CN114578739B - 一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路及工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路，包括整流模块、检测模块、MOS管开关模块、驱动模块以及滤波模块；整流模块的输入端接交流电，整流模块的输出端通过MOS管开关模块与滤波模块连接，滤波模块的输出端输出直流电；检测模块检测整流模块输出端的电压，检测模块通过驱动模块控制MOS管开关模块的导通和截止，检测模块设定一电压阀值，当整流模块输出的电压位于零点与电压阀值之间时，MOS管开关模块导通，检测模块检测到整流模块输出的电压高于电压阀值时，MOS管开关模块截止，设定的电压阀值小于整流模块输出的电压的波峰；检测模块包括单片机Z2。采用上述技术方案，可以实现对交流电波谷能量的利用。另外，本发明还提供了相应的工作方法。
Description
技术领域
本发明涉及直流稳压电路技术领域，尤其是一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路及工作方法。
背景技术
现有的很多电器都使用开关电源，而开关电源往往只使用了交流电的波峰，这样它们表现在功率因数上只有零点几，也就是说交流电的波谷能量没有使用。根据能量守恒，没有被利用的能量将会变成热量浪费掉，因此需要改进。
发明内容
本发明目的是提供一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路及工作方法，能够有效利用交流电的波谷能量，提高能量的利用效率。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路，包括整流模块、检测模块、MOS管开关模块、驱动模块、滤波模块以及辅助电源模块；所述整流模块的输入端接交流电，整流模块的输出端通过MOS管开关模块与滤波模块连接，滤波模块的输出端输出直流电；所述检测模块检测整流模块输出端的电压，检测模块通过驱动模块控制MOS管开关模块的导通和截止，所述检测模块设定一电压阀值，当整流模块输出的电压位于零点与电压阀值之间时，MOS管开关模块导通，检测模块检测到整流模块输出的电压高于电压阀值时，MOS管开关模块截止，所述设定的电压阀值小于整流模块输出的电压的波峰；所述检测模块包括单片机Z2，所述辅助电源模块为单片机Z2及驱动模块供电。
进一步的，所述整流模块为整流桥B1，所述MOS管开关模块包括MOS管Q5，所述整流桥B1的输出端A与MOS管Q5 的D极连接，MOS管Q5 的S极与滤波模块连接，所述检测模块通过驱动模块与MOS管Q5 的G极连接。
进一步的，所述驱动电路包括光耦Z5、MOS管Q2以及MOS管Q4，所述光耦Z5通过MOS管Q2、MOS管Q4实现对MOS管Q5的驱动。
进一步的，所述驱动电路还包括电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R15、电阻R16、电阻R20、电容C17和电容C20，所述单片机Z2的引脚RA0通过电阻R15与光耦Z5的正极连接，所述光耦Z5的负极接地，所述光耦的引脚C通过并联设置的电阻R9和电容C17与MOS管Q2、MOS管Q4的G极连接，所述辅助电源模块与MOS管Q2的D极连接，所述MOS管Q2的S极通过电阻R8与MOS管Q4的D极连接，所述MOS管Q2的S极通过电阻R8、电阻R16与MOS管Q5的G极连接， MOS管Q4的S极、MOS管Q5的S极连接以及光耦Z5的E极接地，所述MOS管Q5的G极通过电阻R20接地；所述辅助电源模块通过电阻R11与光耦C极连接，辅助电源模块通过电容C20接地。
进一步的，所述辅助电源模块外接交流电，所述辅助电源模块包括第一输出引脚，所述第一输出引脚输出+12V电压，所述第一输出引脚与MOS管Q2的D极连接，第一输出引脚通过电阻R11与光耦的C极连接。
进一步的，所述滤波模块包括二极管D3、电阻R18、热敏电阻NTC、电感L1、电容C7、电容C8以及电容C18；所述MOS管Q5的S极与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极通过电阻R18接地，二极管D3的阴极连接热敏电阻NTC的一端，热敏电阻NTC的另一端分别连接电容C18的正极以及电感L1的输入端，电容C18的阴极接地，电感L1的输出端分别连接电容C7的正极以及电容C8的正极，电容C7的负极以及电容C8的负极接地，所述电感L1的输出端输出直流电压V0。
进一步的，所述检测模块还包括分压单元，所述分压单元包括电阻R21、电阻R22，单片机Z2的引脚RA1通过电阻R21与整流模块的输出端连接，单片机Z2的引脚RA1通过电阻R22接地。
一种采用前述直流稳压电路的工作方法，单片机Z2设定一电压阀值，输入的交流电通过整流桥B1整流，电阻R21、R22分压，单片机Z2检测整流桥B1的输出端A输出的正弦波正半周的零点，检测到零点时，单片机Z2控制驱动模块让MOS管Q5导通，单片机Z2检测到整流桥B1的输出端A大于电压阀值时，MOS管Q5截止并继续检测整流桥B1的输出端A的电压，当整流桥B1的输出端A处的正弦波从波峰下降到小于电压阀值时MOS管Q5继续导通；通过MOS管Q5的导通和截止，将整流桥B1的输出端A的波谷电压输出，然后经过D3滤波，得到直流电压V0。
进一步的，驱动模块包括MOS管Q2和MOS管Q4，单片机Z2发出的开关指令通过光电转换驱动MOS管Q2和MOS管Q4导通以及截止，从而实现隔离和驱动MOS管Q5导通和截止。
采用上述技术方案，单片机Z2设定一电压阀值，输入的交流电通过整流桥B1整流，分压模块分压，单片机Z2检测整流桥B1的输出端A输出的正弦波正半周的零点，检测到零点时，单片机Z2控制驱动模块让MOS管Q5导通，单片机Z2检测到整流桥B1的输出端A大于电压阀值时，MOS管Q5截止并继续检测整流桥B1的输出端A的电压，当整流桥B1的输出端A处的正弦波从波峰下降到小于电压阀值时MOS管Q5继续导通；通过MOS管Q5的导通和截止，这样可以将整流桥B1的输出端A的波谷电压输出，然后经过D3滤波，得到直流电压V0，进而有效的利用交流电的波谷能量。
附图说明
图1为本发明的电路图。
图2为整流桥B1输出的电压波形图。
图3为通过MOS管Q5的导通和截止后输出的电压波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明进行说明。
如图1所示，一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路，包括整流模块、检测模块、MOS管开关模块、驱动模块、滤波模块以及辅助电源模块。
整流模块的输入端接交流电，整流模块的输出端通过MOS管开关模块与滤波模块连接，滤波模块的输出端输出直流电，检测模块检测整流模块输出端的电压，检测模块通过驱动模块控制MOS管开关模块的导通和截止，检测模块设定一电压阀值V1，当整流模块输出的电压位于零点与电压阀值V1之间时，MOS管开关模块导通，检测模块检测到整流模块输出的电压高于电压阀值V1时，MOS管开关模块截止，设定的电压阀值V1小于整流模块输出的电压的波峰。
具体的，检测模块包括单片机Z2和分压单元，分压单元包括电阻R21、电阻R22，单片机Z2的引脚RA1通过电阻R21与整流模块的输出端连接，单片机Z2的引脚RA1通过电阻R22接地。
辅助电源模块输入端连接交流电，辅助电源模块包括辅助电源Z1，辅助电源Z1包括第一输出引脚和第二输出引脚，第一输出引脚输出+12V电压，第二输出引脚输出+5V电压，辅助电源Z1产生+15V电压供驱动模块使用，产生+5V电压供单片机Z2使用。
整流模块为整流桥B1，MOS管开关模块包括MOS管Q5，整流桥B1的输出端A与MOS管Q5的D极连接，MOS管Q5的S极与滤波模块连接，检测模块通过驱动模块与MOS管Q5的G极连接。
驱动电路包括光耦Z5、MOS管Q2以及MOS管Q4，光耦Z5通过MOS管Q2、MOS管Q4实现对MOS管Q5的驱动。
具体的，驱动电路还包括电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R15、电阻R16、电阻R20、电容C17和电容C20，单片机Z2的引脚RA0通过电阻R15与光耦Z5的正极连接，光耦Z5的负极接地，光耦的引脚C通过并联设置的电阻R9和电容C17与MOS管Q2、MOS管Q4的G极连接，第一输出引脚与MOS管Q2的D极连接，MOS管Q2的S极通过电阻R8与MOS管Q4的D极连接，MOS管Q2的S极通过电阻R8、电阻R16与MOS管Q5的G极连接， MOS管Q4的S极、MOS管Q5的S极连接以及光耦Z5的E极接地，MOS管Q5的G极通过电阻R20接地；第一输出引脚通过电阻R11与光耦的C极连接，辅助电源模块通过电容C20接地。
滤波模块包括二极管D3、电阻R18、热敏电阻NTC、电感L1、电容C7、电容C8以及电容C18；MOS管Q5的S极与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极通过电阻R18接地，二极管D3的阴极连接热敏电阻NTC的一端，热敏电阻NTC的另一端分别连接电容C18的正极以及电感L1的输入端，电容C18的阴极接地，电感L1的输出端分别连接电容C7的正极以及电容C8的正极，电容C7的负极以及电容C8的负极接地，电感L1的输出端输出直流电压V0。
一种采用前述直流稳压电路的工作方法，单片机Z2设定一电压阀值V1，输入的交流电通过整流桥B1整流，得到如图1所示的正弦波正半周，电阻R21、R22分压，单片机Z2检测整流桥B1的输出端A输出的正弦波正半周的零点，检测到零点时，单片机Z2控制驱动模块让MOS管Q5导通，单片机Z2检测到整流桥B1的输出端A大于电压阀值V1时，MOS管Q5截止并继续检测整流桥B1的输出端A的电压，当整流桥B1的输出端A处的正弦波从波峰下降到小于电压阀值V1时MOS管Q5继续导通；通过MOS管Q5的导通和截止，将整流桥B1的输出端A的波谷电压输出，如图2所示。然后经过D3滤波，得到直流电压V0。驱动模块包括MOS管Q2和MOS管Q4，单片机Z2发出的开关指令通过光电转换驱动MOS管Q2和MOS管Q4导通以及截止，从而实现隔离和驱动MOS管Q5导通和截止。
采用上述技术方案，单片机Z2设定一电压阀值V1，输入的交流电通过整流桥B1整流，分压模块分压，单片机Z2检测整流桥B1的输出端A输出的正弦波正半周的零点，检测到零点时，单片机Z2控制驱动模块让MOS管Q5导通，单片机Z2检测到整流桥B1的输出端A大于电压阀值V1时，MOS管Q5截止并继续检测整流桥B1的输出端A的电压，当整流桥B1的输出端A处的正弦波从波峰下降到小于电压阀值V1时MOS管Q5继续导通；通过MOS管Q5的导通和截止，这样可以将整流桥B1的输出端A的波谷电压输出，然后经过D3滤波，得到直流电压V0，进而有效的利用交流电的波谷能量。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原理之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (2)
1.一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路，其特征在于：包括整流模块、检测模块、MOS管开关模块、驱动模块、滤波模块以及辅助电源模块；
所述整流模块的输入端接交流电，整流模块的输出端通过MOS管开关模块与滤波模块连接，滤波模块的输出端输出直流电；
所述检测模块检测整流模块输出端的电压，检测模块通过驱动模块控制MOS管开关模块的导通和截止，所述检测模块设定一电压阀值，当整流模块输出的电压位于零点与电压阀值之间时，MOS管开关模块导通，检测模块检测到整流模块输出的电压高于电压阀值时，MOS管开关模块截止，所述设定的电压阀值小于整流模块输出的电压的波峰；
所述检测模块包括单片机Z2，所述辅助电源模块为单片机Z2及驱动模块供电，
所述整流模块为整流桥B1，所述MOS管开关模块包括MOS管Q5，所述整流桥B1的输出端A与MOS管Q5的D极连接，MOS管Q5的S极与滤波模块连接，所述检测模块通过驱动模块与MOS管Q5的G极连接，
驱动电路包括光耦Z5、MOS管Q2以及MOS管Q4，所述光耦Z5通过MOS管Q2、MOS管Q4实现对MOS管Q5的驱动，
所述驱动电路还包括电阻R8、电阻R9、电阻R11、电阻R15、电阻R16、电阻R20、电容C17和电容C20，所述单片机Z2的引脚RA0通过电阻R15与光耦Z5的正极连接，所述光耦Z5的负极接地，所述光耦的引脚C通过并联设置的电阻R9和电容C17与MOS管Q2、MOS管Q4的G极连接，所述辅助电源模块与MOS管Q2的D极连接，所述MOS管Q2的S极通过电阻R8与MOS管Q4的D极连接，所述MOS管Q2的S极通过电阻R8、电阻R16与MOS管Q5的G极连接，MOS管Q4的S极、MOS管Q5的S极连接以及光耦Z5的E极接地，所述MOS管Q5的G极通过电阻R20接地；
所述辅助电源模块通过电阻R11与光耦C极连接，辅助电源模块通过电容C20接地，
所述辅助电源模块外接交流电，所述辅助电源模块包括第一输出引脚，所述第一输出引脚输出+12V电压，所述第一输出引脚与MOS管Q2的D极连接，第一输出引脚通过电阻R11与光耦的C极连接，
所述滤波模块包括二极管D3、电阻R18、热敏电阻NTC、电感L1、电容C7、电容C8以及电容C18；
所述MOS管Q5的S极与二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极通过电阻R18接地，二极管D3的阴极连接热敏电阻NTC的一端，热敏电阻NTC的另一端分别连接电容C18的正极以及电感L1的输入端，电容C18的阴极接地，电感L1的输出端分别连接电容C7的正极以及电容C8的正极，电容C7的负极以及电容C8的负极接地，所述电感L1的输出端输出直流电压V0，
所述检测模块还包括分压单元，所述分压单元包括电阻R21、电阻R22，单片机Z2的引脚RA1通过电阻R21与整流模块的输出端连接，单片机Z2的引脚RA1通过电阻R22接地。
2.一种采用权利要求1所述的一种利用交流电波谷能量的直流稳压电路的工作方法，其特征在于：
单片机Z2设定一电压阀值，输入的交流电通过整流桥B1整流，电阻R21、R22分压，单片机Z2检测整流桥B1的输出端A输出的正弦波正半周的零点，检测到零点时，单片机Z2控制驱动模块让MOS管Q5导通，单片机Z2检测到整流桥B1的输出端A大于电压阀值时，MOS管Q5截止并继续检测整流桥B1的输出端A的电压，当整流桥B1的输出端A处的正弦波从波峰下降到小于电压阀值时MOS管Q5继续导通；
通过MOS管Q5的导通和截止，将整流桥B1的输出端A的波谷电压输出，然后经过D3滤波，得到直流电压V0，
驱动模块包括MOS管Q2和MOS管Q4，单片机Z2发出的开关指令通过光电转换驱动MOS管Q2和MOS管Q4导通以及截止，从而实现隔离和驱动MOS管Q5导通和截止。
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