CN2128023Y

CN2128023Y - 交流电压变换器

Info

Publication number: CN2128023Y
Application number: CN 92227835
Authority: CN
Inventors: 张向东
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-22
Filing date: 1992-07-22
Publication date: 1993-03-10
Anticipated expiration: 2002-07-22

Abstract

一种交流电压变换器，由电子开关(1)、二极管支路(2)、电感(3)、电容(4)及控制电路组成，电子开关串联在输入电路中，将输入电压切割成高频脉冲，再用电感和电容滤波，可将较高的交流电压变换到较低的电压，具有体积小、重量轻的优点，在某些场合可以取代变压器。

Description

本实用新型涉及一种交流电压变换器，更具体地说明是一种交流电压降压变换器。

目前，有很多进口电器，额定电压为110伏，而我国市电采用的电压是220伏。为了使额定电压110伏的电器能在220伏电压下正常工作，需要附加一个交流电压变换器，把220伏交流电压变换成110伏交流电压。

目前广泛使用的交流电压变换器是自耦变压器。其缺点是体积大、笨重。

另外有一种采用可控硅的交流调压器，控制可控硅的导通角，将交流波形进行切割，可使交流电压的有效值降低。市售的调光台灯就就是采用这种原理。其缺点是：由于可控硅的导通是突然的，输出电压的上升沿很陡，因而不能接容性负载和感性负载，只能接阻性负载（如灯泡、电炉等），不能作为通用交流电压变换器。

本实用新型的任务是提供一种交流电压变换器，它既能适应各种负载，又具有体积小、重量轻的优点。

为实现上述任务，本实用新型采取如下电路结构（见图1）：交流输入的A端接于电子开关［1］的一个输入／输出端上，电子开关［1］的另一个输入／输出端与二极管支路［2］的一个输入／输出端及电感［3］的一端相连，电感［3］的另一端与电容［4］的一端相连，二极管支路［2］的另一个输入／输出端与交流输入的B端相连，电容［4］的另一端也与交流输入的B端相连，电子开关［1］和二极管支路［2］的控制端与控制电路［5］相连。其原理是：用电子开关［1］将输入交流电压切割成高频脉冲，再用电感［3］和电容［4］滤波，可使输出电压恢复成幅度降低了的交流电压。控制电子开关［1］导通的占空比可以控制输出电压的高低。二极管支路［2］的作用是：为电感［3］提供续流通路。

由于输入电压为交流的，也就是说，A点相对于B点有时为正、有时为负，所以电子开关［1］是一种双向器件。由于同样的原因，二极管支路［2］具有控制端，该控制端与控制电路相连，由控制电路决定它在电路中呈现的极性。具体地说，当A点相对于B点为正时，二极管支路［2］的极性为上负下正；当A点相对于B点为负时，二极管支路［2］的极性为上正下负。

电子开关［1］的控制端与控制电路相连，由控制电路决定它导通的占空比，当输出电压低于某一阈值时，占空比最大，使得输出电压跟随输入电压变化；当输出电压超过该阈值时，占空比逐渐减小，使输出电压不再变化，而是维持在一个恒定值上。这样，输出电压的顶部被切平了，即类似梯形波，其峰值和有效值都降低了。

由于输出波形类似梯形波，因而可以适应各种阻抗类型的负载。因开关频率较高，一般在20千赫以上，允许电感、电容取较小的值，使得变换器容易做得体积小、重量轻。实际体积为同等功率自耦变压器的1／2，重量为其1／4。电路因工作在开关状态，自身损耗很小，效率很高，最佳可达90％以上。

图1是本实用新型的电路结构图。

图2是本实用新型的实施例的电原理图。

下面结合图2对本实用新型的实施例作详细说明。

图2中，Q1～Q4为VMOS晶体管。Q1与Q2反向串联，起图1中电子开关［1］的作用，Q3与Q4反向串联，起图1中二极管支路［2］的作用，L相当于图1中的电感［3］，C相当于图1中的电容［4］。集成电路U1～U6及周围元件组成控制电路。小功率变压器B1给控制电路供电并提供控制信号。U1及周围元件组成占空比可控的多谐振荡器，振荡频率为25千赫，输出脉冲的占空比受Q5的导通程度控制，Q5导通得越充分，U1输出脉冲的占空比越小，而Q5的导通程度受光电耦合器OC内发光二极管中电流的控制，该电流越大，Q5就导通得越充分。U2、U3为比较器，输出与交流输入电压反相或同相的方波，此二输出信号分别与U1输出的脉冲作或操作，或门U4和U5的输出分别控制Q1和Q2。或操作的目的是使Q1和Q2之中一管工作于高速开关状态时，另一管处于充分导通状态，使得图1中的电子开关具有双向性能和最低的导通内阻。具体地说，当交流输入电压为A点相对于B点为正时，Q1工作于高速开关状态，Q2处于充分导通状态；当A点相对于B点为负时，Q2工作于高速开关状态，Q1处于充分导通状态。B1的Ⅲ、Ⅳ绕组用于控制图1中二极管支路的极性，当交流输入电压为A点相对于B点为正时，Ⅲ、Ⅳ绕组输出的电压极性可使Q4导通，Q3截止，总的看来Q3、Q4相当于一个二极管（Q3内部的寄生二极管），极性为上负下正；同样道理，当交流输入电压为A相对于B点为负时，Q3、Q4相当于一个二极管，极性为上正下负。U6及周围元件组成取样电路，其特性是：当输出电压低于某一阈值时，U6截止，OC内的发光二极管中无电流，当输出电压超过该阈值时，U6导通，OC内的发光二极管中有了电流，通过前面所述的控制电路，使电子开关导通的占空比减小，从而使输出电压保持不变。上述阈值的大小取决于R1与R2的比值。D1～D4的作用是将输出电压整流，使取样电路在交流正负半周中都能起作用。对图2中其他主要元件的说明：T1用于构成短路保护电路，R3为压敏电阻，用于输出端过压保护。

在同样的电路结构和原理下，本实用新型还有另一实施例。与前面所述的实施例的不同之处是：它使用快速可关断双向可控硅作为电子开关，两个快速单向可控硅并联实现二极管支路的功能。

Claims

1、一种交流电压变换器，由电子开关、二极管支路、电感、电容及控制电路构成，其特征在于其电路结构为：交流输入的A端接于电子开关[1]的一个输入/输出端上，电子开关[1]的另一个输入/输出端与二极管支路[2]的一个输入/输出端及电感[3]的一端相连，电感[3]的另一端与电容[4]的一端相连，二极管支路[2]的另一个输入/输出端与交流输入的B端相连，电容[4]的另一端也与交流输入的B端相连。

2、根据权利要求1所述的交流电压变换器，其特征在于电子开关［1］是一种双向器件。

3、根据权利要求1所述的交流电压变换器，其特征在于二极管支路［2］是一个具有控制端的电路网络，其控制端与控制电路相连，由控制电路控制其呈现的极性。

4、根据权利要求1或2所述的交流电压变换器，其特征在于电子开关［1］的控制端与控制电路相连，由控制电路控制其导通的占空比。