[发明专利]电容分压型直流稳压电源

说明书

技术领域

本发明属于直流稳压电源技术领域，特别是涉及一种采用电容分压型超低待机功耗高效率直流稳压电源。

背景技术

全球能源面临危机，如何尽量减少能源的消耗已成为一个迫切的课题。电器从交流电源处获得低压直流电源是一种经济的直流能源来源，常用的方法有变压器降压型直流稳压电源和开关电源型直流稳压电源，但对于低耗能要求来说，这两种方法都是有缺陷的：变压器降压型直流稳压电源中，工频变压器存在铁损和铜损，本身还会发热，效率很低，空载时单单变压器耗电就会达到好几瓦；而开关电源型直流稳压电源虽然省去了工频变压器，但在轻载或者待机状态下，因开关脉冲的占空比很低，又必须从交流电源整流滤波的高电压下取得工作电源，此时只要有一点点的静态电流和开关损耗就会消耗不少功率，交流220V整流滤波后直流电压有310V，此时开关电路哪怕只有10mA电流，空载功耗就已超过3瓦，其效率也很低，事实上开关电源的高效率是在额定功率下测得的。轻载或者待机状态下效率急剧下降是现有电源设备的通病，但轻载或者待机状态又是电器很常用的工作状态，如手机充电器由交流220V处取得电源降压来给3.6V的锂电池充电是轻载状态，如家电的红外遥控待机状态等等；降低电器轻载或者待机能耗不仅意味着消费者节省用电开支，对缓解日趋紧张的能源压力有积极作用，更直接的是减少了能源浪费和环保压力。鉴于以上原因，本发明在现有的变压器降压型直流稳压电源和开关电源型直流稳压电源之外，提出了一种从交流电源处获得低压直流电源的新方法：电容分压型直流稳压电源，克服了前两种方法轻载或者待机状态下效率急剧下降的问题，同时具有功率因数补偿的作用，以期对减少能源的消耗作出有益的贡献。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从交流电源处高效率获得低压直流电源的新方法：电容分压型直流稳压电源。为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：交流市电先用电容分压得到一个较为合适的低压交流电，再经过整流滤波稳压而获得所需要的直流稳压电源。

在此之前，使用电容从交流市电获得稳压电源的方法是采用电容限流，经整流滤波后再由稳压管或并联稳压电路稳压，其缺点之一是当负载较轻或空载时，其电流大部分或全部由稳压管或并联稳压电路吸收，效率很低，空载时效率最低，而且其功率做不大；其缺点之二是：整流滤波后原本很高的直流电压实际上是由稳压管承受着，当稳压管一旦失效，则该直流电压将直接加在负载上，很可能立即击坏电路。所以这种电源既不符合高效率的节能要求，也不能用来取代普通的稳压电源。本发明将打破传统，推出新的应用方法。

图1是本发明电容分压型直流稳压电源中电容分压整流滤波示意图。电容分压整流滤波是本发明的核心部分，它由电容C1C2、整流桥BR1、稳压管DZ1、电解电容C3组成。交流市电ACin经C1C2分压，所得交流电压有效值为AC1＝[C1/(C1+C2)]×ACin(公式一)，其中ACin为交流输入电压有效值；AC1经BR1全桥整流，C3滤波，得到未经稳压且没和电网隔离的直流电压Vo，空载时Vo≈1.414AC1＝1.414[C1/(C1+C2)]×ACin(公式二)。在这里图1中稳压管DZ1不是用于稳压，DZ1的取值比Vo的最大值略高，是用来吸收交流市电经C1C2分压再经整流滤波后可能出现的脉冲电压或本电源电路在极端情况下如刚断电又立刻通电时所可能出现的瞬态电压，以保护稳压IC，DZ1在正常工作时并不耗电。

该直流电压Vo由于是电容分压整流滤波后所得，其特点是：它近似恒流源，内阻较大，输出电压特性较差。该特点看来是缺点，其实它包含有三个很重要的优点：其一是图1电路在工作中没有任何消耗功率的元件，它在空载时是不耗电的！！！其二是图1电路具有自动限流功能，不怕短路，短路时其功耗反而急剧减少；其三是图1电路还有一个非常可贵的特点：在交流电网中呈容性，可以起到功率因数补偿的作用。如何发挥其优点，让图1电路能进入实用是本发明所要解决的最大问题。