CN103023369A - 一种电容放电电路和功率转换器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电容放电电路和功率转换器。所述电容放电电路包括检测电路和放电回路；所述检测电路的输入端电性连接所述交流电源的输入端，输出端输出一放电检测信号至所述放电回路的输入端；所述放电回路与需要被放电的电容的两端电性连接，包括开关单元和耗能单元，所述开关单元的断开或导通由所述检测电路的输出端输出的所述放电检测信号控制；断开交流电时，所述检测电路输出的所述放电检测信号导通所述放电回路中的所述开关单元，以使所述放电回路导通，使所述耗能单元对所述需要被放电的电容进行放电。本发明还提供了一种功率转换器，所述功率转换器包括所述电容放电电路。本发明减少了对需要被放电的电容进行放电而导致的功率消耗。

Description

一种电容放电电路和功率转换器

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种电容放电电路和功率转换器。

背景技术

在功率转换器中，经常设置一个滤波器，如EMI滤波器来过滤和抑制转换器内的电磁干扰。

滤波器，是一种用于抑制电源线路或控制信号线路中的电磁干扰的电子线路设备，它的功能就是保持电子设备的内部产生的噪声不向外泄漏，同时防止电子设备外部的交流线路产生的噪声进入设备内部。滤波器通常由无源电子元件的网络组成，这些元件包括电容和电感，电容元件通常包含X-电容。X-电容是安规电容的一种，用来消除差模干扰，通常X-电容都被连接在交流电源的输入线之间，例如接在L线和N线之间。在操作过程中，X-电容被充电，产生可能会伤害人的高电压，因此，在断掉交流电源后，应对X-电容进行快速放电，以免发生事故。

图1为现有技术中的X-电容放电电路。在现有技术中，为了安全起见，会设置耗能电阻作为放电电路与X-电容Cx并联，如图1中，耗能电阻为一第一耗能电阻R1和一第二耗能电阻R2。在交流电断电后，耗能电阻与X-电容Cx构成回路，在短时间内释放存储在电容内部的能量。耗能电阻被称为X-电容Cx的放电电阻。

然而，在功率转换器正常运行，即有交流电供电的状态下，X-电容的耗能电阻也会一直消耗等于Vac²/(R1+R2)的功率，其中Vac(Voltage alternating current，交流电压)为交流电压值。例如，当Vac＝230v(伏特)，R1+R2＝2MΩ(兆欧)，则P＝Vac²/(R1+R2)＝26.45mw(毫瓦)。这意味着，有大约26mw的功率被X-电容Cx的耗能电阻消耗。且X-电容Cx越大，耗能电阻R1和R2的电阻值越小，则所消耗的功率越大。

由此可见，现有技术的功率转换器中的放电电路会一直消耗能量，尤其是当出于抑制电磁干扰方面的考虑而需要一个大的电容时，放电电阻会大量消耗功率。同时，随着技术的发展，在轻负载时对可消耗的能量的要求也越来越高，而消耗在电容的放电电阻上的功率对这一要求有很大的负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电容放电电路和功率转换器，其解决了现有技术中电容的放电电阻需要消耗功率过大的问题。

本发明提供了一种电容放电电路，需要被放电的电容的两端与交流电源的两输入端电性连接，所述电容放电电路与需要被放电的电容的两端电性连接，包括检测电路和放电回路。其中，所述检测电路的输入端电性连接所述交流电源的输入端，所述检测电路的输出端输出一放电检测信号至所述放电回路的输入端；所述放电回路与所述需要被放电的电容的两端电性连接，所述放电回路包括开关单元和耗能单元，所述开关单元的断开或导通由所述检测电路的输出端输出的所述放电检测信号控制；断开交流电时，所述检测电路输出的所述放电检测信号导通所述放电回路中的所述开关单元，以使所述放电回路导通，使所述耗能单元对所述需要被放电的电容进行放电。

其中，所述检测电路包括第一开关、第一整流器、第二电容和第一直流电源；所述第一开关为一三极管；所述第一开关的基极与所述第二电容一端电性连接；所述第一开关的发射极接地；所述第一开关的集电极与所述第一直流电源电性连接。

其中，所述第一整流器包括第一二极管和第二二极管；所述第一二极管和所述第二二极管同向设置，所述两个二极管的阳极分别电性连接所述交流电源的两个输入端，所述两个二极管的阴极短接后与所述第二电容的另一端电性连接。

其中，所述检测电路还包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述第一直流电源电性连接，所述第一电阻的另一端与所述第一开关的集电极电性连接，所述第一开关的集电极即为所述检测电路的输出端；所述第二电阻的一端与所述第一整流器电性连接，所述第二电阻的另一端与所述第二电容的一端电性连接。

其中，所述检测电路还包括第三二极管；所述第三二极管的阴极与所述第一开关的基极电性连接，所述第三二极管的阳极接地。

其中，所述检测电路还包括第一电容；所述第一电容的一端与所述第一开关的集电极电性连接，所述第一电容的另一端接地。

其中，所述检测电路还包括稳压管，所述稳压管的阴极与所述第一开关的集电极电性连接，所述稳压管的阳极接地。

其中，所述放电回路的开关单元为第二开关；所述耗能单元包括至少一控制芯片；所述控制芯片上设置有第一管脚VCC、第二管脚HV和第三管脚FB；所述第二开关为一电力场效应晶体管；所述第二开关的栅极与所述检测电路的输出端电性连接，所述第二开关的漏极与所述控制芯片的第一管脚VCC电性连接，所述第二开关的源极接地。

其中，所述放电回路还包括第二整流器；所述第二整流器包括第五二极管和第六二极管；所述第五二极管和所述第六二极管的阴极短接后与所述控制芯片的第二管脚HV电性连接；所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阳极分别与所述需要被放电的电容的两端电性连接。

其中，所述第二整流器中的第五二极管和第六二极管为所述检测电路中的第一整流器中的第一二极管和第二二极管。

其中，所述放电回路还包括第七二极管和第八二极管；所述第七二极管和所述第八二极管的阳极短接后接地，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阴极分别与需要被放电的电容的两端电性连接。

其中，所述第七二极管和第八二极管为功率转换器的整流桥的两个二极管。

其中，所述放电回路还包括第三电阻和第四电阻；其中，所述第四电阻串联在所述控制芯片和所述第二整流器之间；所述第三电阻串联在所述控制芯片与所述第二开关之间；所述第四电阻的一端与所述控制芯片的第二管脚HV电性连接；所述第三电阻与所述控制芯片的第一管脚VCC电性连接。

其中，所述放电回路还包括第三电容、第四二极管；所述第三电容的一端与所述控制芯片的第一管脚VCC电性连接，另一端接地；所述第四二极管的阴极与所述第二开关的漏极电性连接，所述第四二极管的阳极与所述主控制芯片的第三管脚FB电性连接。

其中，所述放电回路的所述开关单元为第三开关，所述耗能单元为第五电阻；所述第三开关为一电力场效应晶体管；所述第三开关的栅极与所述检测电路的输出端电性连接，所述第三开关的漏极与所述第五电阻的一端电性连接，所述第三开关的源级接地。

其中，所述放电回路还包括第二整流器；所述第二整流器包括第五二极管和第六二极管；所述第五二极管和所述第六二极管的阴极短接后与所述第五电阻的另一端电性连接；所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阳极分别与所述需要被放电的电容的两端电性连接。

其中，所述第二整流器中的第五二极管和第六二极管为所述检测电路中的第一整流器中的第一二极管和第二二极管。

其中，所述放电回路还包括第七二极管和第八二极管；所述第七二极管和所述第八二极管的阳极短接后接地，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阴极分别与需要被放电的电容的两端电性连接。

其中，所述第七二极管和第八二极管为功率转换器的整流桥的两个二极管。

其中，所述放电回路的所述开关单元为第四开关，所述耗能单元为第六电阻，所述放电回路还包括一信号变换电路；所述第四开关为一双向晶闸管，所述第四开关的双向晶闸管的门级与所述信号变换电路的输出端电性连接；所述信号变换电路的输入端与所述检测电路的输出端电性连接；所述第六电阻的一端与所述第四开关的一主电极电性连接；所述第六电阻的另一端和所述第四开关的双向晶闸管的另一主电极，分别与所述需被放电的电容的两端电性连接。

其中，所述第四开关的双向晶闸管的门级与所述信号变换电路的输出端之间，还串联第七电阻；所述第七电阻的一端与所述第四开关电性连接，另一端和所述信号变换电路的输出端电性连接。

其中，所述需要被放电的电容为X-电容。

本发明还提供了一种功率转换器，包括如前所述的电容放电电路。

本发明的有益效果是：本发明的一种电容放电电路和功率转换器，通过电容放电电路中的检测电路检测交流电是否断开，并在检测到交流电断开时，将放电回路导通，对电容进行放电。所述放电回路只有在交流电源断开时被导通，在功率转换器正常工作状态下，放电回路处于断开状态，因此也就不会消耗功率，减少了功率转换器的功率消耗。

附图说明

图1为现有技术的电容放电电路示意图；

图2为本发明实施例一的X-电容放电电路的结构框图；

图3为图2中的检测电路的示意图；

图4为本发明实施例一的放电回路的一种可实施方式的示意图；

图5为本发明实施例一的放电回路的一种更佳可实施方式的示意图；

图6为以图4所示的放电回路实现X-电容放电电路的一种可实施方式的示意图；

图7为本发明实施例一的放电回路的另一种实施方式的示意图；

图8为以图7所示的放电回路实现X-电容放电电路的另一种实施方式的示意图；

图9为以图7所示的放电回路实现X-电容放电电路的另一种更佳实施方式的示意图；

图10为本发明实施例一的放电回路的再一种实施方式的示意图；

图11为以图10所示的放电回路实现X-电容放电电路的再一种实施方式示意图；

图12为现有技术的电容放电电路的放电波形示意图；

图13为本发明实施例一的电容放电电路的放电波形图。

其中：

X-电容Cx；     第一耗能电阻R1；  第二耗能电阻R2；

检测电路1；    放电回路2；       开关单元3；

耗能单元4；    第一开关S1；      第一整流器5；

第二电容C2；   第一直流电源VCC1；第一二极管D1；

第二二极管D2； 第一电阻R11；     第二电阻R12；

第三二极管D3； 稳压管D9；        第一电容C1；

第二开关S2；   主控制芯片21；    第一管脚VCC；

第二管脚HV；   第三管脚FB；      第三电阻R13；

第四电阻R14；  第三电容C3；      第四二极管D4；

第二整流器6；  第五二极管D5；    第六二极管D6；

第七二极管D7； 第八二极管D8；    整流桥8；

第三开关S3；   第五电阻R15；     第四开关S4；

信号变换电路7；第六电阻R16；     第七电阻R17。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种电容放电电路和功率转换器进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在实施方式和申请专利范围中，除非文中对于冠词有特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或复数个。

本文中所使用的“约”、“大约”或“大致”用以修饰任何可稍微变化的数量，但这种稍微变化并不会改变其本质。于实施方式中若无特别说明，以“约”、“大约”或“大致”所修饰的数值的误差范围一般是容许在百分之二十以内，较佳地是于百分之十以内，而更佳地是于百分五之以内。

实施例一

本发明实施例一公开了一种电容放电电路，需要被放电的电容的两端与交流电源的两输入端电性连接，所述电容放电电路与需要被放电的电容的两端电性连接，参照图2所示，所述电容放电电路包括检测电路1和放电回路2。

所述检测电路1的输入端电性连接交流电源的输入端，输出端电性连接所述放电回路2的输入端，所述检测电路1输出一放电检测信号。所述放电回路2与需要被放电的电容的两端电性连接，所述放电回路包括开关单元3和耗能单元4，所述开关单元3的断开或导通由所述检测电路1的输出端输出的放电检测信号控制。

在断开交流电时，所述检测电路1输出的放电检测信号导通所述放电回路2中的开关单元3，以使所述放电回路2导通，使耗能单元4对所述电容进行放电。

在有交流电输入时，所述检测电路输出的放电检测信号不能导通所述放电回路2中的开关单元3，即所述放电回路2在有交流电源输入时为断路，因此在有交流电源输入时，所述电容不放电，放电回路2不消耗能量。由于放电电路只在断开交流电时效耗能量，因此减少了功率消耗。

作为一种可实施方式，所述检测电路1的输出端输出的放电检测信号为电位信号，在断开交流电时，所述检测电路1的输出端输出一高电位信号，所述高电位信号能够导通所述放电回路2的开关单元3，开关单元3被导通的同时所述放电回路2导通，从而放电回路2能够通过耗能单元4对所述电容进行放电。所述高电位信号的电位值大于或等于所述开关单元的导通门限电位值。在有交流电输入时，检测电路1输出一低电位信号，此低电位信号达不到导通开关单元3的电位门限值，即所述放电回路2在有交流电源输入时为断路状态。

需要说明的是本领域技术人员受本发明的技术启发，亦可做稍许改动将电路设计成当交流电源断开时，检测电路1的输出端输出一低电位信号；在交流电源接入时，检测电路1的输出端输出一高电位信号，同样使得在交流电源断开时放电回路2的开关单元3导通，放电回路2被导通，所述电容通过放电回路2进行放电。显然本发明所提供的技术方案包含多种通过检测电路1输出的电位信号来控制放电回路2的导通或关断的技术手段，并不仅限于所述的实施方式。

下面以所述需要被放电的电容为X-电容Cx为例，对本发明的电容放电电路作详细说明。

参照图3所示，作为一种可实施方式，所述检测电路1包括第一开关S1、第一整流器5、第二电容C2和第一直流电源VCC1。

所述第一开关S1为一导通或关断受其控制端的电位信号控制的半导体电子开关，作为一种可实施方式，所述第一开关S1为一三极管。所述第一开关S1的集电极与第一直流电源VCC1电性连接，所述第一开关S1的发射极接地，所述第一开关S1的基极与第二电容C2的一端电性连接；图3中所示点A为所述第一开关S1的基极与第二电容C2的连接点。

作为一种可实施方式，所述第一整流器5包括接入到交流电源两端的第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2同向设置，两个二极管(D1，D2)的阳极分别电性连接交流电源的两端(L线和N线)，两个二极管(D1，D2)的阴极短接后与第二电容C2的另一端电性连接，由于二极管的正向导通特性，在有交流电源输入时，交流电的正半周期(即L线端输入为正，N线端输入为负)能够通过二极管D2，交流电的负半周期(即L线端输入为负，N线端输入为正)能够通过二极管D1。这样，正弦波的交流电经过第一整流器5后变为一馒头形波。

通常地，作为一种可实施方式，所述第一直流电源VCC1由功率转换器(图中未示出)或所述功率转换器的控制电路(图中未示出)提供。

作为一种可实施方式，所述检测电路1还包括一第一电阻R11，一第二电阻R12。第一电阻R11的一端电性连接于所述第一直流电源VCC1，第一电阻R11的另一端电性连接于第一开关S1的集电极，即Q点，其即为检测电路的输出端。第二电阻R12的一端电性连接于第一二极管D1及第二二极管D2的阴极端，第二电阻R12的另一端电性连接于电容C2的另一端。

作为一种可实施方式，所述检测电路1还包括第三二极管D3，所述第三二极管D3的阴极与第一开关管S1的基极电性连接，阳极接地。

进一步地，所述检测电路1还包括稳压管D9和第一电容C1，所述第一电容C1的一端电性连接第一开关S1的集电极，另一端接地。所述稳压管D9阳极接地，阴极与所述第一开关S1的集电极电性连接。

作为一种可实施方式，在有交流电源输入时，第一整流器5输出的馒头形波经第二电阻R12及第二电容C2后传递至第一开关S1的基极，使第一开关S1周期性地工作在导通与关断状态。第一开关S1关断时，所述第一直流电源VCC1经第一电阻R11对第一电容C1充电；第一开关S1导通时，第一电容C1上的能量经第一开关S1被放到零。其中，第一电阻R11和第一电容C1构成一延时电路，在第一开关S1关断时，第一直流电源VCC1通过第一电阻R11和第一电容C1构成的充电延时电路对第一电容C1充电，通过选择合适的第一电阻R11和第一电容C1(比如R11、C1的时间常数大约为20ms)使在有交流电源输入、第一开关S1关断时第一电容C1上形成的电位值小于所述放电回路2的开关单元3的导通门限电位值，当第一开关S1处于导通状态后，第一电容C1上的能量又通过第一开关S1被放到零，所以在整个有交流电源输入的过程中，检测电路1的输出端Q点输出的电位信号不足以导通所述放电回路2，即所述放电回路2在有交流电源输入时，不消耗能量。

当交流电源断开后，点A为低电位，则检测电路1中的第一开关S1将被基极的低电位截止，则第一直流电源VCC1经第一电阻R11持续对第一电容C1充电，由于此时交流电源已断开，所以第一开关S1不会再导通，所以第一电容C1会被持续充电，即Q点的电位持续升高，当Q点输出的电位信号达到导通所述开关单元3的门限电位值时，开关单元3被导通，放电回路2与需要被放电的电容Cx构成了一个闭合回路，耗能单元4消耗存储在所述需要被放电的电容Cx中的能量。

其中，在检测电路1中的第一开关S1关断时，第一直流电源VCC1通过第一电阻R11和第一电容C1构成的充电延时电路对第一电容C1充电，且经过一定时间期间后才使得第一电容C1上的电位值达到所述开关单元3的导通门限电位值时，放电回路2被导通，需要被放电的电容Cx释放电能，也即只有当断开交流电源输入的时间和/或第一开关S1关断的时间到达一定长度后，需要被放电的电容Cx才进行放电，以此避免在有交流电源输入时放电回路误导通。

其中，当第一电容C1上的电位值被充电到与第一电容C1并联的稳压管D9的反向击穿电压时，稳压管D9被反向击穿，根据稳压管的特性，此时第一电容C1上的电压被稳定在稳压管D9的反向击穿电压。

下面详细说明本发明的放电回路2。

参照图4所示，作为一种可实施方式，所述放电回路2的开关单元3为第二开关S2；所述耗能单元4为一控制芯片21及其外围器件。

作为一种可实施方式，所述控制芯片具有一第一管脚VCC，此管脚为控制芯片的供电电源引脚、一第二管脚HV，此管脚为控制芯片的高压启动端和一第三管脚FB，此管脚为控制芯片的输出电压反馈引脚。所述控制芯片21可为任一具有上述三个引脚的芯片，比如型号为NCP1337，TEA1751T等的控制芯片。所述控制芯片21是一种现有技术，因此，在本发明实施例中，不再一一详细描述。

所述放电回路2还包括第二整流器6、第七二极管D7、第八二极管D8。

第二开关S2为一导通或关断受其控制端的电位信号控制的半导体电子开关，作为一种可实施方式，所述第二开关S2为一电力场效应晶体管。所述第二开关S2的栅极与所述检测电路1的输出端(Q端)电性连接，所述第二开关S2的漏极经一第三电阻R13与所述控制芯片21的第一管脚VCC电性连接，所述第二开关S2的源极接地。

作为一种可实施方式，所述第二开关S2为一低压电力场效应晶体管。

作为一种可实施方式，所述第二整流器6包括第五二极管D5和第六二极管D6；第五二极管D5的阳极和第六二极管D6的阳极分别与所述需被放电的X-电容Cx的两端连接，所述第五二极管D5和第六二极管D6的阴极短接后经第四电阻R14与所述控制芯片的第二管脚HV电性连接。

第七二极管D7和第八二极管D8的阳极都接地，第七二极管D7的阴极和第八二极管D8的阴极分别与交流电源的两端(即所述需被放电的X-电容Cx的两端)电性连接。

同样，第七二极管D7和第八二极管D8可以利用功率转换器中的整流桥8的两个二极管，如图5所示。

如图6所示，在交流电源断开后，所述检测电路1输出的放电检测信号导通所述放电回路2中的第二开关S2，此时，控制芯片21的第一管脚VCC将通过第三电阻R13和第二开关S2迅速放电。当控制芯片21的第一管脚VCC被放电至一定值时，控制芯片21的第二管脚HV将被激活，则X-电容Cx的能量经第二整流器6及控制芯片21的第二管脚HV给控制芯片21的第一管脚VCC充电。这样，存储在X-电容Cx中的能量在交流电源断开后能通过控制芯片21及其外围器件释放。

作为一种可实施方式，所述放电回路2还包括第三电容C3、第四二极管D4。所述第三电容C3的一端与控制芯片21的第一管脚VCC和第三电阻R13的一端电性连接，另一端接地。所述第四二极管D4的阴极与所述第二开关S2的漏极电性连接，所述第四二极管D4的阳极与所述控制芯片21的第三管脚FB电性连接。在交流电源断开，所述检测电路1输出的放电检测信号导通所述放电回路2中的第二开关S2后，控制芯片21的第三管脚FB的高电位将经第四二极管D4和导通的第二开关S2被放电为低电位以此阻止功率转换器给控制芯片21的第一管脚VCC供电，以使如图6所示的放电回路2能够正常工作。

其放电回路2可描述为下，当X-电容Cx电压为上正下负时，即与图中所示L线连接的一端的电压为正，与N线连接的一端为负时，X-电容Cx上的电能经第六二极管D6、控制芯片21及其外围器件、第二开关S2、地及第八二极管D8回到X-电容Cx的负端以构成放电回路。当X-电容Cx电压为上负下正时，即与图中所示L线连接的一端的电压为负，与N线连接的一端为正时，X-电容Cx上的电能经第五二极管D5、控制芯片21及其外围器件、第二开关S2、地以及第七二极管D7回到X-电容Cx的负端以构成放电回路。

作为一种可实施方式，放电回路2中的第二整流器6和检测电路1里的第一整流器5为同一整流器，但不以此为限。

参照图7，作为另一种实施方式，放电回路2的开关单元3为第三开关S3，所述耗能单元4为第五电阻R15，在这一实施方式中，所述放电回路2还包括第二整流器6、第七二极管D7和第八二极管D8。

第三开关S3为一导通或关断受其控制端的电位信号控制的半导体电子开关。作为一种可实施方式，第三开关S3为一电力场效应晶体管，第三开关S3的栅极与检测电路1的输出端(Q端)电性连接，第三开关S3的漏极与第五电阻R15的一端电性连接，第三开关S3的源极接地。

作为一种可实施方式，第三开关S3为一高压电力场效应晶体管。

作为一种可实施方式，所述第二整流器6包括第五二极管D5和第六二极管D6；第五二极管D5和第六二极管D6的阴极短接后与第五电阻R15的另一端电性连接，第五二极管D5的阳极和第六二极管D6的阳极分别与所述需被放电的X-电容Cx的两端电性连接。

第七二极管D7和第八二极管D8的阳极接地，第七二极管D7的阴极和第八二极管D8的阴极分别与交流电源的两端(即所述需被放电的X-电容Cx的两端)电性连接。

参照图8，图8为另一种实施方式的X-电容放电电路示意图。检测电路1的输出点Q与放电回路2的第三开关S3的栅极连接。

在此实施方式中，检测电路1与放电回路2共用同一整流器，即第一整流器5和第二整流器6为同一整流器。第二整流器(第一整流器)包括两个二极管(D1，D2)。两个二极管(D1，D2)的阴极短接后分别与第二电阻R12和第五电阻R15连接。

即，作为一种可实施方式，所述第二整流器(D5，D6)与第一整流器(D1，D2)可以为相同类型的器件，在应用中检测电路1和放电回路2可共用同一整流器，即第一整流器5和第二整流器6可以合而使用同一个整流器，但不以此为限。

与本实施例中，当交流电源断开后，检测电路1输出端Q点输出的放电检测信号导通放电回路2的第三开关S3，放电回路2被导通，X-电容Cx开始放电。当X-电容Cx电压为上正下负时，即与图中所示L线连接的一端的电压为正，与N线连接的一端为负时，X-电容Cx上的电能经第二二极管D2、第五电阻R15、第三开关S3、地及第八二极管D8回到X-电容Cx的负端以构成放电通路。当X-电容Cx电压为上负下正时，即与图中所示L线连接的一端的电压为负，与N线连接的一端为正时，X-电容Cx上的电能经第一二极管D1、第五电阻R15、第三开关S3、地以及第七二极管D7回到X-电容Cx的负端以构成放电通路。从而能够在交流电源断开，第三开关S3导通时，放电回路2迅速将X-电容Cx储存的电能消耗掉。交流电源接入后，检测电路1输出端Q点输出的放电检测信号不导通放电回路2而不消耗。也即放电回路只有在交流电源断开后才消耗能量，因此减小了功率损耗。

作为一种可实施方式，所述第七二极管D7和第八二极管D8可以为功率转换器的整流桥8中的两个二极管，如图9所示。

参照图10和图11，作为一种可实施方式，所述放电回路2的开关单元3为第四开关S4，所述耗能单元4为第六电阻R16，第四开关S4为一双向晶闸管(双向可控硅)。

图10为再一种实施方式的放电回路的示意图。于本实施例中，所述放电回路2还包括一信号变换电路7。检测电路1的输出端Q点经信号变换电路7及一电阻R17与双向晶闸管(第四开关S4)的门级连接。双向晶闸管(第四开关S4)的一主电极与第六电阻R16的一端电性连接，所述第六电阻R16的另一端和双向晶闸管(第四开关S4)的另一主电极分别与所述需被放电的电容的两端电性连接。

交流电源断开后，检测电路1的输出端Q点输出的放电检测信号经信号变换电路7后使双向晶闸管(第四开关S4)可双向导通，则第四开关S4、第六电阻R16和所述需放电的所述电容X-电容Cx构成一放电回路，由于双向晶闸管的双向导通特性，无论X-电容Cx接入L线的一端或接入N线的一端为正电位，也即无论是交流电源在正半周期或负半周期断开，所述电容上的储能均可以经第四开关S4迅速地消耗在第六电阻R16上，从而保证安全。在有交流电源输入时，检测电路1的输出端Q点输出的放电检测信号经信号变换电路7后使双向晶闸管(第四开关S4)关断，则放电回路不导通，放电回路不消耗能量。也即放电回路只有在交流电源断开后才消耗能量，因此减小了功率损耗。

实验测试结果表明，在X-电容Cx为0.62uF、交流电源有效值为265V、频率为50HZ，现有技术的两个放电电阻均为560kΩ时，现有技术消耗的功率为171mw，而本发明实施例，以图6所示电路实现时，消耗的功率为121mw，因此减小了功率损耗。

参照图12和图13，图12为现有技术的放电电路的放电波形图，图13为采用本发明如图11所示的实施例的电容放电电路的放电波形图。

在测试交流电源为265V/50HZ时，本发明实施例所提供的电容放电电路将X-电容Cx两端的电压从375V降到137.5V需时481.400ms；而在相同测试条件下，现有技术的放电电路将X-电容Cx两端的电压从-375V降至-137.5V时，需时766.104ms，可见本发明能缩短放电时间，将X-电容Cx所携带可能伤人的高电压尽快释放，降低危险指数。

本发明实施例所提供的一种电容放电电路，在正常运行状态，放电回路2不工作，当交流电源断开后，检测电路1将激活放电回路2来实现短时间内将所述电容放电，其能够保护人们的安全，同时减少了由于对需要被放电电容进行放电所带来的功率消耗。

实施例二

本发明还提供了一种功率转换器。此功率转换器电性连接交流电源，包括电容放电电路。

本发明实施例的功率转换器中的电容放电电路与需要被放电的电容的两端电性连接，包括检测电路1和放电回路2。

所述检测电路1的输入端电性连接所述交流电源的输入端，所述检测电路的输出端输出一放电检测信号至所述放电回路2的输入端。所述放电回路2包括开关单元3和耗能单元4，所述开关单元3的断开或导通由所述检测电路1的输出端输出的所述放电检测信号控制。

断开交流电时，所述检测电路1输出的所述放电检测信号导通所述放电回路中的所述开关单元3，以使所述放电回路2导通同时通过所述耗能单元4对所述需要被放电的电容进行放电。

本发明实施例中，作为一种可实施方式，在断开交流电时，所述检测电路1的输出端输出的放电检测信号(电位信号)为一高电位，使放电回路2中的开关单元3导通，从而所述电容中的储能能通过放电回路2中的开关单元3和耗能单元4迅速进行放电。在功率转换器正常工作也即有交流电输入时，所述检测电路1输出一低电位放电检测信号，使放电回路2中的开关单元3断开，即所述放电回路2在有交流电源输入时，不消耗功率。

本发明实施例的转换器中的电容放电电路，与实施例一中的电容放电电路采用同样的实施方式实现，因此，在本实施例二中，不再一一详细描述。

本发明所提供的一种电容放电电路和功率转换器，通过检测电路1与放电回路2的配合，利用电子开关器件的各种特性，使得放电回路2在有交流电源输入时不工作，当交流电源断开后，检测电路1将激活放电回路2来实现短时间内将所述电容放电，其在能够保护人们的安全的同时，有效地减少了功率消耗。

应当说明的是，本发明所公开的电容放电电路和方法可应用于AC-AC及AC-DC的功率转换器也可应用于其他类型的功率转换器中，所述需要被放电的电容也不仅限于X-电容，其他任何一种需要被放电的电容都可采用本电容放电系统，也可对多个并联的电容同时进行放电。

最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (23)

1.一种电容放电电路，需要被放电的电容的两端与交流电源的两输入端电性连接，所述电容放电电路与需要被放电的电容的两端电性连接，其特征在于，包括检测电路和放电回路；

其中：

所述检测电路的输入端电性连接所述交流电源的输入端，所述检测电路的输出端输出一放电检测信号至所述放电回路的输入端；

所述放电回路与所述需要被放电的电容的两端电性连接，所述放电回路包括开关单元和耗能单元，所述开关单元的断开或导通由所述检测电路的输出端输出的所述放电检测信号控制；

断开交流电时，所述检测电路输出的所述放电检测信号导通所述放电回路中的所述开关单元，以使所述放电回路导通，使所述耗能单元对所述需要被放电的电容进行放电。

2.根据权利要求1所述的电容放电电路，其特征在于，所述检测电路包括第一开关、第一整流器、第二电容和第一直流电源；

其中，所述第一开关为一三极管；所述第一开关的基极与所述第二电容一端电性连接；所述第一开关的发射极接地；所述第一开关的集电极与所述第一直流电源电性连接。

3.根据权利要求2所述的电容放电电路，其特征在于，所述第一整流器包括第一二极管和第二二极管；

所述第一二极管和所述第二二极管同向设置，所述两个二极管的阳极分别电性连接所述交流电源的两个输入端，所述两个二极管的阴极短接后与所述第二电容的另一端电性连接。

4.根据权利要求2所述的电容放电电路，其特征在于，所述检测电路还包括第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的一端与所述第一直流电源电性连接，所述第一电阻的另一端与所述第一开关的集电极电性连接，所述第一开关的集电极即为所述检测电路的输出端；

所述第二电阻的一端与所述第一整流器电性连接，所述第二电阻的另一端与所述第二电容的一端电性连接。

5.根据权利要求2所述的电容放电电路，其特征在于，所述检测电路还包括第三二极管；

所述第三二极管的阴极与所述第一开关的基极电性连接，所述第三二极管的阳极接地。

6.根据权利要求2所述的电容放电电路，其特征在于，所述检测电路还包括第一电容；

所述第一电容的一端与所述第一开关的集电极电性连接，所述第一电容的另一端接地。

7.根据权利要求2所述的电容放电电路，其特征在于，所述检测电路还包括稳压管，所述稳压管的阴极与所述第一开关的集电极电性连接，所述稳压管的阳极接地。

8.根据权利要求1所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路的开关单元为第二开关；所述耗能单元包括至少一控制芯片；

所述控制芯片上设置有第一管脚VCC、第二管脚HV和第三管脚FB；

所述第二开关为一电力场效应晶体管；所述第二开关的栅极与所述检测电路的输出端电性连接，所述第二开关的漏极与所述控制芯片的第一管脚VCC电性连接，所述第二开关的源极接地。

9.根据权利要求8所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路还包括第二整流器；

所述第二整流器包括第五二极管和第六二极管；所述第五二极管和所述第六二极管的阴极短接后与所述控制芯片的第二管脚HV电性连接；所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阳极分别与所述需要被放电的电容的两端电性连接。

10.根据权利要求9所述的电容放电电路，其特征在于，所述第二整流器中的第五二极管和第六二极管为所述检测电路中的第一整流器中的第一二极管和第二二极管。

11.根据权利要求8所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路还包括第七二极管和第八二极管；

所述第七二极管和所述第八二极管的阳极短接后接地，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阴极分别与需要被放电的电容的两端电性连接。

12.根据权利要求11所述的电容放电电路，其特征在于，所述第七二极管和第八二极管为功率转换器的整流桥的两个二极管。

13.根据权利要求8所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路还包括第三电阻和第四电阻；

其中，所述第四电阻串联在所述控制芯片和所述第二整流器之间；所述第三电阻串联在所述控制芯片与所述第二开关之间；

所述第四电阻的一端与所述控制芯片的第二管脚HV电性连接；所述第三电阻与所述控制芯片的第一管脚VCC电性连接。

14.根据权利要求8所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路还包括第三电容、第四二极管；

所述第三电容的一端与所述控制芯片的第一管脚VCC电性连接，另一端接地；

所述第四二极管的阴极与所述第二开关的漏极电性连接，所述第四二极管的阳极与所述主控制芯片的第三管脚FB电性连接。

15.根据权利要求1所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路的所述开关单元为第三开关，所述耗能单元为第五电阻；

所述第三开关为一电力场效应晶体管；所述第三开关的栅极与所述检测电路的输出端电性连接，所述第三开关的漏极与所述第五电阻的一端电性连接，所述第三开关的源级接地。

16.根据权利要求15所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路还包括第二整流器；

所述第二整流器包括第五二极管和第六二极管；所述第五二极管和所述第六二极管的阴极短接后与所述第五电阻的另一端电性连接；所述第五二极管的阳极和所述第六二极管的阳极分别与所述需要被放电的电容的两端电性连接。

17.根据权利要求16所述的电容放电电路，其特征在于，所述第二整流器中的第五二极管和第六二极管为所述检测电路中的第一整流器中的第一二极管和第二二极管。

18.根据权利要求15所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路还包括第七二极管和第八二极管；

所述第七二极管和所述第八二极管的阳极短接后接地，所述第七二极管的阴极和所述第八二极管的阴极分别与需要被放电的电容的两端电性连接。

19.根据权利要求18所述的电容放电电路，其特征在于，所述第七二极管和第八二极管为功率转换器的整流桥的两个二极管。

20.根据权利要求1所述的电容放电电路，其特征在于，所述放电回路的所述开关单元为第四开关，所述耗能单元为第六电阻，所述放电回路还包括一信号变换电路；

所述第四开关为一双向晶闸管，所述第四开关的双向晶闸管的门级与所述信号变换电路的输出端电性连接；

所述信号变换电路的输入端与所述检测电路的输出端电性连接；

所述第六电阻的一端与所述第四开关的一主电极电性连接；所述第六电阻的另一端和所述第四开关的双向晶闸管的另一主电极，分别与所述需被放电的电容的两端电性连接。

21.根据权利要求20所述的电容放电电路，其特征在于，所述第四开关的双向晶闸管的门级与所述信号变换电路的输出端之间，还串联第七电阻；所述第七电阻的一端与所述第四开关电性连接，另一端和所述信号变换电路的输出端电性连接。

22.根据权利要求1-21任一项所述的电容放电电路，其特征在于，所述需要被放电的电容为X-电容。

23.一种功率转换器，其特征在于，包括如权利要求1至21任一项所述的电容放电电路。

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