[发明专利]一种交流调压电路及其控制方法

说明书

电容式交流调压电源，由电容分压器和运算电路组成。电容分压器将220V分压为44V、88V、132V、176V、220V输出到Vbuf，根据输出电压切换这些分压值到Vbuf。运算电路有充电调压和放电输出两步循环。充电期间的Vbuf值均为44V，仅开通S13/S17是充电调压，Va＝D*44V，当D变化1％时对应Va变化0.44V，当占空比在100％至0％循环时Va也将在44V至0V之间循环。放电输出期间Vbuf的值由低到高顺序切换，输出时仅开通S13/S16则Uout＝Vbuf‑Va，仅开通S14/S15时Uout＝Vbuf+Va。调高输出电压：当Uout＝Vbuf–Va时D以1％递减，或当Uout＝Vbuf+Va时D以1％递增，则输出电压Uout将以0.44V为步进值升高。

技术领域

本发明属于交流-交流电路应用设备，具体实现交流电压调压功能。

背景技术

传统的交流调压器采用的是自耦式变压器的形式，用手柄转动或用电机转动实现电压的调整。其体积笨重、调压反应慢、感性输出特征，使其移动不变、应用空间受限，以及感性输出对负载的冲击较大，特别是当关闭电源是，由于电感的特性会有高压冲击输出。

发明内容

本发明提出了一种基于电容换能的开关式交流调压电路，可以实现容性输出而且轻便易携带。

如图1所示：以Vbuf分为了左右两个电路，左边的是接在AC220V交流输入电源Uin上的，作为输入级主要作用是分压功能；右边的是接输出电源Uout的，作为输出级主要作用是运算功能。

以下将分别对分压和运算功能进行详述。

图2是图1中的输入级部分，图3是图2工作的波形图。

如图2，输入级是一个电容分压器，由5个电容C1～C5串联而成，每个电容分得1/5的Uin电压。设Uin的上正下负为AC220V的正半周，上负下正为AC220V负半周。图3画出了输入电源Uin分压后在Vbuf上形成的电压值，横轴是时间轴，纵轴从上至下依次是输入电压Uin、开关S1～S10的组合列表、Vbuf获得的电压值。

在图2中，在Uin的正半周而Vbuf需要-Uin*5/5的电压时(反相输出)，只开通S1/S12，Uin的IN_L通过路径line-A输出到BUF_N，而IN_N通过line-B输出到BUF_L，则Vbuf＝-220V*5/5，如图2中的开关S1、S12以及图3中的Uin*5/5阶段中对应的开关和Vbuf输出；而只开通S2/S11则Vbuf＝+220V*5/5，此时输出电压与输入电压是同相关系。

当Vbuf需要-Uin*4/5的电压时，只开通S1/S10或S3/S12，则Vbuf＝-220V*4/5，如图3中的Uin*4/5阶段中对应的开关和Vbuf输出；而只开通S2/S9或S4/S11则Vbuf＝+220V*4/5……以此类推，Vbuf可以输出(0～1)倍的电容电压：分别是AC220V的正半周的-1/5、-2/5、-3/5、-4/5、-5/5；以及0、+1/5、+2/5、+3/5、+4/5、+5/5。

在Uin的负半周时，由于电容分压器的每个电容(C1～C5)都接了一个开关桥，同样可以获得上述结果：Uin的-1/5、-2/5、-3/5、-4/5、-5/5；以及Uin的0、+1/5、+2/5、+3/5、+4/5、+5/5。所以下文只讨论AC220V的正半周并且Vbuf输出为正的情况。换算为实际AC220V电压有效值：

(0～5/5)*220V＝0V～220V；对应的电压点的值分别是(下文中Uin默认均为+220V值)

Vbuf＝Uin*0/5＝220V*0/5＝0V，

Vbuf＝Uin*1/5＝220V*1/5＝44V，

Vbuf＝Uin*2/5＝220V*2/5＝88V，