CN106160437A - 漏电流抑制电路及交流-直流电源供应器 - Google Patents

漏电流抑制电路及交流-直流电源供应器 Download PDF

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Abstract

一种漏电流抑制电路及交流-直流电源供应器，漏电流抑制电路应用于一包含一交流输入单元、一整流器、一直流/直流转换器及一抑制电磁干扰的电容器的交流-直流电源供应器，电容器的一端电耦接整流器的输出端及另一端电耦接交流输入单元与直流/直流转换器的接地端，漏电流抑制电路包含一串联于电容器的另一端与交流输入单元的接地端间的第一阻抗及一串联电容器的另一端与直流/直流转换器的接地端间的第二阻抗，以有效抑制漏电流。

Description

漏电流抑制电路及交流-直流电源供应器
技术领域
本发明涉及一种电路，特别是涉及一种漏电流抑制电路及交流-直流电源供应器。
背景技术
现今科技追求电子产品的小型化成为一种趋势，然在功率密度不断提升的前提下，产品内部的元件密度亦跟着提高且线路布局也愈来愈密集，如此将造成电子元件之间的电磁干扰(Electro MagneticInterference，EMI)，而为了解决电磁干扰的问题，以及避免干扰其他电子设备与危害人体的健康，各国制定电磁干扰的相关法规，并要求现今的电子产品须符合其规范才可进行出售。
参阅图1，现有的交流-直流式电源供应器9包含一交流输入单元91、一桥式整流器92及一直流/直流转换器93。该交流输入单元91具有接受一交流电输入的一第一输入端P1、一第二输入端P2，及一接地的第三输入端P3。该桥式整流器92接受该交流输入单元91传来的交流电，且将其整流成一直流电，并经由一第四输出端P4及一第五输出端P5输出给直流/直流转换器93，其中该第五输出端P5接地。该直流/直流转换器93将该直流电转换成具有一预定准位的输出电压，并由一第六输出端P6与一第七输出端P7输出该输出电压，且该第七输出端P7接地，其中，第六输出端P6与第七输出端P7构成一输出单元94。而为了解决上述电磁干扰的问题，通常会在使用一Y类电容器Cy，其一端与桥式整流器92的第五输出端P5电耦接，其另一端与直流/直流转换器93之第七输出端P7及交流输入单元91的第三输入端P3电耦接，借此能有效抑制电磁干扰，使电子产品能符合电磁干扰的相关规范，且该Y类电容器Cy的容值愈大，其抑制电磁干扰的效果就愈好。
然而，由于直流/直流转换器93使用高频隔离变压器，以致于Y类电容器的容值愈大时却会产生更大的漏电流，如此将导致电子产品虽能解决电磁干扰问题，但却无法符合漏电流的标准规范。
发明内容
本发明的其中一目的在于提供一种漏电流抑制电路及交流-直流电源供应器，能有效抑制漏电流。
本发明的其中另一目的在于提供一种可以改善先前技术缺点的交流-直流电源供应器。
本发明漏电流抑制电路在一些实施态样中，应用于一交流-直流电源供应器，该交流-直流电源供应器包含一交流输入单元、一整流器、一直流/直流转换器及一电容器，该交流输入单元具有接受一交流电输入的一第一输入端、一第二输入端，及一接地的第三输入端，该整流器将该交流输入单元传来的该交流电整流成一直流电，并经由一第四输出端及一第五输出端输出给该直流/直流转换器，且该第五输出端接地，该直流/直流转换器将该直流电转换成一输出电压并由一第六输出端与一第七输出端输出，且该第七输出端接地，而该电容器的一端与该整流器的第五输出端电耦接，其另一端与该直流/直流转换器的第七输出端及该交流输入单元的第三输入端电耦接；漏电流抑制电路包含：一第一阻抗以及一第二阻抗。该第一阻抗具有一电耦接于该交流输入单元之第三输入端的第一端及一电耦接于该电容器之另一端的第二端，该第二阻抗具有一电耦接于该第一阻抗之第二端的第三端及一电耦接于该直流/直流转换器之第七输出端的第四端。
本发明所述的漏电流抑制电路，该第一阻抗及该第二阻抗皆至少具有一电阻。
本发明所述的漏电流抑制电路，该第一阻抗及该第二阻抗至少其中之一是由至少一电阻与至少一电容并联组成。
本发明所述的漏电流抑制电路，该第二阻抗大于该第一阻抗。
本发明交流-直流电源供应器在一些实施态样中，是包含：一交流输入单元、一整流器、一直流/直流转换器、一电容器，以及一漏电流抑制电路。该交流输入单元具有接受一交流电输入的一第一输入端、一第二输入端，及一接地的第三输入端，该整流器将该交流输入单元传来的该交流电整流成一直流电，并经由一第四输出端及一第五输出端输出，且该第五输出端接地，该直流/直流转换器接受由该整流器的该第四输出端及该第五输出端输出的直流电，且将该直流电转换成一输出电压并由一第六输出端与一第七输出端输出，且该第七输出端接地，该电容器的一端与该整流器的第五输出端电耦接，其另一端与该直流/直流转换器的第七输出端及该交流输入单元的第三输入端电耦接，该漏电流抑制电路包括一第一阻抗及一第二阻抗，该第一阻抗具有一电耦接于该交流输入单元之第三输入端的第一端及一电耦接于该电容器之另一端的第二端，该第二阻抗具有一电耦接于该第一阻抗之第二端的第三端及一电耦接于该直流/直流转换器之第七输出端的第四端。
本发明所述的交流-直流电源供应器，该漏电流抑制电路的该第一阻抗及该第二阻抗皆至少具有一电阻。
本发明所述的交流-直流电源供应器，该漏电流抑制电路的该第一阻抗及该第二阻抗至少其中之一是由至少一电阻与至少一电容并联组成。
本发明所述的交流-直流电源供应器，该漏电流抑制电路的该第二阻抗大于该第一阻抗。
本发明的有益效果在于：通过该漏电流抑制电路的第一阻抗及第二阻抗的电路设计，使该交流-直流电源供应器的结构能有效抑制漏电流，以符合漏电流的标准规范。
附图说明
图1是一电路图，说明现有的交流-直流式电源供应器；
图2是本发明交流-直流电源供应器之一实施例的电路图，其中，第一阻抗与第二阻抗皆是由一电阻与一电容并联所组成；
图3是一电路图，说明该实施例通过一电流量测设备来测量其漏电流；
图4是一电路图，说明本发明交流-直流电源供应器之第一阻抗与第二阻抗的电阻、电容之数量不限，且电阻、电容之间的电耦接方式也可由任何型式之串联、并联所组成；
图5是一电路图，说明本发明交流-直流电源供应器之另一实施例，其中，第一阻抗与第二阻抗皆仅由一电阻所组成；及
图6是一电路图，说明本发明交流-直流电源供应器之再一实施例，其中，第一阻抗与第二阻抗皆由两相并联的电阻所组成。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
参阅图2，本发明交流-直流电源供应器10之一实施例包含：一交流输入单元1、一桥式整流器2、一直流/直流转换器3、一电容器Cy、一直流输出单元4，以及一漏电流抑制电路5。
该交流输入单元1具有接受一交流电输入的一第一输入端P1、一第二输入端P2，及一接地的第三输入端P3。
该桥式整流器2电耦接于该交流输入单元1的第一输入端P1及第二输入端P2，且将该交流输入单元1传来的该交流电整流成一直流电，并经由一第四输出端P4及一第五输出端P5输出给该直流/直流转换器3，其中，该第五输出端P5接地。
该直流/直流转换器3接受由该桥式整流器2的第四输出端P4及第五输出端P5输出的直流电，且将该直流电转换成一预定准位的输出电压并由一第六输出端P6与一第七输出端P7输出，且该第七输出端P7接地。其中，该第六输出端P6及该第七输出端P7即构成该直流输出单元4。
该电容器Cy的一端与该桥式整流器2的第五输出端P5电耦接，其另一端与该直流/直流转换器3的第七输出端P7及该交流输入单元1的第三输入端P3电耦接。在本实施例中，该电容器Cy为一种Y类电容器。
该漏电流抑制电路5包括一第一阻抗Z1及一第二阻抗Z2。该第一阻抗Z1具有一电耦接于该交流输入单元1之第三输入端P3的第一端及一电耦接于该电容器Cy之另一端的第二端，该第二阻抗Z2具有一电耦接于该第一阻抗Z1之第二端的第三端及一电耦接于该直流/直流转换器3之第七输出端P7的第四端，其中该第一阻抗Z1的第二端、该第二阻抗Z2的第三端与该电容器Cy之另一端形成一节点A(见图3)。
由于该直流/直流转换器3使用高频隔离变压器，以致于该电容器Cy成为该交流-直流电源供应器10之漏电流的主要来源。
以下说明本实施例可有效抑制漏电流的方式。
参阅图3，根据漏电流标准量测方式，将上述交流-直流电源供应器10进行漏电流量测时，是将一电流量测设备6的一端电耦接于该交流输入单元1的第三输入端P3且与该第一阻抗Z1的第一端形成一节点B，该电流量测设备6的另一端与该直流/直流转换器3的第七输出端P7电耦接并与该第二阻抗Z2的第四端形成一节点C，根据标准量测方式，该电流量测设备6所测量到的电流值即为该交流-直流电源供应器10的漏电流值，以电流Im来表示。
当该电容器Cy的电流Ilk流入该漏电流抑制电路5的节点A后，会分流成电流I1及电流I2，其中电流I1流至该第一阻抗Z1，而电流I2则流至该第二阻抗Z2，根据克希荷夫电流定律(KCL)，电流Ilk、I1、I2与第一阻抗Z1、第二阻抗Z2之间的关系可由下述的式(1)、式(2)与式(3)表示。
Ilk＝I1+I2………式(1)
I 1 = I lk · Z 2 Z 1 + Z 2 ……式(2)
I 2 = I lk · Z 1 Z 1 + Z 2 ……式(3)
而由该直流/直流转换器3的第七输出端P7流至该节点C的电流则以电流Inc表示，因此，根据克希荷夫电流定律(KCL)，由节点C可得到下述的式(4)。
Im＝Inc+I2………式(4)
由式(4)可知，当电流I2减少时，电流Im就可降低，使测量到的漏电流值下降。
而电流I2可由式(3)的第一阻抗Z1与第二阻抗Z2进行调整，以达到抑制漏电流的目的。且由式(3)可知：当第二阻抗Z2与第一阻抗Z1的比值(Z2/Z1)愈大时，电流I2的值也会愈小，连带电流Im的值也跟着降低，使得漏电流的抑制效果愈好。
举例来说，当Z2/Z1的比例为2，且实际以第二阻抗Z2＝20kΩ、第一阻抗Z1＝10kΩ代入式(3)进行计算时，可得电流I2与电流Ilk的关系如下：
I 2 = I lk · Z 1 Z 1 + Z 2 = I lk · 10 k 10 k + 20 k = 1 3 I lk ≅ 0.33 I lk
根据计算结果可知，当Z2/Z1＝2时，可抑制大约67％的漏电流。
又例如将Z2/Z1的比例增加为20，且实际以第二阻抗Z2＝200kΩ、第一阻抗Z1＝10kΩ代入式(3)进行计算时，可得电流I2与电流Ilk的关系如下：
I 2 = I lk · Z 1 Z 1 + Z 2 = I lk · 10 k 10 k + 200 k = 1 21 I lk ≅ 0 . 05 I lk
根据计算结果可知，当Z2/Z1＝20时，可抑制大约95％的漏电流。
下表(一)呈现出调整第二阻抗Z2与第一阻抗Z1的比值(Z2/Z1)所达到不同程度的漏电流抑制功效。
比值(Z2/Z1) 漏电流抑制比例(％)
2 65
3 72
5.6 82
7.5 85
10 88
20 93
表(一)
因此，搭配参阅图2，在本实施例中，该第二阻抗Z2的值大于该第一阻抗Z1的值，以助于抑制漏电流。且该第一阻抗Z1是由一电阻R1与一电容C1并联组成，该第二阻抗Z2是由一电阻R2与一电容C2并联组成，当然，搭配参阅图4，组成该第一阻抗Z1与该第二阻抗Z2的电阻、电容之数量不限，且电阻、电容之间的电耦接方式也可由任何型式之串联、并联所组成，例如，参阅图5，该第一阻抗Z1与该第二阻抗Z2可分别仅由一电阻R1与一电阻R2组成即可，又例如，参阅图6，该第一阻抗Z1可由一电阻R1与一电阻R3并联组成，而该第二阻抗Z2则可由一电阻R2与一电阻R4并联组成，并不以本实施例所揭露的电路结构为限。
值得一提的是，如下表(二)所示，于使用漏电流抑制电路5之前，对于以50μA为上限的漏电流规格，Y类电容器Cy的容值仅能增加至470pF；然使用漏电流抑制电路5之后，可将漏电流减少至大约20μA，以有效抑制大约50％～90％的漏电流，而于同样上限的漏电流规格时，可将Y类电容器Cy的容值增加至2200pF，以更有效地抑制电磁干扰，且依然符合安全规格所允许的范围上限。如此一来，借由漏电流抑制电路5的使用，不仅可以抑制漏电流，还可以使Y类电容器Cy的选择更有弹性，以进一步针对不同的电器来提供不同的电磁干扰抑制效果。
表(二)
综上所述，通过该漏电流抑制电路5的第一阻抗Z1及第二阻抗Z2的电路设计，使该交流-直流电源供应器3的结构能有效抑制漏电流，以符合漏电流的标准规范，且借由漏电流抑制电路5的使用，还可以使Y类电容器Cy的选择更有弹性，以进一步针对不同的电器来提供不同的电磁干扰抑制效果，故确实能达成本发明的目的。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡依本发明权利要求书及专利说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种漏电流抑制电路，应用于一交流-直流电源供应器，该交流-直流电源供应器包含一交流输入单元、一整流器、一直流/直流转换器及一电容器，该交流输入单元具有接受一交流电输入的一第一输入端、一第二输入端，及一接地的第三输入端，该整流器将该交流输入单元传来的该交流电整流成一直流电，并经由一第四输出端及一第五输出端输出给该直流/直流转换器，且该第五输出端接地，该直流/直流转换器将该直流电转换成一输出电压并由一第六输出端与一第七输出端输出，且该第七输出端接地，而该电容器的一端与该整流器的第五输出端电耦接，其另一端与该直流/直流转换器的第七输出端及该交流输入单元的第三输入端电耦接；其特征在于，漏电流抑制电路包含：
一第一阻抗，具有一电耦接于该交流输入单元之第三输入端的第一端及一电耦接于该电容器之另一端的第二端；以及
一第二阻抗，具有一电耦接于该第一阻抗之第二端的第三端及一电耦接于该直流/直流转换器之第七输出端的第四端。
2.如权利要求1所述的漏电流抑制电路，其特征在于：该第一阻抗及该第二阻抗皆至少具有一电阻。
3.如权利要求1所述的漏电流抑制电路，其特征在于：该第一阻抗及该第二阻抗至少其中之一是由至少一电阻与至少一电容并联组成。
4.如权利要求1所述的漏电流抑制电路，其特征在于：该第二阻抗大于该第一阻抗。
5.如权利要求1所述的漏电流抑制电路，其特征在于：当该第二阻抗与该第一阻抗的比值愈大时，流至该第二阻抗的电流愈小。
6.一种交流-直流电源供应器，包含：
一交流输入单元，具有接受一交流电输入的一第一输入端、一第二输入端，及一接地的第三输入端；
一整流器，将该交流输入单元传来的该交流电整流成一直流电，并经由一第四输出端及一第五输出端输出，且该第五输出端接地；
一直流/直流转换器，接受由该整流器的该第四输出端及该第五输出端输出的直流电，且将该直流电转换成一输出电压并由一第六输出端与一第七输出端输出，且该第七输出端接地；
一电容器，一端与该整流器的第五输出端电耦接，其另一端与该直流/直流转换器的第七输出端及该交流输入单元的第三输入端电耦接；
其特征在于：该交流-直流电源供应器还包含一漏电流抑制电路，其包括一第一阻抗及一第二阻抗，该第一阻抗具有一电耦接于该交流输入单元之第三输入端的第一端及一电耦接于该电容器之另一端的第二端，该第二阻抗具有一电耦接于该第一阻抗之第二端的第三端及一电耦接于该直流/直流转换器之第七输出端的第四端。
7.如权利要求6所述的交流-直流电源供应器，其特征在于：该漏电流抑制电路的该第一阻抗及该第二阻抗皆至少具有一电阻。
8.如权利要求6所述的交流-直流电源供应器，其特征在于：该漏电流抑制电路的该第一阻抗及该第二阻抗至少其中之一是由至少一电阻与至少一电容并联组成。
9.如权利要求6所述的交流-直流电源供应器，其特征在于：该漏电流抑制电路的该第二阻抗大于该第一阻抗。
10.如权利要求6所述的交流-直流电源供应器，其特征在于：当该第二阻抗与该第一阻抗的比值愈大时，流至该第二阻抗的电流愈小。
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