[实用新型]一种利用微处理器控制电容器串并联转换的变压器

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种变压器，具体地说是一种利用微处理器控制电容器串并联转换的变压器。

背景技术

现有的变压器有两种：电磁变压器和压电陶瓷变压器。前者基于电磁感应现象，是比较成熟的技术，其原理是从电能到磁能再到电能的转化过程，不可避免的存在转换效率低、容易发热、有电磁噪声等问题；后者1956年由C．A．Rosen发明，它具有重量轻、能量密度高、效率高、外形小、运行过程无电磁噪声以及不易燃性等优点，应用范围越来越广。现在压电陶瓷变压器的应用分为两种，一种是由低压变成高压的升压变压器，用于液晶显示器、静电除尘器和高压电源中，国内外都已形成规模生产，使用范围比较有限。另一种是由高压变成低压的降压变压器，现在仍处于研究开发阶段，据最新报道，日本富士通公司利用LiNbO3单晶制成了15 mm×15 mm×0.5mm 的压电陶瓷变压器样机，该样机工作频率4 MHz、输出功率为30~40W，可用于降压型开关电源。但由于铌酸锂晶体的成本很高，不适于大规模工业生产应用，不利于产品推广；本实用新型的设计人之前发明了一种基于多层高介电材料的超小型介电陶瓷变压器，工作频率为50Hz，可以实现11:1的变压比，利用市电可以获得交流20V，10mA的电源，但是其缺点是输出功率仅为毫瓦级别的，距离实用有一定的距离。

在现代电子技术领域中，变压器是一个必备的组件，一种价格低廉，发热量小，转化效率高的压变压器一直是一个技术难题。

实用新型内容

    本实用新型所要解决的技术问题是提供一种利用微处理器控制电容器串并联转换的变压器，其转换效率高，电损耗非常少，发热量小。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种利用微处理器控制电容器串并联转换的变压器，包括微处理器、串并联转换电路、分压比较电路和全波整流电路，变压器的交流输入端与全波整流电路连接，全波整流电路的正向输出端分别接分压比较电路和串并联转换电路，所述的串并联转换电路包括多个分压电容器，多个分压电容器之间通过由微处理器控制的光电耦合开关电路串接，上述串接的分压电容器中，第一个分压电容器通过一个由微处理器控制的光电耦合开关电路与全波整流电路的正向输出端连接，最后一个分压电容器接地，串并联转换电路中每个分压电容器的两端分别通过二极管与变压器直流输出端的正极和负极连接，变压器直流输出端的正极还串接有一个由微处理器控制的光电耦合开关电路；所述的分压比较电路包括一个电压比较器和两条与全波整流电路正向输出端连接的电阻分压电路，其中一条电阻分压电路与稳压电路连接，电压比较器的两个输入端分别与两条电阻分压电路连接，电压比较器的输出端与微处理器连接。

所述的电阻分压电路由两个串联的电阻构成，电阻分压电路的一端与全波整流电路正向输出端连接，另一端接地，两个电阻之间的线路与电压比较器连接。

所述的稳压电路由二极管和电容器构成，二极管串接在电阻分压电路与全波整流电路正向输出端的连接线路中，并且二极管的正极与全波整流电路正向输出端连接；电容器的一端接地，另一端与二极管的负极连接。

所述的全波整流电路为桥式整流电路。

本实用新型的工作原理是：所设计的变压器由多个分压电容器串并联组成，其本质是通过微处理器编程控制对多个分压电容器的串联充电和并联放电。通过分压比较电路使得充、放电电压维持在峰值电压附近10%左右。

串联时，切断负载，如果输入为交流电（峰值）电压为U1 ,分压电容器电容为C，共有n个，每个分压为U2，则：U1=nU2。 

切断电源，使电容器并联，输出电压U2=U1/n。

输出电压近于直流，实现了降压变压的目的。通过改变n的数值可实现对输出电压的自由调控输出。通过提高电容值或改变输入频率，可以获得大的输出功率。

本实用新型的有益效果是：利用微处理器根据电压比较器测得的输入电压峰值的变化控制光电耦合开关电路的通断，从而控制分压电容器的串并联转换。分压电容器串联时切断输出端，由输入端对分压电容器充电，分压电容器并联时切断输入端，由分压电容器向输出端放电。实现了串联分压充电后并联放电的新型换能方式。与电磁变压器相比，所用器件功耗非常小，因此这种变压器的转换效率非常高，发热量也很小。

附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

结合附图说明本实用新型的实施方式。