專利名稱：一種工頻電源變壓器低功耗待機電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于變壓器節(jié)電領(lǐng)域，尤其涉及一種エ頻電源變壓器低功耗待機電路。
背景技術(shù)：
在采用エ頻電源變壓器的電器中，電源工作方式包括待機狀態(tài)和開機狀態(tài)。目前， 其整機的待機功耗一般為2W-10W。而針對整機待機功耗，世界各國均發(fā)布了不同的技術(shù)要求，歐洲在環(huán)保方面的最新指標(biāo)是能耗產(chǎn)品(Energy-using Products, EuP) 2013年技術(shù)要求為小于0. 5W。我國也在節(jié)能認(rèn)證中對電源整機的待機功耗提出了相應(yīng)的指標(biāo)。為了降低整機在待機時的待機功耗，通常會采用以下三種電路達(dá)到低待機功耗
1、采用AC/DC開關(guān)電源，可實現(xiàn)低待機功耗。但開關(guān)電源在工作時會產(chǎn)生電磁干擾，影響產(chǎn)品自身的性能，同時會對周圍電磁環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。2、采用雙エ頻電源變壓器為整機電源供電，分別為主電源和待機電源，在待機時由待機電源變壓器提供低功率輸出，用以維持待機電路的運作，以及啟動繼電器的電源。在整機需要進入工作模式時，繼電器閉合，主電源啟動，由于啟動繼電器需要較大的工作電流 (20(T300mA左右)和電壓(6^9V左右)，所以待機エ頻電源變壓器輸出功率不能設(shè)計得太小。 另外，由于生產(chǎn)エ藝和磁芯材質(zhì)限制，該方法能實現(xiàn)的最低功耗通常只能達(dá)到0. 6^0. 8W.
3、采用エ頻電源變壓器為整機主電源供電，待機采用開關(guān)電源，在待機時由開關(guān)電源提供低功率輸出，用以維持待機電路的運作，以及啟動繼電器的電源。在整機需要進入工作模式時，繼電器閉合，主電源啟動，再讓開關(guān)電源停止工作，減少電磁干擾。退出工作模式前，先激活開關(guān)電源，再關(guān)閉繼電器。采用該方案吋，其成本高，待機時也會有電磁干擾，會影響周圍的用電器產(chǎn)品性能及本身產(chǎn)品的性能。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例的目的在于提供一種エ頻電源變壓器低功耗待機電路。本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種エ頻電源變壓器低功耗待機電路，所述電路包括阻抗模塊、開關(guān)控制模塊以及光電隔離模塊，
所述阻抗模塊與所述開關(guān)控制模塊相連，所述開關(guān)控制模塊還與所述光電隔離模塊相連，在連接變壓器時，所述開關(guān)控制模塊連接エ頻電源變壓器的初級，所述光電隔離模塊連接エ頻電源變壓器的次級。進ー步地，所述阻抗模塊為電容Cl，所述電容Cl 一端與外部的市電輸入相連，另一端與開關(guān)控制模塊相連。進ー步地，所述開關(guān)控制模塊包括交流開關(guān)，與所述交流開關(guān)相連的微處理器， 所述微處理器還分別與過零信號檢測電路、整流穩(wěn)壓濾波電路相連。進ー步地，所述交流開關(guān)包括整流橋URl，N-MOS場效應(yīng)管，所述整流橋URl分別與阻抗模塊、N-MOS場效應(yīng)管相連。
進ー步地，所述N-MOS場效應(yīng)管與微處理器集成為主控芯片ICl，所述微處理器為 8位單片機。進ー步地，所述交流開關(guān)為可控硅或者三極管。進ー步地，所述整流穩(wěn)壓濾波電路包括整流ニ極管Dl，所述整流ニ極管Dl的負(fù)極與電阻Rl的一端相連，所述電阻Rl的另一端連接穩(wěn)壓ニ極管ZDl的負(fù)極，電容C2，所述穩(wěn)壓ニ極管ZDl的正扱、電容C2的另一端接地。進ー步地，所述過零信號檢測電路包括穩(wěn)壓ニ極管ZD2以及連接于ZD2正極的限流電阻R2。進ー步地，所述光電隔離模塊包括光耦I(lǐng)C2，所述光耦I(lǐng)C2的引腳2連接ニ極管 ZD3的正扱，所述光耦I(lǐng)C2的引腳1連接ニ極管ZD3的負(fù)極、電阻R3，所述光耦I(lǐng)C2的引腳 3、4接開關(guān)控制模塊。在本發(fā)明的實施例中，只需要增加較少的電子元件，便可實現(xiàn)低成本、安全、可靠、 簡單的低功耗電路。由于本電路采用了電-光-電的控制方式，能量轉(zhuǎn)換效率較高。光電耦合IC2中的光電ニ極管只需要ImA即可進入待機模式，電路自身消耗的能量較少，輕松實現(xiàn)微功耗待機。由于待機和工作模式都采用同一エ頻電源變壓器，成本大幅下降，并且電路結(jié)構(gòu)非常簡單，提高了電路的可靠性。更為重要的是，工作和待機模式都沒有高頻電磁干擾， 解決了 AC/DC開關(guān)電源無法實現(xiàn)的問題。同時，對現(xiàn)有產(chǎn)品的改動較小，可以容易完成產(chǎn)品升級。并且，電-光-電的控制方式可以達(dá)到5kV的絕緣等級，安全性高。


圖1是本發(fā)明實施例提供的エ頻電源變壓器低功耗待機電路的框圖； 圖2是本發(fā)明實施例提供的エ頻電源變壓器低功耗待機電路的電路圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進ー步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參閱圖1，所述電路包括阻抗模塊、開關(guān)控制模塊以及光電隔離模塊。所述阻抗模塊與所述開關(guān)控制模塊相連，所述開關(guān)控制模塊還與所述光電隔離模塊相連，在連接變壓器時，所述開關(guān)控制模塊連接エ頻電源變壓器的初級，所述光電隔離模塊連接エ頻電源變壓器的次級。參閱圖2，作為本發(fā)明的實施例，所述阻抗模塊為電容Cl，所述電容Cl 一端與外部的市電輸入相連，另一端與開關(guān)控制模塊相連。作為本發(fā)明的實施例，所述開關(guān)控制模塊包括交流開關(guān)，與所述交流開關(guān)相連的微處理器，所述微處理器還分別與過零信號檢測電路、整流穩(wěn)壓濾波電路相連。所述交流開關(guān)包括整流橋URl，N-MOS場效應(yīng)管，所述整流橋URl分別與阻抗模塊、N-MOS場效應(yīng)管相連。 作為ー個實施例，所述N-MOS場效應(yīng)管與微處理器集成為主控芯片IC1，所述微處理器為8 位單片機。當(dāng)然，N-MOS場效應(yīng)管、微處理器也可以不集成，即為獨立的元器件。該交流開關(guān)也可以為可控硅或者三極管。
所述整流穩(wěn)壓濾波電路包括整流ニ極管D1，所述整流ニ極管Dl的負(fù)極與電阻Rl 的一端相連，所述電阻Rl的另一端連接穩(wěn)壓ニ極管ZDl的負(fù)極，電容C2，所述穩(wěn)壓ニ極管 ZDl的正極、電容C2的另一端接地。該過零信號檢測電路包括穩(wěn)壓ニ極管ZD2以及連接于 ZD2正極的限流電阻R2。作為本發(fā)明的實施例，所述光電隔離模塊包括光耦I(lǐng)C2，所述光耦I(lǐng)C2的引腳2連接ニ極管ZD3的正扱，所述光耦I(lǐng)C2的引腳1連接ニ極管ZD3的負(fù)極、電阻R3，所述光耦I(lǐng)C2 的引腳3、4接開關(guān)控制模塊。為方便說明，參閱圖2，圖中所示電路為本發(fā)明的一種實施電路而己。在本實施例中，PTl是エ頻電源變壓器，RL為負(fù)載，Sffl為連接負(fù)載的開關(guān)。在PTl的次級還連接了整流橋UR2，該整流橋UR2分別與電容C3、開關(guān)SWl相連。電容C3另一端接地。阻抗模塊為電容Cl，該電容Cl在待機時串聯(lián)人工頻電源變壓器的初級，電容Cl用于降低エ頻電源變壓器初級電壓，從而降低待機功耗。當(dāng)然，阻抗模塊也可以是電阻，或者由電阻、電容串聯(lián)或并聯(lián)組成。URl整流橋和ICl內(nèi)部N-MOS場效應(yīng)管組成交流開關(guān)。該交流開關(guān)也可以是可控硅，三極管組成。該開關(guān)控制模塊包括與所述阻抗模塊相連的整流橋UR1，所述整流橋URl與主控芯片ICl的引腳1、2相連，所述主控芯片ICl的引腳1、2還通過電阻R2連接到主控芯片 ICl的引腳7，所述主控芯片ICl的引腳5連接到ニ極管ZD2的正扱，所述ニ極管ZD2的負(fù)極連接到主控芯片ICl的引腳7，所述主控芯片ICl的引腳8依次連接電容C2、ニ極管ZDl 的負(fù)極、電阻Rl以及ニ極管Dl的負(fù)極，所述電容C2的另一端以及ニ極管ZDl的正極接地， 所述主控芯片ICl的引腳5、6連接到光電隔離模塊。所述光耦I(lǐng)C2，R3，ZD3組成光電隔離電路，其中IC2是普通光耦，例如EL817，其中ZD3作用為穩(wěn)壓光電ニ極管最大工作電壓，和嵌位光電ニ極管反向電壓的作用。主控芯片ICl是ー個集成電路，內(nèi)置8位單片機可編程微處理器，和N-MOS場效應(yīng)管，當(dāng)然也可以由8位單片機，N-MOS場效應(yīng)管，可控硅，三極管，等元件獨立組成。主控芯片ICl集成有N-MOS場效應(yīng)管以及微處理器，N-MOS場效應(yīng)管的D極連接主控芯片ICl的引腳1、2，N-MOS場效應(yīng)管的S極連接主控芯片ICl的引腳3、4(接地)。N-MOS 場效應(yīng)管的G極連接微處理器端ロ。微處理器的VCC端ロ為主控芯片的引腳8，Pl端ロ為主控芯片的引腳7，P2端ロ為主控芯片的引腳6，GND端ロ為主控芯片的引腳5。所述整流橋URl和ICl內(nèi)部N-MOS場效應(yīng)管組成交流開關(guān)。當(dāng)然，交流開關(guān)也可以是可控硅，三極管，單片機構(gòu)成。ニ極管Dl，電阻Rl，ニ極管ZDl，電容C2構(gòu)成的電路為主控芯片ICl提供直流工作電源。R2和ZD2構(gòu)成的電路為過零信號檢測電路，所述R2為限流電阻，ZD2為穩(wěn)壓ニ極管。該電路由單片機控制，包括三種模式啟動模式、待機模式、工作模式。在進入啟動模式后，接通交流電源，由整流ニ極管D1與電阻Rl，穩(wěn)壓ニ極管ZD1， 電容C2組成整流穩(wěn)壓濾波電路，為ICl提供工作所需直流電源。ICl延時500mS (等待電源穩(wěn)定)。Pl端ロ執(zhí)行過零檢測，低電平向執(zhí)行，高電平原地等待，開通N-M0S，延時5S，然后進入P2端ロ及N-MOS狀態(tài)檢測模式。待機模式包括以下兩種當(dāng)檢測到P2端ロ為低電平，N-MOS為關(guān)閉模式，返回P2端ロ及N-MOS狀態(tài)檢測模式。另外在待機吋，由于ZD3，R3，IC2光電ニ極管接入電源變壓器次級，相當(dāng)于在電源變壓器的次級接入了ー個假負(fù)載，這樣電源變壓器初級的電感量會減小，電容Cl和初級的分壓比會發(fā)生變化，電容Cl兩端電壓增加，初級兩端電壓略為減小，從而讓待機功耗更低， 待機功耗更穩(wěn)定。當(dāng)檢測到P2端ロ為低電平，N-MOS為開通模式，執(zhí)行Pl端ロ過零檢測，低電平向執(zhí)行，高電平原地等待，N-MOS關(guān)閉。如果第6腳P2端ロ為低電平，說明SWl是開路狀態(tài)。 因為只有當(dāng)SWl開路時，變壓器次級輸出電流才會經(jīng)R3到光耦正極再到負(fù)載RL再到地線。 ICl內(nèi)置單片機檢測第7腳Pl端ロ，當(dāng)為低電平時，說明此時是交流過零點，可以安全地關(guān)閉N-MOS場效應(yīng)管。由于只有電容Cl串聯(lián)在PTl初級交流回路中，降低了電源變壓器初級的電壓，變壓器功耗可以降低為工作時的1/10左右。(例如待機功耗為3W的可以下降為 0. 3W)，此時進入待機模式。當(dāng)開關(guān)SWl閉合吋，當(dāng)檢測到P2端ロ為高電平，N-MOS為開通模式，返回P2端ロ 及N-MOS狀態(tài)檢測模式。當(dāng)檢測到P2端ロ為高電平，N-MOS為關(guān)閉模式，延時500mS (延時目的減少頻繁開關(guān)的沖擊電流)，Pl端ロ執(zhí)行過零檢測，低電平向執(zhí)行，高電平原地等待， N-MOS開通。當(dāng)檢測第6腳P2端ロ，如果為高電平，說明SWl是閉合狀態(tài)。本發(fā)明存在以下有益效果1、控制轉(zhuǎn)換效率高。由于本電路采用了“電”“光”“電” 的控制方式，能量轉(zhuǎn)換效率較高。光電ニ極管只需要ImA即可進入待機模式。電路自身消耗的能量較少，輕松實現(xiàn)微功耗待機。2、成本低。由待機和工作模式都采用同一エ頻變壓器，成本大幅下降，電路結(jié)構(gòu)也非常簡單。3、無干擾。最為重要的是工作和待機模式都沒有高頻電磁干擾。4、可靠性強。“電”“光”“電”的控制方式可以達(dá)到5kV的絕緣等級，安全性高?？刂品绞讲捎脝纹瑱C，可以快速檢測交流過零點，實現(xiàn)過零開關(guān)功能，提高開關(guān)的可靠性。另外感性負(fù)載的頻繁開關(guān)，會產(chǎn)生比較大的沖擊電流，所以在程序設(shè)計時毎次開啟 N-MOS前，都有500mS的延時處理，減小頻繁開關(guān)的沖擊電流。讓系統(tǒng)更可靠。5、最大優(yōu)點是易啟動。常規(guī)降壓節(jié)能方式，降低待機功耗的同吋，待機模式時次級輸出電壓也降低了。 當(dāng)兩種模式快速切換，或是在次級帶負(fù)載時，是很難啟動的。本專利采用次級高電平待機方式，既次級必需是有電壓輸出才能待機。無電壓進入工作模式，解決了低電壓啟動的難題， 當(dāng)輸入電壓下降時超過50%，電路會自動退出待機模式，而進入工作模式。當(dāng)電壓上升后，又能自動回到待機模式。6、待機還有電壓輸出，還可以為待機負(fù)載供電。次級可以再増加多倍壓整流電路，為待機負(fù)載提供待機電源。綜上所述，由于本電路采用了電-光-電的控制方式，能量轉(zhuǎn)換效率較高。光電ニ 極管只需要ImA即可進入待機模式，電路自身消耗的能量較少，輕松實現(xiàn)微功耗待機。由于待機和工作模式都采用同一エ頻電源變壓器，成本大幅下降，并且電路結(jié)構(gòu)非常簡單，提高了電路的可靠性。更為重要的是，工作和待機模式都沒有高頻電磁干擾，解決了 AC/DC 開關(guān)電源無法實現(xiàn)的問題。同時，對現(xiàn)有產(chǎn)品的改動較小，可以容易完成產(chǎn)品升級。并且， 電-光-電的控制方式可以達(dá)到5kV的絕緣等級，安全性高。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述電路包括阻抗模塊、開關(guān)控制模塊以及光電隔離模塊，所述阻抗模塊與所述開關(guān)控制模塊相連，所述開關(guān)控制模塊還與所述光電隔離模塊相連，在連接變壓器時，所述開關(guān)控制模塊連接エ頻電源變壓器的初級，所述光電隔離模塊連接エ頻電源變壓器的次級。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述阻抗模塊為電容Cl，所述電容Cl 一端與外部的市電輸入相連，另一端與開關(guān)控制模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述開關(guān)控制模塊包括交流開關(guān)，與所述交流開關(guān)相連的微處理器，所述微處理器還分別與過零信號檢測電路、整流穩(wěn)壓濾波電路相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述交流開關(guān)包括整流橋URl，N-MOS場效應(yīng)管，所述整流橋URl分別與阻抗模塊、N-MOS場效應(yīng)管相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述N-MOS場效應(yīng)管與微處理器集成為主控芯片IC1，所述微處理器為8位單片機。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述交流開關(guān)為可控硅或者三極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述整流穩(wěn)壓濾波電路包括整流ニ極管Dl，所述整流ニ極管Dl的負(fù)極與電阻Rl的一端相連，所述電阻 Rl的另一端連接穩(wěn)壓ニ極管ZDl的負(fù)極，電容C2，所述穩(wěn)壓ニ極管ZDl的正極、電容C2的另一端接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述過零信號檢測電路包括穩(wěn)壓ニ極管ZD2以及連接于ZD2正極的限流電阻R2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的エ頻電源變壓器低功耗待機電路，其特征在干，所述光電隔離模塊包括光耦I(lǐng)C2，所述光耦I(lǐng)C2的引腳2連接ニ極管ZD3的正扱，所述光耦I(lǐng)C2的引腳 1連接ニ極管ZD3的負(fù)極、電阻R3，所述光耦I(lǐng)C2的引腳3、4接開關(guān)控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明適用于變壓器節(jié)電領(lǐng)域，提供了一種工頻電源變壓器低功耗待機電路，所述電路包括阻抗模塊、開關(guān)控制模塊以及光電隔離模塊，所述阻抗模塊與所述開關(guān)控制模塊相連，所述開關(guān)控制模塊還與所述光電隔離模塊相連，在連接變壓器時，所述開關(guān)控制模塊連接工頻電源變壓器的初級，所述光電隔離模塊連接工頻電源變壓器的次級。在本發(fā)明中，由于采用了電-光-電的控制方式，能量轉(zhuǎn)換效率較高。光電二極管只需要較低的電流即可進入待機模式，電路自身消耗的能量較少，實現(xiàn)微功耗待機。由于待機和工作模式都采用同一工頻電源變壓器，成本大幅下降，并且電路結(jié)構(gòu)非常簡單，提高了電路的可靠性。
文檔編號H02M1/36GK102545576SQ20121006631
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者聶明平, 郭祖金 申請人:聶明平