CN209805697U - 一种单火线电源电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单火线电源电路，包括开关电路、整流电路1、电流限制电路2、滤波电路3、取电电路4、单火线电源模块和电容C2；开关电路一端与整流电路1输入端通过负载连接零线，取电电路4第一输入端连接开关电路另一端，取电电路4第二输入端连接火线，整流电路1输出端连接电流限制电路2输入端，取电电路4输出端、电流限制电路2输出端和滤波电路1正极连接单火线电源模块输入端，单火线电源模块输出端连接电容C2正极，用于为次级控制电路供电，滤波电路3负极、电容C2负极和单火线电源模块接地端连接参考地。本实用新型解决单火线电源模块高压输入电流过大、低压无法正常工作等问题，无需内置LDO，电路简单，成本低，可靠性高。

Description

一种单火线电源电路

技术领域

本实用新型涉及一种单火线电源电路，特别涉及一种低成本、高可靠性且具有超低输入电压、超宽输入电压范围、极低空载功耗的单火线电源电路。

背景技术

单火线电源模块在上电到进入稳态需要一定时间，导致上电时冲击电流较大，大大降低功率器件的可靠性和寿命。目前，常用的单火线电源电路如图1所示，该电路通过在输入端串联电阻提高后级电源模块的可靠性，该电阻阻值较大，从几百Ω到几KΩ左右，在极低输入电压条件下，固定阻值的输入端串联电阻分压过多，导致单火线电源模块因输入电压过低不能正常工作，并且带来较大的损耗，不适用于超低输入电压。为适应超低输入电压，单火线电源模块需内部集成LDO，并将LDO的输入端引出作为取电电路连接点。低功耗集成LDO成本高，通用LDO工作温度范围-40℃—85℃，从而限制了单火线电源在更高温度环境下应用。

实用新型内容

本实用新型公开了一种具有高性价比、高可靠性的单火线电源电路，可以满足单火线电源超宽输入电压范围可靠稳定工作的要求，并能实现极低的空载功耗，满足节能环保要求。

本实用新型是通过以下技术方案现的：

一种单火线电源电路，包括开关电路、整流电路、取电电路、滤波电路、单火线电源模块和电容C2，所述开关电路一端和所述整流电路输入端通过负载与零线连接，所述取电电路第一输入端连接所述开关电路另一端，所述取电电路的第二输入端连接火线，所述取电电路的输出端和所述滤波电路正极连接所述单火线电源模块输入端，所述单火线电源模块输出端连接电容C2的正极，用于为次级控制电路供电，所述滤波电路负极、电容C2的负极和所述单火线电源模块接地端连接参考地；还包括电流限制电路，所述电流限制电路输入端连接所述整流电路的输出端，所述电流限制电路输出端连接单火线电源模块输入端。

优选的，所述整流电路包括整流二极管D1，整流二极管D1的阳极为所述整流电路输入端，整流二极管D1的阴极为所述整流电路输出端。

优选的，所述电流限制电路包括电阻R1、电阻R2、MOS管TR1、稳压管Z1、三极管Q1；

电阻R1一端连接MOS管TR1的漏极作为所述电流限制电路输入端，电阻R1另一端连接MOS管TR1的栅极、三极管Q1的集电极和稳压管Z1的阴极，MOS管TR1的源极连接电阻R2一端、稳压管Z1的阳极和三极管Q1的基极，电阻R2另一端连接三极管Q1的发射极作为所述电流限制电路输出端。

优选的，所述滤波电路包括电容C1，电容C1的正极作为滤波电路正极，电容C1的负极作为滤波电路负极。

优选的，所述取电电路包括整流桥BR、双向晶闸管T1、电阻R3、稳压管Z2、稳压管Z3；

双向晶闸管T1的第一电极连接开关电路另一端、稳压管Z2的阴极和整流桥BR的第一交流输入端，双向晶闸管T1的第二电极连接火线、电阻R3一端和整流桥BR的第二交流输入端，双向晶闸管T1的门极连接电阻R3另一端和稳压管Z3的阴极，稳压管Z2的阳极与稳压管Z3的阳极连接，整流桥BR的正极输出端作为所述取电电路的输出端，整流桥BR的负极输出端连接参考地。

优选的，所述取电电路还包括二极管D3和电容C3，二极管D3的阳极和电容C3的正极连接整流桥BR的正极输出端，二极管D3的阴极作为所述取电电路的输出端，电容C3的负极连接参考地。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)以电流限制电路代替输入端的绕线电阻，在输入低压时呈现低组态，在输入高压时呈现高组态，保证单火线电源模块在超宽输入电压范围正常工作。

(2)取电电路连接单火线电源模块输入端，无需模块内置LDO，也无需再增加其它供电引脚，简化应用电路。

(3)由于不再需要内置LDO，单火线电源模块工作温度范围不再受LDO工作温度范围的限制。

(4)整个电路结构简单、性价比高、可靠性高，非常适用于单火线电源。

附图说明

图1为常用的单火线电源电路；

图2为本实用新型单火线电源电路第一实施例的电路原理图；

图3为本实用新型单火线电源电路第二实施例的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型更加清楚明白，详细工作过程及原理将结合附图和具体实施例进行说明。

第一实施例

图2为本实施例的单火线电源电路的原理图，包括开关电路、单火线电源模块、整流电路1、电流限制电路2、滤波电路3、取电电路4、电容C2；开关电路一端与整流电路1输入端通过负载与零线连接，取电电路4串联在开关电路另一端和火线之间，整流电路1输出端连接电流限制电路2输入端，取电电路4的输出端、电流限制电路2的输出端和滤波电路3正极连接单火线电源模块输入端IN，单火线电源模块输出端OUT连接电容C2的正极，用于为次级控制电路供电，滤波电路3负极、单火线电源模块接地端和电容C2的负极连接参考地；输入零线经过负载后，与火线为后级电路供电。

所述整流电路1，由整流二极管D1构成，整流二极管D1的阳极为整流电路输入端，整流二极管D1的阴极为整流电路输出端，整流电路对输入交流电进行整流；

所述电流限制电路2，由电阻R1、电阻R2、MOS管TR1、稳压管Z1、三极管Q1构成，电阻R1一端连接第一MOS管TR1的漏极作为所述电流限制电路输入端，电阻R1另一端连接MOS管TR1的栅极、三极管Q1的集电极和稳压管Z1的阴极，MOS管TR1的源极连接电阻R2一端、稳压管Z1的阳极和三极管Q1的基极，电阻R2另一端连接三极管Q1的发射极作为所述电流限制电路输出端；电路限制电路运用MOS管TR1工作在可变电阻区，导通电阻值随MOS管TR1的驱动电压而改变这一特性，限制输入电流的大小；

所述滤波电路3，由电容C1构成，电容C1的正极作为所述滤波电路正极，电容C1的负极连接参考地，输入交流电经过滤波后得到直流电；

所述取电电路4，由整流桥BR、双向晶闸管T1、电阻R3、稳压管Z2、稳压管Z3构成，双向晶闸管T1的第一电极连接开关电路另一端、稳压管Z2的阴极和整流桥BR的第一交流输入端，双向晶闸管T1的第二电极连接火线、电阻R3一端、整流桥BR的第二交流输入端，双向晶闸管T1的门极连接电阻R3另一端和稳压管Z3的阴极，稳压管Z2的阳极与稳压管Z3的阳极连接，整流桥BR的正极输出端作为所述取电电路的输出端连，整流桥BR的负极输出端连接参考地；取电电路用于在开关电路闭合时为单火线电源模块提供输入电流；

当开关电路断开时，市电电流经过负载→整流电路→电流限制电路→滤波电路，对单火线电源模块供电，同时通过取电电路4中的整流桥BR回到火线形成回路，此称为一次供电回路；

当开关电路闭合时，双向晶闸管T1截止时，市电电流经过负载→开关电路→取电电路→滤波电路，对单火线电路模块供电，双向晶闸管T1导通时，市电电流经过负载→开关电路→取电电路→火线，此称为二次供电回路。

在本实施例中，开关电路为开关S1。

工作原理：在开关S1断开时，一次供电回路工作；由于单火线电源模块功耗非常低，流过负载的电流小，负载相当于短路，输入交流电通过整流二极管D1整流后得到半波。在上电瞬间，MOS管TR1处于截止状态，无电流流过，电容C1两端电压为零。上电以后，稳压二极管Z1反向击穿，为MOS管TR1提供驱动电压，MOS管TR1导通，电容C1进行充电；当电流不断增大时，电阻R2两端的压降增大到0.7V左右时，三极管Q1发射极正偏，三极管Q1工作在饱和状态，流过较大电流，将稳压管Z1两端电压拉低，MOS管TR1截止，流过MOS管TR1的电流减小，从而限制单火线电源模块的输入电流，提高模块功率器件的可靠性和寿命。

在开关S1闭合时，二次供电回路工作，输入交流电加在负载与双向晶闸管两端。在输入电压较低时，稳压管Z2和Z3未击穿，晶闸管断开，此时负载无电流流过，负载相当于短路，输入交流电经过整流桥BR整流、电容C1滤波后为单火线电源模块供电。当输入电压达到一定后，稳压管Z2或Z3击穿，晶闸管单向导通，负载流过较大电流，输入电压主要加在负载两端，晶闸管两端电压接近0，此时由滤波电容C1为单火线电源模块供电，由于晶闸管的特性，直到输入交流电反向时，晶闸管再次断开。

优选的，开关电路还可以由单片机等控制电路构成，在收到信号后，通过控制继电器或其它开关器件实现开关闭合与断开。

第二实施例

图3为本实施例的单火线电源电路的原理图，本实施例与第一实施例的区别之处在于：在第一实施例的取电电路增加一级滤波电路，由电容C3、二极管D3构成；电容C3的正极和二极管D3的阳极连接整流桥BR的正极输出端，二极管D3的阴极作为所述取电电路的输出端连接单火线电源模块输入端，电容C3的负极连接参考地。

由于一次供电回路电压范围宽，从十几伏到几百伏，电容C1需要的耐压值较高，但一次供电回路可持续供电，因此电容C1需要的容值不大，通常几uF到十几uF即可。相反，二次供电回路从双向晶闸管T1两极取电，电压范围由稳压管Z2和Z3的稳压值决定，通常在十几伏到二十几伏，因此电容C3需要的耐压值较低。但二次供电回路的取电时间较短，只在双向晶闸管T1两端电压低于稳压管Z2和Z3的稳压值，双向晶闸管T1处于截止状态时取电，因此电容C3需要的容值较大，通常在几百uF左右。通过增加电容C3、二极管D3，可为单火线电源模块持续供电，同时电容C1、电容C3的规格选取更方便，成本更低。

第二实施例的工作原理与第一实施例相同，在此不做赘述。

以上仅是本实用新型的部分实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，实施例可交叉组合，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种单火线电源电路，包括开关电路、整流电路、取电电路、滤波电路、单火线电源模块和电容C2，所述开关电路一端和所述整流电路输入端通过负载与零线连接，所述取电电路第一输入端连接所述开关电路另一端，所述取电电路的第二输入端连接火线，所述取电电路的输出端和所述滤波电路正极连接所述单火线电源模块输入端，所述单火线电源模块输出端连接电容C2的正极，用于为次级控制电路供电，所述滤波电路负极、电容C2的负极和所述单火线电源模块接地端连接参考地；其特征在于：还包括电流限制电路，所述电流限制电路输入端连接所述整流电路的输出端，所述电流限制电路输出端连接单火线电源模块输入端。

2.根据权利要求1所述的单火线电源电路，其特征在于：所述整流电路包括整流二极管D1，整流二极管D1的阳极为所述整流电路输入端，整流二极管D1的阴极为所述整流电路输出端。

3.根据权利要求1所述的单火线电源电路，其特征在于：所述电流限制电路包括电阻R1、电阻R2、MOS管TR1、稳压管Z1、三极管Q1；

电阻R1一端连接MOS管TR1的漏极作为所述电流限制电路输入端，电阻R1另一端连接MOS管TR1的栅极、三极管Q1的集电极和稳压管Z1的阴极，MOS管TR1的源极连接电阻R2一端、稳压管Z1的阳极和三极管Q1的基极，电阻R2另一端连接三极管Q1的发射极作为所述电流限制电路输出端。

4.根据权利要求1所述的单火线电源电路，其特征在于：所述滤波电路包括电容C1，电容C1的正极作为滤波电路正极，电容C1的负极作为滤波电路负极。

5.根据权利要求1所述的单火线电源电路，其特征在于：所述取电电路包括整流桥BR、双向晶闸管T1、电阻R3、稳压管Z2、稳压管Z3；

双向晶闸管T1的第一电极连接开关电路另一端、稳压管Z2的阴极和整流桥BR的第一交流输入端，双向晶闸管T1的第二电极连接火线、电阻R3一端和整流桥BR的第二交流输入端，双向晶闸管T1的门极连接电阻R3另一端和稳压管Z3的阴极，稳压管Z2的阳极与稳压管Z3的阳极连接，整流桥BR的正极输出端作为所述取电电路的输出端，整流桥BR的负极输出端连接参考地。

6.根据权利要求5所述的单火线电源电路，其特征在于：所述取电电路还包括二极管D3和电容C3，二极管D3的阳极和电容C3的正极连接整流桥BR的正极输出端，二极管D3的阴极作为所述取电电路的输出端，电容C3的负极连接参考地。