CN85103811A - 电源转换电路 - Google Patents

Abstract

电源转换电路包括次级绕组上设有中间抽头的电源变压器、全波整流电路、电平鉴别电路及开关电路。电平鉴别电路按照全波整流电路一侧输出端子输出的直流电压小于事先规定的电压而沟通开关电路的晶体管及闸流晶体管，并把全波整流电路的另一侧输出端子接地。电平鉴别电路根据全波整流电路一侧输出端子输出的直流电压大于预先规定的电压而接通连在电源变压器中间抽头的二极管，并把中间抽头接地。这样，即使把电压值不同的交流电压输入电源变压器的初级线圈，全波整流电路也会输出一定的直流电压。

Description

这是关于电源转换电路的发明。具体情况是，在使用经过整流电路从交流电源中获得直流电压的电源电路的电视接收机或无线电接收机等设备里，即使使用电压值不同的交流电源时，此种电源转换电路也能转换其电源，使输出的直流电压保持一定。

通常，各国使用的交流电源的电压不同。即有兼用110伏和220伏的地区，有只用110伏的地区及只用220伏的地区。这样，在交流电源电压不同的地区，使用电视接收机等设备时，需要从那种不同电源电压中获得预先规定的一定的直流电压。所以，在电视接收机等设备上内装电源转换电路。

第1图是表示原来的电源转换电路的电路图。在第1图中，交流电源1与插头下行（方）式的电源变压器2的两端相连、电源变压器2的一端与转换开关4的一侧的转换端子6相连，电源变压器2的中间插头与另一侧的转换端子7相连。在开关4的固定端子5与电源变压器2的另一端之间接有由整流二极管D₁、D₂、D₃、D₄组成的桥接整流电路8。整流二极管D₁和D₂的连接点接地、整流二极管D₃、D₄的连接点与接地之间连有负荷9及平滑电容器C₁。

如上所述，由于构成了电源转换电路，使用110伏交流电源时，如使转换开关4的一侧转换端子6和固定端子5短路，110伏的交流电压被桥接整流电路8整流，导出110伏的直流电压E₀;使用220伏的交流电源时，如果进行转换，使转换开关4的另一侧转换端子7和固定端子5短路，由于另一侧转换端子7连在电源变压器2的中间抽头上，220伏的交流电压经过电源变压器2，降压到110伏。被降压的110伏的电压在桥接整流电路8中被整流，便导出110伏的直流电压E。

这样，通过变换转换开关4，无论交流电源是110伏，还是220伏，均可从桥接整流电路8输出一定的直流电压。

在上述第1图所示的原来的电源转换电路中，由于交流电压经过电源变压器降压，供给桥接整流电路8，增加了电源变压器2的耗电量。此外还有另一个缺点，在电视接收机等设备里，对内部底盘实行了独立底盘化，电源变压器2的输入端必须重新装入独立的变压器，从而增加了部件。

因此，本发明的主要目的是通过提供电源转换电路降低电源变压器的耗电量以及较容易地实现机器内部的独立底盘化。

这个发明可简单叙述如下：在电源变压器的次极绕组的两端连上由桥接电路组成的全波整流电路，在电源变压器的次极绕组的中间抽头和接地间以及全波整流电路一侧的输出端子和接地间赋予转换控制手段，根据输入电源变压器的交流电源电压，使中间抽头及全波整流电路的一侧的输出端子有选择地接地。

从而，按照这个发明，当电源变压器的次极绕组的中间抽头接地，可将输入电源变压器的交流电压的 1/2 的直流电压输出，如果把全波整流电路一侧的输出端子接地，则可输出与输入之交流电压相同电压的直流电压，不管输入电源变压器的交流电压的大小，均可由全波整流电路输出一定的直流电压。

这个发明的理想实施例如下，利用电平鉴别手段，对于由全波整流电路一侧的输出端子输出的直流电压否否超出预先规定的电压进行电平鉴别，如果在规定电压以下，则将连接在全波整流电路一端的输出端子与接地之间的转换开关元件构成通路，把全波整流电路另一侧的输出端子接地。如果电平鉴别结果超过预先规定的电压，则把电源变压器的次极绕组的中间抽头和接地间连接着的转换开关元件构成通路，把中间抽头接地。

从而，根据该发明的这种理想的实施之例，按照全波整流电路一侧的输出端子输出直流电压的电平，可使全波整流电路一侧的输出端子自动地接地，或使中间插头自动地接地，不需要手工操作。

图纸的简单说明

第1图是原来的电源转换电路的电路图。

第2图是该发明的一个实例的电路图。

第3A图及第3B图是说明第2图所示之整流电路动作状态的图。

第4图是第2图所示之电源变压器上所输入的电压的波形图。

第5图是该发明的其它实例的电路图。

第6A图及第6B图是说明第5图之动作的图。

第7A图及第7B图是说明第5图上负荷17及连接点103的电压变化的图。

理想实例的说明

第2图是该发明的一个实例的电路图。首先，参照第2图，说明该发明的一个实例的组成情况。在第2图中，电源电路10包括含有设在次极绕组中间部分的中间抽头3的电源变压器2，以整流二极管D1～D4为桥接电路的全波整流电路8，以及使中间抽头3或全波整流电路8的一侧的输出端子接地的转换工具4。转换工具4的公共端子5在公共电位上接地，一侧的端子6连在电源变压器2的中间抽头3上，另一侧的端子7经过线路l1连在全波整流电路8一侧的输出端子上。

线路l1通过分支线l2、l3分别连在整流二极管D1及D2的阳极上。整流二极管D1的阴极通过线路4连在整流二极管D3的阴极上。整流二极管D2的阴极经过线路l5接在二极管D4的阳极上。二极管D3的阴极及二极管D4的阴极经过线路l6、l7分别连到线路l8上。电源变压器2的次级绕组的一侧的端子经过线路l9，连在前述的线路l4上，次级绕组的其它端子经过线路l10，接在前述的线路l5上。

拥有上述这种组成的电源电路10经过线路l8，连在负荷9的端子上，负荷9另一侧的端子以公共电位接地。另外线路l8与以公共电位接地的电解电容器C1相连。

第3A图及第3B图是说明第2图动作的图，第4图是输入电源变压器电压的波形图。

其次，参照第2图至第4图，说明该发明的一个实例。第2图所示的转换开关4的公共端子5连在一侧的端子6上时，因为二极管D1、D2上没有电流通过，故可认为第2图所示的电路与第3A图相等。这里，具有第4图所示波形的交流电压V被输送到电源变压器2的初级线圈上。这时，在时间t1至t2中，初级线圈的电流按箭头方向流动，次级绕组的电流按箭头B、C、D的方向流动。同时，在第4图所示的时间t2至t3上，初级线圈的电流按箭头E的方向流动。这时，次级绕组的电流按箭头F、G、D的方向流动。

这样，当图2中的转换开关4的公共端子6连到另一侧的端子7上时，可构成全波整流电路。这时，电源变压器2的初级端线圈数与次极端绕组数之间的比为n∶2。因为次级绕组的中间部分经过中间抽头3以公共电位接地，故电源变压器2的次级端获得的电压V1可以用以下的第1式表示。

V1＝V/2    （1）

另外，第2图所示的转换工具4的公共端子5接在另一侧的端子7上时，由于电源电路10的中间抽头3上没有电流通过，故与第3B图所示的电路等价。这时，在电源变压器2的初级端外加上了具有第4图所示波形的电压V。于是，在第4图的时间t1至t2中，电流按第3B图箭头A所示的方向流动。次级绕组中，电流按箭头H、I、J所示的方向流动。

在第4图的时间t2至t3中，在电源变压器2的初级线圈端电流按箭头E所示的方向流动，在次级绕组端电流按箭头L、M、N所示的方向流动。

这时，次级绕组端出现的电压V2可以第2式表示。

V2＝2·V/n    （2）

在第3A图及第3B图中，比较电源变压器2的次级绕组端分别获得的电压V1及V2，V1和V2之间的关系可以第3式表示。

V2＝2·V1    （3）

从而，第2图所示的电路通过变换转换工具4，可作为两用电源转换电路使用。

但是，在第2图所示的电源电路10中，忘记变换转换工具4，有可能在不适当的电压下使用。所以，以下将说明能够自动变换转换工具4的实例。

第5图是该发明其它实例的电路图。首先，参照第5图，说明该发明其它实例的组成。电源电路100的主要构成包括电源变压器2、连接在电源变压器2的中间抽头3与接地间的二极管D9、拥有桥接电路组成的全波整流电路8、构成转换电路14的晶体管Q1及Q2、闸流晶体管SCR、组成电平鉴别电路15的齐纳二极管ZD1及ZD2。电源变压器2的初级端线圈数与次级端绕组数的比可选为n∶2。

电源变压器2的次级绕组16的一端经过线路l20，接在全波整流电路8的一侧输入端上。次级绕组16另一端经过线路l21，接在全波整流电路8另一侧输入端上。

全波整流器电路8的线路l22、l23分别接在二极管D5、D6的阳极上，二极管D6的阴极经过线路l25，接在二极管D8的阳极上。二极管D7和二极管D8的各阴极分别经过线路l26、l27，连到线路l28上。

线路l28接在一侧端子以公共电位接地的电解电容器C2的另一侧端子上。线路l28的连接点100经过线路l29，接在晶体管Q1的发射极上。晶体管Q1的集电极经过线路l30连到电阻R3的一端上。电阻R3的另一端经过线路l31，接在闸流晶体管SCR的栅（极）上。

前述的全波整流电路8的线路l22、l23经过线路l32，与电阻R5的一端相连。电阻R5的另一端接在电解电容器C3的一端上，电解电容器C3的另一端以公共电位接地。前述的线路l31与电阻R4的一端相连，电阻R4的另一端经过l33与线路l32相连。

前述的闸流晶体管SCR的阳极以公共电位连接，阴极经过线路l34，与前述的线路l33相连。前述的线路l28的连接点101与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端经过线路l35，与电阻R2的一端相连。电阻R2的另一端以公共电位接地。线路l35与晶体管Q1的基极相连。

线路l28的连接点102连在晶体管Q2的发射极上，晶体管Q2的集电极经过线路l36，与线路l35相接。前述线路l28连在电阻R6的一端上，电阻R6的另一端经过线路l37，连在电阻R7的一端上。电阻R7的另一端经过线路l38，接在齐纳二极管ZD1的阴极上。前述的线路l37接在晶体管Q2的基极上。前述线路l37接在电阻R8的一端上，电阻R8的另一端连在齐纳二极管ZD2的阴极上。齐纳二极管ZD2的阳极以公共电位接地。

齐纳二极管ZD1的阳极经过线路l29，与连接在中间抽头3和二极管D9之间的线路l40的连接点103相接。线路l40一侧的末端部是电源变压器2的次级绕组16的中间抽头3，线路40的另一侧的末端部的阳极连接在以公共电位接地的二极管D9的阴极上。同时，线路l40的连接点103和二极管D9之间的中间部连在一端以公共电位接地的电解电容器C4的另一端上。线路l28的连接点105经过线路l42与其一端以公共电位接地的负荷17的另一端相连，这个负荷17上外加电压EO。

第6A图及第6B图是说明第5图动作的图，第7A图第7B图是说明第5图所示负荷17及连接点103电压变化的图。

以下参照第5图至第7图，说明该发明的其它实例。在如上所构成的电源电路100的转换电路14中，晶体管Q2处于断开状态时，选择电阻R1及R2的值，使晶体管Q1处于接通状态。晶体管Q1为接通状态时，电流经过线路l29、晶体管Q1及电阻R3，流向闸流晶体管SCR的栅（极）侧，闸流晶体管SCR处于导通状态。从而，全波整流电路8的连接点99经过闸流晶体管SCR，处于以公共电位接地的状态。这时，因为电源变压器2的次极绕组16的两端有电流流动，对于次级绕组16的电压E1来说，中间抽头3的电压为E1/2。从而，线路l40形成正电位，可以防止二极管D9、线路l40与中间抽头3上有电流流动。其结果，第5图所示的电源电路100基本上与第6A图所示的电路等价。

另外，晶体管Q2处于接通状态时，经过晶体管Q2，线路l28和晶体管Q1的基极形成同一电压，因而，晶体管Q1形成断开状态。其结果，通过闸流晶体管SCR栅（极）的电流及闸流SCR的阳极与阴极间的电压同时被除去，闸流晶体管SCR处于断开状态。结果，全波整流电路8的连接点99上没有电流通过。这时，因为线路l40的连接点103成为负电位（如本发明后述），经过二极管D9，线路l40上将有电流通过。从而，电源电路100基本上与第6B图所示的电路等价。这时，出现在电源变压器2的次级端的电压E2与第6A图上的电压E1之间的关系为

E1＝2.E2    （4）

从而，这种电源电路100可以实现使用1倍压/2倍压的电源电路。

关于1倍压/2倍压的转换动作参照第5图至第7B图及第1表、第2表，加以详细说明。

使电源变压器2的初级线圈侧的交流电压V1（例如从80伏附近）缓缓上升。这时，如第1表所示，在外加负荷17的电压EO未满（未达到）E01电压的期间，晶体管Q2是断开状态，闸流晶体管SCR及晶体管Q1是接通状态。从而，第5图所示电源电路100与第6A图的电路等效。

第1表

负荷17的电压EO如表1所示，变为E01时，齐纳二极管ZD2导通，电流通过齐纳二极管ZD2，晶体管Q2处于接通状态。因此，晶体管Q1的基极、线路l28之间经过晶体管Q2，处于短路状态。其结果，晶体管Q1的发射极和基极间的电位十分接近晶体管Q1处于断开状态的电位，则晶体管Q1处于断开状态。同时，闸流晶体管SCR的阴极和阳极间的电位相等，闸流晶体管SCR处于断开状态。结果，桥接电路8的连接点99经过闸流晶体管SCR，屏蔽以公共电位接地的电路。

这时，第5图的电源电路10与第6B图的电路等效。在第6B图中，电源变压器2的次级绕组16上出现的电压E2与第6A图时的次级绕组16上出现的电压E1的比较关系为

E1＝2.E2    （5）

因而，第6B图的负荷17上出现的电压E02与第6A图的负荷17上出现的电压E01比较后为

E01＝2.E02    （6）

因此，由于晶体管Q2的基极电压也将下降，在这种丝毫没有变化的情况下，晶体管Q2将完全处于断开状态。

这时，因为经过二极管D5，设在电源变压器2的次极绕组16上的中间抽头3和线路l40之间通过电流，所以比较连接点103的电位和二极管D5的阳极公共电位时，公共电位必定会高。而连接点的电位在第7B图的线路l21中，按箭头22、23所示方向变化，只有二极管D5的饱和电压0.6V比公共电压更低。所以，连接点102的电位为-0.6伏，齐纳二极管ZD1导通，晶体管Q2的基极上外加了低电压，晶体管Q2可连续保持接通状态。

这样，第5图的负荷17上出现的电压EO按第7A图的箭头200、201、202的方向变化。

其次，使电源变压器2的初级线圈的输入电压（例如从260伏附近开始）逐渐下降。

第2表

这时，如第2表所示，晶体管Q2是接通状态，晶体管Q1及闸流晶体管SCR是接通状态。同时，齐纳二极管ZD1和ZD2也是接通状态。因而，第5图的电源电路10与第6B图的电路等效。

这里，负荷17的电压EO比齐纳二极管ZD1的齐纳电压低时，即第7A图中EO≤EO2时，齐纳二极管ZD1处于断开状态。从而，晶体管Q2处于断开状态，晶体管Q1的基极和线路l28经过晶体管Q2，屏蔽短路电路。晶体管Q2的基极电压下降，晶体管Q1处于接通状态，所以电路通过闸流晶体管SCR的栅（极），闸流晶体管处于接通状态。

结果，全波整流电路8的连接点99，经过闸流晶体管SCR将组成以公共电位接地的电路。这时，电源晶体管2的次级绕组16的两端之间有电流通过，所以，负荷17的电压EO为

EO＝2.EO2    （7）

对于电源变压器2的次级绕组16的电压E3，中间抽头3的电压在第7B图的线路21中，按箭头24、25的方向变化，变成E3/2，成为正电位，所以二极管D5和中间抽头3之间没有电流通过。因而，这时的电源电路100与第6B图的电路等效，可继续输出1倍压的功率。

如上所述，把来自全波整流电路8的输出值与齐纳二极管ZD1、ZD2预先规定的值比较，鉴别，按照这时来自齐纳二极管ZD1、ZD2的输出，晶体管Q1、Q2及闸流晶体管SCR分别进行接通和断开的动作。其结果，可按照输入电压自动地在1倍压/2倍压之间转换来自全波整流电路8的输出。

在这种电源电路100中，不需要机械的转换工具，故可防止因转换工具的部分机械损伤等引起的错误动作。同时，在这种电源电路100中，不需要很大的变压器。所以，使用这种电源电路100可以使电视接收机之类设备体积更小，重量更轻。

Claims (5)

1、电源转换电路

包括以下部件：

具备次级绕组[有中间抽头(3)]的电源变压器(2)。

全波整流电路(8)。它组成接在前述电源变压器的次级绕组两端的桥接电路，整流前述次级绕组两端产生的交流电压，并输出直流电压。

转换控制工具(D9、SCR、14、15)。这些控制工具分别连接在前述电源变压器的次极绕组的中间抽头与接地间及前述全波整流电路一侧输出端子与接地间、同时可选择前述中间抽头及前述全波整流电路一侧的任意输出端子接地。

2、从属于权利要求1的电源转换电路

前述转换控制工具包括以下部件

电平鉴别工具（15）。对于前述全波整流电路一侧输出端子输出的直流电压是否超过预先规定电压进行电平鉴别。

转换开关元件（D9、SCR），该元件连接在前述电源变压器的次级绕组中间抽头和接地间以及前述全波整流电路另一侧输出端子和接地间。

转换开关控制工具（14）。该元件可实现下述控制：前述的电平鉴别工具按照电平鉴别的情况（前述全波整流电路一侧的输出端子输出的直流电压在预先规定电压以下），使前述全波整流电路另一侧的端子接地;根据电平鉴别情况（前述全波整流电路一侧的输出端子输出的直流电压在预先规定电压以上），控制前述转换开关元件，使前述电源变压器的次级绕组的中间抽头接地。

3、从属于权利要求2的电源转换电路

前述电平鉴别工具包含第1个齐纳二极管（ZD2）以及第2个齐纳二极管（ZD1）。ZD2的阴极接在前述全波整流电路一侧的输出端子上，阳极接地。ZD1的阴极接在前述全波整流电路一侧的输出端子上，阳极接在前述电源变压器的次级绕组中间抽头上。

4、从属于要求2的电源转换电路

前述转换开关元件包括连在前述电源变压器的次级绕组中间抽头和接地间的二极管（D9）以及闸流晶体管（SCR）。其SCR的控制极接在前述转换开关控制工具的输出端，其阴极连在前述全波整流电路另一侧输出端子上，而阳极接地。

5、从属于权利要求2的电源转换电路

前述的转换开关控制工具包括第1个晶体管（Q2）和第3个晶体管体管（Q1）。

Q2的发射极接在前述全波整流电路一侧的输出端子上，其基极与前述电平鉴别工具的电平鉴别输出相连。

Q1的发射极接在前述全波整流电路一侧的输出端子上，其基极连在前述第1个晶体管的集电极上，而该集电极则接在前述转换开关元件上。

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