专利名称：一种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置的制作方法
技术领域：
—种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置本实用新型涉及电路压降技术领域，具体的说是一种利用电阻实现压降的供电装 置。目前在小家电等领域中基本都有电子控制系统，而系统控制板一般需要5V或 者
3.3V供电，这个电源则要来源于IlOV或者220V的交流电。此时就需要设计一种电路实现降压的供电电路，方式一电阻降压，控制系统的供电电路往往采样简单、可靠而且成本低廉的电阻降压的方式供电，使用在一些便携式的产品中比如卷发器、直发器等，但是当需要在IlOV(包括100V和120V)的交流系统和220V(包括230V和240V)的交流系统中能通用，普通的电阻降压的弊端就表现出来了，在IlOV的时候供电足够的供电系统中拿到220V的系统中电阻的发热量就会很大，而在220V正常工作的系统拿到IlOV时就常会供电不足；大多数电阻降压的系统无法实现绿色待机，即待机功耗小于O. 5W。另外一种常用的供电电路则是采用高压电容降压的方案，这个可以很好的解决供电电阻发热的问题，供电能力较强，但是电容降压也有它的弊端诸如电容的体积大，给机械设计增加了不少难度；成本高；更难通过EMC测试，即综合评定在电磁场方面干扰大小(EMI)和抗干扰能力(EMS)。在电快速脉冲群(IEC 61000 4-4)测试和雷击(IEC 610004-5)测试中，因为电容在高频的时候的等效电阻会变小，所以高频的干扰更加容易进入5V的系统电源电路，使系统更难通过测试。在一般的小家电系统中，以交流240V输入计算，此时Rl的功耗大约为O. 66W，而且无论在工作或者在待机模式时都没有改变，而整个系统的供电能力也只有3mA，在工作状态时这个功能能力已经显得有些不够了。而要把待机功耗降低到O. 5W以内，则电阻Rl要大于57. 6K，若选择常用的电阻68K，则此时的供电能力则只有I. 76mA 了，系统已经很难工作了，如果将这个电路放在100V的系统使用，则供电能力只有O. 74mA 了，一般系统根本就无法工作了。本实用新型的目的在于解决供电电阻发热及功耗大的技术问题，提供一种功耗低、可靠性高、体积小的电阻压降供电电路的电源装置。为实现上述目的，设计一种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，包括壳体、场效管、升压电路、集成电路1C、逻辑控制电路、运算放大器、三极管、二极管及电阻和电容元件，其特征在于壳体内设有电源供电电路线路板，线路板上的整流二极管Dl正极连接交流电源的正极，整流二极管Dl负极串联电阻Rl和R2及R4 —端，在电阻R2至R4之间设有抽头连接电容C2并接地，抽头一端连接电容Cl并接地，抽头一端连接升压电路PUMP一端，抽头一端连接电阻R3 —端，在电阻Rl和R2之间抽头一端连接三极管Ql集电极，Ql基极连接场效应管Q3D极，场效应管G极和S极一端连接升压电路PUMP —端，场效应管G极另一端连接逻辑控制电路LOGIC —端，电阻R3另一端串联电阻R5，并抽头一端连接运算放大器ΠΒ的b端，电阻R4另一端连接稳压二极管D2负极，并抽头一端连接运算放大器ΠΒ的a端，D2正极连接电阻R5另一端和场效应管Q2的S极并接地，Q2的G极连接运算放大器ΠΒ的c端，并抽头一端连接逻辑控制电路LOGIC —端，Q2的D极连接三极管Ql发射极。通电时集成电路IC默认将高压三级管Ql导通，此时在较大的电流下高压电容Cl会被逐渐充电，当系统供电电压高于LOGIC复位电压之后系统则进入工作状态，在电路供电电压VCC没有达到设定电压3. 3V之前，运算放大器UlB —直输出为低，逻辑电路也会一直控制高压管Ql导通，系统供电电压则继续上升，在系统电源达到设定电压之后，在交流电正半周，电源电容Cl会被通过电阻Rl继续充电，此时供电电压则会略微高于设定电压， 则运算放大器则会控制场效应管Q2将多余的电量放掉，保持供电电压的稳定。所述电阻Rl是一个阻值比电阻R2小的降压电阻，阻值可以根据需要选择10ΚΩ-50ΚΩ。所述电阻R2是一个阻值比电阻Rl大的降压电阻，阻值根据需要可以选择在100K Ω-IM Ω。所述电阻R4和D2串联构成内部基准电压。所述电阻R3和R5串联构成分压检测系统供电电压。所述升压电路PUMP可用电阻R6替代，电阻R6为1M。电源为IIOV 或 220V 或 100-240V。与现有电阻降压电路相比，本实用新型实现可控电阻降压系统，使用电阻降压和内部稳压控制电路实现电源转换，解决了供电电阻在使用时发热的问题，且使用时安全、可靠、体积小易携带、低成本，待机时功耗低，绿色环保。图I为本实用新型电原理图一；图2为本实用新型电原理图二；图中I.整流二极管Dl 2.电阻Rl 3.电阻R2 4.电容C2 5.电容Cl 6.三极管Ql 7.场效应管Q3 8.升压电路PUMP 9.逻辑控制电路LOGIC 10.运算放大器ΠΒ 11.场效应管Q2 12.电阻R3 13.电阻R4 14.电阻R5 15.稳压二极管D2 16.交流电源。结合附图
对本实用新型作进一步阐述，其内部构造对本专业领域的技术人员来说是可以实现的。本实用新型的降压原理是利用阻值一大一小的两个电阻串联，于阻值大的电阻上并联一个三极管的方式降压供电，通过开关三级管，构成大电阻短路，增强供电能力。本实用新型壳体内电源供电电路线路板上的电路区分为集成电路(图I虚线框)及集成电路外其他元器件与集成电路中元器件连接所构成的电路，其具体构造如图I所示电源供电电路线路板上的整流二极管Dl正极连接交流电源的正极，整流二极管Dl负极串联电阻Rl和R2及R4 —端，在电阻R2至R4之间设有抽头连接电容C2并接地，抽头一端连接电容Cl并接地，抽头一端连接升压电路PUMP —端，抽头一端连接电阻R3 —端，在电阻Rl和R2之间抽头一端连接三极管Ql集电极，Ql基极连接场效应管Q3的D极，场效应管Q3的G极和S极一端连接升压电路PUMP —端，Q3的G极另一端连接逻辑控制电路LOGIC —端，电阻R3另一端串联电阻R5，并抽头一端连接运算放大器ΠΒ的2端，电阻R4另一端连接稳压二极管D2负极，在电阻R4与稳压二极管D2之间抽头一端连接运算放大器UIB的I端，D2正极连接电阻R5另一端和场效应管Q2的S极。其中所述的三极管Ql、场效应管Q2、场效应管Q3、升压电路PUMP、逻辑控制电路LOGIC、运算放大器ΠΒ、稳压二极管D2、电阻R3、R4和R5均设置在集成电路IC上。如图2所示，本装置电路可作如下调整，两者达到的效果等同。在图I所示的电路基础上去除升压电路PUMP及其两端与Q3及电阻R2和R4之间抽头相连的导线，在整流二极管Dl和电阻Rl之间抽头一端连接电阻R6 —端，电阻R6另一端连接场效应管Q3的G极和S极，电阻R6阻值为1M。 本装置元器件作用整流二极管Dl，让交流正电压通过，阻止负电压通过；电阻Rl阻值可以根据需要选择10ΚΩ-50ΚΩ，强供电时只有它起作用，Rl阻值小于R2阻值；电阻R2阻值根据需要可以选择在100KΩ-IMΩ，在待机状态时与Rl串联降压，阻值大于Rl阻值；电容Cl，保证在交流电为负电压的期间给系统供电；电容C2，用来滤去一些高频的干扰；电阻R4和稳压二极管D2串联构成装置内部基准电压源；电阻R3和R5串联构成分压检测系统供电电压；运算放大器U1B，判定供电电压是否高于设计电压值；场效应管Q2，当供电电压高于设计电压时,则导通Q2，将电容Cl上的电放掉，从而保持系统电源稳定；三级管Q1，用于短路电阻R2，可以放置在集成电路内部，也可以放在集成电路外部;场效应管Q3控制三极管Ql的开关；升压电路PUMP产生一个高于供电电压的电压，用来开启三极管Ql ；逻辑控制电路LOGIC根据运算放大器UIB输出高电平的数量、宽度积分计算负载电流情况，结合交流电过零点信息，在交流电过零的时候开启或者关闭三极管Q1。工作原理可选用IlOV或220V或100-240V交流电源，即产品既可以插在100V的电源上使用，也可以直接插在240V的电源上使用。装置通电时，逻辑控制电路LOGIC默认三级管Ql导通，此时在较大的电流下电容Cl逐渐充电，当系统供电电压高于逻辑控制电路LOGIC复位电压后，系统进入工作状态，在供电电压没有达到设定电压3. 3V之前，运算放大器UlB —直输出为低，逻辑电路一直控制三极管Ql导通；系统供电电压继续上升，在系统电源达到设定电压之后，电容Cl会被通过电阻Rl继续充电，此时供电电压略微高于设定电压，运算放大器控制场效应管Q2放掉多余电量，保持供电电压的稳定，逻辑电路通过统计运算放大器的输出，如果高电平时间比较多，则说明系统现在不需要这么大的供电电流，在接下来的几个交流周期关闭三级管Q1，使用电阻Rl和R2串联供电，如果运算放大器一直输出低电平，则表示电源供应不足，在下一个交流周期在打开三极管Q1，使用较小的电阻Rl供电。 在系统关机或待机模式时，集成电路IC关掉外部器件和内部一些不用的元器件，减小系统功耗，关闭三极管Q1，系统完全进入待机状态，可以满足240V待机时功耗小于O. 5W，同时100V供电时最大供电电流不小于3mA，经测试图I电路系统在240V交流输入时
系统功耗可以小至O. 28W。
权利要求1.一种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，包括壳体、场效应管、升压电路、逻辑控制电路、运算放大器、三极管、ニ极管及电阻和电容元件，其特征在于壳体内设有电源供电电路线路板，线路板上的整流ニ极管Dl正极连接交流电源的正极，整流ニ极管Dl负极串联电阻Rl和R2及R4 —端，在电阻R2至R4之间设有抽头连接电容C2并接地，抽头一端连接电容Cl并接地，抽头一端连接升压电路PUMP —端，抽头一端连接电阻R3 —端，在电阻Rl和R2之间抽头一端连接三极管Ql集电极，Ql基极连接场效应管Q3的D极，Q3的G极和S极一端连接升压电路PUMP —端，Q3的G极另一端连接逻辑控制电路LOGIC —端，电阻R3另一端串联电阻R5，并抽头一端连接运算放大器ΠΒ的b端，电阻R4另一端连接稳压ニ极管D2负极，并抽头一端连接运算放大器ΠΒ的a端，D2正极连接电阻R5另一端和场效应管Q2的S极并接地，Q2的G极连接运算放大器ΠΒ的c端，并抽头一端连接逻辑控制电路LOGIC —端，Q2的D极连接三极管Ql发射极。
2.如权利要求I所述的ー种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，其特征在于电阻Rl是ー个阻值比R2小的降压电阻，阻值可以根据需要选择10ΚΩ-50ΚΩ。
3.如权利要求I所述的ー种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，其特征在于电阻R2是ー个阻值比Rl大的降压电阻，阻值根据需要可以选择在100ΚΩ-1ΜΩ。
4.如权利要求I所述的ー种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，其特征在于电阻R4和D2串联构成内部基准电压。
5.如权利要求I所述的ー种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，其特征在于电阻R3和R5串联构成分压检测系统电源电压。
6.如权利要求I所述的ー种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，其特征在于升压电路PUMP可用电阻R6替代，电阻R6为1M。
7.如权利要求I所述的一种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，其特征在于电源为IlOV或220V或100V-240V。
专利摘要本实用新型涉及电路压降技术领域，具体的说是一种有关超宽电压范围电阻降压供电电路的电源装置，包括壳体、场效管、升压电路、集成电路IC、逻辑控制电路、运算放大器、三极管、二极管及电阻和电容元件，逻辑电路一直控制高压管Q1导通，系统供电电压则继续上升，在供电电压达到设定电压时，电容C1会被通过电阻R1继续充电，供电电压则会略微高于设定电压，运算放大器则会控制场效应管Q2放掉多余电量，保持供电电压的稳定，逻辑电路通过统计运算放大器的输出，如果高电平时间比较多则关闭三级管Q1，使用电阻R1和R2串联供电，与现有电阻降压电路相比，本实用新型实现可控电阻降压系统，使用电阻降压和内部稳压控制电路实现电源转换，解决了供电电阻在使用时发热的问题，且使用时安全、可靠、体积小易携带、低成本，待机时功耗低，绿色环保。
文档编号H02M3/07GK202652064SQ20122016379
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月17日 优先权日2012年4月17日
发明者陈佳建, 徐琦, 曹亚兵 申请人:上海复亚微电子有限公司