CN85103811B

CN85103811B - 电源转换电路

Info

Publication number: CN85103811B
Application number: CN 85103811
Authority: CN
Inventors: 寺田宏
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-05-11
Filing date: 1985-05-11
Publication date: 1987-10-21
Also published as: CN85103811A

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(2)、全波整流电路(8)、电平鉴别电路(15)及开关电路(14)。根据对全波整流电路一侧输出端所输出的直流电压低于预定电压的鉴别，电平鉴别电路使开关电路的晶体管(Q1)及闸流晶体管(SCR)导通，把全波整流电路的一侧输出端接地；根据对全波整流电路一侧输出端输出的直流电压高于预定电压的鉴别，使连接在电源变压器中间抽头上的二极管(D9)导通，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固定的直流电压。

Description

本发明是关于电流转换电路，更具体的说，本发明是用于电视接收机或无线电接收机等设备中经过整流电路从交流电源获得直流电压的电源电路。本电源转换电路即使使用电压值不同的交流电源，电能通过转换方式使输出的直流电压保持固定。

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，需要从不同电源电压获得预定的固定直流电压。所以，在电视接收机等设备上内装有电源转换电路。

第一图是表示现有的电源转换电路的电路图。在第一图中，交流电源1连接到抽头向下式的电源变压器2的两端、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的中间抽头与另一转换端子7相连。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组成的桥式整流电路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有负载9及滤波电容器C₁。

如上所述，按照所构成的电源转换电路，使用110伏交流电源时，则使转换开关4的转换端子6和固定端子5短接，110伏的交流电压被桥式整流电路8整流，就得到110伏的直流电压E₀；使用220伏的交流电源时进行转换把转换开关4的另一转换端子7和固定端子5短接，由于另一转换端子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伏的电压在桥式整流电路8中被整流，即可得到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，均可从桥式整流电路8输出固定的直流电压。

在上述第1图所示的现有电源转换电路中，由于交流电压电源变压器降压供给桥式整流电路8，而增加了电源变压器2的耗电量。此外还有另一个缺点，在电视接收机等设备里，对内部底盘要实行隔离，电源变压器2的输入端必须再设置隔离变压器，从而增加了部件。

因此，本发明的主要目的是提供能够减小电源变压器的耗电量并且容易实现设备内部的底盘隔离的电源转换电路。

本发明可简述如下：在电源变压器的次极绕组的两端连接桥式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之间以及全波整流电路一侧的输出端和接地间连接有转换控制装置，根据输入电源变压器的交流电压，使中间抽头及全波整流电路一侧的输出端有选择地接地。

从而，按照本发明，当电源变压器的次极绕组的中间抽头接地时，可得到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，不管输入电流变压器的交流电压的大小，均可由全波整流电路输出固定的直流电压。

本发明的优选实施例如下，利用电平鉴别装置，对全波整流电路一侧的输出端输出的直流电压是否超出预定电压进行电平鉴别，如果低于预定电压，就使连接在全波整流电路一侧的输出端与接地之间的转换开关元件导通，把全波整流电路一侧的输出端接地。如果电平鉴别结果高于预定电压，则使连接在电源变压器的次极绕组的中间抽头和接地之间的转换开关元件导通，把中间抽头接地。

因而，根据本发明的优选实施例，按照全波整流电路一侧的输出端所输出的直流电压的电平，使全波整流电路一侧的输出端自动接地；或使中间抽头自动地接地。就能够不需要手工来操作了。

第1图所示是，现有的电源转换电路的电路图。

第2图是本发明的一个实施例的电路图。

第3A图及第3B图是说明第2图所示之整流电路的动作状态。

第4图是第2图中所示之电源变压器的输入电压的波形图。

第5图是本发明的另一个实施例的电路图。

第6A图及第6B图是说明第5图之动作状态。

第7图及第8图是说明第5图中负载17及连接点103的电压变化。

第2图是本发明的一个实施例的电路图。首先，参照第2图，对本发明的一个实施例的组成情况加以说明。在第2图中，电源电路10包括在次极绕组中间部分设有中间抽头3的电源变压器2，由整流二极管D₁-D₄接成桥式电路的全波整流电路8，以及为使中间抽头3或全波整流电路8一侧的输出端接地的转换装置4。转换装置4的公共端子5在共电位处接地，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连接在全波整流电路8一侧输出端子。

线路l₁通过分支线l₂、l₃分别连接在整流二极管D₁及D₂的阳极上。整流二极管D₁的阴极通过线路l₄连接在整流二极管D₃的阳极上。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分别连接到线路l₀上。电源变压器2的次极绕组的一侧端子经过线路l₉，连接在上述线路l₄上，次级绕组的另一端子经过线路l₁₀，接在上述的线路l₅上。

具有上述结构的电源电路10经过线路l₀，连接在负载9的一端上，负载9另一端在共电位处被接地。线路l₃还与在共电位处被接地的电解电容器C₁相连接。

第3A图及第3B图是说明第2图的动作，第4图是输入电源变压器的电压波形图。

其次，参照第2图至第4图，对本发明的一个实施例加以说明。第2图所示的转换装置4的公共端5连在端子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图等效，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，初级线圈一侧的电流按箭头A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中，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中转换开关4的公共端5连接到端子6上时，可构成全波整流电路。这时电源变压器2的初级线圈匝数与次级线圈匝数的比为n∶2。因为次级绕组的中间部分经过中间抽头3在共电位处被接地，故电源变压器2的次级一侧获得的电压V₁可以用下面的第1式表示。

V₁＝V/n (1)

另外，第2图所示的转换装置4的公共端子5接在另一侧的端子7上时，由于中间抽头3上没有电流通过，故第2图所示电路与第3B图所示的电路等效。这时，在电源变压器2的初级一侧加上第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的初级线圈一侧电流按箭头E所示的方向流动。在次级线圈一侧电流按箭头L、M、N所示的方向流动。

这时，初级绕组一侧出现的电压V₂可用第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的次级绕组一侧分别获得的电压V₁及V₂，V₁和V₂之间的关系可用第3式表示。

V₂＝2·V₁ (3)

因而，第2图所示的电路通过变换转换装置4，就能够作为两用电流转换电路使用。

但是，第2图所示的电源电路10，忘记变换转换装置，就有可能在不适当的电压下使用。所以，以下将对能够自动变换转换装置4的实施例加以说明。

第5图是本发明的另一实施例的电路图。首先，参照第5图，说明本发明另一个实施例的组成。电源电路100主要包括电源变压器2，连接在电源变压器2的中间抽头3与接地之间的二极管D₉、由桥式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的初级绕组匝数与次级绕组匝数比可选为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。

全波整流电路8的线路l₂₂、l₂₃分别接在二极管D₅、D₆的阳极上，二极管D₅的阴极经过线路l₂₄，接在二极管D₇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的各自阴极分别经过线路l2₆、l₂₇，连到线路l₂₈上。

线路l₂₈接在一端在共电位处接地的电解电容器C₂的另一端上。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S CR的控制极上。

上述全波整流电路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的另一端于共电位处接地。上述的线路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。

上述闸流晶体管SCR的阳极接在共电位处，阴极经过线路l₃₄，与上述的线路l₃₃相连。上述的线路l₂₈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的另一端在共电位处接地。线路l₃₅与晶体管Q₁的基极相连。

线路l₂₈的连接点102连接在晶体管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。上述线路l₂₈连接在电阻R₆的一端上，电阻R₆的另一端经过线路l₃₇，连接在电阻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。上述的线路l₃₇接在晶体管Q₂的基极上。上述线路l₃₇接在电阻R₈的一端上，电阻R₈的另一端连在齐纳二极管Z D₂的阴极上。齐纳二极管ZD₂的阳极于共电位处接地。

齐纳二极管ZD₁的阳极经过线路l₂₉，与中间抽头3和二极管D₉之间的连线l₄₀的连接点103相接。线路l₄₀的一端是电源变压器2的次极绕组16的中间抽头3，线路40的另一端被连接到阳极在共电位处接地的二极管D₉的阴极上。同时，线路l₄₀的连接点103和二极管D₉之间的连接被连接到一端在共电位处接地的电解电容器C₄的另一端上。线路l₂₈的连接点105经过线路l₄₂与其一端于共电处接地的负载17的另一端相连，该负载17上加有电压EO。

第6A图及第6B图是说明第5图的动作状态，第7图、第8图是说明第5图所示负载17及连接点103的电压变化。

以下参照第5图至第8图，就本发明的另一实施例加以说明。在如上述构成的电源电路100的转换电路14中，晶体管Q₂处于截止状态时，选择电阻R₁及R₂的值，使晶体管Q₁处于导通状态。晶体管Q₁为导通状态时，电流经过线路l₂₉、晶体管Q₁及电阻R₃，流向闸流晶体管SCR的控制极，闸流晶体管SCR就处于导通状态。从而，全波整流电路8的连接点99经过闸流晶体管SCR于共电位处接地。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E_1/2，因而，线路l₄₀呈正电位，就防止了二极管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图所示的电路等效。

另外，晶体管Q₂处于导通状态时，经过晶体管Q₂，线路l₂₈和晶体管Q₁的基极处于同一电压，因而，晶体管Q₁处于截止状态。其结果，通过闸流晶体管SCR控制极的电流及闸流晶体管SCR的阳极间的电压同时被除去，闸流晶体管SCR处于截止状态。结果全波整流电路8的连接点99上没有电流通过。这时，如以后所述，因为线路l₄₀的连接点103为负电位，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6

B图所示的电路等效。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，例如使其从80伏左右缓缓上升。这时，如第1表所示，加在负载17上的电压E O在未达到E_O1电压的期间，晶体管Q₂是截止状态，闸流晶体管SCR及晶体管Q₁为导通状态。从而，第5图所示电源电路100与第6A图的电路等效。

第1表

负载17的电压EO如表1所示，变为EO₁时，齐纳二级管ZD₂导通，电流通过齐纳二极管ZD₂，晶体管Q₂处于导通状态。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处于截止状态的电位，使晶体管Q₁处于截止状态。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处于截止状态。结果，桥式电路8的连接点99经过闸流晶体管SCR，到共电位处接地的电路就被截断。

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，呈现在第6B图的负载17上的电压EO₂与呈现在第6A图的负载17上的电压EO₁相比时为

EO₁＝2·EO₂ (6)

因而，由于晶体管Q₂的基极电压也将下降，这样就使得晶体管Q₂处于完全截止状态。

这时，因为经过二极管D₉，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，所以连接点103的电位和二极管D₉阳极的共电位相比，共电位必定会高。而连接点103的电位在第8图的曲级l₂₁中，按箭头22、23所示方向改变，二极管D₉的饱和电压只有0.6V比共电压更低。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的基极被加上低电压，晶体管22可继续保持导通状态。

这样，第5图的负载17上呈现的电压EO按第7图的箭头200、201、202的方向改变。

其次，使电源变压器2的初级线圈的输入电压，例如从260伏左右开始逐渐下降。

第2表

这时，如第2表所示，晶体管Q₂为导通状态，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也是导通状态。因而，第5图的电源电路10与第6B图的电路等效。

这里，负载17的电压EO比齐纳二极管ZD₁的齐纳电压低时，即第7图中EO≤EO₂时，齐纳二极管ZD₁处于截止状态，从而，晶管Q₂处于截止状态。晶体管Q₁的基极和线路l₂₈经过晶体管Q₂的短路电路被断开。晶体管Q₂的基极电压下降，晶体管Q₁处于导通状态，所以电源通过闸流晶体管SCR的控制极，闸流晶体管处于导通状态。

结果，全波整流电路8的连接点99，经过闸流晶体管SCR就构成于共电位处接地的电路。这时，因为电源变压器2的次级绕组16的两端之间有电流通过，所以，负载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8图的曲线21中，按箭头24、25的方向改变，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的输出与齐纳二极管ZD₁、ZD₂的预定值比较，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分别进行导通和截止的动作。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，不需要机械的转换装置，故可防止因转换装置的部分机械损伤等引起的误动作。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可以使如电视接收机之类设备体积小，重量轻。

Claims

1.一电源转换电路包括在次级绕组中具有中间抽头(3)的电源变压器(2)，其两个输入端连接到上述电源变压器的次级绕组两端的，并用以将上述次级绕组两端产生的交流电压整流，而在其一个输出端输出直流电压的全波整流装置和一转换控制装置；其特征在于，该转换控制装置包括对于所述全波整流装置一个输出端输出的所述直流电压是否超过预定电压进行电平鉴别的电平鉴别装置(15)；连接在所述电源变压器的次级绕组的中间抽头与接地之间和所述全波整流装置另一侧输出端与接地之间的开关元件(D9，SCR)；以及开关控制电路(14)，该电路在上述电平鉴别装置鉴别出上述全波整流装置一侧的输出端输出的直流电压低于预定电压时，使上述全波整流装置另一侧输出端接地，而鉴别出上述全波整流装置一侧的输出端输出的直流电压高于预定电压时，则使上述电源变压器的次级绕组的中间抽头接地。

2.根据权利要求1所要求保护的电源转换电路，其特征在于，所述电平鉴别装置包括第一齐纳二极管和第齐纳二极管；第一齐纳二级管的阴极接在上述全波整流装置一侧的输出端上，而阳极接地；第二齐纳二极管的阴极接在上述全波整流装置一侧输出端上，而阳极接在上述电源变压器的次级绕组中间抽头上。

3.根据权利要求1所要求保护的电源转换电路，其特征在于，所述转换开关元件包括接在上述电源变压器的次级绕组中间抽头和接地之间的二极管；以及控制极接在上述开关控制电路的输出端，阴极接在上述全波整流电路另一侧输出端，而阳极接地的闸流晶体管。

4.根据权利要求1所要求保护的电源转换电路，其特征在于，所述开关控制电路包括第一晶体管Q₂，其发射极接在上述全波整流装置一侧输出端，基极与所述电平鉴别装置的电平鉴别输出相连；以及第二晶体管Q₁，其发射极接在所述全波整流装置一侧的输出端，基极接在上述第一晶体管的集电极上，而集电极则接在上述整流电路另一侧输出与地之间的开关元件上。