|
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。
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
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Ⅰ、Ⅱ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Ⅰ组、Ⅱ组电路交替
转换成串联充电与并联放电电路。即电路的Ⅰ组串联充电、Ⅱ组并联放电
状态与Ⅱ组串联充电、
Ⅰ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Ⅱ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Ⅱ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Ⅰ组电路中的电容器
C1
～
C5
的上下二极管
D9
～
D18
与负载形成
等效的
5
组并联放电状态，随着Ⅰ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Ⅱ组串联充电、Ⅰ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）
，Ⅰ组的
D1
、
D8
、
D19
是与电网反向连接呈截止状态，
然而，
使Ⅰ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(GH
1122
Z)
、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Ⅱ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Ⅰ组与Ⅱ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Ⅰ组串联充电回路，
对电容
C1
～
C5
进行串联式充电。
反过来Ⅱ组电路与电网隔离，
而Ⅱ组的电容器
C101
～
C105
的上下二极管
D109
～
D118
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，Ⅰ组串联充电、Ⅱ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，Ⅱ组电路串联充电、Ⅰ组电路
并联并联放电。当输入交流电压负（下）半周时，Ⅰ组电路串联充电、Ⅱ
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
(C1~C5
、
C101~105)
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
GH
1122
Z
）
，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（C1~C5
、
C101~105
）上，得到很好的效果。因实验条件所限，没有做更进一步的研
究，可能还存在隐含问题，望同行作进一步实验和研究，让隔离式电子变
压器整流电路，早日实际应用。
|
购物车中有 0 件商品 总价0.00元 
详细信息
