CN1106587A - 调制输出的电网适配器 - Google Patents

Abstract

由分配电网供电、用于保证使该电网的电位和任 何接收器的高频工作电压或基本恒定电压相匹配的 电子装置，该装置包括一个桥式结构的自激振荡器， 其特征在于，适当选择电容器在自激振荡器平均工作 频率下的总的电抗值，这就可以在所述第二无源支线 的中心点和公共端点之间产生一个高频电压，保证在 去耦电容器的两端补偿一个低频交流电压，这基本可 以使取自电网上的电流为正弦波形，而缓冲电容器的 充电电压保持在约等于所述电网的峰值电压的恒定 大小的电位上。

Description

本发明涉及的是能使供电网的电压与接收器所要求的电压相匹配的电子设备，这种接收器的工作电压或高或低不尽相同。

目前常用的这种装置采用了桥式结构的自激振荡器，该振荡器的第一有源支线有两个串接的三极管，而其第二无源支线有两个串接的小容量的电容器。所述的自激振荡器的公共偏振端直接由整流电源电压充电，而未由整流桥的偏振输出回路进行滤波，此整流桥的未偏振的输入端接到的电源电压。

把高频输出电流从电压匹配变压器的次级二端提取出来，而该变压器的初级连在所述有源支线的中心点和所述有源支线的中心点之间。

尽管这种装置具有只使用电网中的几乎为正弦的，并与电源电压同相的电流的优点，但它主要的缺点是使市场的开拓增加负担，这在下面将要描述。

由于没有滤波，把由自激振荡器产生的高频电流用100Hz-120Hz的整流相间电压的分量调制到约100%。这种调制具有下述5个主要缺陷。

a）电流流过连接在输出端的接收器，该电流的振荡周期性地从0变到最大值，所谓最大值通常高于比值1.414，该比值应当在最大值和有效电压之间，这通常归因于用于高频的变压器的寄生电感。这种现象会使接收器，例如使开始时由直流电供电的卤素灯的使用寿命减少。

b）出于相同的理由，在由要求直流供电的接收器的情况下，这种超电压的整流需要使用快速二极管，二极管的晶片表面必须很大，以便有合适的效率，并使发热受到限制。

c）另外，在上述整流器的输出端之间，要求接一个大容量的电容器以便产生稳定的大的调制比，但这种承受高频电流的电容器是非常贵的。

d）调制电平指的是组装自激振荡器的晶体管确保对上述的超电流进行调制，这就要求所用的晶体管的尺寸很大，而且价格非常贵，并难以有效地控制该晶体管的安全面积。

e）调制电平指的是用于所述变压器中的铁氧体材料的快速饱和，为了防止发热的累积影响，该变压器必须很大，因而使价格更加昂贵，体积更加庞大。

f）这种装置的整个回路的可靠性是令人怀疑的，事实上，所述的自激振荡器没有一个连接在公共偏振端点之间的容量足够大的缓冲电容器而只有它的极小阻抗才可以接收极高的转换电压，这些转换电压周期性地由线路传送。在这种实施方案中，直接破坏的最大原因之一与这些现象直接有关，压感电阻（VDR）或“transil”都不能避免这些现象。

g）因这种装置只用2个串接的电容器来保证所述自激振荡器公共偏振端的高频去耦，所以所述电容器的高阻抗使高频干扰达到很高的比值，该比值只有在添加了体积大、费用昂贵的无线电屏蔽的滤波器以后才能达到正常情况可以接收的水平。

本发明的装置可以克服这些缺陷。

在通常的实施方式中，该装置也有一个桥式自激振荡器，该振荡器用了一个包括两个串接的三极管的第一有源支线和一个用了两个串接的电容器的第二无源支线。但与现有技术的装置的差别在于：用一个电容器切断所述桥的公共偏振端，该电容的容量可以尽可能的高，因此，该电容器消除了上述所有的缺陷。在电压匹配变压器的次极端之间提取高频输出电流，该变压器的初级线圈连在所述有源支线的中心点和所述无源支线的中心点之间。

选择构成所述无源支线的电容器的总电抗，以便在所述自激振荡器的工作频率下，在所述无源支线的中心点之间产生合适的电压。

将该高频电压加到第一整流桥的未经偏振的输入端，该整流桥的被适当定向的偏振输出与第二整流桥的偏振输出串接，该第二整流桥的未偏振输入接到电源电压，因此构成串联的两个整流桥接在所述自激振荡器的公共偏振端点之间。

用一个连接在所述第一桥的偏振输出和所述自激振荡器的公共偏振端点的某一端点之间的电容器对整流过的高频电压进行滤波。

该整流过的低频电压的大小基本等于电源电压的峰值，同时将该电压加到整流过的电源电压上，该整流过的低频电压就可使取自电网的电流得以补偿，不论所述去耦电容器的阻抗多小，它都基本保持为正弦波，并与电源电压同相。

用本发明的装置，可以制作一个能减少现有技术的装置所存在的缺陷的电子变压器，并可以满足国际惯例关于调和比、峰值因素和从50或60Hz的电网上所用的电流功率因素的要求

所附的图1描述了本发明装置的一个实施方式。

该装置有一个桥式自激振荡器，该振荡器的第一有源支线由串接的三极管1a和1b组成，而这两个三极管又分别与它们的逆平行二极管5a和5b相连，该振荡器的第二无源支线由串接的两个电容器4a和4b构成。

将所述第一支线的中间点用一个高频回路连到所述第二支线的中间点，该高频回路包括电压匹配变压器8的初级线圈8b，该变压器的次级线圈8a将适于接收器工作的电压加在C和D两端，接收器就是接在这两端的。

根据所述的实施方式，分别由定向的次级线圈7a和7c来保证对晶体管1a和1b的交错循环导通进行控制，这两个次级线圈属于控制变压器7，该变压器的初级线圈与匹配变压器8的初级线圈8b串接。

把分别含有电阻2a和电阻2b的两个比照回路分别串接在三极管1a和1b的控制回路中，其作用就是形成所述三级管的控制电流以便把转换损耗减到最小，在比照回路中电阻2a与二极管3a并联，电阻2b与二极管3b并联。

把去耦电容器14接在所述自激振荡器的桥的公共偏振端点为I和J之间。该电容器的充电串联电路一方面包括整流桥区13的偏振输出，另一方面包括由二极管17a和17b构成的整流桥的偏振输出。这两个二极管也经过适当的偏振。整流桥的非偏振输入由直流绝缘电容器15充电，该电容器的第二端接在所述无源支线的中间点，该无源支线有两个电容器4a和4b。

用一个常规电路来保证自激振荡器的触发电路。该常规电路使电阻6、电容器12和双端硅蒸馏器11与延迟二极管10相并联。

选择电容器4a和4b的总电抗，使流过它们的高频电流在它们的中间点和任一端点I和J之间产生大小合适的电压。该电压由电容器15加到二极管17a和17b的构成的桥的非偏振入口;该电压再以低频电压形式加到电容器18的两端，其振幅基本等于整流电源电压的峰值。所得到的这两个电压的增加可使电容器14在大致恒定的电压下得到充电，恒定电压的大小基本等于电源电压的峰值。在这些情况下，流过所述回路的高频电流具有基本恒定的电压波形，并在输出端C和D之间有最大的次级电压，而在整流区取出的电流由二极管17a和17b提供的电流进行补偿。因此在电网取出的电流基本保持正弦波并与电源电压同相。

可随意使用的具有负温度系数的电阻16的作用是，在装置通电加压以后，尤其是当接在输出端C和D之间的负载的阻抗为非线性时，消除电容器14两端出现的超电压现象。

整流桥件13的非偏振输入由无线电屏蔽的电感H、F9与电网相连接。考虑到电感器14的阻抗很小，所以该电感的尺寸可以很小。

图2为本发明装置的另一个实施方式。

该方式与上述的差别如下：

用单一的电容器4代替了两个电容器4a和4b，该电容器4的电抗等于电容器4a和4b的总电抗，这就可以在由二极管17a和17b构成的桥的非偏振输入加上振幅相同的电压。

不是由一个独立的变压器，而是由两个次级线圈8c和8d来保证对三极管1a和1b的交错循环导通进行控制，这两个次级线圈适当地进行定向，并与电压匹配变压器8偶合。

用一个串联电路构成自激振荡器工作的触发电路，该串联电路包括电压敏感元件21和通过三极管1b的控制线圈或发射基区或通过与变压器8耦合的辅助线圈而接在公共端点I和J之间的电容器22。

输出回路8a对整流桥20的非偏振输入进行充电，该整流桥的偏振输出由电容器23去耦，该电容器具有相对于K端点和L端点之间的最大直流稳定电压来讲的非临界值。

没有再将无线电屏蔽的电感9连在电网和整流桥件13的非偏置入口之间，而是将其与所述的桥件的偏置出口串联，这明显增加了去耦电容器18的效率。

图3表示本发明装置的最后一个实施例。

该实施例与前述的差别如下。

把匹配变压器8的初级线圈8b一分为二成为双滤波线圈8b′和8b″，它们的输入端连到电阻19的两端，而该电阻本身又与三极管1a和1b串联，所述双滤波线圈的两个输出端连在一起，这种特殊的设计可以消除所有因三极管1a和1b同时发生故障时的导通所引起的超高电流的危险。

把电容器24与电容器15并联起来，以便构成一个阻抗桥，该桥让电容器24释放一部分由自激振荡器产生的高频能量给整流桥的非偏振入口，该桥由二极管25a和25b组成，这两个定向偏振的二极管的输出端连到公共端点I和J。这样设计的目的在于，防止电容器18两端的最大电压超过电网的峰值电压。不论连接在输出端C和D之间的负载的反应项如何，这都可使取自电网的电流为正弦波。

接在整流桥的非偏振输入的半导体33在控制电路受到一个对极限电压敏感的电路作用时，它就可以循环地消除电容器4两端的电压降。该整流桥由两个二极管17a和17b构成，对极限电压敏感的电路能够探测到电路中所选择的某点上的电位的升高。例如该点可以是I端点、H端点或表示耦合到变压器8的次级输出的G端点。所以由半导体33控制的导通可以调节加在输出端C和D之间的电压，例如这可以由通过调节手动电位器35来调节加在连接在所述端头之间的接收器上的功率，或可以自动地保证对所述输出电压进行调节，尽管电源电压变化也是为此。把另一个半导体27连在变压器8的初级线圈的输出和公共端点I或J之间。所实现的导通就可以发送流过所述变压器的交流电流，又可以恒定地制止桥式自激振荡器的工作，如果装置保持与电网连接，这就归助于：含有阈值元件21和电容器22的触发系统只有在重新操作开关37以后才能提供新的脉冲。这种制止由半导体27的控制回路的作用而获得，而该控制回路的运行是由对极限电压敏感的回路提供的。该对极限电压敏感的回路能够探测到电路中的选择的某一点上的电位的升高，特别是端点I或J的电位的升高。这里为此所用的回路有与电容器30及分压桥并联的双端硅整流器28，分压桥是由电阻31和32组成的。对自激振荡器的约束也可以通过在三极管1b的控制回路和公共端点J之间接上半导体27来得到。这两个分别求助于半导体27和半导体33的回路也可以通过超高电流的探测得以控制，该超高电流是在所选择的属于组成本装置的回路中的某两端之间提取出来的。

正如刚才描述的那样，本发明的装置可以防止前面提到的5个主要缺陷。

本装置可以制造能满足于根据国际准则颁分的要求的多种电子适配器，这里所述的国际准则的内容有：取自电网中的电流，可忽略的调和比、接近1.414的峰值因素和当输出的整流或未被整流的适合于接在输出端的接收器的电压几乎为稳定电压时与电源差不多的功率因素，并且该电压只在可忽略的100Hz或120Hz下呈现出剩余调制比。

显然，根据上面的描述可以看出，本发明并不限于专指的这些实施方式，相反，本发明包括所有的实施方案。

Claims (14)

1、由分配电网供电、用于保证使该电网的电位和任何接收器的高频工作电压或基本恒定电压相匹配的电子装置，该装置包括一个桥式结构的自激振荡器，该振荡器有一个由三极管1a和1b串联而成的第一有源支线和一个由电容器4a和4b串联而成的第二无源支线，所述桥的公共偏振端点I和J由一个回路充电，该回路包括第一整流桥13的偏振输出回路和第二整流桥的适当定向的偏振输出回路，第一整流桥的未偏振输入回路与电网相连，第二整流桥的未偏振输入回路由向高频回路提取的大小合适的电压进行充电，该高频回路处在所述自激振荡器的第一和第二支线之间，其特征在于，适当选择电容器4a和4b在自激振荡器平均工作频率下的总的电抗值，这就可以在所述第二无源支线的中心点和公共端点I或J之间产生一个高频电压，该电压被加到所述第二整流桥的未偏振输入回路上，第二整流桥包括经适当偏振的两个二极管17a和17b。该高频电压可以在所述第二整流桥的偏振输出回路的高频时，保证在去耦的电容器18的两端补偿一个低频交流电压，该低频交流电压的最大值基本等于整流区的峰值电压，这基本可以使取自电网上的电流为正弦波形，而缓冲电容器14的充电电压保持在约等于所述电网的峰值电压的恒定大小的电位上，由属于变压器8的次级线圈8a把转换电压加到接收器上，该变压器的输入线圈8b连在构成自激振荡器的所述第一有源支线和第二无源支线之间。

2、根据权利要求1的装置，其特征在于用单一的连在偏振端点I或J的电容器4代替两个电容器4a和4b，该电容器4的电抗等于电容器4a和4b的总电抗。

3、根据权利要求1和2之一的装置，其特征在于将一个直流绝缘电容器15与匹配变压器8的初级线圈8b串联连接。

4、根据权利要求1至3之一的装置，其特征在于将一个负温度系数的电阻16连接在高频去耦电容器18的两端，或连接在二极管17b的两端。

5、根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于由适当定向、并与控制变压器7相耦合的次级线圈7a和7c来保证三极管1a和1b的循环交替导通。控制变压器的初级线圈7b与匹配变压器8的初级线圈8b串接。

6、根据权利要求1至4之一的装置，其特征在于由适当定向，并与匹配变压器8相耦合的次级控制线圈8c和8d来保证三极管1a和1b的循环交替导通。

7、根据权利要求1至6之一的装置，其特征在于构成三极管1a和1b的控制电流的对照回路或是有一个与适当偏振的三极管3a并联的电阻2a，或是有一个与适当偏振的三极管3b并联的电阻2b，或是接在有关的控制回路中。

8、根据权利要求1至7之一的装置，其特征在于匹配变压器8的初级线圈8b一分为二成为双滤波线圈，它们的输入端分别与电阻19的两端相连，而该电阻本身又与三极管1a和1b串联，所述双滤波线圈8b′和8b″的两个输出端连在一起。

9、根据权利要求8至9之一的装置，其特征在于并联电抗的两个电容器15和24构成所用的阻抗分压器，以便将电容器24的空端连到由二极管25a和25b构成的整流桥的非偏振输入，而该整流桥的基本定向的偏振输出回路被连接在二个公共端点I和J之间，根据常规，这种特殊设计使会耦电容器18两端的最大电压不超过电源电压的峰值。

10、根据权利要求1至9之一的装置，其特征在于：在匹配变压器8的次级线圈8a的输出端之间接有高频整流桥20的非偏振输入回路，该高频整流桥的经电容器23去耦的输出回路在K端和L端之间释放出一恒定电流，电流的大小基本不变，该电流作用到有关的接收器上。

11、根据权利要求1至10之一的装置，其特征在于将无线电屏蔽的电感H、F9与整流桥13的偏振输出回路串接。

12、根据权利要求1至11之一的装置，其特征在于连接在二极管17b两端的半导体33借助其短暂的由电压敏感设备控制的导通来确保对加在C端点和D端点或K端点和L端点之间的输出电压的调节，并使用了构成装置的回路的具有特性的参考电位。

13、根据权利要求1至11之一的装置，其特征在于连接在匹配变压器8的初级线圈8b或8b′/8b″的输出端之间的半导体27通过它的导通来稳定地确保制止自激振荡器的工作，该导通由能够探测构成本装置特征的电位或电流的变化的触发电路得以保证。

14、根据权利要求13的装置，其特征在于半导体27接在属于三极管1a和1b的控制回路的端头的一端，其临时导通确保制止自激振荡器的工作。