[实用新型]电容式共地AC/DC开关稳压电源

说明书

技术领域

本实用新型涉及电工技术领域的变流器，具体的讲是一种电容式共地AC/DC开关稳压电源。特别涉及到利用电力电子技术控制电容器对交流电进行共地整流稳压电源。

背景技术

随着电子设备的普及，直流电由于较交流电易于控制和精度高，越来越被广泛采用。由于用电负载供电电源大都是交流供电，要实现直流供电就必须将交流电进行整流稳压。现有的交流整流稳压电源可分为开关稳压电源和线性稳压电源，相比于线性稳压电源，开关稳压电源具有体积小，效率高等优点。然而由于采用电磁耦合的变压器进行变压调压，还需多次电磁转换，降低了转换的效率，且在电磁转换时存在电磁辐射，严重影响了电网和设备用电质量。专利申请(200810210209.5)的斩波电路只适合DC/DC直流电压间变换，且变换电路至少由两只开关器件构成一个支路，结构复杂、损耗大、效率低。专利申请(200710156313.6)虽然实现了电容AC/DC转换，但存在使用开关器件多和输入交流电与输出直流电不能共地的缺点。专利申请(201310495516.3)采用电容分压整流，较现有的开关电源电路有许多优点，但由于整流桥的制约，致使输出电路与输入交流电路也不能够共地，而接地是防止电磁脉冲和雷击干扰的基本措施，降低了电路抗干扰和抗雷击能力，存在一定的安全隐患，满足不了一些电气设备的要求。再者在整流桥内部，正负半周整流均需要电流流经两只整流二极管才能完成，电流流经二极管时产生的管压降，将产生1.4V-2V的损耗，约占整体电路损耗的1％-10％，致使电能白白浪费。

发明内容

针对现有交流电转换直流电的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种电容式共地AC/DC开关稳压电源。该电源利用电容器充放电进行电压转换，在变换过程中，将交流电正负半周期分为两个支路，其中正半周期支路对一只充放电电容器充电后正向转换，负半周期支路对另一只充放电电容器充电后反向转换，两个支路分别利用两只公路二极管将输出电流隔离后，对同一只电容器进行放电，进而实现了利用电容式充放电控制共地输出式AC/DC开关稳压电源，解决输入交流电与输出直流电共地的难题。

该电源的工作原理和物理过程是：利用两只整流二极管分别将交流电压的正负半周期分为两个支路；正半周期支路，在交流电压的正半周期内，电流经第一只限流电感和第一只整流二极管对第一只充放电容器进行充电，在交流电压的负半周期内，第一只开关器件控制第一只充放电电容器的电流经第二只限流电感和第一只放电隔离二极管对一只放电电容器采用脉宽调制式或调频式放电；负半周期支路，在交流电压的负半周期内，电流经第一只限流电感、第二只整流二极管和一只充电二极管对第二只充放电电容器进行充电，在交流电压的正半周期内，第二只开关器件控制第二只充放电电容器的电流经第二只限流电感和第二只放电隔离二极管对同一只放电电容器采用脉宽调制式和调频式放电；通过分别控制第一只和第二只开关器件采用脉宽调制式或调频式放电，调整放电电容器两端的电压为直流稳定输出电压。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是，一种电容式共地AC/DC开关稳压电源由输入端L和公共端N、第一只限流电感L1、滤波电容器CL、正半周期支路、负半周期支路，直流输出电路构成。所述的正半周期支路由第一只整流二极管D1和第一只放电隔离二极管D2，第一只充放电电容器C1和第一只开关器件T1构成；所述的负半周期支路由第二只整流二极管D3、第二只放电隔离二极管D4和充电二极管D5、第二只充放电电容器C2和第二只开关器件T2构成；所述的直流输出电路由续流二极管D6、第二只限流电感L2、放电电容器CS和负载输出端E+和-构成。

在上述方案中，所述的直流输出电路内，设有续流二极管D6，该二极管是将开关器件T1和T2关断时存储在限流电感L2的电能释放到放电电容器CS内，进而降低了开关器件T1和T2的使用电压。当电路用于高抗扰和低电磁辐射时，限流电感L1和L2采用屏蔽罩。

在上述方案中，当输出功率在几瓦到几十瓦时，为了无电磁辐射，所述的限流电感L1和L2可采用电阻替代。

在上述方案中，当充放电电容器C1和C2的放电控制开关采用高频PWM脉宽调制或调频频率较高时，为了降低开关损耗，二极管D2、D4、D5和D6应选用快速恢复二极管或肖特基二极管。

在上述方案中，所述的开关器件可采用功率三极管、IGBT或场效应管。