电容式开关安全隔离程控电源电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电源电路技术领域，更具体地说，是涉及一种电容式开关安全隔离程控电源电路。
【背景技术】
[0002]传统的电源电路都离不开安全隔离变压器，在降压的同时并能防止后级电路触电风险。变压器属感抗元件。社会上各行各业都大量使用感抗电器，比如:电机、注塑机、保温箱、电热水器、电暖器、电磁炉、电热壶等等。大量使用感抗电器会给国家的市电电源造成巨大的能源浪费，因为感性电路会使市电的无功功率增加，功率因素降低。如果用容性电路去补偿(中和)感性电路中多余的感性，从理论上绝对可以增加市电的有功功率，减少无功功率，从而提高市电电源的功率因素。然而，目前还没有见有关文献公开报道。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是:针对目前安全隔离变压器存在降低功率因素的问题，提供一种电容式开关安全隔离程控电源电路，取消了安全隔离变压器，采用了电容器进行降压，桥式开关电路进行安全隔离，以克服现有技术的不足。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:电容式开关安全隔离程控电源电路，包括桥式整流电路，单片机，还包括电容式程控降压电路，开关电路，所述桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关Κ3、Κ4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。
[0005]在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。
[0006]还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。
[0007]在电容C4的输出端连接第二输出电压检测电路，所述第二输出电压检测电路由电阻R12、R13、R14组成，电阻R13同时连接所述单片机。
[0008]还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。
[0009]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0010]本实用新型依据电容储能的特点，采用桥式开关结构，实现输出安全隔离电源的目的。以电容式程控降压电路替代了传统的变压器降压电路，取消了笨重的电源变压器，既节省了成本，又提高了市电的功率因素，为国家节约大量的电能，还为电源电路节省了硬件空间。
[0011]本实用新型通过桥式开关结构，应用软件编程技术轻易就实现了电源安全隔离的目的。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型电容式开关安全隔离程控电源电路的电路图。
[0013]图2为本实用新型电容式开关安全隔离程控电源电路的单片机端口结构示意图。
[0014]图3为本实用新型的开关电路实施例一结构示意图。
[0015]图4为本实用新型的开关电路实施例二结构示意图。
[0016]图5为本实用新型整流电路波形图。
【具体实施方式】
[0017]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0018]参见图1-5，本实用新型的电容式开关安全隔离程控电源电路，包括桥式整流电路1，单片机，还包括电容式程控降压电路，开关电路3，所述桥式整流电路由三极管Ql、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Ql、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关K1、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关Κ3、Κ4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。传统的桥式整流电路是由二极管组成的，本实用新型打破常规，通过三极管与D2、D3构成桥式整流，由单片机程序控制。
[0019]在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路2，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。本实用新型还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。当桥式整流电路1输出的电压不足时，程控系统启动备用电源电路，以补充桥式整流电路的不足，使电压输出更加稳定。
[0020]在电容C4的输出端连接第二输出电压检测电路4，所述第二输出电压检测电路由电阻R12、R13、R14组成，电阻R13同时连接所述单片机。本实用新型还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。
[0021]本实用新型通过单片机芯片控制程序、高压晶体管程控整流电路、电容降压式程控电路、程控桥式开关安全隔离电路、低频稳压程控电路、PWM脉宽调制电路等多个功能电路来实现程控开关安全隔离电源的作用。三极管Q1、Q3和二极管D2、D3四个晶体管组成程控整流电路。其程控整流的工作过程如下:Q1、Q3、D2和D3在原理上与传统的桥式全波整流电路相同，所不同的是，Q1和Q3是由单片机程序控制的。而传统的桥式整流电路是四个二极管组成开放式整流，不受控制。
[0022]野心家C2、C3、C4和三极管Q4、Q5组成电容式直流降压电路、低频稳压程控电路和PWM脉宽调制电路。开关K1-K4组成的是桥式开关安全隔离程控电路。工作过程描述如下:经过前面的整流电路整流以后，电路不定时地给电容C2充电，C2上的电压一般可设计较高，比如:100-300VDC。具体电压值根据负载的大小通过计算来确定。电容C2、C3和三极管Q4组成的是直流降压电路，通过PWM脉宽调制原理进行降压。其脉冲宽度也是受程序由B4、B5进行控制的。
[0023]K1-K4四个开关的工作过程是:当K1和K2接通时，K3和K4必须关闭，此时，整流电路给电容C2充电；当K1和K2关闭时，K3和K4可闭合，也可以关闭，一般是处于闭合状态。此时，整流电路停止给C2充电，启动三极管Q4和Q5，通过程序由端口 B4和B5控制三极管Q4和Q5的开和关，以PWM脉宽调制的方式分别给电容C3和C4充电。由于此时，K1和K2是关闭的，所以前面的交流电源电路完全隔离了，所以后面的直流电源电路是安全隔离的。开关K1和K2，K3和K4是两组功能不同的开关，两组开关在任何时候都不能同时闭合。K1-K4开关根据应用场合的需要可以选择光藕、光电开关或继电器等。如果选择继电器则要考虑继电器的寿命与工作频率的谐调问题。参见图3-4，Κ1-Κ4四个开关也都是由单片机程序控制的，分别受VK1-VK4进行控制。四个开关可采用继电器式控制开关(见图3)，也可采用光藕开关(见图4)。
[0024]从图5可以看出，Ql、Q3两个三极管是根据设计负载的需要，通过程序由端口 Β1和Β3来控制两个三极管的导通和关闭。其中，三极管Q2和电容C1组成备用电源电路，也是受程序通过端口 Β2来控制的。电阻R7、R8、R9组成输出电压检测电路，也是受程序由端口 RC2来控制的，当整流电路输出功率不够时，又恰好正值电源过零点或电源电压U1小于U0时，则通过程序启动备用电源电路。这样可避免输出电压波动过大的情况。二极管D1、与电阻R3、R4、R5组成电源电压检测电路，起到时间同步校正作用，避免单片机因时间不同步而失去控制。
[0025]以上公开仅为本实用新型的具体实施例，并不构成对本实用新型保护范围的限制，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的整体构思前提下，依据本实用新型技术方案所作的无需经过创造性劳动的变化和替换，都应落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.电容式开关安全隔离程控电源电路，包括桥式整流电路，单片机，其特征在于:还包括电容式程控降压电路，开关电路，所述桥式整流电路由三极管Ql、Q3和二极管D2、D3组成，三极管Q1、Q3的基极连接单片机，所述电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，由电容C2、C3、C4构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接所述单片机，所述开关电路包括两组程控同步开关，第一组程控同步开关Kl、K2连接所述桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，从而使桥式整流电路与后级电路可由第一组程控同步开关断开，第二组程控同步开关K3、K4连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。2.根据权利要求1所述的电容式开关安全隔离程控电源电路，其特征在于:在所述第一组程控同步开关的输入端连接第一输出电压检测电路，所述输出电压检测电路由电阻R7、R8、R9组成，电阻R8连接所述单片机。3.根据权利要求2所述的电容式开关安全隔离程控电源电路，其特征在于:还包括备用电源电路，所述备用电源电路由三极管Q2、电容C1组成，三极管Q2的基极连接所述单片机。4.根据权利要求1所述的电容式开关安全隔离程控电源电路，其特征在于:在电容C4的输出端连接第二输出电压检测电路，所述第二输出电压检测电路由电阻R12、R13、R14组成，电阻R13同时连接所述单片机。5.根据权利要求1所述的电容式开关安全隔离程控电源电路，其特征在于:还包括用于时间同步校正的电源电压检测电路，所述电源电压检测电路由二极管D1、电阻R3、R4、R5组成。
【专利摘要】本实用新型公开一种电容式开关安全隔离程控电源电路，包括桥式整流电路，单片机，电容式程控降压电路，开关电路，桥式整流电路由三极管Q1、Q3和二极管D2、D3组成，三极管的基极连接单片机，电容式程控降压电路包括电容C2、C3、C4和三极管Q4、Q5，构成直流逐级降压，三极管Q4、Q5的基极连接单片机，开关电路包括两组程控同步开关，第一组开关连接桥式整流电路的输出端、电容C2与三极管Q4的输入端，第二组开关连接电容C2与三极管Q4的输出端、电容C3与三极管Q5的输入端，两组程控同步开关不同时闭合。本实用新型以电容式程控降压电路替代了笨重的电源变压器，提高了市电的功率因素，节约大量电能。
【IPC分类】H02M7/40, H02M3/20
【公开号】CN205070833
【申请号】CN201520875596
【发明人】罗恒
【申请人】顺德职业技术学院
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2015年11月5日