交交升降斩波调压电路及其应用的制作方法

[二]

背景技术：
直流斩波调压电路主要有6个电路：有降压斩波调压电路，也有升压斩波调压电路，还有能升压又能降压的4个升降斩波调压电路，它们都是外国人命名或发明的。例如：美国加州理工学院slobodancuk提出的对buck/boost改进的单管不隔离直流变换器，在输入输出段均有电感，可以显著减小输入和输出电流的脉动，就命名为cuk升降直流斩波调压电路，入编在世界教科书上，展示美国加州理工学院和美国人对世界电力电子科学的贡献。同一发明人2007年发明的交交降压斩波调压电路——gong′s交交降压斩波调压电路，也是中国人对世界交流斩波基础电路的科学贡献。

现有1个电感、1个电容、2个全控双向开关组成的互补控制buck/boost交交升降斩波调压电路，需同时调节2个全控开关的通断比才能实现调压，尚存在某些缺陷。

[三]

技术实现要素：
本发明的第一个目的是提供一种由1个电感、1个电容、2个全控双向开关组成的非互补控制的交交升降斩波调压电路。第二个目用它设计无变压交流稳压电源。第三个目的是为电力电子技术教科书交流斩波电路章节提供中国人发明的交交升降斩波调压电路——gong′s升降交流斩波调压电路。

为了实现上述第一个目的，本发明的交交升降斩波调压电路，它由电感l、电容c、负载rl、2个双向开关s1、s2及其控制电路组成，有2个交流输入端(2、1)，2个交流输出端(3、1)，其特征在于；s1和s2控制方式是非互补控制，s1由2个三极管和2个二极管组成，或1个三极管和4个二极管组成，s2由2个晶闸管组成，2个晶闸管触发极分别在输入电源的正负半个周期内有直流触信号，只要调节1个双向开关s1的通断比就能调节输出电压，第一交流输入端(2)与双向开关s1一端连接，双向开关s1另一端(4)与电感l一端、双向开关s2一端连接，第一交流输出端(3)与负载rl一端、电容c一端，双向开关s2另一端连接，第二交流输入端(1)与第二交流输出端、负载rl另一端、电容c另一端、电感l另一端连接。

为了实现第二个目的本发明提供一种无变压器交流稳压电源，它由电感l、电容c、负载rl、2个双向开关s1、s2及其控制电路组成，有2个交流输入端(2、1)，2个交流输出端(3、1)，其特征在于；s1由2个三极管和2个二极管组成，s2由2个晶闸管组成，2个晶闸管触发极分别在输入电源的正负半个周期内有直流触信号，只要2个交流输出的电压反馈调节s1的通断比，就能使输出两端的交流电压稳定，第一交流输入端(2)与双向开关s1一端连接，双向开关s1另一端(4)与电感l一端、双向开关s2一端连接，第一交流输出端(3)与负载rl一端、电容c一端，双向开关s2另一端连接，第二交流输入端(1)与第二交流输出端、负载rl另一端、电容c另一端、电感l另一端连接。

[四]附图说明图1为现有的交交升降斩波调压电路，双向开关s1和s2都是由2个二极管和2个三极管组成，控制方式为互补控制。图2为一种交交升降斩波调压电路，双向开关s1由2个二极管和2个三极管组成，双向开关s2由2个晶闸管组成，控制方式为非互补控制。图3为另一种交交升降斩波调压电路，双向开关s1由4个二极管和1个三极管组成，双向开关s2由2个晶闸管组成，控制方式为非互补控制。其中：s1和s2是双向开关。v1～v4是三极管或晶闸管。d1～d4是二极管。c是电容。l是电感。rl是负载。

[五]具体实施方式本发明的技术方案中s1和s2是非互补控制，在s2内的2个晶闸管制触发极在输入电源的正负半个周期内分别加直流信号，因此，s2内的2个晶闸管在电源的正负半周内就相当于2个buck/boost直流斩波电路中的2个二极管，而s1中的三极管在输入电源的正负半周内就相当于2个buck/boost直流斩波电路中的开关三极管。本发明的2个交交升降斩波调压电路的原理与buck/boost直流斩波调压的原理相类同。

由附图1可知：s1由2个三极管v1、v2和2个二极管d1、d2组成。s2由2个三极管v3、v4和2个二极管d3、d4组成。它是现有的交交升降斩波调压电路，也称buck/boost型升降交流斩波调压电路，s1和s2控制方式为互补控制，一定要同时调节2个双向开关s1和s2通断比才能调节交流输出两端(3、1)的升降交流电压的大小。

附图2是本发明在附图1上的一种改进电路。一方面，将附图1中双向开关s2改进为由2个晶闸管v3、v4替代由2个三极管和2个二极管组成的双向开关。由干晶闸管的可靠性远大于晶体三极管，晶闸管模块成本仅有晶体管模块成本的三分之一，因此，这一改进不但大大提高了升降交流斩波电路的可靠性，而且大大降低了电路用于产品的制造成本。另一方面，将附图1中双向开关s1、s2的互补控制方式改为非互补控制。在2个晶闸管v3、v4触发极上，在电源的正负半个周期内加直流电压，使它只起到二极管的作用，这样交交升降斩波调压电路就只要调节1个双向开关s1的通断比就能调节斩出两端的升降交流电压。它可看成由电源正、负2个buck/boost直流斩波调压电路组成：1)由电感l、电容c、三极管v1、二极管d2、晶闸管v3组成电源正半周buck/boost直流斩波调压电路。2)由电感l、电容c、三极管v2、二极管d1组成电源负半周buck/boost直流斩波调压电路。由于v3和v4，在输入电源的正负半周内控制极上分别加有直流信号而导通，因此，只要调节s1的通断比就能调节交流输出两端(3、1)的升降交流电压的大小。

只要将附图2的交交升降斩波调压电路输出两端的电压负反馈控制双向开关s1的通断比，就能实现无变压器交流斩波稳压电源。

附图3是本发明在附图1上另一种改进电路，一方面，将附图1中双向开关s2改进为由2个晶闸管v3和v4替代由2个三极管和2个二极管组成的双向开关。另一方面，还将附图上s1改为由1个三极管v1和4个二极管d1～d组成的双向开关。它看成由电源正、负2个buck/boost直流斩波调压电路组成：1)由电感l、电容c、三极管v1、二极管d1～d4、晶闸管v3组成电源正半周buck/boost直流斩波调压电路。2)由电感l、电容c、三极管v1、二极管d1～d4组成电源负半周buck/boost直流斩波调压电路。由于v3和v4，在输入电源的正负半周内控制极上分别加有直流信号而导通，因此，只要调节双向开关s1中1个三极管v1控制信号的通断比就能调节交流输出两端(3、1)的升降交流电压的大小。

本发明中2个双向开关s1和s2是非互补控制，只要调节1个双向开关s1通断比就可调节输出升降交流斩波电压大小，由于2个晶闸管v2和v3的成本远比2个三极管和2个二极管的成本低、过载能力强、可靠性好。因此，本发明比buck/boost型交交升降调压电路更好，本发明的交交升降斩波调压电路称为：gong′s交交升压斩波调压电路，附图2的电路有望入编在电力电子技术教科书交流斩波调压章节内，记载中国人对交流斩波调压电路的科学贡献。

本发明的交交升压斩波调压电路可广泛用于需要直接升压和调压场合和产品。例如：交流调压器，无变压器交流稳压器等产品。