隔离式电子变压器全波整流电路的实践.doc

隔离式电子变压器整流电路的实践 众所周知，各种小型网络电子设备以及繁多的小型家用电器等等，大多使用变压器变压（降压）后整流、滤波、稳压等，几乎都采用变压器。仅管也有无变压器的电源（电容电阻降压式），但这些“无变压器电源”输出端直接与220市电连接，为最大限度的避免触电危险，电路的最大工作电流严格被回路中串联的电容或电阻所限定（触电安全电流，一般应小于100mA），因此只限于小电流输出电器，或者负载端不易人接触的场合，如照明灯、工业大功率直流电机的可控硅调压等，适用范围大大地被限制。八十年代初期在电子报等报刊上，曾经刊登过关于隔离式电子变压器的文章，但是主要局限于理论，实际应用方面的文章更是很少。本人根据以往刊登的一些文章，通过反复实践，初步设计出了有一定实际意义的隔离式电子变压器整流电路。该电路不用变压器即可降压，并获得任意降压比N:1（N为串联或并联电路的电容个数相等）要求的电压,也能比较圆满地解决了电路的输出端与市电电网有效隔离的问题。输出电流方面，该电路在二极管、三极管、可控硅等等元器件参数范围内，通过提高充放电电容器的容量，达到提高输出电流的能力。本人认为，该电路不仅有电子制作方面的“创意娱乐”意义，而且也有一定的实际应用意义（无变压器的电子变压器实际应用于小型电器设备变为可能），现介绍如下。电路与工作原理图1是所要介绍的无变压器电源，即隔离式电子变压器全波整流电路的原理图。本电路降压比N为5，输入交流220伏，输出直流约为44伏。该电路是由、两部分组成，每部分都有充放电（串联充电，并联放电）功能的电路、电子开关电路、隔离电路（交流电网与负载电路的隔离）等组成。该电路的电子开关电路随着交流电的周期，把组、组电路交替转换成串联充电与并联放电电路。即电路的组串联充电、组并联放电状态与组串联充电、组并联放电状态。分别交替工作于交流电的正(上)半周和负(下)半周。其工作原理：当（电路A点）交流电压正(上)半周时, 电流经R0、D101、C101、D102、C102、D103、C103、D104、C104、D105、C105、IC2、R101、D119形成组串联充电回路，对电容C101 C105进行串联式充电。此时二极管D109 D118不导通。（严格来说，只是二极管D109 D118没有形成回路，所以没有电流流过，可视为不导通）。若电容C101 C105每个电容器容量相等，则每个电容器上的电压等于1/5输入交流电压，这里二极管正向压降相对输出电压很小而忽略，即电压220(伏)5=44(伏)，此时IC2被串接在组串联充电回路中，即光电耦合器IC2内的LED处于正向连接导通状态（其中，与IC2内的LED并联的D106、 D107、D108作用是限制LED电流过载，即对LED保护作用），IC2光电耦合器内的光敏三极管被饱和导通。随即，达林顿电路的晶体管T2、T1也饱和导通，这使组电路中的电容器C1C5的上下二极管D9D18与负载形成等效的5组并联放电状态，随着组放电回路的初步形成，电阻R8上电流触发可控硅S1上的控制极，使可控硅S1导通。这样组串联充电、组并联放电的完整的充放电回路被建立。此时（交流电的正半周时），组的D1、D8、D19是与电网反向连接呈截止状态，然而，使组放电电路与电网被隔离。同时，二极管D19的反向连接与供电电源，使光电耦合器IC1(GH1122Z)、达林顿电路的晶体管T4、T3、可控硅S2等，也都被进入截止状态，使电路的组充电电路部分与后面的负载供电电路也可靠隔离。其等效电路可画成如图 2。由于组与组是充放电极性相反的电路，因此，当（电路A点）输入的交流电压负（下）半周时，电网电流只能经R0、D1、C1、D2、C2、D3、C3、D4、C4、D5、C5、IC1、R1、D19，形成组串联充电回路，对电容C1 C5进行串联式充电。 反过来组电路与电网隔离，而组的电容器C101C105的上下二极管D109D118与负载形成等效的5组并联放电状态。这样与上面完全相反的，组串联充电、组并联放电的完整的充放电回路被建立。其它说明不再重复。其等效电路可画成如图 3。这样当输入交流电压正（上）半周时，组电路串联充电、组电路并联并联放电。当输入交流电压负（下）半周时，组电路串联充电、组电路并联放电。使电路实现变压（1/N）全波整流的功能。主要元器件的选择原则本电路所用二级管和电容器数量虽较多，但流过二级管的平均电流仅为输出电流的1 / N安培（除二极管D22、 D122）；电容器(C1C5、C101105)的耐压也仅大于输入电压的1 / N 伏；晶体管T1、T2、T3、T4、可控硅S1、S2满足电网电压的峰值和最大输出电流；光电耦合器IC1、IC1光敏三极管的集电极-发射机击穿电压大于1 / N (伏)就可以（比如,本设计电路采用GH1122Z），电路中的其它元件的参数要求很低。结束语本电路只是隔离式电子变压器全波整流电路的简单的实验装置，真正应用于实际，可能还存在很多问题。比如充放电电容器的容量一致性问题（实际不可能一致），将导致每个电容器所承受的电压不一样（容量小的电容器承受大于1 / N 伏)，本人曾用100千欧左右电阻并接于电容器（C1C5、C101105）上，得到很好的效果。因实