一种宽范围交流电压输入的AC-DC电路的制作方法

专利2025-10-07  1


本发明涉及ac-dc电路,尤其涉及一种宽范围交流电压输入的ac-dc电路。


背景技术:

1、电子设备的电源需要适应不同电力条件的应用,在电子设备使用过程中,可能会因为各种原因导致交流电压波动或瞬间电压过低或过高,此时,要求ac-dc电路能够为电子设备提供稳定电压的直流电源,保证电子设备正常运转不被损坏。

2、目前,常见宽范围交流电压输入的ac-dc电路有如下两种:

3、第一,采用超宽电压输入的dc-dc电路实现宽范围交流电压输入的ac-dc电路,如图1所示,该电路是采用宽电压输入的dc-dc电源模块m2和4-5个外围元件组成;输入的交流电经过一个电阻r4,并通过一个整流桥b2将交流输入转换为脉动的直流电压,之后需要通过电容c2去除这些脉动成分,以获得较稳定的直流电压再经过支持超宽输入的dc-dc电源模块m1获取预设的电压值;其中,作为限流电阻的电阻r4的值具体需根据输入电压范围与输出电流要求而定;但此电路设计存在以下缺点:

4、(1)此电路对dc-dc电源模块m2要求较高,不仅此类电源芯片市面较少,选型比较困难,而且宽电压输入的dc-dc电源芯片一般价格较贵,以至于最终的ac-dc电路成本较高;

5、(2)在此电路中,由于宽电压输入的dc-dc电源芯片的自身性能限制,致使该ac-dc电路功率转化较低且无法支持大功率的输出;

6、第二,如图2所示,该ac-dc电路,通过一个整流桥b3对输入的交流电进行整流后,通过串联电容(即c4和c6)增加电容耐压值的方式进行滤波,滤波后的电压可能依然会较高,加上输出反馈电压和尖峰电压的叠加,很大概率会超过电源芯片u1的最高电压,为了保证电源芯片u1能正常安全工作,在设计前端电路时增加了一个mos管q3,让mos管q3与电源芯片u1连接,并与电源芯片u1内部的开关管同步开关,这样就将过高的电压分压到mos管q3和电源芯片u1上,从而增加了ac-dc电路整体耐压值。但电路设计存在以下缺点:

7、(1)电容串联后不仅容量会变小,降低滤波效果;而且串联电容额外还需要增加一些电阻来均衡两个电容电压,使得ac-dc电路占用很大空间;

8、(2)而ac-dc电路的电源芯片还需要增加一个高耐压的mos管及相应外围电路来提高耐压,增加ac-dc电路的复杂度、成本以及发热量;

9、(3)mos管q3和电源芯片u1串联本身在宽范围高压输入的时候不仅开关损耗会变大,而且串联关系内阻也会变大,同时低压输入的时候发热量也很大,这些都将导致整体的转化率较低。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种宽范围交流电压输入的ac-dc电路,已解决现有宽范围交流电压输入的ac-dc电路,受电压输入范围限制,电源芯片选择范围有限、成本高、转化率较低以及无法支持大功率的输出的问题。

2、根据本发明的实施例,一种宽范围交流电压输入的ac-dc电路,包括:

3、整流桥b1,输入端连接交流电压输入端子ac-in;

4、控制结构,第一端连接所述整流桥b1输出电压的正极一端,第二端连接所述整流桥b1输出的电压负极一端;

5、mos管q2,栅极连接所述控制结构的第三端,源极连接所述整流桥b1输出电压的负极一端;

6、滤波电容c1,负极端连接所述mos管q2的漏极,正极端连接所述整流桥b1输出电压的正极一端;

7、电源模块m1,正输入端in+连接所述滤波电容c1正极,负输入端in-连接所述滤波电容c1负极。

8、优选的,在交流电压输入端子ac-in与所述整流桥b1输入端之间还接入了保险丝f1。

9、优选的,所述mos管q2为n沟道mos管。

10、优选的,所述控制结构包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2、限流电阻r3、第一稳压二极管dz1、第二稳压二极管dz2以及三极管q1;其中:

11、所述第一分压电阻r1一端作为所述控制结构的第一端连接所述整流桥b1输出电压的正极一端,另一端连接所述第一稳压二极管dz1的负极和所述第二分压电阻r2的一端;所述第二分压电阻r2的另一端连接所述三极管q1的集电极和所述第二稳压二极管dz2的负极,为所述控制结构的第三端;

12、所述第一稳压二极管dz1的正极连接所述三极管q1的基极和所述限流电阻r3的一端;所述限流电阻r3的另一端连接所述三极管q1的发射极和所述第二稳压二极管dz2的正极为所述控制结构的第二端。

13、优选的,所述第一稳压二极管dz1的稳压值需要根据所述第一分压电阻r1和所述第二分压电阻r2分压原则和所述电源模块m1输入端电压允许范围确定;

14、所述第二稳压二极管dz2的稳压值需要根据所述mos管q2的开启电压vgs选择。

15、优选的,在所述mos管q2的漏极和源极之间添加一个瞬态电压抑制管tv1;

16、所述瞬态电压抑制管tv1的正极连接源极,所述瞬态电压抑制管tv1的负极连接漏极。

17、本申请提供的ac-dc电路通过带有脉动电压的直流电压中的脉动电压作为控制信号,根据脉动电压的变化控制控制结构01输出高电平或低电平,从而控制mos管q2的导通或截止,只有在整流桥b1输出的电压小于第一值时,mos管q2的导通,整流桥b1输出的电压经过过滤电容c1后直接为电源模块m1提供工作电源,当整流桥b1输出的电压大于等于第一值时,mos管q2截止,通过过滤电容c1放电为电源模块m1提供工作电源,与现有技术相比,具有以下有益效果:

18、(1)当整流桥b1输出的电压大于等于第一值时,通过过滤电容c1放电为电源模块m1提供工作电源,不仅可以在输入交流电压波动较大导致整流得到的直流电压超出了电源模块m1的输入电压范围的情况下,为电源模块m1提供恒定输出预设工作电压,保证负载设备可靠的运行,而且不再要求电源模块m1(芯片)为宽范围电压输入的电源芯片,而是通过控制结构和普通电源芯片实现支持宽范围交流电输入的ad-cd电路,电源模块m1要求的降低,降低了电路成本,电源芯片可选择空间大,规避了宽范围电压输入的电源芯片自身性能限制导致的ac-dc电路功率转化较低且无法支持大功率输出的缺陷;

19、(2)当整流桥b1输出的电压大于等于第一值时,mos管q2截止,通过过滤电容c1放电为电源模块m1提供工作电源,mos管q2和控制结构01低损耗,发热降低,提高ac-dc电路整体功率转化和功率输出。

20、应当理解,
技术实现要素:
部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征,亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。



技术特征:

1.一种宽范围交流电压输入的ac-dc电路,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的ac-dc电路,其特征在于,在交流电压输入端子ac-in与所述整流桥b1输入端之间还接入了保险丝f1。

3.根据权利要求1所述的ac-dc电路,其特征在于,所述mos管q2为n沟道mos管。

4.根据权利要求1所述的ac-dc电路,其特征在于,所述控制结构包括第一分压电阻r1、第二分压电阻r2、限流电阻r3、第一稳压二极管dz1、第二稳压二极管dz2以及三极管q1;其中:

5.根据权利要求4所述的ac-dc电路,其特征在于,所述第一稳压二极管dz1的稳压值需要根据所述第一分压电阻r1和所述第二分压电阻r2分压原则和所述电源模块m1输入端电压允许范围确定;

6.根据权利要求1所述的ac-dc电路,其特征在于,在所述mos管q2的漏极和源极之间添加一个瞬态电压抑制管tv1;


技术总结
本发明提供了一种宽范围交流电压输入的AC‑DC电路,包括:输入端连接交流电压输入端子的整流桥;第一端连接整流桥输出电压的正极一端,第二端连接整流桥输出的电压负极一端的控制结构;栅极连接控制结构的第三端,源极连接整流桥输出电压的负极一端的MOS管;负极连接MOS管的漏极,正极连接整流桥输出电压的正极一端的滤波电容;正输入端连接滤波电容正极,负输入端连接滤波电容负极的电源模块。本发明对电源模块要求降低,不仅降低成本,规避宽范围电压输入时电源芯片自身性能限制导致的AC‑DC电路功率转化较低且不支持大功率输出的缺陷;而且高交流电压输入时低损耗,发热降低,进一步提高AC‑DC电路整体功率转化和功率输出。

技术研发人员:孟天鹏,李常厚,董艳艳
受保护的技术使用者:北京德锐士科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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