CN107425707B - 电容器放电电路 - Google Patents

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Abstract

电容器放电电路，使用电容器检测交流电压，实现小型化。具有：整流元件(DB1)；第1放电电路(R1、Q1)，第1放电电路的第1二极管(D1)的阳极与连接在交流电源间的电容器(C1)的一端连接、第2二极管(D2)的阳极与电容器的另一端连接、各二极管的阴极被公共连接，使电容器放电至阴极和整流元件的地端子之间；串联电路，其串联连接第1电容器(C2)和第2电容器(C3)而成；第2放电电路(Q2、CP1、CP2、V1、V2)，其使第2电容器放电，使得第2电容器的两端电压的绝对值不会成为规定的电压以上；规定期间生成部(11)，其从第2放电电路的放电动作停止时起到经过了规定的期间以后，使第1放电电路进行动作。

Description

电容器放电电路
技术领域
本发明涉及放出连接在交流电源线之间的电容器所蓄积的电荷的电容器放电电路。
背景技术
以往，在电气设备的电源电路中，将被称作跨线电容器(简称为X电容器。)的、避免不必要的辐射的电容器设置在交流电源的两端之间。以往，作为具有X电容器的电容器放电电路，已知有专利文献1所记载的电容器放电电路。
该电容器放电电路具有连接在交流电源线之间的X电容器、以及连接在交流电源线之间且用于检测交流电源的电压的第1电容器和第2电容器的串联电路。在该串联电路上连接有第3电容器、第1电阻和第2电阻的第1时间常数电路，并连接有第4电容器、第3电阻和第4电阻的第2时间常数电路。第1时间常数电路的时间常数设定为比第2时间常数电路的时间常数小，所以第3电容器的电荷比第4电容器的电荷放电更快。
晶体管与第1时间常数电路和第2时间常数电路的输出连接。在X电容器的两端之间连接有放电电阻、第1开关和第2开关的串联电路，晶体管的集电极与第1开关和第2开关的栅级连接，晶体管的发射极与第1开关和第2开关的连接点连接。
这里，在从商用电源拔出了插头的情况下，成为如下状态：第3电容器的电荷经由第1电阻和第2电阻而放出，即使晶体管截止，第4电容器的电荷也残留。因此，利用第4电容器所残留的电荷，将第4电容器的电压施加到第1开关和第2开关的栅级。
由此，第1开关和第2开关接通，X电容器的电荷经由放电电阻而放出。因此，电源电路的输入端子之间的电位差消失，能够避免由于用户接触插头而引起的触电。
此外，在商用电源断开时，进行交流电压检测，以放出X电容器中残留的电荷，而通常利用电阻对商用电源的电压进行分压而进行了交流电压检测。
专利文献1：日本特许第4446136号公报
但是，在专利文献1所记载的电容器放电电路中，连接在交流电源线之间的第1电容器和第2电容器的串联电路的电容比较大，结合串联电路、时间常数电路和电容器而需要3个以上的结构，无法实现电容器放电电路的小型化。
此外，在利用电阻对商用电源的电压进行分压而进行交流电压检测的情况下，产生电阻损耗，无法削减待机电力。此外，在利用电阻进行交流电压检测的情况下，电阻需要是高电阻值，需要工艺上的设计，电阻的安装面积较大。
发明内容
本发明的课题在于提供一种能够使用电容器来检测交流电压从而实现小型化的电容器放电电路。
本发明的电容器放电电路的特征在于，具有：电容器，其连接在交流电源之间；整流元件，其对所述交流电源的交流电压进行全波整流，将整流输出供给到负载；第1放电电路，该第1放电电路的第1二极管的阳极与所述电容器的一端连接、第2二极管的阳极与所述电容器的另一端连接、各二极管的阴极被公共连接，使所述电容器放电至所述阴极和所述整流元件的地端子之间；第1串联电路，其是在所述交流电源的一端和所述整流元件的地端子之间串联连接第1电容器和第2电容器而成的；第2放电电路，其使所述第2电容器放电，使得与所述整流元件的地端子侧连接的所述第2电容器的两端电压的绝对值不会成为规定的电压以上；以及规定期间生成部，从所述第2放电电路的放电动作停止时起经过了规定的期间以后，所述规定期间生成部使所述第1放电电路进行动作。
根据本发明，从第2放电电路的放电动作停止时起经过了规定的期间以后，使第1放电电路进行动作，所以第1放电电路使电容器放电至二极管的阴极和整流元件的地端子之间。使用第1电容器和第2电容器来检测交流电压，电容器放电电路变得简单，能够实现电容器放电电路的小型化。
附图说明
图1是示出本发明实施例1的电容器放电电路的电路结构的图。
图2是示出本发明实施例1的电容器放电电路的充电时的路径的图。
图3是示出本发明实施例1的电容器放电电路的放电时的路径的图。
图4是示出本发明实施例1的电容器放电电路的各部件的波形的时序图。
图5是示出本发明实施例2的电容器放电电路的电路结构的图。
图6是示出本发明实施例2的电容器放电电路的各部件的波形的时序图。
图7是示出本发明实施例3的电容器放电电路的电路结构的图。
图8是示出本发明实施例3的电容器放电电路的各部件的波形的时序图。
标号说明
AC：交流电源；R1～R5：电阻；C1、C2、C3：电容器；D1、D2、D3、Da～Dd：二极管；Q1、Q2：开关元件；V1、V2、Vreg：基准电源；CP1、CP2：比较器；OR1：或电路；10：负载；11：定时器。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明实施方式的电容器放电电路。
(实施例1)
图1是示出本发明实施例1的电容器放电电路的电路结构的图。在图1中，电容器放电电路具有交流电源AC、电容器C1、C2、C3、二极管D1、D2、Da～Dd、开关元件Q1、Q2、电阻R1、基准电源V1、V2、比较器CP1、CP2、或电路OR1、负载10和定时器11。开关元件Q1、Q2由N型的MOSFET构成。开关元件Q1对应于本发明的第1开关元件。开关元件Q2对应于本发明的第2开关元件。
在产生交流电压的交流电源AC的两端连接有由X电容器构成的电容器C1，在电容器C1的两端连接有二极管桥式电路DB1。二极管桥式电路DB1对应于本发明的整流元件，由桥式连接的4个二极管Da～Dd构成。
在电容器C1的一端连接有二极管Dd的阴极和二极管Da的阳极。在电容器C1的另一端连接有二极管Dc的阴极和二极管Db的阳极。二极管Dd的阳极与二极管Dc的阳极连接，二极管Da的阴极与二极管Db的阴极连接。
在电容器C1的一端连接有二极管D1(对应于本发明的第1二极管)的阳极，二极管D1的阴极与电阻R1的一端连接。在电容器C1的另一端连接有二极管D2(对应于本发明的第2二极管)的阳极，二极管D2的阴极与电阻R1的一端和二极管D1的阴极连接。
二极管D1、二极管D2、电阻R1和开关元件Q1对应于本发明的第1放电电路。第1放电电路使电容器C1放电至二极管D1、D2和二极管桥式电路DB1的地端子(二极管Dc的阳极端子)之间。
二极管Da的阴极和二极管Db的阴极与负载10的一端连接，二极管Dd的阳极和二极管Dc的阳极与负载10的另一端连接。
在交流电源AC的一端和二极管桥式电路DB1的地端子之间(二极管Dc的阳极端子)串联连接有电容器C2(对应于本发明的第1电容器)和电容器C3(对应于本发明的第2电容器)。
在电容器C1的另一端连接有电容器C2的一端，电容器C2的另一端与电容器C3的一端、开关元件Q2的漏极、比较器CP1的同相输入端子(+)和比较器CP2的反相输入端子(-)连接。
电容器C3的另一端与二极管Dd的阳极、二极管Dc的阳极、开关元件Q2的源极、基准电源V1的负极、基准电源V2的正极、开关元件Q1的源极、负载10的另一端连接。
比较器CP1的同相输入端子与电容器C2和电容器C3的连接点连接，反相输入端子与基准电源V1的正极连接。基准电源V1例如是0.1V的直流电压。比较器CP1的输出端子与或电路OR1的输入端子连接。
比较器CP2的反相输入端子与电容器C2和电容器C3的连接点连接，同相输入端子与基准电源V2的负极连接。基准电源V2例如是0.1V的直流电压。比较器CP2的输出端子与或电路OR1的输入端子连接。或电路OR1的输出端子与开关元件Q2的栅级和定时器11的复位端子R连接。
比较器CP1、比较器CP2、基准电源V1、基准电源V2、或电路OR1、开关元件Q2相当于本发明的第2放电电路。第2放电电路使电容器C3放电，使得电容器C3的两端电压的绝对值不会成为规定的电压以上、例如0.1V以上。
定时器11相当于本发明的规定期间生成部。从电容器C3的放电动作停止时起经过了规定的期间以后，定时器11使作为第1放电电路的一部分的开关元件Q1接通。
具体而言，定时器11从或电路OR1输入了低电平时起使定时器内部电压上升，在定时器内部电压达到了定时器阈值时、即从电容器C3的放电动作停止时起经过了规定的期间时，判断为交流电源AC的输入断开，将接通信号输出到开关元件Q1。开关元件Q1利用来自定时器11的接通信号接通。
另外，所述规定的期间比交流电源AC的半周期长。即，这是因为图4的时刻t4～时刻t5的期间是交流电源AC的半周期，时刻t6～时刻t7的期间比交流电源AC的半周期长。
接着，这样参照附图对实施例1的电容器放电电路的动作进行详细说明。
首先，参照图2对电容器C2、C3的充电时的动作进行说明。在电容器C2、C3的充电时，如图2所示，电流按交流电源AC→电容器C2→电容器C3→二极管Dd→交流电源AC的路径流过，对电容器C2、C3进行充电。此外，电流按交流电源AC→二极管Db→负载10→二极管Dd→交流电源AC的路径流过。
接着，参照图3对电容器C2、C3的放电时的动作进行说明。在该情况下，电流按交流电源AC→二极管Da→负载10→电容器C3、C2→交流电源AC的路径流过。在电容器C3、C2的放电完成时，二极管Dc接通。
接着，参照图4所示的时序图对各部件的动作进行说明。在图4中，P1表示电容器C2的电压，P2表示电容器C3的电压，CP1表示比较器CP1的输出电压，CP2表示比较器CP2的输出电压、定时器内部电压，Q1表示开关元件Q1的接通断开输出。
首先，在交流电源AC的电压上升时，如图4所示，从时刻t1至t2，电容器C2的电压P1也以半波的正弦波上升，按照+dV/dt发生变化。
在电容器C2的电压P1按照+dV/dt发生变化时，电容器C3的电压P2也对应于+dV/dt和电容分压比上升。因此，在电压P2超过基准电源V1的电压0.1V时，比较器CP1将高电平输出到或电路OR1。因此，或电路OR1将高电平施加到开关元件Q2的栅级，所以开关元件Q2接通。因此，放出电容器C3的电荷。
并且，由于电压P1上升，对电容器C3进行充电，在电压P2超过基准电源V1的电压0.1V时，比较器CP1输出高电平，开关元件Q2接通，所以放出电容器C3的电荷。因此，如图4所示，电压P2在时刻t1～t2反复充放电。此外，比较器CP1的输出成为反复高电平和低电平的脉冲信号。在定时器11中，通过经由或电路OR1后的脉冲信号，定时器内部电压也成为脉冲信号。
接着，在交流电源AC的电压下降时，如图4所示，从时刻t3至t4，电容器C2的电压P1也按照半波的正弦波下降，按照-dV/dt发生变化。
在电容器C2的电压P1按照-dV/dt发生变化时，电容器C3的电压P2也对应于-dV/dt和电容分压比下降。因此，在电压P2超过基准电源V2的电压-0.1V时，比较器CP2将高电平输出到或电路OR1。因此，或电路OR1将高电平施加到开关元件Q2的栅级，所以开关元件Q2接通。因此，放出电容器C3的电荷。
并且，由于电压P1下降，对电容器C3进行放电，在电压P2超过基准电源V2的电压-0.1V时，比较器CP2输出高电平，开关元件Q2接通，所以放出电容器C3的电荷。因此，如图4所示，电压P2在时刻t3～t4反复充放电。此外，比较器CP2的输出成为反复高电平和低电平的脉冲信号。在定时器11中，通过经由或电路OR1后的脉冲信号，定时器内部电压成为脉冲信号。
接着，在时刻t4～时刻t5，在电容器C2的电压P1为零时，比较器CP1将低电平输出到或电路OR1。因此，在时刻t4～时刻t5期间，定时器11使定时器内部电压逐渐上升。在时刻t5时，与时刻t1同样，电压P1上升，所以其之后的动作与时刻t1至时刻t4的动作相同。
而且，在时刻t6，在交流电源AC断开时、即拔出插头时，电容器C2的电压P1的电压被保持。这时，电容器C3的电压P2成为0.1V附近，所以或电路OR1将低电平输出到定时器11。
因此，定时器11在时刻t6～时刻t7期间，使定时器内部电压逐渐上升。在时刻t7时，定时器内部电压成为定时器阈值，所以定时器11将接通信号输出到开关元件Q1的栅级。
于是，在时刻t7，开关元件Q1接通，所以电流按电容器C1→二极管D1→放电电阻R1→开关元件Q1→二极管Dc→电容器C1的路径流过。由此，能够使电容器C1的电荷放出，所以能够避免由于用户接触插头引起的触电。
这样，根据实施例1的电容器放电电路，由于使用2个电压检测用的电容器C2、C3来检测交流电压，所以电容器放电电路变得简单，能够实现电容器放电电路的小型化。因此，易于将电容器放电电路内置于IC(集成电路)。
此外，通过使用2个电压检测用的电容器C2、C3来检测交流电压，能够消除检测电阻中的损耗，削减更多的待机电力。此外，无需具有高电阻值的电阻作为检测电阻，电容器放电电路的芯片面积也能够实现小型化。
另外，使用了放电电阻R1作为放电单元，但可以经由起动电路，放出电容器C1的电荷。
(实施例2)
图5是示出本发明实施例2的电容器放电电路的电路结构的图。图5所示的实施例2的电容器放电电路的以下结构与图1所示的实施例1的电容器放电电路不同。
实施例2的电容器放电电路的特征在于，替代实施例1的电容器放电电路的基准电源V1和基准电源V2，而设置有电阻R3～R5、基准电源Vref。
在电容器C3的另一端连接有电阻R4(对应于本发明的第1电阻)的一端，在电阻R4的另一端连接有电阻R5(对应于本发明的第2电阻)的一端。电阻R5的另一端与二极管Dd的阳极和二极管Dc的阳极连接。
在开关元件Q2的源极连接有电阻R3(对应于本发明的第3电阻)的一端，电阻R3的另一端与电阻R2(对应于本发明的第4电阻)的一端连接。电阻R2的另一端与基准电源Vref(对应于本发明的基准电源)的正极连接，基准电源Vref的负极与二极管Dd的阳极和二极管Dc的阳极连接。
比较器CP1的同相输入端子和比较器CP2的反相输入端子与电容器C3的一端和开关元件Q2的漏极连接。比较器CP1的反相输入端子与电阻R3的另一端和电阻R2的一端连接。比较器CP2的同相输入端子与电阻R4的另一端和电阻R5的一端连接。
另外，电阻R4和电容器C3的连接点的电压是P3，电阻R2和电阻R3的连接点的电压是P4，电阻R5和电阻R4的连接点的电压是P5。
图6是示出本发明实施例2的电容器放电电路的各部件的波形的时序图。图6所示的P1、CP1、CP2、定时器内部电压、Q1与图4所示相同。在图4中，电容器C3的电压P2在基准电源V2的电压-0.1V～基准电源V1的电压+0.1V的范围内发生了变化。
在实施例2的电容器放电电路中，作为第2放电电路的比较器CP1、CP2、开关元件Q2、或电路OR1使电容器C3放电，使得电容器C3的两端电压的绝对值不会成为电阻R2和电阻R3的连接点处的电压P4以上，或者使电容器C3放电，使得电容器C3的两端电压的绝对值不会成为电阻R4和电阻R5的连接点处的电压P5以下。
在该情况下，电阻R2和电阻R3的连接点的电压P4成为比较器CP1的基准电源的电压。电阻R5和电阻R4的连接点的电压P5成为比较器CP2的基准电源的电压。因此，图6所示的电容器C3的电压在电阻R5的电压P5～电阻R2的电压P4的范围内发生变化。
实施例2的电容器放电电路的其他动作与实施例1的电容器放电电路的动作相同，所以省略其说明。此外，在实施例2的电容器放电电路中，也可获得与实施例1的电容器放电电路的效果相同的效果。
(实施例3)
图7是示出本发明实施例3的电容器放电电路的电路结构的图。图7所示的实施例3的电容器放电电路的以下结构与图1所示的实施例1的电容器放电电路不同。
实施例3的电容器放电电路的特征在于，替代实施例1的电容器放电电路的比较器CP2、基准电源V2和或电路OR1，而设置有二极管D3。
比较器CP1的输出与定时器11的复位端子R连接。开关元件Q2的漏极与二极管D3的阴极连接，源极与二极管D3的阳极连接。基准电源V1变更为比二极管D3的正向电压高的、例如1V的电压。
图8是示出本发明实施例3的电容器放电电路的各部件的波形的时序图。图8所示的P1、CP1、定时器内部电压、Q1与图4所示类似。在图4中，电容器C3的电压P2在基准电源V2的电压-0.1V～基准电源V1的电压+0.1V的范围内发生了变化。
在实施例3的电容器放电电路中，作为第2放电电路的比较器CP1、开关元件Q2使电容器C3放电，使得电容器C3的两端电压的正极值不会成为基准电压V1以上。此外，电容器C3的两端电压的负极值通过二极管D3的正向电压进行钳位。
即，在实施例3的电容器放电电路中，如下内容与实施例1不同：仅在电容器C3的充电时的电容器C3的电压P2以+dV/dt发生变化时，利用开关元件Q2进行放电。因此，定时器内部电压上升的定时提前，定时器内部电压在时刻t2～t5期间上升。因此，与实施例1相比，需要将达到定时器阈值为止的时间变更为交流电源AC的半周期以上至3/4周期以上。
另外，通过变更定时器阈值，在实施例3的电容器放电电路中，也可获得与实施例1的电容器放电电路的效果相同的效果。
(实施例的应用)
作为以上实施例的应用，可以对负载连接开关电源装置，将本发明的电容器放电电路组装到该开关电源装置的控制电路中，将控制电路设为集成电路。
此外，将上述定时器11说明为时间常数电路，但也可以替代时间常数电路，而由计数器电路构成。

Claims (5)

1.一种电容器放电电路，其特征在于，具有：
电容器，其连接在交流电源之间；
整流元件，其对所述交流电源的交流电压进行全波整流，将整流输出供给到负载；
第1放电电路，所述第1放电电路的第1二极管的阳极与所述电容器的一端连接、第2二极管的阳极与所述电容器的另一端连接、各二极管的阴极被公共连接，所述第1放电电路使所述电容器放电至所述阴极和所述整流元件的地端子之间；
第1串联电路，其是在所述交流电源的一端和所述整流元件的地端子之间串联连接第1电容器和第2电容器而成的；
第2放电电路，其使所述第2电容器放电，使得与所述整流元件的地端子侧连接的所述第2电容器的两端电压的绝对值不会成为规定的电压以上；以及
规定期间生成部，从所述第2放电电路的放电动作停止时起经过了规定的期间以后，所述规定期间生成部使所述第1放电电路进行动作。
2.根据权利要求1所述的电容器放电电路，其特征在于，
所述规定的期间比所述交流电源的半周期长。
3.根据权利要求1或2所述的电容器放电电路，其特征在于，具有：
第2串联电路，其是在与所述整流元件的地端子侧连接的所述第2电容器和所述整流元件的地端子之间串联连接第1电阻和第2电阻而成的；以及
第3串联电路，其是在所述第2电容器和所述整流元件的地端子之间串联连接第3电阻、第4电阻和基准电源而成的，所述基准电源的地端子与所述整流元件的地端子连接，
所述第2放电电路使所述第2电容器放电，使得所述第2电容器的两端电压的绝对值不会成为作为所述规定的电压的、所述第1电阻和所述第2电阻的连接点处的电压以下，或者使所述第2电容器放电，使得所述第2电容器的两端电压的绝对值不会成为作为所述规定的电压的、所述第3电阻和所述第4电阻的连接点处的电压以上。
4.根据权利要求1或2所述的电容器放电电路，其特征在于，
所述第1放电电路具有：
放电电阻，其与所述各二极管的阴极连接；以及
第1开关元件，其与所述放电电阻串联连接，根据来自所述规定期间生成部的信号进行接通动作。
5.根据权利要求1所述的电容器放电电路，其特征在于，
所述第2放电电路仅在所述第2电容器的电压为+dV/dt时放电，所述规定的期间比所述交流电源的3/4周期长。
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