[发明专利]电源变换电路

说明书

本发明涉及一种电源变换电路，更具体地说，涉及用于消除包括在工业用交流电源中的、诸如电噪声分量和浪涌分量一类的异常电压分量而无需变压器，并用于将工业用交流电源变换为供给负载的弱直流和/或低电平交流电的电源变换电路。

通常，110V到240V范围的工业用交流电源用作电设备或工业设施的驱动电源。提供给电设备或工业设备的工业用交流电源用电源变换设备转换为直流和/或恒定电平的交流。由电源变换设备提供的直流应用于控制装置，而被变换为恒定电平的交流应用于负载驱动电源。

图1是变压器型电源变换电路的电路图，用于按照变压器中绕组的匝数比变换电源电平，以产生经过变换的电源电平。参见图1，下面将描述将工业用交流电变换为具有恒定电平的直流电的电源变换电路的操作。

如图1所示，用于提供工业用交流电的电源10连接到变压器20的初级绕组线圈21，负载部分30连接到变压器20的次级绕组线圈22。具有初级绕组线圈21和次级绕组线圈22的变压器20将电源10通过感应与负载部分30结合。因此，流入变压器20的初级绕组线圈21的工业用交流电按照变压器20的匝数比变换为恒定电平的交流电，然后，经变换的交流电施加于连接到变压器20次级绕组线圈22的负载部分30。整流和平滑部分40连接在变压器20和负载部分30之间，以对经电平变换的交流电整流，并对经电平变换的交流电作平滑处理。具有桥式二极管的整流器41连接到需要直流的负载部分的前部，所以整流器41将交流电变换为直流电。

上述含有变压器的常规电源变换电路按照变压器的匝数比将工业用交流电源变换为恒定电平的直流或恒定电平的交流。按照变压器的匝数比将施加到变压器初级线圈的工业用交流变换为恒定电平的交流，然后从变压器的次级绕组线圈产生经过变换的交流。从变压器次级绕组线圈产生的交流施加于整流和平滑部分，因此变压器的磁滞特性减小了工业用交流中的电噪声分量或脉冲浪涌分量，随后将该交流电施加于负载部分，或者通过桥式二极管将其转换为有待施加于负载部分的直流电。

如上所述，在按照变压器的匝数比变换交流电平以后为负载提供交流的电源变换电路的实例已在美国专利第4,906,901号中公开(授予David T.Carroll)。

在具有上述结构的常规电源变换电路中，电源变换电路的尺寸因对变压器中初级和次级绕组线圈之比的精确控制而不可能减小，且电源变换电路的成本增加。此外，由于围绕变压器中所装铁芯的磁性振动，电源变换电路产生噪声，而且负载部分还需要额外的变压器。

图2是表示用于将工业用交流电变换为直流电而无需变压器的电源变换电路的电路图。如图2所示，缓冲电路60连接到电源50的输出侧。电容器61和第一电阻器62并联连接于缓冲电路60，第二电阻器63串联连接到电容器61上，以形成电容器61的放电路径。缓冲电路60限定从电源50提供的工业用交流电的电平。整流器70连接于缓冲电路60的输出侧。平滑部分80连接于整流器60的输出侧。平滑部分80含有分别连接到整流器70输出端的齐纳二级管81和电容器82。平滑部分80调整已变换为直流电平的电源额定电压，并平滑电源的额定电压，以将该额定电压施加到负载部分90。

在上述不带变压器的电源变换电路中，当工业用交流电流施加于电容器和电阻器时，该工业用交流电流下降，则工业用交流电的功率也降低，因此工业用交流电的电平被变换。亦即，工业用交流电源的电流定义为1=V/2π×f×C+R，和电功率P定义为P=V×I。因此，如果该交流电源的电流电平用电容器61和第一电阻器62来调节，则电功率电平改变。由电容器61和第一电阻器62改变交流电流的电平，并在整流器70中整流后变为直流电平电流。用齐纳二极管81的额定电压将直流电平电流的功率调整为具有固定电压，然后经电容器82平滑后提供给负载90。

非变压器型电源变换电路具有如下优点，因为非变压器型电源变换电路不包含变压器，总工作区减小，但是非变压器型电源变换电路不能去除工业用交流电中所包含的电噪声分量和/或浪涌分量。因此，在非变压器型电源变换电路中，由于工业用交流电中包括的异常电压分量被施加到负载上，负载可作为电脉冲接收。

因此，本发明的目的是提供一种电源变换电路，用于消除工业用交流电中诸如电噪声分量和浪涌分量一类的异常电压分量而无需变压器，并用于将工业用交流电变换为弱直流和/或具有低电压的交流电，以将弱直流和/或具有低电压的交流电施加于负载。