CN113014122A - Ac/dc电源电路以及电气设备 - Google Patents

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Abstract

本案关于AC/DC电源电路及电气设备。所述AC/DC电源电路将被输入的AC电压变换成DC电压而供给到负载，包括：整流电路，将所述AC电压变换成所述DC电压；n个(n为2以上)平滑电容器，在所述整流电路与所述负载之间，以相对于所述负载成为并联的方式连接；以及(n‑1)个开关，n个所述平滑电容器中，相对于(n‑1)个所述平滑电容器的各个串联地连接。在所述AC/DC电源电路动作开始时，在所述(n‑1)个开关被设为OFF的状态开始所述AC电压的输入，之后，以将(n‑1)个所述开关依序设为ON而使所述n个所述平滑电容器的充电时机不同。

Description

AC/DC电源电路以及电气设备
技术领域
本发明的一方案是关于将AC输入电压变换成DC电压的AC/DC电源电路以及包括其的电气设备。
背景技术
多数的电气设备(例如家庭用电气设备)被连接到商用电源，输入AC电压而使用。另外，在电气设备，包括以DC电压动作的部件也多。如此的电气设备包括用以将AC输入电压变换成DC电压的AC/DC电源电路。例如，空气调节机包含压缩机作为以DC电压动作的部件，包括将压缩机设为负载的AC/DC电源电路。
图3是表示以往的AC/DC电源电路100的构成例的电路图。AC/DC电源电路100是从输入端子T1、T2输入AC电压，将此变换成DC电压而供给到负载20。AC/DC电源电路100是由二极管电桥(diode bridge)DB1、线圈L1、电容器C1、C2、开关101以及PTC(正特性)热敏电阻102构成。在开关101使用继电器。另外，电容器C1、C2也可以替换成电容与这些的合成电容相等的一个电容器。
二极管电桥DB1是将AC电压变换成DC电压(脉动电流)的整流电路，在二极管电桥DB1的初级侧(输入侧)，配置有线圈L1、开关101以及PTC热敏电阻102。在图3的例子中，在输入端子T1与二极管电桥DB1之间，线圈L1以及开关101串联地连接，PTC热敏电阻102是相对于开关101并联地连接。
在二极管电桥DB1的次级侧(输出侧)，配置有电容器C1、C2。在图3的例子中，在二极管电桥DB1与负载20之间，电容器C1、C2分别以相对于负载20成为并联的方式连接。
AC/DC电源电路100是AC电压被输入到输入端子T1、T2而由此开始动作，对于负载20供给DC电压。即，若AC电压被输入到二极管电桥DB1，则二极管电桥DB1将已被输入的AC电压变换成DC电压(脉动电流，pulsating current)而输出。二极管电桥DB1所输出的DC电压(脉动电流)藉由线圈L1以及电容器C1、C2而平滑化，作为已被稳定化DC电压被赋予到负载20。
在AC/DC电源电路100中，开关101以及PTC热敏电阻102是为了防止涌浪电流(inrush current)而被设置。如空气调节机的压缩机般地将DC电压供给到动作电压为大的负载的情况，AC/DC电源电路100需要包括电容大的电容器C1、C2。此时，若AC/DC电源电路100不具有开关101以及PTC热敏电阻102，则AC电压被输入到AC/DC电源电路100之后，随即有大电流流动以对空的电容器C1、C2充电。即，在AC/DC电源电路100中产生涌浪电流。如此的涌浪电流有可能使二极管电桥DB1损坏。
与此相对，在包括开关101以及PTC热敏电阻102的AC/DC电源电路100中，输入AC电压之后，随即就在开关101被设为OFF的状态经由PTC热敏电阻102而流过电流，电容器C1、C2被充电。此时，经由PTC热敏电阻102而由此能够流过小电流，能够不使涌浪电流产生而将电容器C1、C2充电。并且，电容器C1、C2被充电后，使开关101设为ON。即便在电容器C1、C2被充电的状态开关101被设为ON，涌浪电流也不产生。
另外，开关101被设为ON而AC/DC电源电路100启动后，由于在二极管电桥DB1的初级侧中经由开关101流过电流，PTC热敏电阻102没有特别发挥功能。
发明内容
在图3所示的以往的AC/DC电源电路100中，具有涌浪电流防止用的PTC热敏电阻102，由此有所谓增加部件成本的问题。
本发明的一方案是鉴于上述课题而成，目的在于提供能够抑制涌浪电流，并且，削减部件成本的AC/DC电源电路以及包括其的电气设备。
为了解决上述的课题，本发明的第一方案即AC/DC电源电路将被输入的AC电压变换成DC电压而供给到负载，所述AC/DC电源电路包括：整流电路，将所述AC电压变换成所述DC电压；n个(n为2以上)平滑电容器，在所述整流电路与所述负载之间，以相对于所述负载成为并联的方式连接；以及(n-1)个开关，n个所述平滑电容器中，相对于(n-1)个平滑电容器的各个串联地连接，在所述AC/DC电源电路的动作开始时，在所述(n-1)个开关被设为OFF的状态开始所述AC电压的输入，之后，将(n-1)个所述开关依序设为ON，由此使所述n个所述平滑电容器的充电时机不同。
根据上述的构成，AC/DC电源电路包含多个平滑电容器、以及控制对于这些平滑电容器的充电时机的多个开关，在AC/DC电源电路的动作开始时不将这些多个平滑电容器同时地充电，而是错开充电时机而由此能够抑制涌浪电流。在此AC/DC电源电路中，能够省略以往使用的涌浪电流防止用的PTC热敏电阻，能够削减部件成本。
另外，在上述AC/DC电源电路中，所述开关能够设为是由半导体晶体管构成的开关元件的构成。
根据上述的构成，将开关设为半导体晶体管，由此与将开关设为继电器的情况相比，能够削减在AC/DC电源电路的动作中用以将开关维持在ON状态的耗电。
另外，为了解决上述的课题，本发明的第二方案即电气设备包括：上述记载的AC/DC电源电路。
另外，上述电气设备可设为如下的构成：所述电气设备为空气调节机；所述负载为压缩机；所述AC/DC电源电路根据所述压缩机的运转状况，可进行保持将所述开关设为OFF的动作。
根据上述的构成，例如，与在压缩机成为低负载的运转状况将开关设为OFF，由此将开关始终设为ON而使AC/DC电源电路动作的情况相比，能够削减用以将开关维持在ON状态的耗电。
本发明的一方案的AC/DC电源电路以及电气设备起到所谓能够抑制AC/DC电源电路的动作开始时的涌浪电流，并且，削减部件成本的效果。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式，是表示实施方式1的AC/DC电源电路的构成例的电路图。
图2是表示本发明的一实施方式，是表示实施方式4的AC/DC电源电路的构成例的电路图。
图3是表示以往的AC/DC电源电路的构成例的电路图。
具体实施方式
[实施方式1]
以下，针对本发明的实施方式，参照图式详细地进行说明。图1是表示本实施方式1的AC/DC电源电路10的构成例的电路图。由于AC/DC电源电路10包含与图3所示的AC/DC电源电路100类似的构成，仅说明不同的部分。另外，在AC/DC电源电路10中，针对与AC/DC电源电路100同样的部件标注相同的附图标记。
图1所示的AC/DC电源电路10省略AC/DC电源电路100的开关101以及PTC热敏电阻102，取而代之成为包括开关11的构成。开关11是相对于电容器(平滑电容器)C1、C2的任一方(在此为电容器C2)串联地连接。在AC/DC电源电路10中，在二极管电桥(整流电路)DB1与负载20之间，电容器C1，以及与被串联连接的电容器C2以及开关11分别以相对于负载20成为并联的方式连接。在此，在开关11使用继电器。另外，电容器C1、C2被设定为其电容相等。
AC/DC电源电路10，与AC/DC电源电路100同样地，AC电压被输入到输入端子T1、T2而由此开始动作，对于负载20供给DC电压。此时的AC/DC电源电路10的动作是与AC/DC电源电路100的动作相同。
在AC/DC电源电路10中，能够藉由以下的动作抑制涌浪电流。即，在包括了开关11的AC/DC电源电路10中，输入AC电压之后，随即开关11就被设为OFF的状态。此时，开关11被设为OFF，由此对电容器C2不进行充电，仅电容器C1被充电。并且，电容器C1被充电后，将开关11设为ON而由此将电容器C2充电。另外，开关11的ON/OFF能够藉由搭载AC/DC电源电路10的电气设备的控制部切换。即，开关11的ON/OFF的切换时机能够藉由电气设备的控制部控制。
由于AC/DC电源电路10不包含PTC热敏电阻，在上述的动作中，在电容器C1、C2的各个的充电时产生涌浪电流。但是，不将两个电容器C1、C2同时地充电，错开这些充电时机，由此可使涌浪电流的峰值几乎减半，由此抑制涌浪电流。若能够使涌浪电流减半，则也能够避免涌浪电流所致的二极管电桥DB1损坏。
在AC/DC电源电路10中，省略涌浪电流防止用的PTC热敏电阻，由此能够削减部件成本。
[实施方式2]
虽然在上述实施方式1中在开关11使用继电器，但在开关11也可以使用由半导体晶体管构成的开关元件。通过在开关11使用半导体晶体管，与以往的AC/DC电源电路100相比(进一步与在AC/DC电源电路10的开关11使用继电器的情况相比)，也能获得削减耗电的效果。另外，在开关11使用半导体晶体管的情况，晶体管的种类不特别限定，可使用IGBT(绝缘栅型双极晶体管)、MOSFET、GaN晶体管、SiC晶体管以及氧化钙晶体管等。
开关101、开关11是AC/DC电源电路100或AC/DC电源电路10的动作中始终被设为ON。并且，使用了继电器的开关101、开关11是为了维持继电器的ON状态消耗电力。
另一方面，在由半导体晶体管构成的开关元件中，虽然也为了维持ON状态消耗电力，但此耗电与继电器相比十分地小。因此，通过在开关11使用半导体晶体管，可获得削减耗电的效果。
另外，在以往的AC/DC电源电路100中，在开关101使用半导体晶体管是困难的，需要在开关101使用继电器。这是因为AC/DC电源电路100中的开关101被设置在二极管电桥DB1的初级侧(输入侧)，流过开关101的电流成为AC电流。由于以半导体晶体管切换AC电流的ON/OFF是困难的，在开关101使用继电器。
与此相对，在AC/DC电源电路10中设置开关11是二极管电桥DB1的次级侧(输出侧)。因此，由于流过开关11的电流成为DC电流，可在开关11使用半导体晶管，能够获得削减耗电的效果。
[实施方式3]
适用AC/DC电源电路10的电气设备为空气调节机，藉由AC/DC电源电路10供给DC电压的负载20为压缩机的情况，根据空气调节机的运转状况将开关11设为OFF，由此能够获得进一步的削减耗电的效果。
虽然空气调节机中的压缩机在冷气以及暖气运转时的设定温度与室温的差大时转速变大而成为高负载，但在设定温度与室温的差小时转速变小而成为低负载。并且，AC/DC电源电路10在负载20为高负载时，虽然为了使输出的DC电压稳定化将大的电容器电容设为必要，但在负载20为低负载时，即便电容器电容小也能够使DC电压稳定化。
因此，在本实施方式3的空气调节机中，在AC/DC电源电路10中，虽然在压缩机成为高负载的运转状况中将开关11设为ON，但在压缩机成为低负载的运转状况中将开关11设为OFF。即，虽然开关11被设为ON的期间是使用电容器C1、C2的两方而电容器电容变大，但开关11被设为OFF的期间是不使用电容器C2(仅使用电容器C1)而电容器电容变小。
如此，在压缩机成为低负荷的运转状况，将开关11设为OFF，由此与使开关11设为ON的同时使AC/DC电源电路10动作的情况相比，能够削减为了将开关11维持在ON状态的耗电。虽然此效果是在开关11为继电器的情况更显着，但在开关11为半导体晶体管的情况也可获得。
在空气调节机的APF(整年能量消耗效率)中，暖气中间、冷气中间的测量模式的耗电的影响大。由于在暖气中间、冷气中间中压缩机成为低负载，在这些测量模式能够削减耗电是在APF的提升中成为有效。
[实施方式4]
上述说明的AC/DC电源电路10包括两个电容器C1、C2作为平滑电容器，使这两个电容器C1、C2的充电时机不同，由此使涌浪电流的峰值几乎减半。
然而，在本发明的一方案的AC/DC电源电路中，被包括的平滑电容器的数量不限定为两个，也可以为三个以上。即，在AC/DC电源电路中，将被包括的平滑电容器的数量设为n个(n为2以上)的情况，使这n个平滑电容器的充电时机不同，由此能够将涌浪电流的峰值几乎减低到1/n。
图2是表示本实施方式4的AC/DC电源电路10’的构成例的电路图。AC/DC电源电路10’为包括三个电容器C1～C3作为平滑电容器的变形例。电容器C1～C3，在二极管电桥DB1与负载20之间，分别以相对于负载20成为并联的方式连接。另外，在三个电容器C1～C3中的两个(在此为电容器C2、C3)，开关11串联地连接。另外，AC/DC电源电路包括n个平滑电容器的情况，开关11的数量成为(n-1)个。
AC/DC电源电路10’，与AC/DC电源电路10同样地，AC电压被输入到输入端子T1、T2而由此开始动作，输入AC电压之后，随即两方的开关11就被设为OFF。并且，电容器C1被充电后，将两个开关11依序设为ON而由此将电容器C2、C3依序充电。
另外，将本实施方式4的AC/DC电源电路10’适用于实施方式3的动作的情况，在AC/DC电源电路10’的动作中改变被设为OFF的开关11的数量，由此也可根据负载20的状况而阶段性地获得耗电的削减效果。例如，也可以是负载20为高负载的情况是使两个开关11两方都设为ON，负载20为低负载的情况是使两个开关11两方都设为OFF，负载20为中负载的情况为仅使两个开关11的一方设为OFF。
本次公开的实施方式是以全部的点例示，不成为限定的解释的根据。因此，本发明的技术范围不是仅由上述的实施方式解释，是基于权利要求的范围的记载而被划定。另外，包含在与权利要求的范围相等的意义以及范围内的全部的变更。

Claims (4)

1.一种AC/DC电源电路，将被输入的AC电压变换成DC电压而供给到负载，其特征在于，所述AC/DC电源电路包括：
整流电路，将所述AC电压变换成所述DC电压；
n个(n为2以上)平滑电容器，在所述整流电路与所述负载之间，以相对于所述负载成为并联的方式连接；以及
(n-1)个开关，n个所述平滑电容器中，相对于(n-1)个所述平滑电容器的每个串联地连接；其中
在所述AC/DC电源电路的动作开始时，在所述(n-1)个开关被设为OFF的状态下开始所述AC电压的输入，之后，将(n-1)个所述开关依序设为ON，由此使所述n个所述平滑电容器的充电时机不同。
2.根据权利要求1所述的AC/DC电源电路，其特征在于，
所述开关是由半导体晶体管构成的开关元件。
3.一种电气设备，其特征在于，包括：
权利要求1或2所述的AC/DC电源电路。
4.根据权利要求3所述的电气设备，其特征在于，
所述电气设备为空气调节机；
所述负载为压缩机；
所述AC/DC电源电路根据所述压缩机的运转状况，可进行保持将所述开关设为OFF的动作。
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