专利名称：一种工频调压电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种调压电路，尤其是使用电位器或按键开关调节开关信号实现的一种对工频交流电整流后直接使用开关管开关在某一电压值，实现将交流电变为可调的直流电的一种工频调压电路。
背景技术：
要将工频交流电通过电位器或其它方法调节为可变电压供负载使用，目前主要是用单向可控硅或双向可控硅来调节，如果使用单项可控硅，就得先把交流电变为脉动直流电，当触发电流大到一定值时，可控硅导通，对负载电压起到一定的调节作用，但该方法电路复杂，一般不采用；另一种就是有电阻、电容，触发二极管组成的通过改变双向可控硅的导通角来调节负载电压，该方法是目前普遍采用的方法，在灯调压、电热调压、电机调速等场合使用很广泛，是目前的主流调压方法，该方法虽然电路简单，但对电压不能精确调节， 特别是使用了触发二极管，电压不能由很低的电压始调节。
发明内容
为了克服现有可控硅调压的不精确，使用了触发二极管，电压不能由很低的电压始调节的缺点，本发明提出了一种工频调压电路来解决这一问题，它是利用工频交流电源整流后形成脉动直流电源，利用开关管直接对脉动直流电低于某一值时执行开，高于某一值时执行关，通过电位器调节或按键对电容电压的调节来实现对负载平均电压调节的电路。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
本发明的一种工频调压电路，由交流电源、整流电路、开关信号调节电路、开关执行电路、负载组成，整流电路将交流电源整流成脉动直流电源(不能加滤波电容)，负极为接地， 负载接在脉动直流电源的正极与开关执行电路中的开关管之间，具体技术方案有以下6种方式
1、开关执行电路中的开关管为场效应管，场效应管的栅极接开关信号调节电路，漏极接负载的一端，源极接地。2、开关执行电路中的开关管为三极管，三极管的基极接开关信号调节电路，集电极接负载的一端，发射极接地。3、开关信号调节电路由一只场效应管、电阻、电位器构成，场效应管的漏极与开关执行电路中的三极管的基极或场效应管的栅极连接，源极接地，栅极与电阻、电位器的一端连接，电阻的另一端接高压直流电源的正极，电位器的另一端接地。4、开关信号调节电路由一只三极管、电阻、电位器构成，三极管的集电极与开关执行电路中的三极管的基极或场效应管的栅极连接，发射极接地，基极与电阻、电位器的一端连接，电阻的另一端接高压直流电源的正极，电位器的另一端接地。5、开关信号调节电路由一只运算放大器、第一个电阻、电位器、第二个电阻、稳压管、电容构成，运算放大器的正输入端与第二个电阻的一端、稳压管的一端、电容的一端连接在一起，第二个电阻的另一端接脉动直流电源正极，稳压管、电容的另一端接地，第一个电阻、电位器的一端与运算放大器的负输入端连接，第一个电阻的另一端接脉动直流电源的正极，电位器的另一端接地，运算放大器的输出端通过限流电阻与开关执行电路中的三极管的基极连接或直接与开关执行电路中的场效应管的栅极连接。6、开关信号调节电路由一只运算放大器、三个电阻、电容构成，三个电阻接于运算放大器的输入端，其中第一个电阻与第二个电阻的一端与运算放大器的负输入端连接在一起，第一个电阻的另一端与脉动直流电源的正极接在一起，第二个电阻的另一端接地，第三个电阻与运算放大器的正输入端、电容的正极连接，第三个电阻的另一端与第一个按键开关、第二个按键开关一端连接，运算放大器的输出端通过限流电阻与开关执行电路中的三极管的基极连接或直接与开关执行电路中的场效应管的栅极连接。本发明的方案在
和具体实施方式
中将作更详细介绍。
下面结合附图对本发明简要说明。图1是本发明场效应管与场效应管配合的调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。图2是本发明场效应管与三极管配合的调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。图3是本发明三极管与场效应管配合的调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。图4是本发明三极管与三极管配合的调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。图5是本发明运算放大器与三极管配合的调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。图6是本发明运算放大器与场效应管配合的调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。图7是本发明运算放大器与三极管配合的按键调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。图8是本发明运算放大器与场效应管配合的按键调压电路原理图。图中1.交流电源，2.整流电路，3.开关信号调节电路，4.开关执行电路，5、负载。
具体实施例方式在图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8中，我们以实施一种工频调压电路为例对本发明进一步说明
图1是本发明场效应管与场效应管配合的调压电路原理图，图中交流电源1(虚线包围部分)一般为市电220V ；整流电路2 (虚线包围部分)由二极管D1、D2、D3、D4组成桥式整流电路，将交流电变为脉动直流电源，脉动直流电源的正极为二极管Dl、D2的负极连接处及直接连接在一起的线路，脉动直流电源的负极为二极管D3、D4的正极连接处及直接连接在一起的线路(接地)，由于脉动直流电源是正弦波，电压并不是每时每刻都高，是随时间按正弦规律变化的，只是其平均值较高，当然也可以采用半波整流，但效率低些；开关信号调节电路3 (虚线包围部分)由R1、RW1、场效应管Vl组成，R1、RW1的一端与场效应管Vl的栅极连接在一起，场效应管的源极接地，漏极接入开关执行电路(4)。RU Rffl阻值的大小，可以改变分压比，适当选择RWl的大小，使场效应管Vl的栅极分压最大值在栅极可承受的范围内，不会造成栅极击穿，RWl为可调电阻，调节RWl，使场效应管Vl栅极上的分压改变；从而改变场效应管Vl漏源极间导通时间；开关执行电路4由一只场效应管V2构成，V2相当于一个开关，当其栅极电压高于一定值，漏极与源极之间处于“开”的状态，负载5工作，当栅极电压低于一定值，漏极与源极之间处于“关”的状态，负载5停止工作。整个工作过程如下交流电源1经过整流电路变为脉动直流电源，当电压低于设定值时，Vl不导通，V2栅极电压高，V2漏源导通，即V2处于“开”状态，负载5工作，当电压高于设定值时，Vl导通，V2 栅极电压低，V2漏源不导通，即V2处于“关”状态，负载5停止工作，调节RWl的大小，可以调节设定电压值的高低，相当于调节RWl就能调节负载上的平均电压，起到调压的作用。图2是本发明场效应管与三极管配合的调压电路原理图。与图1的区别是，将用作开关的场效应管V2换成三极管VT1，即用三极管VTl作为开关管，利用场效应管Vl的漏极控制三极管VTl的基极电压，使基极电压高时，三极管处于“开”状态，负载5工作，基极电压低于一定值，三极管截止，相当于处于“关”状态，负载5停止工作，通过调节电位器冊1， 就可以改变“开”与“关”动作的电压值，起到调压的作用，在具体实施时，三极管VTl的放大倍数不够时，可以采用多只三极管组合，以增大放大倍数。图3是本发明三极管与场效应管配合的调压电路原理图。与图1相比，只是将图 1中的场效应管Vl用一只三极管VT2代替，其余相同，其工作过程是调节电位器RW1，就可以调节三极管VT2的导通起始电压，当VT2导通，场效应管V2栅极电压变低，场效应管V2 处于“关”状态，负载5停止工作，当VT2截止，场效应管V2栅极电压变高，场效应管V2处于“开”状态，负载5开始工作，调节电位器RW1，就可以调节三极管VT2的导通、截止的电压值，控制V2开关的电压值，从而起到调压的作用。图4是本发明三极管与三极管配合的调压电路原理图。与图3相比，区别在于把用作开关管的场效应管V2换成了三极管VT1，其工作原理基本一样。图5是本发明运算放大器与三极管配合的调压电路原理图。图5与前面的图1、 图2、图3、图4的区别在于，开关信号调节电路3中不采用场效应管或三极管，而是采用了一片运算放大器IC1，电阻R4、稳压管W3、电容C2为运算放大器提供工作电源，电阻R1、电位器RWl仍是起分压调压作用，把分压送入运算放大器的负输入端，由电阻R3、稳压管W2、 电容Cl形成基准电压送入运算放大器的正输入端，由电阻R4、稳压管W3、电容C2组成运算放大器工作电源电路，R5对输出限流，其工作原理是当负输入端的电压低于正输入端的基准电压时，运算放大器的输出端为高电位，三极管VTl处于“开”状态，负载5工作，随着脉动直流电源的电压不断升高，ICl的负输入端电压不断升高，当ICl的负输入端电压超过正输入端的设定电压后，ICl的输出端输出低电位，三极管VTl的不能获得基极电流，三极管VTl处于“关”状态，负载5停止工作，当脉动高压直流的电压随正弦规律变化，使ICl的负输入端电压低于正输入端的设定电压后，ICl输出端输出高电平，通过限流电阻R5使三极管VTl获得基极电流，VTl再处于“开”状态，负载5再工作。通过调节RWl的阻值，就可改变Rl与RWl的分压比，也就能调节负载的平均电压的作用。图6是本发明运算放大器与场效应管配合的调压电路原理图。图6与图5的区别在于，将图5中的三极管VTl换成了场效应管V2，由于场效应管的栅极电流极小，所以省去了限流电阻R5，其余部分与图5完全相同，原理基本相同，在此不再详细介绍其工作工程。图7是本发明运算放大器与三极管配合的按键调压电路原理图。在图7中，运算放大器的工作电源由R4限流、W5稳压、C2滤波后提供，Rl与R6用于为运算放大器负输入端提供电压，ICl的正输入端接有电容Cl、电阻R7，在R7的另一端接有按键开关K1、K2，按键开关Kl的另一端接运算放大器的电源的正极，按键开关Κ2的另一端接地，当按下Kl时，ICl 的工作电源通过R7向电容Cl充电，ICl的正输入端电压提高，相当于提高开关管的“关”状态的电压，即负载5的平均电压提高，当按下按键Κ2时，电容Cl通过R7放电，ICl的正输入端电压降低，相当于降低开关管的“关”状态的电压，即负载5的平均电压降低，起到调节负载平均电压的作用，在具体实施时，运算放大器选用低功耗运算放大器，使输入端有很高的输入阻抗，便于电容Cl的电压保持。图8是本发明运算放大器与场效应管配合的按键调压电路原理图。图8与图7的区别在于，使用场效应管V2代替了三极管VT1，省去了限流电阻5，其余部分相同，工作原理基本相同，在此不在详述。以上8种实施例，各有优缺点，比如场效应管与场效应管配合，耗电低，但成本稍高，运算放大器与场效应管配合，电压控制精确，但电路复杂。在具体实施时，还需要加保险或限流电阻、防冲击电流等电路，在此不一一画出。通过本发明的方案，实现了一种不使用可控硅的调压器，将在LED灯调光、电热器调压等领域获得广泛使用。
权利要求
1.一种工频调压电路，由交流电源(1)、整流电路(2)、开关信号调节电路(3)、开关执行电路(4)、负载(5)组成，其特征是整流电路(2)将交流电源(1)整流成脉动直流电源， 负载(5)接在脉动直流电源的正极与开关执行电路(4)中的开关管之间。
2.如权利要求1所述的一种工频调压电路，其特征是开关执行电路(4)中的开关管为场效应管V2，场效应管V2的栅极接开关信号调节电路(3)，漏极接负载的一端，源极接地。
3.如权利要求1所述的一种工频调压电路，其特征是开关执行电路(4)中的开关管为三极管VT1，VT1的基极接开关信号调节电路(3)，集电极接负载的一端，发射极接地。
4.如权利要求1所述的一种工频调压电路，其特征是开关信号调节电路(3)由一只场效应管VI、电阻R1、电位器RWl构成，场效应管Vl的漏极与开关执行电路(4)中的三极管 VTl的基极或场效应管V2的栅极连接，源极接地，栅极与电阻R1、电位器RWl的一端连接， 电阻Rl的另一端接高压直流电源的正极，电位器RWl的另一端接地。
5.如权利要求1所述的一种工频调压电路，其特征是开关信号调节电路(3)由一只三极管VT2、电阻R1、电位器RWl构成，三极管VT2的集电极与开关执行电路(4)中的三极管VTl的基极或场效应管V2的栅极连接，发射极接地，基极与电阻R1、电位器RWl的一端连接，电阻Rl的另一端接高压直流电源的正极，电位器RWl的另一端接地。
6.如权利要求1所述的一种工频调压电路，其特征是开关信号调节电路(3)由一只运算放大器IC1、电阻R1、电位器RW1、电阻R3、稳压管W2、电容Cl构成，运算放大器的正输入端与电阻R3的一端、稳压管W2的一端、电容Cl的一端连接在一起，电阻R3的另一端接脉动直流电源正极，稳压管W2、C1的另一端接地，电阻R1、电位器RWl的一端与运算放大器 ICl的负输入端连接，电阻Rl的另一端接脉动直流电源的正极，电位器RWl的另一端接地， 运算放大器的输出端通过限流电阻R5与开关执行电路(4)中的三极管VTl的基极连接或直接与开关执行电路(4)中的场效应管的栅极连接。
7.如权利要求1所述的一种工频调压电路，其特征是开关信号调节电路(3)由一只运算放大器IC1、电阻R1、电阻R6、电阻R7、电容Cl、按键开关K1、按键开关K2构成，运算放大器的正输入端与电阻R7的一端、电容Cl的正极连接，电阻R7的另一端与按键开关ΚΙ、K2 的一端连接，运算放大器ICl的负输入端与电阻Rl、R6的一端连接，运算放大器的输出端通过限流电阻R5与开关执行电路(4)中的三极管VTl的基极连接或直接与开关执行电路(4) 中的场效应管的栅极连接。
全文摘要
一种工频调压电路，由交流电源、整流电路、开关信号调节电路、开关执行电路、负载组成，整流电路将交流电源整流成脉动直流电源，负载接在脉动直流电源的正极与开关管之间，利用开关管直接对脉动直流电低于某一值时执行“开”，高于某一值时执行“关”，通过电位器调节或按键对电容电压的调节来实现对负载平均电压调节，开关管可以使用三极管、场效应管，开关信号调节电路由电阻、电位器、三极管或场效应管构成，也可由运算放大器、电容、电阻、按键开关构成。采用了本发明的工频调压电路，可以对负载上的电压平均值较为精确控制，将在LED灯调光、电热器调压等领域得到广泛的使用。
文档编号H02M7/162GK102497120SQ20111041780
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者任永斌 申请人:任永斌