CN103715917B - 一种电容降压电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子电路技术，具体的说是涉及一种电容降压电路。本发明的一种电容降压电路，包括泄放电阻、降压电容、整流滤波模块、交替输出模块、输出反馈模块和控制器；所述泄放电阻与降压电容并联后与整流滤波模块的输入端连接，所述整流滤波模块的输出端与交替输出模块的输入端连接，所述交替输出模块的输出端分别与输出反馈模块和控制器连接。本发明的有益效果为，提高了输出电流，增强了带负载能力，实现了电压转换通路上信号的隔离，克服了带容性负载时影响输出电压的缺点，并进一步提高输出电压的稳定性。本发明尤其适用于电容降压电路。

Description

一种电容降压电路
技术领域
本发明涉及电子电路技术，具体的说是涉及一种电容降压电路。
背景技术
电容降压的工作原理是利用电容在一定频率的交流信号下产生的容抗来限制最大工作电流，并降低输出电压的结构。电容器在分压衰减信号幅度的同时对交流信号的能量损耗小。对于理想的电容器，电流流经时并不产生功耗，流过电容的电流为虚部电流，它所作的功为无功功率。因而能够实现较高效率的电压转换。
电容降压电路的成本低廉，但传统的电容降压电路有它固有的缺点。由于输入端与输出端直接相连，对于容性负载和感性负载将直接影响输出电压，限制了电容降压电路的应用环境。同时，传统的电容降压电路不适合用在动态负载的情况，此外传统的电容降压电路只能输出固定电压。
发明内容
本发明所要解决的，就是针对上述传统的电容降压电路存在的问题，提出一种能适应动态负载的电容降压电路。
如图1所示，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电容降压电路，包括泄放电阻、降压电容、整流滤波模块、交替输出模块、输出反馈模块和控制器；所述泄放电阻与降压电容并联后与整流滤波模块的输入端连接，所述整流滤波模块的输出端与交替输出模块的输入端连接，所述交替输出模块的输出端与输出反馈模块和控制器连接，所述交替输出模块的控制信号输入端与控制器连接。
如图8所示，所述泄放电阻包括第一电阻R1，降压电容包括第一电容C1，所述整流滤波模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第二电容C2，所述交替输出模块包括第一双掷开关、第二双掷开关、第三电容C3和第四电容C4，所述第一双掷开关和第二双掷开关由第一PMOS管MP1、第二PMOS管M2、第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4组成，所述控制器包括第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8，所述输出反馈模块包括比较器、第五PMOS管MP5、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，
第一电阻R1和第一电容C1并联后与由第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成的桥式全波整流器的正输入端连接，桥式全波整流器的负输入端与交流电负极连接，第五二极管和第二电容C2并联在桥式全波整流器的两个输出端之间，桥式全波整流器的正输出端为电源端、负输出端为地端，第五二极管的正极接地，桥式全波整流器的正输出端与第一PMOS管MP1的源极和第二PMOS管M2的源极连接，第一PMOS管MP1的漏极与第三PMOS管MP3的源极连接后通过第三电容C3接地、第二PMOS管M2的漏极与第四PMOS管MP4的源极连接后通过第四电容C4接地，第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8组成环形振荡器，环形振荡器的输出端与第一PMOS管MP1和第四PMOS管M4的栅极连接，环形振荡器的输出端通过第一反相器与第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3的栅极连接，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的漏极连接后与第五PMOS管MP5的源极连接，第五PMOS管MP5的栅极与比较器的输出端连接，比较器的正向输入端与第二电容R2和第三电阻R3连接后的公共端连接，第二电阻R2的另一端与第五PMOS管MP5的漏极连接，第三电阻R3的另一端接地。
本发明的有益效果为，提高了输出电流，增强了带负载能力，实现了电压转换通路上信号的隔离，克服了带容性负载时影响输出电压的缺点，并进一步提高输出电压的稳定性。
附图说明
图1是本发明的电容降压电路的原理示意框图；
图2是降压电容与泄放电阻的结构示意图；
图3是整流滤波模块的结构示意图；
图4是交替输出模块的结构示意图；
图5是交替输出模块的一种电路结构示意图；
图6是控制器的结构示意图；
图7是输出反馈模块的结构示意图；
图8是本发明的电容降压电路的具体电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的技术方案：
本发明的电容降压电路，如图1所示，包括泄放电阻、降压电容、整流滤波模块、交替输出模块、输出反馈模块和控制器；所述泄放电阻与降压电容并联后与整流滤波模块的输入端连接，所述整流滤波模块的输出端与交替输出模块的输入端连接，所述交替输出模块的输出端分别与输出反馈模块和控制器连接。
如图2所示，降压电容与泄放电阻并联，一端接交流电源输入，另一端接至整流滤波模块，当输入一定频率的交流电压时，降压电容C1表现为一定阻抗，产生一定压降，得到一定交流低电压输入整流滤波模块。
如图3所示，整流滤波模块包括由第一至第四二极管D1～D4构成的整流桥和电压保护二极管(稳压二极管D5)，整流桥输出电流经稳压二极管D5及滤波电容C2后进入交替输出模块。
如图4所示，交替输出模块包括双掷开关K1，K2，第三电容C3，第四电容C4，电容C3，C4分别连接于地与触点P1，地与触点P2之间，在电容C3，C4上交替产生稳定的直流电压。如图5所示，其中双掷开关K1，K2由MP1和MP2、MP3和MP4实现，其中MP1与MP4的栅极由控制器的方波输出信号直接控制，MP2和MP3的栅极由控制器输出的方波信号经由第一反相器后进行控制。控制器输出的信号作用下，K1将交替连接至电容C3侧的触点P1和电容C4侧的触点P2处，而输出侧的K2则对应连至电容C4侧的触点P2处和电容C3侧的触点P1处。从而有效的实现输入与输出信号的隔离。
如图6所示，为控制器的一种实施方式：环形振荡器，包括第二反相器，第三反相器，第四反相器，第五反相器，以及连接所述第二反相器输出端与地的第六电容C6，连接所述第三反相器输出端与地的第七电容C7，连接所述第四反相器输出端与地的第八电容C8。当然，控制器可以是其他任意结构的方波发生器。
如图7所示，输出反馈模块包括比较器、第五PMOS管MP5、第二电阻R2和第三电阻R3，它实现输出电压Vout采样并稳定输出电压。输出电压经电阻R2与R3分压后得采样电压进入比较器负端，与一已知的基准电压Vref作比较，比较器输出端驱动开关管MP5的栅极。当输出电压Vout下降使低于Vref时，比较器(CMP)输出为低，MP5开启。此时C3或C4给电容C5充电，C5为输出稳压电容。当输出电压Vout上升使高于Vref时，比较器输出为高，MP5将关断。由此实现输出电压的稳定。
本发明具体的电路结构如图8所示，包括第一电阻R1，降压电容包括第一电容C1、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第二电容C2、第一双掷开关、第二双掷开关、第三电容C3和第四电容C4，所述第一双掷开关和第二双掷开关由第一PMOS管MP1、第二PMOS管M2、第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4组成，还包括第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7、比较器、第五PMOS管MP5、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，
第一电阻R1和第一电容C1并联后与由第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成的桥式全波整流器的正输入端连接，桥式全波整流器的负输入端与交流电负极连接，第五二极管和第二电容C2并联在桥式全波整流器的两个输出端之间，桥式全波整流器的正输出端为电源端、负输出端为地端，第五二极管的正极接地，桥式全波整流器的正输出端与第一PMOS管MP1的源极和第二PMOS管M2的源极连接，第一PMOS管MP1的漏极与第三PMOS管MP3的源极连接后通过第三电容C3接地、第二PMOS管M2的漏极与第四PMOS管MP4的源极连接后通过第四电容C4接地，第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第五电容C5、第六电容C6和第七电容C7组成环形振荡器，环形振荡器的输出端与第一PMOS管MP1和第四PMOS管M4的栅极连接，环形振荡器的输出端通过第一反相器与第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3的栅极连接，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的漏极连接后与第五PMOS管MP5的源极连接，第五PMOS管MP5的栅极与比较器的输出端连接，比较器的正向输入端与第二电容R2和第三电阻R3连接后的公共端连接，第二电阻R2的另一端与第五PMOS管MP5的漏极连接，第三电阻R3的另一端接地，C5为输出稳压电容，RL为负载。

Claims (1)

1.一种电容降压电路，包括泄放电阻、降压电容、整流滤波模块、交替输出模块、输出反馈模块和控制器；所述泄放电阻与降压电容并联后与整流滤波模块的输入端连接，所述整流滤波模块的输出端与交替输出模块的输入端连接，所述交替输出模块的输出端与输出反馈模块连接，所述交替输出模块的控制信号输入端与控制器连接；
所述泄放电阻包括第一电阻R1，降压电容包括第一电容C1，所述整流滤波模块包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第二电容C2，所述交替输出模块包括第一双掷开关、第二双掷开关、第三电容C3和第四电容C4，所述第一双掷开关和第二双掷开关由第一PMOS管MP1、第二PMOS管M2、第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4组成，所述控制器包括第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8，所述输出反馈模块包括比较器、第五PMOS管MP5、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，
第一电阻R1和第一电容C1并联后与由第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管组成的桥式全波整流器的正输入端连接，桥式全波整流器的负输入端与交流电负极连接，第五二极管和第二电容C2并联在桥式全波整流器的两个输出端之间，桥式全波整流器的正输出端为电源端、负输出端为地端，第五二极管的正极接地，桥式全波整流器的正输出端与第一PMOS管MP1的源极和第二PMOS管M2的源极连接，第一PMOS管MP1的漏极与第三PMOS管MP3的源极连接后通过第三电容C3接地、第二PMOS管M2的漏极与第四PMOS管MP4的源极连接后通过第四电容C4接地，第二反向器、第三反向器、第四反向器、第五反向器、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8组成环形振荡器，环形振荡器的输出端与第一PMOS管MP1和第四PMOS管MP4的栅极连接，环形振荡器的输出端通过第一反相器与第二PMOS管MP2和第三PMOS管MP3的栅极连接，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的漏极连接后与第五PMOS管MP5的源极连接，第五PMOS管MP5的栅极与比较器的输出端连接，比较器的正向输入端与第二电阻R2和第三电阻R3连接后的公共端连接，第二电阻R2的另一端与第五PMOS管MP5的漏极连接，第三电阻R3的另一端接地。
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