CN102185500A

CN102185500A - 实用的无变压器开关电源

Info

Publication number: CN102185500A
Application number: CN2011101097890A
Authority: CN
Inventors: 刘家发
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明是关于一种实用的无变压器开关电源。该开关电源由市电电源AC、半波整流电源、15V稳压电路、RC移相电路、N沟道场效应管VT1及其控制电路、直流输出电压滤波电路组成，其特征在于：RC移相电路由电阻R1、电位器RP与电容C1组成；N沟道场效应管VT1及其控制电路由NPN型晶体管VT2、硅整流二极管D3和N沟道场效应管VT1组成。本发明有着开关稳压电源类似的优点，但它不像开关稳压电源那样使用很多电子元件。它也有着阻容降压电路特点，但它又比用阻容降压电路制作电源有较大输出功率。这种新型电子变压器具有电路结构简单、输出功率较大、性能稳定的特点。克服了传统硅钢片制作变压器有着体积大、笨重、消耗铜材多、价格高等缺陷。

Description

实用的无变压器开关电源

技术领域

本发明属于电子技术和电源技术领域，是关于一种实用的无变压器开关电源。

背景技术

无变压器开关电源的工作原理与普通开关稳压电源有相似之处，其特点是无变压器开关电源不像开关稳压电源那样电路中使用很多的电子元件。它也有着阻容降压电路的特点，但本发明比用阻容降压电路制作电源有较大的输出功率。它是一种新型电子变压器，它具有电路结构简单、输出功率较大、工作性能稳定、整机重量轻、且易于制作的特点。克服了传统的硅钢片制作变压器有着体积大、笨重、消耗铜材多、价格高等缺陷，所以无变压器开关电源可广泛用于负载变化不太大的场合，如：作为各种控制电路的工作电源。

以下详细说明这种实用的无变压器开关电源在制作过程中涉及的相关技术内容。

发明内容

发明目的及有益效果：本发明所述的实用的无变压器开关电源有着开关稳压电源类似的优点，但它不像开关稳压电源那样电路中使用很多的电子元件。它也有着阻容降压电路特点，但它又比用阻容降压电路制作电源有较大的输出功率。它是一种新型电子变压器，它具有电路结构简单、输出功率较大、工作性能稳定、整机重量轻、制作成本低、且易于制作的特点。克服了传统的硅钢片制作变压器有着体积大、笨重、消耗铜材多、价格高等缺陷，所以无变压器开关电源可广泛用于负载变化不太大场合，如：作为各种控制电路的工作电源。

技术特征：实用的无变压器开关电源，由市电电源AC、半波整流电源、15V稳压电路、RC移相电路、N沟道场效应管VT1及其控制电路、直流输出电压滤波电路组成，其特征在于：

RC移相电路由电阻R1、电位器RP与电容C1组成，其连接特征是：电阻R1的一端接市电电源AC的火线端L，电阻R1的另一端同接电位器RP的一端与电位器RP的活动端及电容C1的一端，电位器RP的另一端接NPN型晶体管VT2的基极，电容C1的另一端接市电电源AC的零线端N；

N沟道场效应管VT1及其控制电路由NPN型晶体管VT2、硅整流二极管D3和N沟道场效应管VT1组成，其连接特征是：NPN型晶体管VT2的基极接硅整流二极管D3的负极，硅整流二极管D3的正极和NPN型晶体管VT2的发射极与市电电源AC的零线端N相连，NPN型晶体管VT2的集电极接15V稳压电路的正极和N沟道场效应管VT1的栅极G，N沟道场效应管VT1的漏极D接半波整流电源的正极，N沟道场效应管VT1的源极S接直流输出电压滤波电路的正极。

其他部分电路中元器件相互之间的连接关系

15V稳压电路由硅整流二极管D2、电容C2、电阻R3和稳压二极管DW组成，其特征是：硅整流二极管D2的正极市电电源AC的火线端L，硅整流二极管D2的负极同接电容C2的一端、电阻R3的一端，电容C2的另一端接市电电源AC的零线端N，电阻R3的另一端接稳压二极管DW的负极和NPN型晶体管VT2的集电极，稳压二极管DW的正极接市电电源AC的零线端N。

半波整流电源由硅整流二极管D1、电阻R2组成，其特征是：硅整流二极管D1的正极接市电电源AC的火线端L，硅整流二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接N沟道场效应管VT1的漏极D。

直流输出电压滤波电路的连接特征是：电解电容C3的正极和电阻R4的一端同接N沟道场效应管VT1的源极S，电解电容C3的负极和电阻R4的另一端同接市电电源AC的零线端N。

电路工作原理：市电220V电压经整流二极管D2半波整流和电容C2滤波，为N沟道场效应管VT1(MOSFET)的栅极和NPN型晶体管VT2的集电极提供直流电压。电阻R1、电位器RP与电容C1组成RC移相电路。整流二极管D3是为电容C1对地充、放电而设置。N沟道场效应管VT1的导通与截止受NPN型晶体管VT2的控制。在交流电的正半周，通过电阻R1、电位器RP使NPN型晶体管VT2导通。在NPN型晶体管VT2导通期间，N沟道场效应管VT1截止。反之，在NPN型晶体管VT2截止时，N沟道场效应管VT1则导通。整流二极管D1的作用是确保N沟道场效应管VT1只在交流电的正半周的初始阶段导通，形成脉冲电流对大容量滤波电容C3充电。RC移相电路产生移相电压，而且当移相电压达到整流二极管D3的门限电压时，NPN型晶体管VT2则导通，使N沟道场效应管VT1截止，进而对滤波电容C3的充电停止。由于N沟道场效应管VT1的漏极串接一只整流二极管D1，故在交流电负半周不能对滤波电容C3充电。尽管在N沟道场效应管VT1导通时产生的脉冲电流宽度很窄，对滤波电容C3的充电时间很短，但由于滤波电容C3的容量非常大，放电时间常数也很大，滤波电容C3上的电压因放电刚开始下降不多的情况下，N沟道场效应管VT1再次导通，又接着对滤波电容C3充电。因此，在滤波电容C3两端可产生比较平滑的直流输出电压。

在N沟道场效应管VT1漏极上串联的电阻R2，其作用是减小充电电流峰值，并可延长N沟道场效应管VT1的导通时间。

附图说明

附图是本发明提供一个实用的无变压器开关电源的实施例电路工作原理图。

具体实施方式

按照附图所示实用的无变压器开关电源的电路工作原理图和附图说明，并且按照实施例所述的元器件技术要求进行实施即可实现本发明。

元器件的选择及其技术参数

VT1为N沟道场效应管，其参数是：连续漏电流4.5A，漏极至源极击穿电压500V，漏极至栅极耐压500V，DS(ON)为1.5Ω，封装形式为TO-220A；

D1～D3选用3只1N4007型硅整流二极管，其中要求整流二极管D3的向压降值≤0.74V；

DW为稳压二极管，要求其稳压值为15V，功率为0.5W；

VT2为NPN型晶体管，型号选用BC223，电流放大倍数β≥90、要求BVceo≥50V，也可选用2SC9013等NPN型晶体管；

电阻选用1/4W金属膜电阻，电阻R1的阻值为470KΩ，电阻R3的阻值为560KΩ；电阻R4的阻值为3.6KΩ；电阻R2是功率2W水泥电阻，阻值6.8Ω；RP为电位器，阻值为100KΩ；

电容C1选用聚丙聚酯涤纶电容，其容量为0.033μF/160V；电容C2的容量为0.01μF/400V；C3为电解电容，容量为1000μF/25V。

制作要点及电路调试

在制作实用的无变压器开关电源的过程中，只要选用的元器件性能完好，按照说明书附图中电路工作原理图所示元器件的连接关系进行焊接，在对焊接好的元器件及连线经过认真核对无误后，该开关电源基本勿需调试，接上市电电源即可正常工作。

在调整电路时，先将电位器RP的活动臂置于中间位置，若经过反复调节电位器RP电路仍然不能正常工作，首先要检测整流二极管D3的正向压降值是否在0.74V以下，否则需要调换NPN型晶体管VT2，使其基极与发射极的导通电压值符合要求。

本无变压器开关电源的输出直流电压为12V，最大负载电流≥180mA。该无变压器开关电源在空载时的输出电压稍偏高。

需要指出的是：由于这种无变压器开关电源直接与市电电源连接，直流电压输出端与市电电源没有任何隔离措施。因此，在使用中要特别注意安全。

Claims

1.一种实用的无变压器开关电源，由市电电源AC、半波整流电源、15V稳压电路、RC移相电路、N沟道场效应管VT1及其控制电路、直流输出电压滤波电路组成，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的实用的无变压器开关电源，15V稳压电路由硅整流二极管D2、电容C2、电阻R3和稳压二极管DW组成，其特征是：硅整流二极管D2的正极市电电源AC的火线端L，硅整流二极管D2的负极同接电容C2的一端、电阻R3的一端，电容C2的另一端接市电电源AC的零线端N，电阻R3的另一端接稳压二极管DW的负极和NPN型晶体管VT2的集电极，稳压二极管DW的正极接市电电源AC的零线端N。

3.根据权利要求1所述的实用的无变压器开关电源，半波整流电源由硅整流二极管D1、电阻R2组成，其特征是：硅整流二极管D1的正极接市电电源AC的火线端L，硅整流二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接N沟道场效应管VT1的漏极D。

4.根据权利要求1所述的实用的无变压器开关电源，直流输出电压滤波电路的连接特征是：电解电容C3的正极和电阻R4的一端同接N沟道场效应管VT1的源极S，电解电容C3的负极和电阻R4的另一端同接市电电源AC的零线端N。