (R4+R5+R6) =120Κ//300Κ=85. 7ΚΩ。由于电压 V(A)=300V，电压 Vmid=600V*85. 7K/ (100K+85. 7K) =277V,因此 VmicKV(A)0则A点通过电阻R4 R6向电容Cl充电。第二阶段[0032]当电容Cl上的电压达到N沟道MOSFET Ql的开启电压时，N沟道MOSFET Ql导通。此时，P 点与 Mid 点之间(P-Mid)的阻抗为 R(C2)// (R10+R11+R12) =IOOK Ω//(47ΚΩ*3)=58· 5ΚΩ，Mid 点与 N 点之间(Mid-N)的阻抗为 R(C3)// (R4+R5+R6)=120Κ//300Κ=85. 7ΚΩ。由于电压 V (A) =300V,电压 Vmid=600V*85. 7K/ (85. 7K+58. 5K) =356V,因此 Vmid>V(A)0则电解电容C3充电。第三阶段当电解电容C3充电到Vmid>(Vpn/2=300)时，电容Cl放电。当电容Cl上的电压放电到N沟道MOSFET Ql的关断电压时，N沟道MOSFET Ql关断，电解电容C3放电，循回第一阶段。经过上述循环工作，实现Mid点电压在Vpn/2附近摆动，实现动态均压。由上可知，在串联电容的内阻抗上下波动，两个电解电容的内阻抗不相等时，本实用新型使串联电容中心点电压在l/2Vpn电压左右波动。以上实施例中，串联电容的内阻抗的波动范围，以及所给出的电阻的数量、连接方式以及各电阻的取值仅为一个例子，并不对本实用新型造成限定。电阻的数量、连接方式、阻值可根据串联电容的内阻抗选择合适的方案。只需满足R(C2)>R(C3)// (电阻组R4 R6的阻值)；R(C3)// (电阻组R4 R6的阻值)>R(C2)// (电阻组RlO R12的阻值)；以及，电阻组RfR3的阻值=电阻组R7 R9的阻值，即可。此外，本实施例中的稳压二极管ZDl的型号为RLZ20B，N沟道MOSFET Ql的型号为2SK3564，均为市售商品，也可选用其他型号的同类元器件代替。在实际应用中，可将本实用新型的电路集成在一块基板上，并在基板上设置三个连接器，分别用于与串联电容的两极点以及中间点相连接，方便各规格统一共用。以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种串联电容的动态均压电路，其特征在于包括分别与串联电容的正极、串联电容的负极、串联电容的中心点相连接的第一端子(P)、第二端子(N)以及第三端子(Mid)，还包括相互并联的电容(Cl)和稳压二极管(ZDl);所述稳压二极管(ZDl)的正极与N沟道MOSFET (Ql)的源极相连接，并作为所述第三端子(Mid);所述稳压二极管(ZDl)的负极与N沟道MOSFET (Ql)的栅极相连接；所述第二端子(N)通过第一电阻组(Rf R3)与稳压二极管(ZDl)的负极相连接，并通过第二电阻组(R4 R6)与稳压二极管(ZDl)的正极相连接；所述第一端子(P)通过第三电阻组(R7 R9)与稳压二极管(ZDl)的负极相连接，并通过第四电阻组(R10 R12)与N沟道MOSFET (Ql)的漏极相连接； 第一端子(P)和第三端子(Mid)之间的电解电容的内阻抗(R(C2))>第二端子(N)和第三端子(Mid)之间的电解电容的内阻抗(R(C3) ) //第二电阻组(R4 R6)的阻值； 第二端子(N)和第三端子(Mid)之间的电解电容的内阻抗(R(C3))//第二电阻组(R4 R6)的阻值 > 第一端子(P)和第三端子(Mid)之间的电解电容的内阻抗(R(C2))//第四电阻组(R1(TR12)的阻值； 第一电阻组(R1 R3)的阻值=第三电阻组(R7 R9)的阻值。
2.根据权利要求I所述串联电容的动态均压电路，其特征在于所述第一电阻组(R1 R3)由三个阻值为150ΚΩ的电阻串联构成；所述第二电阻组(R4 R6)由三个阻值为100KΩ的电阻串联构成；所述第三电阻组(R7 R9)由三个阻值为150ΚΩ的电阻串联构成；所述第四电阻组(R1(TR12)由三个阻值为47ΚΩ的电阻串联构成。
3.根据权利要求I所述串联电容的动态均压电路，其特征在于所述稳压二极管(ZDl)的型号为RLZ20B。
4.根据权利要求I所述串联电容的动态均压电路，其特征在于所述N沟道MOSFET(Ql)的型号为2SK3564。
专利摘要本实用新型公开一种串联电容的动态均压电路，包括相互并联的电容和稳压二极管；稳压二极管的正极与N沟道MOSFET的源极相连接，并作为第三端子；稳压二极管的负极与N沟道MOSFET的栅极相连接；第二端子通过第一电阻组与稳压二极管的负极相连接，并通过第二电阻组与稳压二极管的正极相连接；第一端子通过第三电阻组与稳压二极管的负极相连接，并通过第四电阻组与N沟道MOSFET的漏极相连接。在串联电容电压差不大时保持高阻抗，降低电阻上消耗的功率；当电容压差变大时电阻变小并入电容端使压差变小，达到动态平衡。可使用小功率SMD电阻，电阻体积小、效率高，多种电容可使用同一种规格设计，可批量生产，降低采购成本。
文档编号G05F1/46GK202694195SQ20122018753
公开日2013年1月23日 申请日期2012年4月28日 优先权日2012年4月28日
发明者陈海, 施彦红 申请人:台安科技(无锡)有限公司