CN1219695A - 藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路 - Google Patents

藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路 Download PDF

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Abstract

一种藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路,是一种由电容器及桥式整流装置串联构成的降压限流整流电路,其特征在于:在整流电路的输出端并联设置可控分流电路装置,藉以主动控制输出端电压的设定状态。其主要包括有下列元器件:交流电源、主动电容器、变压器、整流装置、第一滤波电容、可控分流装置和输出电压控制装置。

Description

藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路
本发明涉及一种藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路。
传统的藉主动电容器为降压元件及经桥式整流装置将交流转变为直流的电源电路与传统的藉变压器降压的直流电源电路相比较，体积小、重量轻、成本低，而与高频载波控制的开关式电源电路相比较，体积与重量相近，但热损少、成本更低且无杂讯干扰，因此近年来逐渐由小功率的应用而渐渐扩大到中大功率的范围，但是，主动电容器作为降压元件时与传统串联的主动电阻一样，其输出端的电压与输出电流呈相反互动，即输出电流加大时输出电压降低，输出电流变小时输出电压升高。
本发明的目的是提供一种藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，以便在整流电路的输出端并联设置可控分流电路装置，以便主动控制输出端电压，使之稳定于设定值。
本发明是这样实现的：该电路是一种由电容器及桥式整流装置串联构成的降压限流整流电路，其特征在于：在整流电路的输出端并联设置可控分流电路装置，藉以主动控制输出端电压的设定状态，其主要由如下元器件构成：
-交流电源100：含直接来自市电或来自变压器二次输出侧的单相或多相交流电源。
-主动电容器101：由适合运行于交流电源的电容器101所构成，其直接串联于交流电源100与整流装置103之间；或串联于交流电源100与变压器102一次侧之间；或串联于变压器102二次侧与整流装置103之间；该电容器101两端可依需要并联泄放电阻R101；
-变压器102：设置在交流电源100与整流装置103之间，以改变交流电源100的电压值，变压器102内具有一次及二次隔离绕组的隔离型结构或具有自耦绕组的自耦变压器结构，其二次侧输出绕组可依与整流装置103匹配而呈中间抽头的三端式二次侧绕组或为两端式二次绕组；变压器102是选择性装置，可依电路的需要而选择设置变压器102并在变压器102输入侧或输出侧串联主动电容器101，或省略变压器102而由交流电源100直接串联主动电容器101而输入整流装置；
-整流装置103：由固态整流器构成的全波桥式整流装置，以将输入端的交流电转换成全波直流输出；
-第一滤波电容器104：其并联在整流装置103的输出端的正负两端以减少电压波动；该电容器可依电路需要而作选择设置或不设置；
-可控分流装置105：由线性或开关式的固态或机电元件或可控硅所构成，并联于整流装置103输出端，以便在因负载减轻或电源侧电压升高而导致整流装置103输出电压升高时，产生线性或开关式分流功能以维持输出电压的稳定；
-输出电压控制装置106：由机电或固态元件所构成，可控制可控分流装置105的运行状态，进而控制此项藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路输出端的电压；其构成包含有：
(1)由限流电阻R110与齐纳二极管ZD110两者串联后并联于电源的一端与可控分流装置的控制端之间而构成的具有固定偏压的输出电压控制装置；
(2)由固定分压电阻R111、R112并联于电源两端之间，其抽头端与可控分流装置间串设齐纳二极管ZD110以构成具有比例偏压的输出电压控制装置；
(3)由可变电阻VR110并联于电源两端之间，由可变电阻输出端与可控分流装置之间串设齐纳二极管ZD110以构成可调控偏压的输出电压控制装置；
(4)由脉冲调控功能输出电压控制装置CL110控制脉冲宽度(PWM)构成输出电压控制装置，以控制可控分流装置；
(5)由可作触发相位角调控的电路构成输出电压控制装置；
-隔离二极管107：串联于电源输出通往第二滤波电容器108的一端及再通往负载109，以防止第二滤波电容器108所蓄存电能对电源的逆向倒流；该隔离二极管107可依电路需求而作选择设置或不设置；
-第二滤波电容器108：并联于电路通往负载的输出端，以进一步减少电压波动，该电容器可依电路需求而作选择设置或不设置；
负载109：为匹配于本发明电源电路输出端的电阻性或电阻与电感混合性负载或充蓄电性负载或回转电机负载；
-本发明电路依需要设置的保险丝、断路器类各式过载或短路保护元件以及各种浪涌电压吸收保护元件与各种干扰杂讯吸收元件；
-负载端电压检测装置110：匹配于负载109两端以反馈所检测的电压信号至输出电压控制装置106，进而对可控分流装置105作电压反馈控制，该负载端电压检测装置由机电或固态电路元件构成，并可依电路需要而作选择设置或不设置。
-负载电流检测装置111：串联于负载109与电源之间的以反馈所检测的电流信号至输出电压控制装置106，进而对可控分流装置105作电流反馈控制，该负载电流检测装置111由机电或固态电路元件构成，并可依电路需要而作选择设置或不设置；
-控制介面112：由机电或固态电路元件所构成的人工或机电信号控制介面，以控制输出电压控制装置106及可控分流装置105，该控制介面112可依系统需求而作选择设置或不设置。
本发明包括有主动电容器101直接与全波整流装置103交流输入端串联的。
本发明包括有主动电容器101与变压器102一次绕组串联而由变压器102二次绕组输往全波整流装置103的。
本发明包括有主动电容器101串接于变压器102二次绕组与整流装置103之间电路的。
本发明包括有主动电容器101串接于变压器102一次绕组而由变压器具有中间抽头的二次绕组两端分别串联二极管构成全波整流电路的。
本发明包括在交流三相电源与三相全波整流装置103之间的各相分别串联主动电容器101而构成三相全波整流输出。
本发明包括由交流三相电源输往三相变压器102，而三个主动电容器101分别串联于三相变压器102的二次侧绕组与全波整流装置103之间。
本发明包括直接由主动电容器101串设在单相交流电源100与负载109之间，而全波桥式整流装置103的交流端则并联在交流输出两端，而整流装置103的正负端顺向并联可控分流装置105，以及选择性设置串联在输出端的负载电流检测装置111，或并联在输出端的负载端电压检测装置110，以作相对电流或电压的检测，进而控制输出电压控制装置106，以调控负载两端的交流输出电压或电流。
本发明包括经全波整流后的全波脉动直流直接并联线性或开关式固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置105，以接受输出电压控制装置106的控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括经全波整流直流输出端并联第一滤波电容104，再并联线性或开关式的固态或机电元件所构成的可控分流装置105，以接受输出电压控制装置106的控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括由线性或开关式的固态或机电元件所构成的可控分流装置105为接受固定偏压式输出电压控制装置106所控制，其固定偏压来自串联的齐纳二极管ZD110(含进一步串联限流电阻R110)而获得，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括由可控硅SCR110所构成的可控分流装置105是接受可变电阻VR110所控制，其可控偏压来自可变电阻VR110及其输出端所串联的齐纳二极管ZD110而获得的，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括输出电压控制装置106藉来自并联于电源两端分压电阻R111及R112的抽头与可控分流装置105输入端之间串联齐纳二极管ZD110构成比例偏压，来控制由线性或开关式固态或机电元件或可控硅SCR110所构成的可控分流装置105，上述分压电阻含有其他可设定电位的电路所构成的，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括输出电压控制装置106藉来自并联于电源两端的可变电阻VR110输出端与可控分流装置105输入端之间串联齐纳二极管ZD110构成固定偏压，来控制由线性或开关式固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括由线性或开关式的固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置105可以接受脉冲调控功能输出的电压控制装置CL110作脉冲宽度调控(PWM)的输出电压控制装置106所控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及可依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括由可控硅SCR110所构成的可控分流装置105是接受可变电阻VR111及移相电容C110、触发二极管D110所构成的可作触发相位角调控的输出电压控制装置106所控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明包括并联在可控分流装置105的直流电源可顺向串联隔离二极管107，再通往输出电压控制装置106及负载。
本发明包括并联于可控分流装置105的电源可顺向串接隔离二极管107后，再并联输出电压控制装置106及并联第二滤波电容器108再通往负载。
本发明包括由上述权利要求2至8及权利要求10至18所述的各种功能电路组合而成。
本发明包括由上述权利要求2至8及权利要求10至18所述的各种功能电路组合而成，其输出侧供驱动电阻性或含电阻及电感性或可充电蓄电池直流负载。
本发明包括直接由主动电容器101串设在单相交流电源100与负载109之间，并在通往负载109的交流输出两端并联全波整流装置103，以及在全波整流装置103的正负输出端顺极性并联固态线性或开关式固态可控分流元件构成可控分流装置105，以及选择性设置串联在输出端的负载电流检测装置111或并联在输出端的负载端电压检测装置110，以作相对电流或电压的检测，进而控制输出电压控制装置106，以调控负载两端的交流输出电压或电流。
本发明其后段输出电路可进一步通过多层串联式可控分流装置的安设而构成多电压输出电路，多层串联式可控分流电路的构成特征是由两组或两组以上线性或开关式固态或机电元件或可控硅所串联构成，再并联于前段电源输出端，而各组可控分流电路分别连接于所匹配的输出电压控制装置，可以分别接收其控制，并由电源两端及各组可控分流元件的串接点共同构成多电压抽头以分别输出驱动各个负载。
本发明其多电压输出电路具有提供全波整流电能的前段整流电路，以及由两个线性或开关式固态或机电元件所构成的两组可控分流电路105呈顺极性串联再并联于电源，并分别匹配于各个输出电压控制装置106，并由上述两组可控分流电路的串接点及正负电源共同构成多电压抽头输出，以分别驱动负载，上述两组电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明其多电压输出电路具有提供全波整流电能的前段整流电路，以及由两个可控硅SCR110所构成的两组可控分流电路105呈顺极性串联再并联于电源，并分别匹配于各个输出电压控制装置106，并由上述两组可控硅SCR110所构成的可控分流电路的串接点及正负电源共同构成多电压抽头输出，以分别驱动负载，上述两组电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极体107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
本发明其多电压输出电路包含有由主动电容器101串接于交流电源100，以及由两组全波桥式整流装置103的交流端相互串联再并联于交流电源100输出端，而两组呈线性或开关式固态或机电元件则分别顺极性并接于各个桥式整流装置103的正负端之间而构成可控分流装置105，以及选择性设置串联于输出端的负载电流检测装置111或并联于输出端的负载端电压检测装置110，以作相对电流或电压检测，进而控制输出电压控制装置106调控上述两组全波桥式整流装置103串接点及交流电源两端所共同构成多电压抽头的交流输出电压或电流。
本发明其多电压输出电路含有两阶或两阶以上的电路，其构成原则是：
-多电压抽头分压输出的电压阶数为两阶或两阶以上；
-依多电压抽头分压输出的电压阶数而设置相同数目的可控分流装置105作串联联结，并由串接点作多电压抽头输出；
-依多电压抽头分压输出的电压阶数而设置相同数目的各个输出电压控制装置106，以分别对可控分流装置105进行控制；
-设置共同的输出电压控制装置对各个可控分流装置105进行控制。
本发明其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置106对可控分流装置105作固定偏压或比例偏压或可作触发相位角调控的控制电路，其与输出电压之间可以不另设前置稳压电路而与输出电压随动。
本发明其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置106对可控分流装置105作固定偏压或比例偏压或可作触发相位角调控的控制电路，其与输出电压之间可以设置前置稳压电路，以改善因输出电压变动而影响对可控分流装置105的控制。
本发明其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置106对可控分流装置105是由脉冲调控功能输出电压控置装置CL110作脉宽调控(PWM)的电路型态时，其与输出电压之间可依需要选择设置前置稳压电路或不设置的选择。
本发明其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置106可接受负载侧的反馈信号以对可控分流装置105作相对应的分流电流以控制输出端电压或输出电流。
本发明是通过电容器及桥式整流装置串联构成的降压限流整流电路，以在整流电路的输出端并联设置可控分流电路装置，从而主动控制输出端的设定电压。该电路新颖，功能效益明确。
下面结合附图详细说明本发明的特征及优点。
图1是本发明的基本电路方框图；
图2是本发明由主动电容器直接与全波整流装置交流输入端串联电路示意图；
图3是本发明由主动电容器与变压器一次绕组串联而由变压器二次绕组输往全波整流装置电路示意图；
图4是本发明由主动电容器串联于变压器二次绕组与整流装置之间电路示意图；
图5是本发明由主动电容器串联于变压器一次绕组而由变压器具有中间抽头的二次绕组与两个二极管构成的全波整流电路示意图；
图6是本发明由三组主动电容器分别串联于三相交流电源与三相全波整流器之间的电路示意图；
图7是本发明由三组主动电容器分别串联于变压器二次绕组与三相分波整流装置之间的电路示意图；
图8是本发明由主动电容器串设在单相电源与负载之间，而全波桥式整流器的交流端并联在交流输出两端的电路示意图；
图9是本发明的前段直流输出端直接并联可控分流装置的电路示意图；
图10是本发明直流输出端先并联滤波电容，再并联可控分流装置的电路示意图；
图11是本发明由固定偏压式输出电压控制装置控制的由线性或开关式固态可控分流元件或机电元件所构成的可控分流装置的电路示意图；
图12是本发明由可控电压输出电压控制装置控制的由可控硅构成的可控分流装置的电路示意图；
图13是本发明由分压电阻及串联在电源与可控分流装置控制端的齐纳二极管构成比例偏压电路示意图；
图14是本发明由可调整及调定偏压的输出电压控制装置控制的可控分流装置电路示意图；
图15是本发明由脉冲调控功能输出电压控制装置作脉冲宽度调控(PWM)的输出电压控制装置控制可控分流装置电路示意图；
图16是本发明由可作触发相位角调控的输出电压控制装置控制由可控硅构成的可控分流装置电路示意图；
图17是本发明的输出端顺向串联隔离二极管的电路示意图；
图18是本发明的输出端并联滤波电容器的电路示意图；
图19是本发明由主动电容器串设在单相交流电源及负载之间，并在通往负载的交流电能输出两端并联全波整流装置及可控分流装置的电路示意图；
图20是本发明的多电压输出电路的实施例图之一；
图21是本发明的多电压输出电路的实施例图之二；
图22是本发明的多电压输出电路的实施例图之三；
图23是本发明输出端设有前置稳压电路的电路示意图；
参见图1所示的本发明藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路的基本电路方框图，其主要构成如下：
-交流电源100：含直接来自市电或来自变压器二次输出侧的单相或多相交流电源。
-主动电容器101：由适合运行于交流电源的电容器101所构成，其直接串联于交流电源100与整流装置103之间；或串联于交流电源100与变压器102一次侧之间；或串联于变压器102二次侧与整流装置103之间；该电容器101两端可依需要并联泄放电阻R101；
-变压器102：设置在交流电源100与整流装置103之间，以改变交流电源100的电压值，变压器102内具有一次及二次隔离绕组的隔离型结构或具有自耦绕组的自耦变压器结构，其二次侧输出绕组可依与整流装置103匹配而呈中间抽头的三端式二次侧绕组或为两端式二次绕组；变压器102是选择性装置，可依电路的需要而选择设置变压器102并在变压器102输入侧或输出侧串联主动电容器101，或省略变压器102而由交流电源100直接串联主动电容器101而输入整流装置；
-整流装置103：由固态整流器构成的全波桥式整流装置，以将输入端的交流电转换成全波直流输出；
-第一滤波电容器104：其并联在整流装置103的输出端的正负两端以减少电压波动；该电容器可依电路需要而作选择设置或不设置；
-可控分流装置105：由线性或开关式的固态或机电元件或可控硅所构成，并联于整流装置103输出端，以便在因负载减轻或电源侧电压升高而导致整流装置103输出电压升高时，产生线性或开关式分流功能以维持输出电压的稳定；
-输出电压控制装置106：由机电或固态元件所构成，可控制可控分流装置105的运行状态，进而控制此项藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路输出端的电压；其构成包含有：
(1)由限流电阻R110与齐纳二极管ZD110两者串联后并联于电源的一端与可控分流装置的控制端之间而构成的具有固定偏压的输出电压控制装置；
(2)由固定分压电阻R111、R112并联于电源两端之间，其抽头端与可控分流装置间串设齐纳二极管ZD110以构成具有比例偏压的输出电压控制装置；
(3)由可变电阻VR110并联于电源两端之间，由可变电阻输出端与可控分流装置之间串设齐纳二极管ZD110以构成可调控偏压的输出电压控制装置；
(4)由脉冲调控功能输出电压控制装置CL110控制脉冲宽度(PWM)构成输出电压控制装置，以控制可控分流装置；
(5)由可作触发相位角调控的电路构成输出电压控制装置；
-隔离二极管107：串联于电源输出通往第二滤波电容器108的一端及再通往负载109，以防止第二滤波电容器108所蓄存电能对电源的逆向倒流；该隔离二极管107可依电路需求而作选择设置或不设置；
-第二滤波电容器108：并联于电路通往负载的输出端，以进一步减少电压波动，该电容器可依电路需求而作选择设置或不设置；
-负载109：为匹配于本发明电源电路输出端的电阻性或电阻与电感混合性负载或充蓄电性负载或回转电机负载；
-本发明电路依需要设置的保险丝、断路器类各式过载或短路保护元件以及各种浪涌电压吸收保护元件与各种干扰杂讯吸收元件；
-负载端电压检测装置110：匹配于负载109两端以反馈所检测的电压信号至输出电压控制装置106，进而对可控分流装置105作电压反馈控制，该负载端电压检测装置由机电或固态电路元件构成，并可依电路需要而作选择设置或不设置。
-负载电流检测装置111：串联于负载109与电源之间的以反馈所检测的电流信号至输出电压控制装置106，进而对可控分流装置105作电流反馈控制，该负载电流检测装置111由机电或固态电路元件构成，并可依电路需要而作选择设置或不设置；-控制介面112：由机电或固态电路元件所构成的人工或机电信号控制介面，以控制输出电压控制装置106及可控分流装置105，该控制介面112可依系统需求而作选择设置或不设置。
图1是本发明的基本电路结构，在共同基本特征上，实际应用中，随着电路元件的取舍及功能的选择而可将电路分为由交流输入到全波整流输出的前段整流电路以及由全波直流电源到负载的后段输出电路。现分别说明前段整流电路及后段输出电路的各种电路结构情况如下：
图1所示的实施例其前段整流电路包括通过由变压器的选用与否，以及变压器的二次绕组输出型态及所匹配全波整流装置，以及主动电容器的串联设置位置，而有下列各种电路结构型态。如：
(1)由主动电容器101直接与全波整流装置103交流输入端串联的。图2所示的即为本发明由主动电容器直接与全波整流装置交流输入端串联电路的示意图；
(2)由主动电容器101与变压器102一次绕组串联而由变压器102二次绕组输往全波整流装置103的。图3所示的即为本发明由主动电容器直接与变压器一次绕组串联而由变压器二次绕组输往全波整流装置电路示意图；
(3)由主动电容器101串接于变压器102二次绕组与整流装置103之间电路的。图4所示的即为本发明由主动电容器串联于变压器组二次绕组与整流装置之间电路的示意图；
(4)由主动电容器101串接于变压器102一次绕组而由变压器具有中间抽头的二次绕组两端分别串联二极管构成全波整流电路的。图5所示的即为本发明由主动电容器串联于变压器一次绕组而由变压器具有中间抽头的二次绕组与两个二极管构成全波整流电路示意图；
(5)在交流三相电源与三相全波整流装置103之间的各相分别串联主动电容器101而构成三相全波整流输出。图6所示的即为本发明由三组主动电容器分别串联在三相交流电源与三相全波整流器间的电路示意图；
(6)由交流三相电源输往三相变压器102，而三个主动电容器101分别串联于三相变压器102的二次侧绕组与全波整流装置103之间。图7所示的即为本发明由主动电容器分别串联在三相变压器二次绕组与三相全波整流装置间的电路示意图；
(7)直接由主动电容器101串设在单相交流电源100与负载109之间，而全波桥式整流装置103的交流端则并联在交流输出两端，而整流装置103的正负端顺向并联可控分流装置105，以及选择性设置串联在输出端的负载电流检测装置111，或并联在输出端的负载端电压检测装置110，以作相对电流或电压的检测，进而控制输出电压控制装置106，以调控负载两端的交流输出电压或电流。图8所示的即为本发明由主动电容器串设在单相电源与负载之间，而全波桥式整流器的交流端并联在交流输出两端的电路示意图；
图1所述实施例其后段输出电路包括通过电路元件的匹配及功能的取舍而有下列变化，以供应用选择，例如：
(8)经全波整流后的全波脉动直流直接并联线性或开关式固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置105，以接受输出电压控置装置106的控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。图9所示的即为本发明的前段直流输出侧直接并联可控分流装置的电路示意图；
(9)经全波整流直流输出端并联第一滤波电容104，再并联线性或开关式固态或机电元件所构成的可控分流装置105，以接受输出电压控置装置106的控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。图10所示的即为本发明的直流输出侧先并联滤波电容器，再并联可控分流装置的电路示意图；
(10)由线性或开关式的固态或机电元件所构成的可控分流装置105为接受固定偏压式输出电压控制装置106所控制，其固定偏压来自串联的齐纳二极管ZD110(含进一步串联限流电阻R110)而获得，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地与输出端并联第二滤波电容器108。图11所示的即为本发明由固定偏压式输出电压控制装置控制由线性或开关式固态可控分流元件或机电元件所构成的可控分流装置的电路示意图；
(11)由可控硅SCR110所构成的可控分流装置105是接受可变电阻VR110所控制，其可控偏压来自可变电阻VR110及其输出端所串联的齐纳二极管ZD110而获得的，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。图12所示的即为本发明由可控电压输出电压控制装置由可控硅构成的可控分流装置电路示意图；
(12)输出电压控制装置106藉来自并联于电源两端分压电阻R111及R112的抽头与可控分流装置105输入端之间串联齐纳二极管ZD110构成比例偏压，来控制由线性或开关式固态或机电元件或可控硅SCR110所构成的可控分流装置105，上述分压电阻含有其他可设定电位的电路所构成的，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。图13所示的即为本发明由分压电阻及串联在电源与可控分流装置控制端的齐纳二极管构成比例偏压电路示意图；
(13)输出电压控制装置106藉来自并联于电源两端的可变电阻VR110输出端与可控分流装置105输入端之间串联齐纳二极管ZD110构成固定偏压，来控制由线性或开关式固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。图14所示的即为本发明由可调整及设定偏压的输出电压控制装置控制分流装置电路图。
(14)由线性或开关式的固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置105可以接受脉冲调控功能输出的电压控制装置CL110作脉冲宽度调控(PWM)的输出电压控制装置106所控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及可依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。图15所示的即为本发明由脉冲调控功能输出电压控制装置CL110作脉冲宽度调控(PWM)的输出电压控制装置控制可控分流装置电路图。
(15)由可控硅SCR110所构成的可控分流装置105是接受可变电阻VR111及移相电容C110、触发二极管D110所构成的可作触发相位角调控的输出电压控制装置106所控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。图16所示的即为本发明由可作触发相位角调控的输出电压控制装置控制由可控硅构成的可控分流装置电路图；
(16)并联在可控分流装置105的直流电源可顺向串联隔离二极管107，再通往输出电压控制装置106及负载。图17所示的即为本发明的输出端顺向串联隔离二极管的电路示意图；
(17)并联在可控分流装置105的电源可顺向串接隔离二极管107后，再并联输出电压控制装置106及并联第二滤波电容器108再通往负载。图18所示的即为本发明的输出端并联滤波电容器的电路图；
(18)上述的本发明应用输出电路是由上述(1)-(7)、(9)-(17)所述的各项功能电路组合构成的。
(19)由上述(1)-(7)、(9)-(17)所述的各项功能电路组合构成的本发明，其输出端供驱动电阻性或含电阻及电感性或可充电蓄电池等直流负载。
(20)直接由主动电容器101串设在单相交流电源100与负载109之间，并在通往负载109的交流输出两端并联全波整流装置103，以及在全波整流装置103的正负输出端顺极性并联固态线性或开关式固态可控分流元件构成可控分流装置105，以及选择性设置串联在输出端的负载电流检测装置111或并联在输出端的负载端电压检测装置110，以作相对电流或电压的检测，进而控制输出电压控制装置106，以调控负载两端的交流输出电压或电流。图19所示的即为本发明由主动电容器串设在单相交流电源与负载之间，并在通往负载的交流电能两端并联全波整流装置及可控分流装置的电路示意图；
本发明的后段输出电路可进一步通过多层串联式可控分流装置的安设而构成多电压输出电路，多层串联式可控分流电路的构成特征是由两组或两组以上线性或开关式固态或机电元件或可控硅所串联构成，再并联于前段电源输出端，而各组可控分流电路分别连接于所匹配的输出电压控制装置，可以分别接收其控制，并由电源两端及各组可控分流元件的串接点共同构成多电压抽头以分别输出驱动各个负载。图20是本发明的多电压输出电路实施例之一，图20的实施例中具有提供全波整流电能的前段整流电路，以及由两个线性或开关式固态或机电元件所构成的两组可控分流电路105呈顺极性串联再并联于电源，并分别匹配于各个输出电压控制装置106，并由上述两组可控分流电路的串接点及正负电源共同构成多电压抽头输出，以分别驱动负载，上述两组电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
图21是本发明的多电压输出电路实施例之二，图21的实施例中具有提供全波整流电能的前段整流电路，以及由两个可控硅SCR110所构成的两组可控分流电路105呈顺极性串联再并联于电源，并分别匹配于各个输出电压控制装置106，并由上述两组可控硅SCR110所构成的可控分流电路的串接点及正负电源共同构成多电压抽头输出，以别驱动负载，上述两组电路可依需要选择性地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
图22是本发明的多电压输出电路实施例之三，图22的实施例中由主动电容器101串接于交流电源100，以及由两组全波桥式整流装置103的交流端相互串联再并联于交流电源100输出端，而两组呈线性或开关式固态或机电元件则分别顺极性并接于各个桥式整流装置103的正负端之间而构成可控分流装置105，以及选择性设置串联于输出端的负载电流检测装置111或并联于输出端的负载端电压检测装置110，以作相对电流或电压检测，进而控制输出电压控制装置106调控上述两组全波桥式整流装置103串接点及交流电源两端所共同构成多电压抽头的交流输出电压或电流。
上述的本发明多电压输出电路实施例是以两阶输出电压为例，但在实际应用中可依上述图1～图22所述电路构成原则而作成两阶或两阶以上的电路设计，该多电压输出电路构成原则是：
-多电压抽头分压输出的电压阶数为两阶或两阶以上；
-依多电压抽头分压输出的电压阶数而设置相同数目的可控分流装置105作串联联结，并由串接点作多电压抽头输出；
-依多电压抽头分压输出的电压创阶数而设置相同数目的各个输出电压控制装置106，以分别对可控分流装置105进行控制；
-设置共同的输出电压控制装置对各个可控分流装置105进行控制。
此外，本发明的单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置106对可控分流装置105作固定偏压或比例偏压或可作触发相位角调控的控制电路，其与输出电压之间可以不另设前置稳压电路而与输出电压随动。
(2)输出电压控制装置106对可控分流装置105作固定偏压或比例偏压或可作触发相位角调控的控制电路，其与输出电压之间可以设置前置稳压电路，以改善因输出电压变动而影响对可控分流装置10的控制。
图23所示是本发明输出端设有前置稳压电路的电路示意图，图中主要由输出电压控制装置106、分压电阻R201以及在输出电压控制装置两侧并联齐纳二极管ZD201以构成前置稳压电路，上述电路可依需要选择地在可控分流装置105与输出电压控制装置之间顺向串联二极管107，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器108。
(3)输出电压控制装置106对可控分流装置105是由脉冲调控功能输出电压控制装置CL110作脉宽调控(PWM)的电路型态时，其与输出电压之间可依需要选择设置前置稳压电路或不设置的选择。
(4)输出电压控制装置106可接受负载侧的反馈信号以对可控分流装置105作相对应的分流电流以控制输出端电压或输出电流。
综上所述，本发明藉由电容器及桥式整流装置串联构成的降压限流整流电路，以在整流电路的输出端并联设置可控分流电路装置藉以主动控制输出端的电压设定状态，其创意新颖，电路功能效益显著。

Claims (30)

1、一种藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，该电路是一种由电容器及桥式整流装置串联构成的降压限流整流电路，其特征在于：在整流电路的输出端并联设置可控分流电路装置，藉以主动控制输出端电压的设定状态，其主要由如下元器件构成：
-交流电源(100)：含直接来自市电或来自变压器二次输出侧的单相或多相交流电源。
-主动电容器(101)：由适合运行于交流电源的电容器(101)所构成，其直接串联于交流电源(100)与整流装置(103)之间；或串联于交流电源(100)与变压器(102)一次侧之间；或串联于变压器(102)二次侧与整流装置(103)之间；该电容器(101)两端可依需要并联泄放电阻R101；
-变压器(102)：设置在交流电源(100)与整流装置(103)之间，以改变交流电源(100)的电压值，变压器(102)内具有一次及二次隔离绕组的隔离型结构或具有自耦绕组的自耦变压器结构，其二次侧输出绕组可依与整流装置(103)匹配而呈中间抽头的三端式二次侧绕组或为两端式二次绕组；变压器(102)是选择性装置，可依电路的需要而选择设置变压器(102)并在变压器(102)输入侧或输出侧串联主动电容器(101)，或省略变压器(102)而由交流电源(100)直接串联主动电容器(101)而输入整流装置；
-整流装置(103)：由固态整流器构成的全波桥式整流装置，以将输入端的交流电转换成全波直流输出；
-第一滤波电容器(104)：其并联在整流装置(103)的输出端的正负两端以减少电压波动；该电容器可依电路需要而作选择设置或不设置；
-可控分流装置(105)：由线性或开关式的固态或机电元件或可控硅所构成，并联于整流装置(103)输出端，以便在因负载减轻或电源侧电压升高而导致整流装置(103)输出电压升高时，产生线性或开关式分流功能以维持输出电压的稳定；
-输出电压控制装置(106)：由机电或固态元件所构成，可控制可控分流装置(105)的运行状态，进而控制此项藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路输出端的电压；其构成包含有：
(1)由限流电阻R110与齐纳二极管ZD110两者串联后并联于电源的一端与可控分流装置的控制端之间而构成的具有固定偏压的输出电压控制装置；
(2)由固定分压电阻R111、R112并联于电源两端之间，其抽头端与可控分流装置间串设齐纳二极管ZD110以构成具有比例偏压的输出电压控制装置；
(3)由可变电阻VR110并联于电源两端之间，由可变电阻输出端与可控分流装置之间串设齐纳二极管ZD110以构成可调控偏压的输出电压控制装置；
(4)由脉冲调控功能输出电压控制装置CL110控制脉冲宽度(PWM)构成输出电压控制装置，以控制可控分流装置；
(5)由可作触发相位角调控的电路构成输出电压控制装置；
-隔离二极管(107)：串联于电源输出通往第二滤波电容器(108)的一端及再通往负载(109)，以防止第二滤波电容器(108)所蓄存电能对电源的逆向倒流；该隔离二极管(107)可依电路需求而作选择设置或不设置；
-第二滤波电容器(108)：并联于电路通往负载的输出端，以进一步减少电压波动，该电容器可依电路需求而作选择设置或不设置；
-负载(109)：为匹配于本发明电源电路输出端的电阻性或电阻与电感混合性负载或充蓄电性负载或回转电机负载；
-本发明电路依需要设置的保险丝、断路器类各式过载或短路保护元件以及各种浪涌电压吸收保护元件与各种干扰杂讯吸收元件；
-负载端电压检测装置(110)：匹配于负载(109)两端以反馈所检测的电压信号至输出电压控制装置(106)，进而对可控分流装置(105)作电压反馈控制，该负载端电压检测装置由机电或固态电路元件构成，并可依电路需要而作选择设置或不设置。
-负载电流检测装置(111)：串联于负载(109)与电源之间的以反馈所检测的电流信号至输出电压控制装置(106)，进而对可控分流装置(105)作电流反馈控制，该负载电流检测装置(111)由机电或固态电路元件构成，并可依电路需要而作选择设置或不设置；-控制介面(112)：由机电或固态电路元件所构成的人工或机电信号控制介面，以控制输出电压控制装置(106)及可控分流装置(105)，该控制介面(112)可依系统需求而作选择设置或不设置。
2、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括有主动电容器(101)直接与全波整流装置(103)交流输入端串联的。
3、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括有主动电容器(101)与变压器(102)一次绕组串联而由变压器(102)二次绕组输往全波整流装置(103)的。
4、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括有主动电容器(101)串接于变压器(102)二次绕组与整流装置(103)之间电路的。
5、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括有主动电容器(101)串接于变压器(102)一次绕组而由变压器具有中间抽头的二次绕组两端分别串联二极管构成全波整流电路的。
6、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括在交流三相电源与三相全波整流装置(103)之间的各相分别串联主动电容器(101)而构成三相全波整流输出。
7、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括由交流三相电源输往三相变压器(102)，而三个主动电容器(101)分别串联于三相变压器(102)的二次侧绕组与全波整流装置(103)之间。
8、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括直接由主动电容器(101)串设在单相交流电源(100)与负载(109)之间，而全波桥式整流装置(103)的交流端则并联在交流输出两端，而整流装置(103)的正负端顺向并联可控分流装置(105)，以及选择性设置串联在输出端的负载电流检测装置(111)，或并联在输出端的负载端电压检测装置(110)，以作相对电流或电压的检测，进而控制输出电压控制装置(106)，以调控负载两端的交流输出电压或电流。
9、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括经全波整流后的全波脉动直流直接并联线性或开关式固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置(105)，以接受输出电压控制装置(106)的控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
10、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括经全波整流直流输出端直接并联第一滤波电容(104)，再并联线性或开关式的固态或机电元件所构成的可控分流装置(105)，以接受输出电压控制装置(106)的控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
11、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括由线性或开关式的固态或机电元件所构成的可控分流装置(105)为接受固定偏压式输出电压控制装置(106)所控制，其固定偏压来自串联的齐纳二极管ZD110(含进一步串联限流电阻R110)而获得，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
12、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括由可控硅SCR110所构成的可控分流装置(105)是接受可变电阻VR110所控制，其可控偏压来自可变电阻VR110及其输出端所串联的齐纳二极管ZD110而获得的，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
13、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括输出电压控制装置(106)藉来自并联于电源两端分压电阻(R111)及(R112)的抽头与可控分流装置(105)输入端之间串联齐纳二极管(ZD110)构成比例偏压，来控制由线性或开关式固态或机电元件或可控硅(SCR110)所构成的可控分流装置(105)，上述分压电阻含有其他可设定电位的电路所构成的，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
14、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括输出电压控制装置(106)藉来自并联于电源两端的可变电阻(VR110)输出端与可控分流装置(105)输入端之间串联齐纳二极管(ZD110)构成固定偏压，来控制由线性或开关式固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
15、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括由线性或开关式的固态或机电元件或可控硅所构成的可控分流装置(105)可以接受脉冲调控功能输出的电压控制装置(CL110)作脉冲宽度调控(PWM)的输出电压控制装置(106)所控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及可依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
16、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括由可控硅(SCR110)所构成的可控分流装置(105)是接受可变电阻(VR111)及移相电容(C110)、触发二极管(D110)所构成的可作触发相位角调整的输出电压控制装置(106)所控制，上述电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
17、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括并联在可控分流装置(105)的直流电源可顺向串联隔离二极管(107)，再通往输出电压控制装置(106)及负载。
18、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括并联于可控分流装置(105)的电源可顺向串接隔离二极管(107)后，再并联输出电压控制装置(106)及并联第二滤波电容器(108)再通往负载。
19、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括由上述权利要求2至8及权利要求10至18所述的各种功能电路组合而成。
20、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括由上述权利要求2至8及权利要求10至18所述的各种功能电路组合而成，其输出侧供驱动电阻性或含电阻及电感性或可充电蓄电池直流负载。
21、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：包括直接由主动电容器(101)串设在单相交流电源(100)与负载(109)之间，并在通往负载(109)的交流输出两端并联全波整流装置(103)，以及在全波整流装置(103)的正负输出端顺极性并联固态线性或开关式固态可控分流元件构成可控分流装置(105)，以及选择性设置串联在输出端的负载电流检测装置(111)或并联在输出端的负载端电压检测装置(110)，以作相对电流或电压的检测，进而控制输出电压控制装置(106)，以调控负载两端的交流输出电压或电流。
22、如权利要求1所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其后段输出电路可进一步通过多层串联式可控分流装置的安设而构成多电压输出电路，多层串联式可控分流电路的构成特征是由两组或两组以上线性或开关式固态或机电元件或可控硅所串联构成，再并联于前段电源输出端，而各组可控分流电路分别连接于所匹配的输出电压控制装置，可以分别接收其控制，并由电源两端及各组可控分流元件的串接点共同构成多电压抽头以分别输出驱动各个负载。
23、如权利要求22所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其多电压输出电路具有提供全波整流电能的前段整流电路，以及由两个线性或开关式固态或机电元件所构成的两组可控分流电路(105)呈顺极性串联再并联于电源，并分别匹配于各个输出电压控制装置(106)，并由上述两组可控分流电路的串接点及正负电源共同构成多电压抽头输出，以分别驱动负载，上述两组电路可依需要选择性地在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极管(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
24、如权利要求22所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其多电压输出电路具有提供全波整流电能的前段整流电路，以及由两个可控硅(SCR110)所构成的两组可控分流电路(105)呈顺极性串联再并联于电源，并分别匹配于各个输出电压控制装置(106)，并由上述两组可控硅(SCR110)所构成的可控分流电路的串接点及正负电源共同构成多电压抽头输出，以别驱动负载，上述两组电路可依需要选择性在可控分流装置(105)与输出电压控制装置之间顺向串联二极体(107)，以及依需要选择性地在输出端并联第二滤波电容器(108)。
25、如权利要求22所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其多电压输出电路包含有由主动电容器(101)串接于交流电源(100)，以及由两组全波桥式整流装置(103)的交流端相互串联再并联于交流电源(100)输出端，而两组呈线性或开关式固态或机电元件则分别顺极性并接于各个桥式整流装置(103)的正负端之间而构成可控分流装置(105)，以及选择性设置串联于输出端的负载电流检测装置(111)或并联于输出端的负载端电压检测装置(110)，以作相对电流或电压检测，进而控制输出电压控制装置(106)调控上述两组全波桥式整流装置(103)串接点及交流电源两端所共同构成多电压抽头的交流输出电压或电流。
26、如权利要求22、23、24或25所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其多电压输出电路含有两阶或两阶以上的电路，其构成原则是：
-多电压抽头分压输出的电压阶数为两阶或两阶以上；
-依多电压抽头分压输出的电压阶数而设置相同数目的可控分流装置(105)作串联联结，并由串接点作多电压抽头输出；
-依多电压抽头分压输出的电压创数而设置相同数目的各个输出电压控制装置(106)，以分别对可控分流装置(105)进行控制；
-设置共同的输出电压控制装置对各个可控分流装置(105)进行控制。
27、如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、1 7、18、19、20、21、22、23、24、25或26所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置(106)对可控分流装置(105)作固定偏压或比例偏压或可作触发相位角调控的控制电路，其与输出电压之间可以不另设前置稳压电路而与输出电压随动。
28、如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或26所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置(106)对可控分流装置(105)作固定偏压或比例偏压或可作触发相位角调控的控制电路，其与输出电压之间可以设置前置稳压电路，以改善因输出电压变动而影响对可控分流装置(105)的控制。
29、如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或26所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置(106)对可控分流装置(105)是由脉冲调控功能输出电压控制装置(CL110)作脉宽调控(PWM)的电路型态时，其与输出电压之间可依需要选择设置前置稳压电路或不设置的选择。
30、如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25或26所述的藉主动电容器调节的可控电压及电流的电源电路，其特征在于：其单电压或多电压抽头输出的应用电路的系统构成包含有：(1)输出电压控制装置(106)可接受负载侧的反馈信号以对可控分流装置(105)作相对应的分流电流以控制输出端电压或输出电流。
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