CN100483912C - 开关式电源转换器及用于电源转换的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种可调开关式电源转换器。本发明的实施例提供了利用单个晶体管和相关开关方案从交流电转换成直流电的可调开关式电源转换。本发明的实施例对各种应用有用，例如包括光控应用。

Description

开关式电源转换器及用于电源转换的方法
著作权保护通知
本专利文献的公开部分及其附图包含受到著作权保护的资料。著作权所有人不反对任何人影印复制该专利文献或专利公开内容，但此外保留所有任何著作权。
技术领域
本发明一般涉及电源转换。更具体地说，本发明涉及可调开关式电源转换器。
背景技术
各种装置都利用电源转换器将相对高压交流电转换成相对低压直流电，如在许多常规电子装置中使用的。一些简化的常规电源转换器利用大型高压电阻器来降低电压。然而，这些电阻器效率低且产生高热量。从电阻器产生的热量要求电阻器置于大型封装内并包括散热单元，例如散热器。同样，电阻器产生的高热量可导致电阻器以及靠近电阻器的其它电子元件的可靠性和寿命问题。
电源转换的另一常规方法是使用开关式电源转换器。开关式电源转换器通常需要六个晶体管或微控制器来实现。多个晶体管或微控制器的需要使开关式电源转换器的实现在某些应用中成本非常高，例如在光控中。
需要一种小型、成本低的有效开关式电源转换器。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种开关式电源转换器，包括：
负载，参考具有第一极性的第一直流总线；
脉冲宽度调制器电路，参考第二直流总线，所述第二直流总线连接到所述第一直流总线并具有与所述第一极性相反的第二极性；
第一电路，连接到所述第二直流总线，所述电路包括：
半波整流器；
与所述半波整流器连接的电阻器；以及
与所述电阻器连接的晶体管；
其中所述第一电路可操作用于将输出电压的参考从所述第一直流总线传送至所述第二直流总线。
根据本发明的第二方面，提供了一种开关式电源转换器，包括：
第一晶体管，具有基极、发射极和集电极；
第一电容器，连接到所述第一晶体管的所述基极；
第一电阻器，串联连接到所述第一电容器；
第二电阻器，串联连接到所述第一电阻器；
第一二极管，与所述第二电阻器并联连接；
可变电阻器，与所述第一二极管串联连接并还与所述第一晶体管的所述发射极连接；
第三电阻器，连接到所述第一晶体管的所述基极；
齐纳二极管，包括与所述第三电阻器连接的阳极和与所述第一电容器连接的阴极；
第二二极管，与所述齐纳二极管串联连接；
第四电阻器，与第三二极管串联连接；
继电器线圈，与所述第四电阻器串联耦合；
第三二极管，与所述继电器线圈并联耦合；
第二电容器，串联连接到所述第四电阻器；
第五电阻器，与所述第二电容器串联连接；以及
插头，包括负载、中性线和电力线，其中所述负载耦合到所述继电器，所述中性线连接到所述第一晶体管的发射极，并且所述电力线连接到所述可变电阻器。
根据本发明的第三方面，提供了一种用于电源转换的方法，包括：
使用负周期的负电压来换向多个二极管，以将输出电压传送至计时电路；并
将所述负反馈电压直接连接到脉冲形成电路中。
本发明的实施例提供了一种小型、低成本且高效的开关式电源转换器。根据本发明电源转换的方法包括：使用交流电负周期的负电压来换向(commute)多个二极管，以将输出电压传送至计时电路；并还将负反馈电压直接连接到脉冲形成电路中。在另一实施例中，电源转换方法还包括将光控电路耦合到脉冲形成电路。一个实施例包括结合各种电子元件的单个晶体管，以将不同电压的交流输入线电压的任一阵列灵活地转换成低压直流输出。
本发明的实施例与常规开关式和非开关式电源转换器相比提供了许多优点。本发明的实施例产生的热量比常规非开关式转换器产生的少，但仍提供了可调电源转换，即，本发明的实施例能够接受变化的输入电压。同样，不像常规的开关式电源转换器，本发明的实施例需要单个晶体管进行电源转换，这使得与常规开关式电源转换器相比封装尺寸更小、复杂性更低并且成本更低。
如上所述，常规的非开关式电源转换器使用大型高压电阻器，该电阻器产生大量的热。本发明的实施例利用一个双极或场效应晶体管结合几个相对低压的电子元件。因而，本发明的实施例效率非常高，并且产生的热量远小于常规的非开关式电源转换器，导致可靠性和封装的优点。同样，不像简单的常规电源转换器，本发明的实施例是可调的，这使转换器可以接受各种输入电压，例如日本的标准100伏、美国的标准120伏或欧洲的标准240伏。通过提供一个能够处理各种电压的电源，生产成本降低了。
常规的开关式电源转换器是可调的，然而它们需要几个晶体管，并可能还需要磁元件。本发明的实施例需要单个晶体管且不需要磁元件，提供了尺寸和成本优势。
由于本发明一实施例仅需一个晶体管或晶体管替代物(尽管也可以用多个)，因此与常规开关式电源转换器相比它提供了相当高的封装效率。这些封装效率使实施例可用于常规开关式电源转换器不适用的许多应用中。
此外，本发明的实施例与常规开关式电源转换器相比提供了显著的成本优势。本发明实施例的成本大约是规格基本相似的常规开关式电源转换器的百分之五十。
本发明的其它细节和优点将在下文进一步阐述。
附图说明
当参照附图阅读下面的详细描述时，可更好地理解本发明的上述及其它特征、方面和优点，附图中：
图1是根据本发明一实施例的电源转换器的电路图；以及
图2是根据本发明一实施例的光控电源转换器的电路图。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种低成本、高效开关式电源。实施例在电源中提供了仅需单个晶体管的换向。本发明的实施例调节施加到继电器线圈的平均电压，以便利用单个晶体管以及其它低成本元件的组合在大范围电源线电压上保持平均电压恒定。
现在参照附图，其中在几个附图中相同的附图标记代表相同元件，图1是根据本发明电源转换器的电路图。所示电路是开关式电源转换器，其实现电源线同步脉冲宽度调制(点火角调制)。该电路包括电源电路和控制电路。电源电路包括输出级，其包括晶体管Q3。该晶体管的集电极电路包括继电器K1以及与继电器K1并联的二极管D6(被称为缓冲二极管)。
该电路还包括连接到晶体管Q3基极的第一电容器C6、串联连接到第一电容器C6的第一电阻器R4以及串联连接到第一电阻器R4的第二电阻器R8。所示电路还包括与第二电阻器R8并联连接的第一二极管D7。该电路还包括连接到所述第一晶体管Q3基极的第三电阻器R5、齐纳二极管D1(其阴极连接到第一电容器C6而阳极连接到第三电阻器R5)以及第二二极管D5。
该电路还包括：与第二二极管D5串联连接的第四电阻器R6；与第四电阻器R6串联耦合的继电器K1；与继电器K1并联耦合的第三二极管D6；连接到第四电阻器R6的第二电容器C5；与第二电容器C5串联连接的第五电阻器R7；以及插头，其包括负载、中性线和电力线，其中负载耦合到继电器K1，中性线连接到晶体管Q3的发射极，并且电力线连接到可变电阻器。
晶体管Q3通过脉冲宽度调制来调节继电器线圈K1两端的平均电压。在所示实施例中，晶体管Q3包括双极晶体管，然而晶体管Q3可改为场效应晶体管(FET)或提供的绝缘栅双极晶体管(IGBT)，二极管的阴极置于漏极而阳极置于源极。
晶体管Q3在电源线周期的开始(0度)时开始导通，并持续导通直到足够的电流流过以将继电器电压保持在期望电平。当晶体管Q3关断时，通过磁感应在继电器线圈K1两端感应出电压。该电压由二极管D6不完全抑制，以便阻止由于过压引起的晶体管Q3失效。
图1所示的电路采用半波整流。半波整流比全波整流更经济且需要的元件较少。由于继电器K1是高感应的，因此它不需要特别纯净的DC信号。例如，DC信号可包括大量波动，这不会影响继电器K1的工作。半波整流使电路可以两种模式工作，正和负。在正半周期，晶体管Q3产生电流脉冲，该脉冲由继电器K1两端的平均电压调节。该过程是脉冲宽度调制。
图1所示控制电路包括脉冲发生器，其脉冲宽度变化与二极管D1的齐纳电压与继电器K1两端的平均电压之间的差成比例。在电源线周期开始(0度)，电流将开始流过二极管D7、电阻器R4、电容器C6和晶体管Q3的基极。该电流将使晶体管Q3接通，开始脉冲。
二极管D7和电阻器R8提供半波电源整流。电阻器R8加到电源整流器D7两端，在线周期的负半周期期间施加负电流。电阻器R8允许施加小的负电流。电阻器R8在线周期的负半周期过程中提供接通晶体管Q3的负电流。经R8传导的负电荷必须超过经电容器C6传导的电荷，以确保晶体管Q3接通。负电流接通整流器D6并导通晶体管Q3，在电容器C5的低压端到电阻器R7之间提供电流通路。
在所示的实施例中，在没有电阻器R7的情况下，在电流脉冲期间晶体管Q3将无法饱和，使在晶体管Q3中损耗了过量的功率。晶体管Q3的集电极电压将下降，直到二极管D5导通，使来自晶体管Q3的基极电流转向，并阻止晶体管Q3饱和。在晶体管Q3电流脉冲过程中，在电阻器R7两端产生电压，这将抑制二极管D5导通，并阻止晶体管Q3饱和。为了在线周期的正半周期过程中阻止二极管D5导通，至少电容器C6波动电压的电压必须降在电阻器R7两端。直到瞬时线电压大约是二极管D1齐纳电压的两倍，晶体管Q3才开始导通。
电容器C5过滤继电器K1两端的电压。同样，在通过图2中的晶体管Q2上电或启动的过程中，晶体管Q3继续保持，直到它已充电到二极管D1的齐纳电压，此时电路将开始调节。因而，所示电容器C5的值足够大，以阻止其电压超过期望调节的电压。
电容器C6预置为输出电压，并提供计时功能。在线周期的正半周期期间，电流流过电阻器R4到达电容器C6，使其开始充电，并通过晶体管Q3的基极，这将导通晶体管Q3。只要电流流过电容器C6，晶体管Q3就保持导通。增加电容器C6的值对增加调整电路反馈环路的增益有正面影响。然而，增加该值也减慢了关闭晶体管Q3电流脉冲所需的时间，增加了晶体管Q3中的换向损耗，并增加了启动时调整电路稳定所需的时间。
随着该电流流动，电容器C6两端的电压升高。当电容器C6两端电压加上晶体管Q3的基极-发射极电压达到二极管D1的齐纳电压时，流过电容器C6的电流中断，因为电流转向到齐纳二极管D1。齐纳二极管D1提供参考电压，继电器线圈电压将调整到该参考电压。当通过电容器C6的电流中断时，没有电流流到晶体管Q3的基极，晶体管Q3关闭并结束脉冲。
在线周期的负半周期中，电流流过电阻器R8、二极管D6、晶体管Q3的集电极和基极以及电阻器R5。该电流将接通晶体管Q3。同样，在电源线周期的负半周期中，电阻器R5提供了电容器C6放电到C5的部分电流通路。
在电流脉冲结束的线周期的正半周期中，电阻器R5使晶体管Q3更快地关闭，减少了晶体管Q3换向期间的能量损耗。电阻器R5将分流在晶体管Q3基极电流脉冲期间另外通过晶体管Q3基极的部分电流。如果分流的电流太大，则晶体管Q3的基极电流将不足以完全接通晶体管Q3。
现在，电容器C6将放电到电容器C5，直到它们的电压相等。电容器C5两端的电压等于继电器线圈K1两端的平均电压。在电源线周期的负半周期中二极管D7断开，确保继电器电流是直流。
图1所示的电路还包括电压平均电路，还包括电阻器R6、电容器C5和电阻器R7。该平均电路实质上测量继电器线圈K1两端的平均电压。电容器C5两端的平均电压是电路要调节到的电压。电阻器R7的目的除了形成部分平均电路还确保在电源线周期的正半周期中二极管D5不导电。到电阻器R8的电流流过二极管D6，使其导通，并随后电流流过晶体管Q3的集电极，使其导通。当晶体管Q3导通时，它在晶体管Q3的发射极和电容器C5的负端间产生基极电流。当电流开始流动时，二极管D5开始导电，这使电容器C6放电，直到电压与电容器C5相同。电容器达到与平均输出电压相同的电压。
这个进入脉冲形成电路的输出电压反馈确定每个周期晶体管Q3将导通多长时间。(反馈环路如下：继电器线圈K1电压的平均电压->电容器C5的电压->电容器C6的电压->晶体管Q3换向的占空比->继电器线圈K1电压的平均电压)。如果继电器线圈K1两端的平均电压太低，则电容器C6两端的电压会小于二极管D1的齐纳电压，导致晶体管Q3的导通时间较长，这会使平均继电器线圈电压升高。如果继电器线圈K1两端的平均电压太高，则电容器C6两端的电压将接近二极管D1的齐纳电压，导致晶体管Q3的导通时间较短，这会使平均继电器线圈电压下降。
图1所示电路还包括插头J4。插头J4是扭锁哈勃型连接器，用于连接线电压、中性线电压和负载。该电路还包括金属氧化物可变电阻器MOV。MOV不是电路工作所必需的。它提供保护电平，消除可能由雷击产生的瞬间高压。
各种电路和装置可有利地使用图1所示电源转换器。例如，图2电路图示出了使用图1所示高效可调电源电路作为光控的照明控制系统。
图2所示电路使开关在黄昏关闭并在黎明开启，例如用于控制路灯。所示电路的电源线电压大约可从87VAC变化到305VAC，并且电源线频率为50Hz或60Hz。这种灵活性使光控可用于几乎任何交流应用。为了确保稳定工作，控制电路操作为施密特触发器，在阈值电压切换为负输出，并且直到电压降到更低的阈值电压时才切换回来。
继电器线圈K1的电压必须从交流转换成直流，并被调节以确保继电器K1正常工作。如上所述，由于继电器线圈K1的电感特性，其电压可具有大的波动分量，并且它还能正常工作。图1所示的高效可调电源电路设计成向继电器线圈K1提供该可调直流电。晶体管Q2提供开关以开或关该高效可调电源电路，以便开启或关闭到继电器线圈K1的电压，并由此打开或关闭灯(未示出)。漏极到源极的最大电压V将等于晶体管Q2的齐纳电压15V。最大漏极电流等于流过电阻器R4的最大电流。
光电晶体管Q1的电流随着周围光强度的增大而增大，并随着周围光强度的减小而减小。来自光电晶体管Q1的电流通过电阻器R1和R2，并产生电阻器R1和R2两端的电压。该电压与周围的亮度级成比例，并称作光信号。由于光电晶体管Q1的输入是电流，因此需要电阻器R2将电流转换成电压。R1用于将由D2、D3和C2组成的电荷泵产生的反馈电流转换成电压。通过调整R1的电阻值，可以调整反馈量。这个电阻器可称为滞后控制。在街道照明中所用的大部分光控电路中，希望关闭亮度级是开启亮度级的二倍。可以改变R1的值，直到达到开启亮度级与关闭亮度级的这个比例。
由于光电晶体管的灵敏度变化很大，因此通常调整R2以使灵敏度标准化为期望的等级。R2称为“增益电阻器”。
电容器C1过滤光信号，消除可能由闪电、无线电干扰或其它原因引起的任何高频噪声分量。如果屏蔽电路使其不受外部电磁影响，诸如无线电干扰或由闪电引起的电磁脉冲的影响，则C1不是必需的。低通滤波器或时延电路(包括电阻器R3和电容器C3)使光信号延迟大约1.5秒。延迟防止短时期、瞬间光源，诸如路过的车头灯或使灯闪亮和闪灭的闪光。低通滤波器的输出施加到光电晶体管Q1的栅极，其由光信号换向开启或关闭，开启或关闭高效可调电源电路，以便开启或关闭到继电器线圈K1的电压，并由此开灯或关灯。
齐纳二极管D4确保光电晶体管Q1两端具有正电压。尽管在图2中显示了二极管D4，但本领域技术人员要清楚它不是必需的。例如，二极管D4可由短路代替，并且电路将继续正常工作。
电容器C4有助于使电路抵抗无线电干扰、闪电放电以及其它干扰。和电容器C1一样，如果屏蔽该电路使其不受外部电磁影响，诸如无线电干扰或由闪电引起的电磁脉冲的影响，则C4不是必需的。
二极管D2和D3以及电容器C2形成电荷泵电路。该电荷泵电路将电阻器R5两端形成的峰-峰交流电压转换成所需极性的直流电，以产生正反馈。电荷泵电路提供与创建施密特触发器所需的继电器电流(输出)成比例的正反馈。施密特触发器输入到光电晶体管Q1有助于提供稳定性。
晶体管Q3将电源换向到继电器，使得只在电路上增加一个晶体管来提供光控。正电压源自电阻器R4的低压端。
本发明的实施例还可用于各种其它应用。在输出电压不必与线电压隔离的情况下，实施例提供了一种从基本任何线电压中提供DC可调电源的通用开关式调节器。例如，本发明的实施例作为灯的镇流器是有利的。本发明的实施例还可用作发光二极管(LED)的电源，诸如在大厦出口标志中使用的那类LED。
电源转换器还可以无线遥控方式有利地实现，用于家用计算机或智能仪器。该计算机或仪器包括微处理器控制。根据本发明的电源转换器可经济地添加到计算机或仪器上，来为控制电路供电。此外，在功率转换业，通常需用小型电源为较大功率能源转换电路的控制电路供电，特别在启动过程中。本发明实施例在这种应用中特别有利。
对图2所示元件的说明
图2显示了结合根据本发明的开关式电源转换器的光控电路的一实施例。如本领域技术人员所公知的，电子元件是互补的，即，改变一个元件可能迫使改变一个或多个元件。下面部分描述了用于选择图2所示实施例中所使用的元件的过程。
电阻器R4
用于计算R4耗散的数据表：
R＝                          100000               欧姆
V＝                          305                  VAC
V齐纳d4＝                    5.1                  VDC
V齐纳d1＝                    15                   VDC
P＝                          0.40584005           瓦
用于计算所需最大R4值的数据表：
R继电器＝                    2560                 欧姆
Hfe＝                        40                   比例
R4＝                         102400               欧姆
电容器C1-0.1微法，50WVDC。该电容器类型通常如图2所示方式使用。
电阻器R2-270K欧姆的值对应于1.5FC的开启亮度级。在其它实施例中该值可发生较大变化。
时延电路(电阻器R3和电容器C3)-时延＝R*C。0.1微法的陶瓷电容器为给定电容提供了低成本。并且1.5秒的时间常数是所希望的，因为光控用户通常指定这个值。
输入值：
C3＝          1.00E-007             法拉
时延＝        1.5                   秒
结果：
R3＝          15000000              欧姆
电容器C2-0.1微法。该值提供了足够高的电容，以产生所示实施例中必需的反馈电流。如果电容器C2太大，则电容器C2和电阻器R5的时间常数将超过最小脉冲宽度，使电路无法正确调节平均线圈电压。图1和图2所示电路中的最小脉冲宽度希望为大约1e-3秒，这是由下面数据表所确定的电阻器R5和电容器C2确定的时间常数的3倍。因而，0.1微法是电容器C2的可接受值。如果电容器C2的值太小，则不能产生足够的正反馈。
时间常数＝(C2值)*(R5值)
输入数据
C2＝       1.00E-007            法拉
R5＝       3300                 欧姆
结果
时间常数＝3.30E-004秒
二极管D2和二极管D3-在所示实施例中，可施加到二极管D2或二极管D3上的最大电压由齐纳二极管D1限制到15伏。电阻器R4的电阻限制电路中的最大电流。
输入
R4＝      100000       欧姆
V线＝        305           VRMS
峰值电压与
RMS电压比＝  1.414         比例
结果
Imax＝       4.31E-003     安培
电阻器R1-在所示实施例中，最佳值为大约22K欧姆。
电阻器R5-在所示实施例中，最佳值为大约3.3K欧姆。
晶体管Q3的脉冲占空比可通过计算半波整流线电压的平均值和期望的继电器线圈两端平均电压的比例来估算。
输入
         最小线电压＝                87      VRMS
         期望的平均继电器电压＝      15      VDC
结果
         占空比＝                      0.3831418
晶体管Q3集电极电流的脉冲期间的平均继电器电流将等于平均线圈电流除以占空比。
输入
         期望的平均继电器电压＝    15    VDC
         继电器线圈的阻抗＝        2560  欧姆
         占空比＝                  0.38
结果
         在电流脉冲持续期间
         平均Q3集电极电流＝     1.54E-002 安培
脉冲期间晶体管Q3的平均基极电流将是晶体管Q3的平均集电极电流除以晶体管Q3的最小电流增益。
输入
         最小Q3电流增益＝      40
         电流脉冲持续期间的平均Q3集电极电流＝1.54E-002
结果
         脉冲期间平均Q3基极电流＝            3.85E-004
R5传导一部分晶体管Q3基极电流，以便使Q3保持饱和。
输入
       转向R5的基极电流比＝     0.5
       Q3的基极发射极电压＝     0.6         伏
       脉冲期间平均Q3基极电流＝ 3.85E-004   安培
结果
       R5＝                     3116.883117 欧姆
电容器C4-0.1微法，50WVDC。该电容器值是优选的，因为对于经常用于此目的部分它非常便宜并且容易获得。
晶体管Q3-晶体管Q3的最小规格是：(1)集电极基极电压＝431.27伏；峰值集电极电流为5.36E-002安培。满足晶体管Q3最小规格的一个晶体管是晶体管MPSA44。MPSA44的规格如下：集电极基极电压为500伏；峰值集电极电流为6.00E-001安培。
开关晶体管Q3维持最大集电极电压。
输入
          最大V线＝              305    VRMS
          VRMS与V峰值的比率＝    1.414
结果
          V峰值＝                431.27  伏
开关晶体管Q3维持最大峰值集电极电流。使用半波整流线电压的平均值和期望的继电器线圈两端平均电压的比率，来估算晶体管Q3的脉冲占空比。
输入
            最大线电压＝               305   VRMS
            期望的平均继电器电压＝     15    VDC
结果
            占空比＝                   0.1093
Q3集电极电流的脉冲期间的平均继电器电流等于平均线圈电流除以占空比。
输入
        期望的平均继电器电压＝     15        VDC
      继电器线圈的阻抗＝          2560         欧姆
      占空比＝                      0.109289617
结果
      电流脉冲持续期间的
      平均Q3集电极电流＝          5.36E-002    安培
晶体管Q2-在所示实施例中，晶体管Q2的漏极到源极电压超过15V，并且Q2的最大漏极额定电流超过3.33毫安。
输入
      最大线电压＝          305       VRMS
      R4＝                  100000    欧姆
      D1的齐纳电压＝        15        伏
      峰值电压与Vrms的比率＝ 1.1414
结果
      最大Q2漏电流          3.33E-003 安培
电容器C6-使用3.3微法的值，因为这是商业上的标准值。
输入
      C6上的波动＝              0.75      伏
      继电器线圈两端平均电压＝  15        伏
      线圈阻抗＝                2560      欧姆
      最小Q3电流增益＝          40
      线频率＝                  60        赫兹
子结果
      每个线周期通过
      Q3集电极的电荷＝          9.77E-005 库仑
      每线周期通过C6的电荷＝    2.44E-006 库仑
结果
      C6＝                      3.26E-006
齐纳二极管D1-提供继电器线圈电压调整到的参考电压。
二极管
D5-能够承受线峰值电压，由于闪电和其它电涌引起的是可变电阻器MOV的钳位电压。所示可变电阻器MOV的钳位是720VDC。
二极管D5。
输入
       C6波动＝         7.50E-001     伏(峰峰值)
       C6＝             3.30E-006     法拉
       线频率＝         6.00E+001     赫兹
结果   D5电流＝         1.49E-004     安培
电阻器R6-10K欧姆电阻器，因为这是标准商业值。
输入   可接受的R6两端压降＝ 1.50E+000    伏
结果   R6＝                 1.01E+004   欧姆
电阻器R7。
输入
       C6波动电压＝      0.75        伏
       R6＝              10000       欧姆
       启动脉冲电压＝     23          伏
       D1齐纳电压＝       15          伏
结果
       R7＝               1034.4828   欧姆
电容器C5-100微法。
用于确定启动时间的数据表
输入
       C6＝               3.30E-006   法拉
       R4＝               1.00E+005   欧姆
       最小线电压＝       8.70E+001   VRMS
       Vrms与半波整流
       平均电压的比率＝   4.50E-001
       D1齐纳电压＝       1.50E+001   伏
结果
      通过R4的电流＝      3.92E-004    安培
         C6的满电荷＝     4.95E-005    库仑
         C6充电时间＝     1.26E-001    秒
用于确定C5值的数据表
输入
         C6充电时间＝     1.26E-001    秒
         R6＝             1.00E+004    欧姆
         R7＝             1.00E+003    欧姆
        最小线电压＝      8.70E+001    VRMS
        Vrms与半波整
        流平均电压的比率＝4.50E-001
        D1齐纳电压＝      1.50E+001    伏
结果
        启动过程中R4中电流＝ 3.56E-003 安培
        C5＝                 3.00E-005 法拉
电阻器R8-120K欧姆。
确定在线周期的负部分期间流过C6的电荷
输入
        C6的波动电压＝     7.50E-001     伏
        C6＝               3.30E-006     法拉
结果
       通过C6的电荷＝      2.48E-006     库仑
确定R8的最小值
输入
       通过C6的电荷＝      2.48E-006     库仑
       线频率＝            6.00E+001     赫兹
       最小线电压＝        8.70E+001     VRMS
       平均电压与半波整流
       正弦波RMS电压比＝   4.50E-001
结果
       R8＝                2.64E+005    欧姆
晶体管Q2-2N7000。
继电器线圈K1-48V 2.56K线圈。24V线圈需要两倍电流，这需要晶体管Q3的基极电流较大，这又要求电阻器R4为较昂贵的2瓦电阻器代替1/2瓦电阻器。由于2瓦电阻器较昂贵，因此否定了使用24伏线圈的成本优势。
仅出于说明和描述目的对本发明优选实施例进行了上述描述，并不试图是详尽的或将本发明限定为所公开的精确形式。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，对于本领域技术人员而言，其许多改进和修改是显而易见的。

Claims (20)

1.一种开关式电源转换器，包括：
负载，参考具有第一极性的第一直流总线；
脉冲宽度调制器电路，参考第二直流总线，所述第二直流总线连接到所述第一直流总线并具有与所述第一极性相反的第二极性；
第一电路，连接到所述第二直流总线，所述电路包括：
半波整流器；
与所述半波整流器连接的电阻器；以及
与所述电阻器连接的晶体管；
其中所述第一电路可操作用于将输出电压的参考从所述第一直流总线传送至所述第二直流总线。
2.如权利要求1所述的开关式电源转换器，其中所述电阻器与所述半波整流器并联连接。
3.如权利要求1所述的开关式电源转换器，其中所述晶体管包括场效应晶体管。
4.如权利要求1所述的开关式电源转换器，其中第一晶体管包括双极晶体管。
5.如权利要求1所述的开关式电源转换器，还包括控制电路。
6.如权利要求5所述的开关式电源转换器，其中所述控制电路包括光控电路。
7.如权利要求1所述的开关式电源转换器，还包括：
连接到所述第一电路的第二电路，包括：
与所述电阻器连接的第一二极管；
与所述二极管连接的电容器；以及
与所述二极管连接的齐纳二极管；
其中所述电容器通过所述二极管的放电调制所述脉冲宽度调制器电路。
8.一种开关式电源转换器，包括：
第一晶体管，具有基极、发射极和集电极；
第一电容器，连接到所述第一晶体管的所述基极；
第一电阻器，串联连接到所述第一电容器；
第二电阻器，串联连接到所述第一电阻器；
第一二极管，与所述第二电阻器并联连接；
可变电阻器，与所述第一二极管串联连接并还与所述第一晶体管的所述发射极连接；
第三电阻器，连接到所述第一晶体管的所述基极；
齐纳二极管，包括与所述第三电阻器连接的阳极和与所述第一电容器连接的阴极；
第二二极管，与所述齐纳二极管串联连接；
第四电阻器，与第三二极管串联连接；
继电器线圈，与所述第四电阻器串联耦合；
第三二极管，与所述继电器线圈并联耦合；
第二电容器，串联连接到所述第四电阻器；
第五电阻器，与所述第二电容器串联连接；以及
插头，包括负载、中性线和电力线，其中所述负载耦合到所述继电器，所述中性线连接到所述第一晶体管的发射极，并且所述电力线连接到所述可变电阻器。
9.如权利要求8所述的开关式电源转换器，其中所述可变电阻器包括金属氧化物可变电阻器。
10.如权利要求8所述的开关式电源转换器，其中所述第一晶体管包括场效应晶体管。
11.如权利要求8所述的开关式电源转换器，其中所述第一晶体管包括双极晶体管。
12.如权利要求8所述的开关式电源转换器，其中所述第一晶体管包括绝缘栅双极晶体管，所述绝缘栅双极晶体管的二极管阳极连接到其源极，而所述二极管的阴极连接到其漏极。
13.如权利要求8所述的开关式电源转换器，还包括控制电路。
14.如权利要求13所述的开关式电源转换器，其中所述控制电路包括光控电路。
15.如权利要求14所述的开关式电源转换器，其中所述光控电路包括：
光电晶体管，具有基极、集电极和发射极，所述集电极与所述齐纳二极管连接；
第六电阻器，连接到所述光电晶体管的所述发射极；
电荷泵电路，连接到所述第六电阻器；
第二晶体管，连接到所述电荷泵并具有连接到所述第一晶体管所述基极的源极；
第七电阻器，连接到所述电荷泵电路的输出端；
第三电容器，连接到所述第二晶体管的所述基极并连接到所述齐纳二极管的阳极；
第八电阻器，连接到所述光电晶体管的所述发射极并连接到所述第三电容器。
16.如权利要求15所述的开关式电源转换器，还包括连接到所述第一晶体管所述基极的第四电容器。
17.如权利要求15所述的开关式电源转换器，还包括连接到所述光电晶体管所述发射极的第五电容器。
18.如权利要求15所述的开关式电源转换器，其中所述电荷泵电路包括：
第四二极管，串联连接到所述第六电阻器；
第五二极管，串联连接到所述第四二极管；以及
第四电容器，连接到所述第四二极管的正极。
19.一种用于电源转换的方法，包括：
使用负周期的负电压来换向多个二极管，以将输出电压传送至计时电路；并
将所述负反馈电压直接连接到脉冲形成电路中。
20.如权利要求19所述的方法，还包括将光控电路耦合到所述脉冲形成电路。
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