CN201352738Y

CN201352738Y - 一种宽电源电路

Info

Publication number: CN201352738Y
Application number: CNU2009200371449U
Authority: CN
Inventors: 孟晨荣
Original assignee: XIANGSHENG MEDICAL IMAGE CO Ltd WUXI
Current assignee: XIANGSHENG MEDICAL IMAGE CO Ltd WUXI
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2019-02-10

Abstract

本实用新型涉及一种开关电源用的一种宽电源电路，所述电路在滤波及整流电路的输出端连接控制及保护电路，在控制及保护电路的输出端连接执行机构；同时，滤波及整流电路的输出端与电压识别电路连接，电压识别电路的输出端再与所述控制及保护电路连接。所述执行机构包括并联的电容、续流二极管和继电器；继电器配以专用控制及保护电路，在该电路输出较小电流的情况下，输出较高的电压来为继电器提供足够的驱动功率，减少了调整管器件上的电压降，从而大幅度降低了调整管器件的温升。在继电器的吸合线圈回路中串接了200毫安或以下的专用高速保险丝，可以在开关电源工作于AC220V电压下、给继电器线圈供电的调整管器件在万一出现击穿时，防止产生很高的电压而损坏后面众多的电子元件，最大程度上减少了损失，确保了安全。

Description

一种宽电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种带保护功能的高可靠的用于开关电源的宽电源电路。

背景技术

目前开关电源工作电压的范围有两类：一类是额定输入电压为AC110V或AC220V的电源，俗称窄范围电源。一类是输入电压为AC90V～AC260V(甚至更宽)，俗称宽范围电源。在这类宽范围电源中，有两种实现方式，一种是连续变换方式，一种是分段变换方式。这两种方式中前一种连续变换方式的优点是：可以从很低的电压到很高的电压连续平滑进行变换工作，中间无电压切换点，缺点是效率低。后一种分段变换方式缺点是：有网电压识别切换点，优点是效率高。这两种电路都有广泛的应用。

传统的分段式宽范围电源的工作原理都是先对输入电网电压进行检测，根据检测的结果来控制双向可控硅的导通与截止，从而实现电压转换的功能。如图1所示，具体如下，当电网电压属于AC220V电网的范围时，使双向可控硅1Q4截止，整流电路和滤波电容工作在桥式整流状态；当电网电压位于AC110V电网的范围时，使双向可控硅1Q4导通，将整流电路和滤波电容构成倍压整流状态输出，为后面的电路提供能量。但传统的这种电路有两个明显的不足：第一，由上面的介绍可以看出双向可控硅1Q4是一个十分关键的元件，然而却没有专门的保护电路，当双向可控硅1Q4某种原因击穿时，不能够及时、快速地断开双向可控硅1Q4，从而造成故障进一步扩大。因为双向可控硅属于比较容易损坏的元件，一旦击穿损坏且电网电压是AC220V时，整流电路和滤波电容就构成倍压状态，将会输出600多伏的直流电压加到后面的电路上，造成后面电路因过电压而出现众多的元件损坏，造成不应有的损失。第二，在功率较大的开关电源中，其所用双向可控硅的容量就要相应加大，双向可控硅的触发电流也会随之加大(目前大电流微触发的双向可控硅性能不是很好，时常会出现轻微漏电的现象)，为了使电路能够稳定可靠的工作，就必须在电路中设计专门的电路来为双向可控硅提供较强的恒流触发电流，这样使得电路比较复杂，而且恒流器件压降大、温升高，对整个电源稳定性和散热非常不利。

发明内容

本实用新型的目的在于针对以上的不足设计一种新颖的宽电源电路，解决了这两个问题。

按照本实用新型提供的技术方案，一种宽电源电路，在滤波及整流电路的输出端连接控制输出电压的控制及保护电路；同时，滤波及整流电路的输出端与电压识别电路连接，电压识别电路的输出端再与所述控制及保护电路连接；在控制及保护电路的输出端连接控制继电器(DJ1)的运行和停止的执行机构。

所述执行机构包括并联的电容(1CB4)、续流二极管(1DB4)和所述继电器(DJ1)。

在所述继电器(DJ1)的吸合线圈回路中串接了200毫安或以下的专用高速保险丝(1RT1)。

所述控制及保护电路包括，在调整管(1Q3)的栅极分别连接电容(1C8)、第二稳压二极管(1DW2)的负极、第三稳压二极管(1DBW2)的负极、第十二电阻(1R12)与第八电阻(1R8)的并联支路，以及电压识别电路中的三极管(1Q1)的集电极；在调整管(1Q3)的源极连接限流三极管(1Q2)的基极，并通过第十一电阻(1R11)连接限流三极管(1Q2)的发射极；在调整管(1Q3)的漏极连接专用高速保险丝(1RT1)。

所述电压识别电路包括，三极管(1Q1)的基极分别连接第一稳压二极管(1DW1)的负极、电容(1CB6)和第六电阻(1R6)的并联支路的一端；所述第一稳压二极管(1DW1)的正极连接第九电阻(1R9)和第四电阻(1R4)的并联支路与第五电阻(1R5)串联的连接点上；第九电阻(1R9)和第四电阻(1R4)的并联支路的另一端、第五电阻(1R5)的另一端再和整流及滤波电路连接。

本实用新型的优点是：

第一，在该电路中用额定电压较高且触点容量较大的24V以上的继电器，并配以专用的起稳压电路作用的控制及保护电路取代了传统的双向可控硅，这样可以使控制及保护电路在输出较小电流的情况下，输出较高的电压来为继电器提供足够的驱动功率。这一点是在采用双向可控硅时无法做到的，因为双向可控硅的触发极需要较低的电压、较大的电流，而且可控硅的功率越大其需要的触发电流也越大，这样使恒流电路的功耗进一步加大。这样做的好处是减少了调整管上的电压降，从而大幅度降低了调整管温升。

第二，在继电器的吸合线圈回路中串接了200毫安以下的专用高速保险丝，可以防止开关电源在AC220V电压运行时，给继电器线圈供电的调整管在万一出现击穿时，稳压二极管1DW2、1DBW2将直接加在电源上，将会产生较大的电流快速熔断200毫安保险丝，从而使继电器触点迅速断开，使开关电源的开关管的工作电压维持在安全值以内，最大程度保护了后面的电子元件免受损坏，提高了安全性能，彻底解决了双向可控硅出现击穿时难以解决的问题。由于流过继电器触点的强电流和流过继电器线圈的弱电流在物理上是分开的，选择保险丝容量的大小是由流过继电器线圈的电流决定的，所以容量为200毫安的保险丝对此继电器的线圈来说是足够的。

附图说明

图1为分段式宽范围电源的等效电路图。

图2为本实用新型的结构框图。

图3是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步说明。

首先，本实用新型的外部连接方式：可以把本电路直接设计在传统的开关电源的输入端，以取代原有开关电源的整流、滤波电路，或者作为组件的形式安装在开关电源中。将本实用新型的宽电源的直流输出端的正极接到原来电源主滤波电容的正极，负极接原来主滤波电容的负极即可。

本实用新型的内部电路单元结构及各单元所起的作用如下。

如图2所示，本实用新型在滤波及整流电路的输出端连接控制输出电压的控制及保护电路；同时，滤波及整流电路的输出端与电压识别电路连接，电压识别电路的输出端再与所述控制及保护电路连接；在控制及保护电路的输出端连接控制继电器DJ1的运行和停止的执行机构。其中，各部分电路的结构和工作原理如图3所示：

滤波及整流电路组成：该电路包括电阻1R1、1R2、1R3、CAX2、CAX3、电容1C1、1C2、1C3、1C4、1C5、1CB5、电感1L1、桥堆1D1、二极管1D2、1D3、电容1C10、1C11、1C5、1CB5、电阻1R13、1R14等元件；AC220V或AC110V电压经过滤波、整流后分成两路电源输出，其中一路电压加在电容1C10、1C11上作为主电源供给后面的负载使用；另外一路加在电容1C5、1CB5上供给电压识别电路使用。将输入的AC220V或AC110V的交流电滤除干扰，同时将开关电源自身的干扰隔离后，经桥堆整流、电容滤波送到开关电源的主变压器。

电压识别电路组成：该电路包括三极管1Q1的基极分别连接第一稳压二极管1DW1的负极、电容1CB6和第六电阻1R6的并联支路的一端；所述第一稳压二极管1DW1的正极连接第九电阻1R9和第四电阻1R4的并联支路与第五电阻1R5串联的连接点上；第九电阻1R9和第四电阻1R4的并联支路的另一端、第五电阻1R5的另一端再和整流及滤波电路的1D2、1D3的串联支路、1C5、1CB5相连。控制及保护电路根据电压识别电路接入的交流电源是AC110V还是AC220V的，然后输出相应的控制信号。

控制及保护电路组成：该电路包括在调整管(1Q3)的栅极分别连接电容(1C8)、第二稳压二极管(1DW2)的负极、第三稳压二极管(1DBW2)的负极、第十二电阻(1R12)与第八电阻(1R8)的并联支路，以及电压识别电路中的三极管(1Q1)的集电极；在调整管(1Q3)的源极连接限流三极管(1Q2)的基极，并通过第十一电阻(1R11)连接限流三极管(1Q2)的发射极，最后去连接执行机构；在调整管(1Q3)的漏极连接专用高速保险丝(1RT1)。

由电压识别电路中的三极管1Q1的集电极连接控制及保护电路中调整管1Q3的栅极，根据三极管1Q1的输出信号，去控制调整管1Q3的输出电压。所述调整管可采用双向可控硅。

执行机构组成：该电路由电容1CB4、续流二极管1DB4、继电器DJ1并联组成。根据控制及保护电路的输出电压来控制继电器DJ1的运行和停止。

工作时，输入的AC110V或AC220V电源经过由电阻1R1、1R2、1R3、电容1C1、1C2、1C3、1C4、CAX2、CAX3、电感1L1等构成的滤波器电路滤除电网中的杂波后分为两路；一路经桥堆1D1整流后加到滤波电容1C11、1C10的两端供给主负载使用；另一路经二极管1D2、1D3、电容1C5、1CB5半波整流后送给电压识别电路。

当电网电压低于AC135V时，电容1C5、1CB5上的电压经电阻1R9、1R4、1R5分压后加在稳压二极管1DW1上的电压将小于68V，稳压二极管1DW1截止、三极管1Q1截止、控制及保护电路的调整管1Q3正常工作，使其输出稳定的24V电压加在继电器DJ1上，继电器DJ1吸合，使桥堆1D1和滤波电容1C10、1C11转换为倍压整流状态为负载供电。其中，三极管1Q2和电阻1R11，构成限流电路。

当电网电压高于AC140V时，加在稳压二极管1DW1的电压将高于68V，稳压二极管1DW1导通，导致三极管1Q1导通，使1Q3的栅极电压为0V，1Q3停止工作，无24V电压输出，此时继电器DJ1断开，使桥堆1D1和滤波电容1C10、1C11转换成桥式整流状态为负载供电。这一点和以往此类电路的工作原理大体相同。

但是，当某种原因在输入AC220V的条件下1Q3击穿时(这种现象在用双向可控硅作控制元件时有常发生)，稳压二极管1DW2、1DBW2将直接加在电源上，于是瞬间有较大的电流流过200毫安容量的高速保险丝，造成高速保险丝的快速熔断(此时1DW2、1DBW2永久击穿损坏)，使继电器DJ1因保险丝的熔断而停止工作，从而避免对后面的电路因过电压而造成严重的破坏。所述高速保险丝属于特种超高速保险丝，其容量大小与开关电源的输出功率的大小基本无关。

这一点是以往的电路所不具备的性能，它一方面克服了以前同类电路在出现控制元件出现击穿时造成的严重危害，有效地避免了更大的损失，使电路更加安全可靠，另一方面由于采用了继电器DJ1作执行元件温升极低因而适用于较大功率的开关电源中。该电路可以使开关电源在交流110V±10％、50HZ/60HZ或交流220V±10％、50HZ/60HZ的电网中可靠运行。

Claims

1、一种宽电源电路，其特征是：在滤波及整流电路的输出端连接控制输出电压的控制及保护电路；同时，滤波及整流电路的输出端与电压识别电路连接，电压识别电路的输出端再与所述控制及保护电路连接；在控制及保护电路的输出端连接控制继电器(DJ1)的运行和停止的执行机构。

2、如权利要求1所述的宽电源电路，其特征是：所述执行机构包括并联的电容(1CB4)、续流二极管(1DB4)和所述继电器(DJ1)。

3、如权利要求1或2所述的宽电源电路，其特征是：在所述继电器(DJ1)的吸合线圈回路中串接了200毫安或以下的专用高速保险丝(1RT1)。

4、如权利要求1或3所述的宽电源电路，其特征是：所述控制及保护电路包括，在调整管(1Q3)的栅极分别连接电容(1C8)、第二稳压二极管(1DW2)的负极、第三稳压二极管(1DBW2)的负极、第十二电阻(1R12)与第八电阻(1R8)的并联支路，以及电压识别电路中的三极管(1Q1)的集电极；在调整管(1Q3)的源极连接限流三极管(1Q2)的基极，并通过第十一电阻(1R11)连接限流三极管(1Q2)的发射极；在调整管(1Q3)的漏极连接专用高速保险丝(1RT1)。

5、如权利要求1或3所述的宽电源电路，其特征是：所述电压识别电路包括，三极管(1Q1)的基极分别连接第一稳压二极管(1DW1)的负极、电容(1CB6)和第六电阻(1R6)的并联支路的一端；所述第一稳压二极管(1DW1)的正极连接第九电阻(1R9)和第四电阻(1R4)的并联支路与第五电阻(1R5)串联的连接点上；第九电阻(1R9)和第四电阻(1R4)的并联支路的另一端、第五电阻(1R5)的另一端再和整流及滤波电路连接。