一种增强型阻容电源电路的制作方法

[0001]
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种增强型阻容电源电路。


背景技术：

[0002]
在目前，电能表常用的电源方案共有3种，开关电源、线性电源和阻容电源。
[0003]
其中开关电源能提供较大的输出功率，但原理相对复杂，元器件使用多，pcb板面积占比大，mec/emi调试困难，容易受到强磁干扰，且成本高。
[0004]
线性电源输出功率跟体积直接相关，原理相对简单，元器件使用少，emc/emi无问题，易受强磁干扰，成本相对较高略低于开关电源。
[0005]
阻容电源输出功率偏小，原理简单，元器件使用少，emc/emi无问题，不受强磁干扰，在三种方案中成本最低。
[0006]
根据iec62053-21规定，电能表带电源的电压线路功耗要求是2w和10va。计算得到阻容电源的电容容值最大为0.65μf，此容值下电流输出最大为44.9ma，考虑设计裕量和元器件选型问题，一般最大选用0.56μf安规电容，考虑到电压0.8倍的电压拉偏，输出最大电流为30ma，部分电能表对电流需求略大于30ma。
[0007]
但现有的阻容电源方案在这种情况下需要增大电容容值，导致视在功耗上升，视在功耗和电源输出功率之间存在难以解决的矛盾。


技术实现要素：

[0008]
为了解决上述问题，本发明提供了一种增强型阻容电源电路，能够在不增大电容容值的情况下，不影响视在功耗，又能增大电源电路的输出功率，缓解视在功耗和电源输出功率之间的矛盾，且成本更低。
[0009]
本发明的技术方案如下所示：一种增强电路，包括三极管q1，所述三极管q1的发射极经二极管d4的正极，所述二极管d4的负极经电阻r4连接至三极管q1的基极；所述三极管q1的发射极还连接至电解电容c2的负极，所述电解电容c2的正极连接至二极管d5的正极和二极管d6的负极，所述二极管d5和二极管d6的串联在一路；所述二极管d5的负极还连接至二极管d3的负极，所述二极管d3的正极连接至二极管d4的负极，所述二极管d5的负极和二极管d6的正极间还并联有二极管d8，所述二极管d6的正极连接至三极管q1的集电极。
[0010]
优选的，所述二极管d8为稳压二极管。
[0011]
优选的，所述电解电容c2的大小为220μf。
[0012]
优选的，所述二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6的型号为in4007。
[0013]
优选的，所述三极管q1为npn型的三极管。
[0014]
优选的，所述电阻r2的阻值为10kω。
[0015]
本发明还提供了一种增强型阻容电源电路，包括增强电路，还包括电源v1，所述电源v1的正极经电阻r1、电容c1连接至二极管d3的正极和二极管d4负极之间，所述电源v1的
负极连接至三极管q1的集电极；所述二极管d8上并联有电解电容c4，所述二极管d8的负极与电解电容c4的正极相连接，所述电解电容c4上还并联有电阻r3。
[0016]
优选的，所述电解电容c4的大小为470μf。
[0017]
优选的，所述电容c2的大小为0.47μf。
[0018]
优选的，所述电阻r3的大小为405ω。
[0019]
本发明的有益效果为：本发明采用的方案相较于传统技术中的阻容电源方案，采用三极管和二极管分立器件控制电解电容的充放电的方式，以达到增大电路输出功率的效果，本方案能够在不增大电容容值的情况下，不影响视在功耗，又能增大电源电路的输出功率，缓解视在功耗和电源输出功率之间的矛盾，且成本更低。
附图说明
[0020]
图1为本发明实施例的电路原理图。
[0021]
图2为本发明实施例在multisim软件下的仿真电路图。
[0022]
图3为传统阻容电源方案在multisim软件下的仿真电路图。
具体实施方式
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下面将结合说明书附图对本发明的实施例进行详细的说明。
[0024]
如图1所示，一种增强型阻容电源电路，包括增强电路、电源v1、电阻r1、电容c1，增强电路包括二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6、电阻r2、电容c2、三极管q1，其中电阻r1左侧连接电源v1正极，电阻r1右侧连接电容c1左侧，电容c1右侧连接电阻r2左侧，电阻r2右侧连接三极管q1的基极，二极管d4负极连接电容c1右侧，二极管d4正极连接三极管q1发射级和电解电容c2负极，三极管q1集电极连接电源v1负极和二极管d6正极，电解电容c2正极连接二极管d5正极和二极管d6负极，二极管d3正极连接电容c1右侧，二极管d3负极连接二极管d5负极。二极管d8的负极与电解电容c4的正极相连接，电解电容c4上还并联有电阻r3。
[0025]
其中电阻r3的电阻值为405ω，电容c1的电容值为为0.47μf，电解电容c4的大小为470μf，电阻r2的阻值为10kω，电解电容c2的大小为220μf。
[0026]
其中二极管d3、二极管d4、二极管d5、二极管d6的型号为in4007，三极管q1为npn型的三极管图1中所示电路的工作原理为：电源 v1为220v/50hz交流电，当电源v1由波谷开始升压时，电容c1的左侧电压开始升高，从电容c1看电流方向，电流从电容c1右侧经过二极管d3，稳压二极管d8和负载电阻r3流到电容c1左侧，此时三极管q1基极电压为正，三极管q1导通，c2左侧接地，电解电容c2通过二极管d5开始放电，增大了电路输出能力。此时二极管d3导通，二极管d4关断，二极管d5导通，二极管d6关断。此处电压以v1负极为地。此过程持续到电源v1到达波峰。
[0027]
当电源v1由波峰开始降压时，电容c1的左侧电压开始下降，从电容c1看电流方向，电流从电容c1左侧流到电容c1右侧，此时三极管q1基极电压为负，三极管q1不导通，c2左侧为负压，电解电容c2通过二极管d6开始充电。此时二极管d3关断，二极管d4关断，二极管d5关断，二极管d6导通。该过程持续到电源v1到达波谷。
[0028]
在实际实施过程中，以示波器为显示仪器，所有波形以电源v1负极为参考地测试，包括电源 v1的正极波形、三极管q1基极的电压波形、电解电容c2正极的电压波形、电解电容c4正极波形。
[0029]
三极管q1基极的电压波形与电源v1电压的电压波形的关系：当电源电压由波峰到波谷，电压值由0.95v降低至-14.5v，三极管关断；当电源电压由波谷到波峰，电压值由-14.5v升高至0.95v，三极管导通。
[0030]
电解电容c2正极的电压波形与电源v1电压的电压波形的关系：当电源电压由波峰到波谷，电压值由12.2v降低至-1v，电解电容c2开始充电；当电源电压由波峰到波谷，电压值由-1v升高至12.2v，电解电容c2开始放电。
[0031]
本实施例还通过multisim软件进行仿真实验，以0.47μf安规电容设计的阻容电源为例，做电路仿真，在仿真中采用12v稳压管，以电压下降1v作为最大功率输出点。
[0032]
如图2和图3所示，分别仿真了本发明实施例的电路图以及传统阻容电源方案的电路图，并测出负载两端的电压显示于图2与图3。
[0033]
其中：传统阻容电源方案的输出功率为：p=u2/r=10.3*10.3/715=0.1484w本实施例提供的增强电路输出功率为：p= u2/r=11*11/400=0.3025w由上述仿真实验可以明显得出本发明提供的电路图的输出功率相比较于传统阻容电源方案增大一倍。
[0034]
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。