CN109687732A - 一种带控制功能的电容降压式电源 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带控制功能的电容降压式电源，包括整流滤波电路、受控元件、控制电路和电源输出端，所述整流滤波电路的输入端用于连接市电，所述整流滤波电路的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述受控元件的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接，所述受控元件的输出端与所述电源输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电源输出端连接，所述电源输出端还用于连接负载。本发明通过利用降压式电源的恒流特性和受控元件的恒流驱动特性，将现有技术中的恒压驱动转化为恒流驱动，综合简化了电源电路和控制电路的设计，降低了物料成本。而且输入高电平信号时，受控元件上的电压很小，相当于短路，大大降低了电源的能量损耗。

Description

一种带控制功能的电容降压式电源
技术领域
本发明涉及电路设计领域，尤其是涉及一种带控制功能的电容降压式电源。
背景技术
传统的电容降压式电源的做法，是先通过稳压电路，把恒流源转化为恒压源，再通过恒压来控制受控元件(例如，继电器、LED灯等)。以常开继电器为例，由于继电器的特性，在闭合时需要的驱动电流大，所以需要电容降压式电源的容量设计的足够大。而当继电器打开时，又不需要驱动电流，由于电容降压式电源的恒流特性，这部分功率余量只能浪费，消耗在稳压电路中转化为热量，造成能量损耗。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种可以有效减少能耗、带控制功能的电容降压式电源。
本发明所采用的技术方案是：一种带控制功能的电容降压式电源，包括整流滤波电路、受控元件、控制电路和电源输出端，所述整流滤波电路的输入端用于连接市电，所述整流滤波电路的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述受控元件的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接，所述受控元件的输出端与所述电源输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电源输出端连接，所述电源输出端还用于连接负载。
优选地，所述整流滤波电路包括第一电阻、第一电容、第二电容和整流桥，所述第一电阻的第一端用于连接市电的火线端，所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述整流桥连接，所述第二电容的第二端用于连接市电的零线端，所述整流桥与控制电路的输入端连接。
优选地，所述控制电路包括第二电阻、第三电阻、三极管、和场效应管，所述第二电阻的第一端分别与所述整流桥、所述场效应管的源极连接，所述第二电阻的第二端分别与所述场效应管的栅极、所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述三极管的集电极连接，所述三极管的基极用于输入电平信号，所述三极管的发射极接地，所述场效应管的漏极与所述电源输出端连接。
优选地，一种带控制功能的电容降压式电源还包括第一稳压管，所述第一稳压管的正极与所述电源输出端连接。
优选地，一种带控制功能的电容降压式电源还包括第三电容，所述第三电容的正极与所述第一稳压管的正极连接，所述第三电容的负极接地。
优选地，一种带控制功能的电容降压式电源还包括第二稳压管，所述第二稳压管的正极接地，所述第二稳压管的负极与所述电源输出端连接。
本发明的有益效果是：
本发明通过利用降压式电源的恒流特性和受控元件的恒流驱动特性，将现有技术中的恒压驱动转化为恒流驱动，综合简化了电源电路和控制电路的设计，降低了物料成本。而且输入高电平信号时，受控元件上的电压很小，相当于短路，大大降低了电源的能量损耗。
附图说明
图1是本发明中一种带控制功能的电容降压式电源的一实施例的结构示意图；
图2是本发明中一种带控制功能的电容降压式电源的另一实施例的电路示意图；
图3是本发明中一种带控制功能的电容降压式电源的再一实施例的电路示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种带控制功能的电容降压式电源，如图1所示，包括整流滤波电路、受控元件、控制电路和电源输出端。其中，整流滤波电路的输入端用于连接市电，整流滤波电路的输出端与控制电路的输入端连接，受控元件的输入端与整流滤波电路的输出端连接，受控元件的输出端与电源输出端连接，控制电路的输出端与电源输出端连接，电源输出端还用于连接负载。
本实施例中，受控元件为继电器、LED等电流驱动型受控元件。
以受控元件为继电器为例，如图2所示，是本发明中一种带控制功能的电容降压式电源的另一实施例的电路示意图。其中，L和N分别为市电的火线端和零线端，电阻R2、电容C5、电容C3和整流桥D3组成整流滤波电路，电阻R2、电容C5和电容C3实现市电的降压，整流桥D3实现整形滤波，整流后的电压为VPP，电阻R5为上拉电阻，K1为继电器，D1和D2为稳压管，Q1为MOS管，C4为充电电容。RLY1端可以接单片机的I/O口，单片机控制RLY1端输入高电平信号或低电平信号。VCC为电容降压式电源的电源输出端。
本实施例中，继电器K1有6个引脚，第一引脚和第二引脚为控制端，第三引脚至第六引脚为受控端。如图2所示，继电器K1的第一引脚1与电源输出端VCC连接，第二引脚2与电压VPP连接，第三引脚3和第四引脚4与电源输出端VCC连接，第五引脚5和第六引脚6与市电的火线端L连接。
该电路的具体工作原理如下：
当RLY1端输入高电平信号时，三极管Q2导通，Q2的集电极(图中Q2的引脚3)相当于接地，市电降压整形后的电压VPP通过电阻R3和电阻R4进行分压。当MOS管Q1的栅源电压超过导通电压时，MOS管Q1导通，此时继电器K1短路。市电经过整流桥D3整形后的电流，经过电阻R6、MOS管Q1给电容C4充电，并通过稳压管D1稳压。由于电阻R6的阻值一般设置的很小，MOS管Q1的导通电压也很小，即市电降压整形后的电压VPP和电源输出端VCC电压的数值相差不大，无法达到继电器K1的导通电压，继电器K1短路，此时VPP电压在3.3V左右，电源输出端VCC的电压也在3.3V左右。
当RLY1端输入低电平信号时，三极管Q2不导通，MOS管Q1的栅源电压为零，MOS管Q1断开，此时市电经过整流桥D3整形后的电流，通过稳压管D2给电容C4充电。市电降压整形后的电压VPP的电压值缓慢上升，电压VPP和电源输出端VCC电压之间达到继电器K1的导通电压(本实施例中，继电器K1的导通电压为24V)时，继电器K1导通，此时VPP电压在27.3V左右。
本实施例中，电阻R6用于降低MOS管Q1导通时的浪涌电流，电阻R3和电阻R4用于降低MOS管Q1的栅极电压应力，稳压管D2起到保护继电器K1和MOS管Q1的作用。
本实施例中，整流桥D3可选用MB6S，三极管Q2可选用3904，MOS管Q1可选用BSS84，当然，也可以根据实际需要选择其他合理的元器件。
在继电器K1短路和导通两种状态下，电源功耗分别为P＝I*3.3和P＝I*27.3，(电流I的大小由降压电容C3和市电大小决定)。在继电器K1短路(不工作)时，极大的降低了电源功耗。本实施例的电路设计非常精简，降低了成本和产品空间，有利于电源小型化设计。
更进一步的，可以设计多路继电器控制电路进行串联。如图3所示，是两路继电器控制电路串联，原理如同上述的一路继电器控制电路原理，即当RLY2端输入高电平信号时，继电器K2短路；当RLY2端输入低电平信号时，继电器K2导通。当RLY1端输入高电平信号时，继电器K1短路(继电器K1此时处于断开状态)，此时VPP≈V0；当RLY1端输入低电平信号时，继电器K1导通，此时VPP-V0＝24V，RLY2部分的控制原理也和RLY1部分的控制原理一样。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种带控制功能的电容降压式电源，其特征在于，包括整流滤波电路、受控元件、控制电路和电源输出端，所述整流滤波电路的输入端用于连接市电，所述整流滤波电路的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述受控元件的输入端与所述整流滤波电路的输出端连接，所述受控元件的输出端与所述电源输出端连接，所述控制电路的输出端与所述电源输出端连接，所述电源输出端还用于连接负载。
2.根据权利要求1所述的一种带控制功能的电容降压式电源，其特征在于，所述整流滤波电路包括第一电阻、第一电容、第二电容和整流桥，所述第一电阻的第一端用于连接市电的火线端，所述第一电阻的第二端分别与所述第一电容的第一端、所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述整流桥连接，所述第二电容的第二端用于连接市电的零线端，所述整流桥与控制电路的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种带控制功能的电容降压式电源，其特征在于，所述控制电路包括第二电阻、第三电阻、三极管、和场效应管，所述第二电阻的第一端分别与所述整流桥、所述场效应管的源极连接，所述第二电阻的第二端分别与所述场效应管的栅极、所述第三电阻的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述三极管的集电极连接，所述三极管的基极用于输入电平信号，所述三极管的发射极接地，所述场效应管的漏极与所述电源输出端连接。
4.根据权利要求3所述的一种带控制功能的电容降压式电源，其特征在于，还包括第一稳压管，所述第一稳压管的正极与所述电源输出端连接，所述第一稳压管的负极与所述整流桥连接。
5.根据权利要求4所述的一种带控制功能的电容降压式电源，其特征在于，还包括第三电容，所述第三电容的正极与所述第一稳压管的正极连接，所述第三电容的负极接地。
6.根据权利要求5所述的一种带控制功能的电容降压式电源，其特征在于，还包括第二稳压管，所述第二稳压管的正极接地，所述第二稳压管的负极与所述电源输出端连接。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种带控制功能的电容降压式电源，其特征在于，所述受控元件为电流驱动型受控元件。
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