一種高效非隔離電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種高效非隔離式電源裝置，其效率特別高，目的是用作各種LED燈具的驅(qū)動電源及其他廣泛用途。
【背景技術(shù)】
[0002]目前普遍認(rèn)可開關(guān)電源，但國內(nèi)外的開關(guān)電源現(xiàn)實情況不令人滿意，比如一般的開關(guān)電源能耗還大，電源效率不夠高，部分功率變成熱量而消耗掉，還需要用散熱器來散發(fā)這些熱量。
[0003]使用最廣泛的開關(guān)電源是隔離式開關(guān)電源，其效率一般在80-90%之間，這意味著發(fā)熱嚴(yán)重，浪費(fèi)能量多，散熱負(fù)擔(dān)重；而且體積也很大。例如，成都明瑋公司生產(chǎn)銷售的100瓦電源，體積為234X68X38.8mm3= 617cm3，功率密度為100/617 = 0.16瓦/cm3。在國外，如Infineon推出的方案ICL8001G，功率可達(dá)10W-60W，印刷電路板面積為20mmX 70mm，效率為90 %。由此可見，國內(nèi)外開關(guān)電源的效率、體積、功率密度也是差不多的。同時，人們正在想法減小電源體積，提高電源效率、壽命，這也是目前開關(guān)電源的發(fā)展趨勢。
[0004]目前能查到的較好的非隔離恒流電源為HA22004PB，它的最佳輸出電壓為150-180伏，最大輸出電流為60毫安時輸出的最低電壓為90伏，輸出電流為20毫安時，輸出的最低電壓為30伏，可見其穩(wěn)流效果欠佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于:針對目前開關(guān)電源一般成本較高，體積較大，效率僅為80-90%較低的技術(shù)難題，為用戶提供一種具有電子線路結(jié)構(gòu)簡單，使用電子元器件少，體積小，能量損耗極低，不需要使用散熱器散熱，效率能高達(dá)99%的高效非隔離電源。
[0006]為達(dá)到本實用新型的發(fā)明目的，必須實施下述技術(shù)方案:
[0007]—種高效非隔離電源，包括有高效非隔離恒流電源和高效非隔離穩(wěn)壓電源，其中所述的:
[0008]高效非隔離恒流電源，是包括由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出恒流電路所組成的系統(tǒng)；其中:
[0009]所述整流電路:其整流橋堆輸入兩端連接220伏交流市電，其輸出的兩端有一端接地，另一端則輸出頻率為100赫茲、波形為正弦波的正半周脈動直流電壓VO ；
[0010]所述輔助電源電路:是將由整流橋堆Br1輸出的脈動直流電壓VO，經(jīng)二極管D 9整流、電容C15濾波，輸出約為310伏的直流電壓Vl ;在該電路中二極管D9的陽極連接電壓線V0, 二極管D9的陰極電壓線Vl分別與電容C 15的高壓極、電阻R 18的高壓端連接，而電容C 15的低壓極則接地GND ；
[0011 ] 所述控制電路:是由觸壓確定電路和硅觸執(zhí)行電路所構(gòu)成；
[0012]其中的觸壓確定電路，是由電阻R2、二極管D3、電阻R4、電容C5、電容C6、二極管D7、電容c8、電阻R19、二極管D2tl、二極管D21和穩(wěn)壓二極管Z 22所組成；
[0013]其中二極管D3的陽極和電容C6的高壓極與電壓線VO相連接；
[0014]而二極管D3的陰極通過電阻R4的輸出電壓線Vb，分別連接電阻1?2的高壓端、電容(:5的高壓極、二極管0 7的陽極、三極管T J勺基極、以及電容C6的低壓極；電容C5的低壓極與二極管D7的陰極共連，其電壓線Ve分別連接到三極管T 1(|的發(fā)射極、二極管D21的陽極、由電阻R19和二極管D 2(|并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的低壓端和電容C 8的高壓極；二極管D 21的陰極連接穩(wěn)壓二極管Z22的陰極，使二極管D 21和穩(wěn)壓二極管Z 22組成鉗位電路；電阻R2的低壓端與電容C8的低壓極共線接地，并連接到整流橋堆Br 接地端；
[0015]觸壓確定電路，提供了正弦波正半周脈動直流電壓VO下降沿確定點(diǎn)被觸發(fā)時的市電瞬時電壓，它最終決定著本電源輸出電壓Vout的電壓值；
[0016]其中的硅觸執(zhí)行電路，是由三極管Tltl、可控硅Si11、電阻R12、電阻R13、電容C14、電阻R16、電容ci7、電阻R23、場效應(yīng)管F24、穩(wěn)壓二極管Z25和電容C 26所組成；其中:
[0017]可控硅Si1J^陽極與電壓線VO連接，可控硅Si ^的陰極電壓線Vk，一個支路通過電阻R13連接到由電阻R 12和電容C 14并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路的低壓端和可控硅Si η的控制極，此并聯(lián)電路的高壓端則連接到三極管Tltl的集電極上；
[0018]可控硅Si11陰極電壓線Vk的另一個支路，連接到由電阻R 16和電容C 17并聯(lián)所組成并聯(lián)電路的高壓端上，此并聯(lián)電路的低壓端則接地；
[0019]可控硅Si11陰極電壓線Vk的第三個支路，連接到由電阻R23、場效應(yīng)管F24、穩(wěn)壓二極管ζ25、電容C26所組成的延時開關(guān)電路中場效應(yīng)管F 24的漏極，并通過它的源極連接到二極管R27的陽極，電阻R23的高壓端連接電壓線VI，其低壓端分別連接場效應(yīng)管F24的柵極和由穩(wěn)壓二極管Ζ25、電容C26并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的高壓端，此并聯(lián)電路的低壓端與場效應(yīng)管F24的源極連接；
[0020]硅觸執(zhí)行電路，提供可控硅Si11觸發(fā)導(dǎo)通所需要的觸發(fā)電壓脈沖，還使可控硅Si η觸發(fā)導(dǎo)通且延遲一段時間后，因場效應(yīng)管F24導(dǎo)通才使可控硅Si ^的陰極與二極管R 27的陽極連接起來，自此以后二極管R27的電極電位就是電壓線Vk的電位，避免了初次開機(jī)時可控硅Si11剛觸發(fā)導(dǎo)通時的不確定電壓被輸出；
[0021]所述輸出恒流電路:是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成；其中:
[0022]反饋放大電路，是由電阻R18、電阻R19、二極管D2tl、場效應(yīng)管F28、穩(wěn)壓二極管Z29、電容C3tl和電阻R31所組成；其中:
[0023]二極管D9的陰極電壓線Vl連接電阻R 18后，其一個支路通過由電阻R 19和二極管D2tl并聯(lián)所組成的并聯(lián)電路連接到二極管D 21的陽極上；而其另一個支路連接到場效應(yīng)管F 28的漏極上，通過場效應(yīng)管F28的柵極其一個分支通過電阻R31連接到輸出采樣電路的采樣點(diǎn)，另一個分支連接由穩(wěn)壓二極管Z29和電容C3tl并聯(lián)組成的并聯(lián)電路的高壓端，這個并聯(lián)電路的低壓端接地，場效應(yīng)管F28的源極也接地；
[0024]輸出采樣電路，是由二極管D27、電容C32、電阻R33和負(fù)載組成；其中:
[0025]二極管D27陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、穩(wěn)壓二極管Z 22的陽極、接地電容C32的高壓極上；負(fù)載的低壓端連接電阻R33的高壓端并組成輸出采樣電路的采樣點(diǎn)，反饋放大電路就是通過R31連接到這個采樣點(diǎn)的；
[0026]輸出采樣電路，提供本電源輸出電流的采樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，以及從二極管D27獲得最終輸出電流電壓。
[0027]高效非隔離電源中的高效非隔離穩(wěn)壓電源(見圖2)，包括有由整流電路、輔助電源電路、控制電路和輸出穩(wěn)壓電路所組成的系統(tǒng)；該系統(tǒng)中的整流電路和輔助電源電路與高效非隔恒流電源中的整流電路及輔助電源電路結(jié)構(gòu)相同；其控制電路的結(jié)構(gòu)與高效非隔恒流電源中的控制電路結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別是在高效非隔離穩(wěn)壓電源的控制電路中，省去了由二極管D21與穩(wěn)壓二極管Z 22串聯(lián)組成的鉗位電路；
[0028]而所述的輸出穩(wěn)壓電路，是由反饋放大電路和輸出采樣電路組成；其中的反饋放大電路與高效非隔恒流電源輸出恒流電路中的反饋放大電路結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別的是輸出穩(wěn)壓電路中的輸出采樣電路，是由由二極管D27、電容C32、電阻R34、電阻R33和負(fù)載組成；其中:
[0029]二極管D27陰極的輸出電壓線Vout，分別連接到負(fù)載的高壓端、電阻R 34的高壓端及接地電容C32的高壓極上；由電阻R 34和電阻R 33串聯(lián)組成采樣電路，采樣點(diǎn)就是電阻R 34的低壓端和電阻R33的高壓端的連接點(diǎn)，反饋放大電路就是通過電阻R 31連接到這個采樣點(diǎn)上；電阻R33的低壓端接地，負(fù)載低壓端也接地；
[0030]輸出采樣電路，提供本電源輸出電壓的采樣、反相放大并反饋至觸壓確定電路，并從二極管D27獲得最終輸出電流電壓。
[0031]本實用新型的有益效果是:本電源效率已經(jīng)提高到了遠(yuǎn)超過目前開關(guān)電源90%的效率水平，經(jīng)實驗測試表明其電源效率高達(dá)99%以上，其發(fā)熱量已大大減小，在實際電源裝置中已不需要散熱器了，制造成的電源裝置體積大大減小到甚至只有幾個立方厘米，所需元件很少，成本明顯降低了，但輸出的功率已經(jīng)達(dá)到500瓦，輸出的直流電壓最高可達(dá)300伏，最低只有O伏，即輸出可以經(jīng)受短路不損壞；利用改變電阻R33阻值的辦法使本電源還具有調(diào)光功能，用于Led燈具照明驅(qū)動，解決了目前LED燈具驅(qū)動電源所存在的實際問題，為市場對高效直流電源的需求提供了有力的技術(shù)支撐。
【附圖說明】
[0032]圖1是本實用新型高效非隔離恒流電源電路電路原理結(jié)構(gòu)線路圖
[0033]圖2是本實用新型高效非隔離穩(wěn)壓電源電路原理結(jié)構(gòu)線路圖
[0034]圖3是本實用新型高效非隔離恒流電源電路原理方框圖
[0035]圖4是本實用新型高效非隔離穩(wěn)壓電源電路原理方框圖
[0036]圖中標(biāo)記:整流橋堆Br1,電阻R2, 二極管D3,電阻R4,電容C5，電容C6，二極管D7,電容c8，二極管D9,三極管Tltl，單向可控硅Si11,電阻R12,電阻R13,電容C14，電容C15，電阻R16,電容C17，電阻R18,電阻R19, 二極管D2(i，二極管D21，穩(wěn)壓二極