专利名称：新型电容变压开关电源的制作方法
技术领域：
'
本发明涉及一种使用电容变压技术实现电能量的任意变换，适用于所有需 要电能转换的产品。
背景技术：
传统的电源产品使用的是电磁变换技术，由此产生了有害的电磁辐射和干 扰，对其本身和其他产品存在不同程度的影响，尤其在大功率方面，这种电磁 辐射和干扰危害是很严重的，同时又破坏了电网的稳定性，加大了电网的负担。 特别是由此产生的功率因数调整，更是费物费力。
发明内容
新型电容变压开关电源采用N组电容串联分压实现电能变换，具有电磁辐 射干扰极小甚至无、体积小巧重量轻、电能转换效率极高(只有开关管本身的 发热消耗和电容的漏电流损失)，不需要进行功率因数调整的特点。这些优势是 传统电源所无法比拟的，同时该技术对改善和提高现有电网的运行质量有立竿 见影的效果。这些优势所产生的节能效应对缓解电力紧张和损耗是实实在在的， 同时也将大大减少空间电磁辐射千扰和污染，对保护人的健康极为有利。新型 电容变压开关电源有两种工作原理模式——弱电流型和强电流型。弱电流型适 用于AC DC，强电流型采用单片机控制技术，可将变频技术、PLC控制技术集 于一身，又能实现与计算机互连，除用于AC DC相互转换外，还可用于机电设 备的启动控制与运行。 1、弱电流型——适用范围AC DC,.
利用电网的正弦波特性，在每周期内由电网经过开关管直接给电容充电， 同时电网经过大电阻加至开关管的控制端，使其开启，开关管的控制端经过基 准稳压源器件的稳压端接回电网的另一极，再由基准稳压源器件的参考端经过 电阻分压方式监控电容的充电电压，分压电阻接电容的两极，到达额定电压后 由基准稳压源器件提供的稳压信号给大电阻使其电位拉低，使开关管截止直到 电容上的电压下降到额定电压以下后，关闭稳压信号使大电阻电位恢复正常， 电网继续给Efe容充电，维持电容上的电压不变，如图l。2、强电流型——适用范围AC DC、 AC AC、 DC DC、 DC AC，
电能经由开关管一电容组一开关管模式直接给电容组充电，其中电容组又 由N组开关管一电容一开关管模式并联(串联)组合而成，如图2。每组开关管 由驱动电容经由光耦合器提供驱动信号，光耦合器的导通截止信号由单片机提 供，单片机的工作电压由弱电流型供电方式提供后经稳压器件稳压取得，如图3。 驱动电容的工作电压直接使用弱电流型供电方式提供，N组驱动电容采用开关管 (二极管)一驱动电容一开关管模式并联取得，如图4。基准稳压源器件通过电 阻分压方式监控输出电压变化，经光耦合器隔离后送给单片机处理，控制相关 的开关管导通截止，实现电能变换及稳定输出目的，如图5。当输入为直流时， 在电容的正极端加扼流线圈和反向续流二极管，用于缓冲电流，如图6。小电流 时可不加，输入为交流时也不用加。当需要输出为交流时，在输出级电容的正 极端加扼流线圈和反向续流二极管，配和开关方波用于变换波形，实现正弦波 输出，如图7。
图1为新型电容变压开关电源弱电流型电原理图。
图2为新型电容变压开关电源强电流型主体变换电路图。
图3为新型电容变压开关电源强电流型单片机电源电路图。
图4为新型电容变压开关电源强电流型驱动信号电路图。
图5为新型电容变压开关电源强电流型电原理图。
图6为新型电容变压开关电源强电流型缓流电路图。
图7为新型电容变压开关电源强电流型变换波形电路图。
图8为新型电容变压开关电源弱电流型实例电路图。
具体实施例方式
1、新型电容变压开关电源弱电流型实例——AC DC,输入220v，输出2. 5~35v，
最大1A。
如图8所示，任意时刻，电网正弦波相对输出电压有三种状态，低电位状 态、灌流状态、高压状态。
低电位状态时，电网电位低于开关管的开启电压，电网输入被开关管隔离。灌流状态时，电网电位高于开关管的开启电压，输入电压经过电阻加至开 关管的控制端使其导通，电网经过开关管向电容灌流，当电容的充电电压到达 电位器设定的参考数值后，基准稳压器件动作，稳压端导通输出低阻状态，开 关管控制端出现伥电位，开关管截止，电网输入被开关管隔离。
高压状态时，如电容的电压恒定，则稳压端导通输出低电位，开关管控制 端出现低电位，开关管截止，电网输入被开关管隔离，如电容的电压下降或为 零，则稳压端截止输出高阻状态,开关管控制端出现高电位，开关管导通，电 网经过开关管向电容快速灌流，直至电容的充电电压到达电位器设定的参考数 值后，基准稳压器件动作，稳压端导通输出低阻状态，开关管控制端出现低电 位，开关管截止，电网输入被开关管隔离。此状态为过流状态，应尽力避免， 可在输入的另一极(低电位端)再加一可控硅A，使其在电网的每周期内只导通 一次，使电路一直工作在安全电压范围内。如电路负载不超过电容的电容量， 则不加。当输出需要全隔离时则加上可控硅A。
图8中的稳压20v的二极管用于保护开关管，稳压40v的二极管用于保护 输出电路， 一旦开关管损坏或有高压输出，立即导通如图8中的可控硅，输入 被短路，熔断保险丝后输入断开。图8中的二极管用于防止电容通过稳压20v 的二极管放电。
2、新型电容变压开关电源强电流型实例——AC DC，输入220v，输出0 300 v，最大3A。
如图5所示，电网首先通过图1弱电流型方式给单片机及驱动信号电路供 电，单片机启动后，不断通过分压电阻采集电网的幅度值，在电网的正弦波幅 度值最低时，开启第一组光耦(图5中左边两个)给转换电容充电，延时一段 时间后检测电容电压是否到达设定的压值，未到关闭第一组光耦，延时一段时 间后开启第二组光耦(图5中右边两个)给输出电容充电，延时一段时间后关 闭第二组光耦，延时一段时间后继续开启第一组光耦，如此循环，直到检测电 容电压到达设定的压值后关闭第一组光耦，延时一段时间后开启第二组光耦维 持供电状态。延时一段时间后再次关闭第二组光耦延时一段时间后开启第一组 光耦，同时检测电容电压是否维持在设定的压值，是则关闭第一组光耦延时一 段时间后开启第二组光耦继续维持供电状态，当检测到电容的压值下降时，重 复整个过程。这个循环过程的长短由负载决定，负载小则循环过程长负载大则 循环过程短，也可一直维持快速循环状态，如此负载能力强，输出又稳定。当 把图中的器件选用耐高压强电流时，可输出更大的功率。
权利要求
新型电容变压开关电源有两种原理模式，弱电流型和强电流型；1、弱电流型，其特征在于，有一电阻的一端接二极管的阴极，另一端接开关管的控制极，开关管的一极接电阻和二极管的阴极，另一极接电容C的一端，开关管的控制极还与基准稳压器件的一端相连，基准稳压器件的参考端与(可调)电阻一端和另一电阻的一端相连，基准稳压器件的另一端与电容C的另一端相连，另一电阻的另一端与电容C的另一端相连，(可调)电阻另一端与电容C的一端相连，电容C的另一端接输入端a，二极管的阳极接输入端b。
1、 弱电流型，其特征在于，有一电阻的一端接二极管的阴极，另一端接开关管的控制极, 开关管的一极接电阻和二极管的阴极，另一极接电容C的一端，开关管的控制 极还与基准稳压器件的一端相连，基准稳压器件的参考端与(可调)电阻一端 和另一电阻的一端相连，基准稳压器件的另一端与电容C的另一端相连，另一 电阻的另一端与电容C的另一端相连，(可调)电阻另一端与电容C的一端相连， 电容C的另一端接输入端a， 二极管的阳极接输入端b。
2、 强电流型，其特征在于，如权利要求l，电容C为驱动电路和单片机提供电能，供其工 作，驱动电路由二极管、电容、开关管首尾相连组成，N路驱动电路的开关管 控制极通过电阻并联在一起，其充电受单片机控制，单片机通过控制光耦合器 件使驱动电路作用于主体变换电路上的开关管，主体变换电路由N组开关管、 电容、开关管首尾相连组成。
全文摘要
新型电容变压开关电源涉及一种电能转换装置，实现了不使用任何变压线圈就能进行电能相互转换的新技术。本发明采用N组电容串联分压实现电能变换，具有电磁辐射干扰极小甚至无、体积小巧重量轻、电能转换效率极高，不需要进行功率因数调整的特点。这些优势是传统电源所无法比拟的。新型电容变压开关电源有两种工作原理模式——弱电流型和强电流型。弱电流型适用于AC～DC，强电流型采用单片机控制技术，可将变频技术、PLC控制技术集于一身，又能实现与计算机互连，除用于AC～DC相互转换外，还可用于机电设备的启动控制与运行。
文档编号H02M7/66GK101420187SQ20071012398
公开日2009年4月29日 申请日期2007年10月22日 优先权日2007年10月22日
发明者徐国强 申请人:徐国强