專(zhuān)利名稱(chēng)：超寬范圍交流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自耦變壓器式交流穩(wěn)壓電源。
目前市場(chǎng)銷(xiāo)售的交流穩(wěn)壓器的最低穩(wěn)壓為120V，而適用于家庭的交流穩(wěn)壓器在電網(wǎng)電壓低于150V時(shí)一般都無(wú)法正常工作。但在我國(guó)的許多地區(qū)，特別是一些中小城鎮(zhèn)和廣大的農(nóng)村，由于電力能源缺乏，使用目前銷(xiāo)售的穩(wěn)壓器往往由于其穩(wěn)壓范圍小而不能滿足要求，且其成本也高。
自耦變壓器由于其原材料省、損耗小、體積小、價(jià)格便宜而廣泛地應(yīng)用于穩(wěn)壓電源上。但由于自耦變壓器原、副邊的電氣聯(lián)系，其升壓比被限制在K＝U2／U1≤(1.5～2)的范圍內(nèi)，因而其應(yīng)用也受到了限制。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種超寬范圍交流穩(wěn)壓電源。
本實(shí)用新型的基本原理是當(dāng)電網(wǎng)電壓小于或大于正常電壓范圍并處于設(shè)計(jì)所允許的穩(wěn)壓范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)開(kāi)關(guān)電路［4］改變自耦變壓器原邊的線圈匝數(shù)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)穩(wěn)壓輸出；當(dāng)電網(wǎng)電壓處于正常電壓范圍時(shí)，電網(wǎng)電壓由開(kāi)關(guān)電路［4］的N點(diǎn)經(jīng)M點(diǎn)直接輸出，與此同時(shí)，自耦變壓器［8］脫離電網(wǎng)。通過(guò)瞬間接通開(kāi)關(guān)K接通快速啟動(dòng)電路［11］，使得延時(shí)輸出電路立即輸出。當(dāng)自耦變壓器處于升壓狀態(tài)且輸出線路某處接地短路時(shí)，原邊對(duì)地電位升高，但由于壓敏保護(hù)器［2］、［15］及電流保護(hù)器［1］、［13］的作用，使得原邊對(duì)地電位被限定在設(shè)計(jì)所允許的一個(gè)常數(shù)值以下，避免了通常的原邊對(duì)地電位隨升壓比K＝U2／U1的增加而增加。因而，使得本實(shí)用新型的升壓比K≥(1.5～2)，并具有超寬范圍穩(wěn)定交流電壓、快速啟動(dòng)、防止線電壓、線間雷擊感應(yīng)電壓的沖擊等特點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的方框原理圖，它由電流保護(hù)器［1］和［13］、壓敏保護(hù)器［2］和［15］、開(kāi)關(guān)電路［4］和［11］、自耦變壓器［8］、降壓整流濾波電路［3］、直流穩(wěn)壓電路［5］、直流浮點(diǎn)電壓電路［6］、延時(shí)電路［9］、快速啟動(dòng)電路［10］、取樣電路［7］、電壓比較電路［12］、控制電路［14］組成。上述電流保護(hù)器［1］的輸入端A為本交流穩(wěn)壓電源的輸入端，電流保護(hù)器［1］的輸出端G點(diǎn)分別接壓敏保護(hù)器［2］、開(kāi)關(guān)電路［4］、降壓整流濾波電路［3］的輸入端，開(kāi)關(guān)電路［4］的一輸出端H點(diǎn)接自耦變壓器［8］的輸入端，開(kāi)關(guān)電路［4］的另一輸出端N點(diǎn)接開(kāi)關(guān)電路［11］的輸出端與電流保護(hù)器［13］的輸入端之間的M點(diǎn)，自耦變壓器［8］的輸出輸L點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電路［11］的一輸入端連接，電流保護(hù)器［13］的輸出端B點(diǎn)與壓敏保護(hù)器［15］的輸入端連接，并且B點(diǎn)為本交流穩(wěn)壓電源的輸出端，降壓整流濾波電路［3］的輸出端P點(diǎn)分別同直流穩(wěn)壓電路［5］、直流浮點(diǎn)電壓電路［6］、取樣電路［7］的輸入端連接，直流穩(wěn)壓電路［5］的輸出端D點(diǎn)與直流浮點(diǎn)電壓電路［6］的一輸出端并接后再分別接延時(shí)電路［9］和快速啟動(dòng)電路［10］的輸入端，延時(shí)電路［9］，快速啟動(dòng)電路［10］和取樣電路［7］的輸出端均同電壓比較電路［12］的輸入端E點(diǎn)連接，直流浮點(diǎn)電壓電路［6］的另一輸出端C點(diǎn)接電壓比較電路［12］的電源，電壓比較電路的輸出端F點(diǎn)與控制電路［14］的輸入端連接，控制電路［14］的輸出端分別接開(kāi)關(guān)電路［4］和［11］的另一輸入端，開(kāi)關(guān)電路［4］和［11］受控制電路［14］的控制而實(shí)現(xiàn)本穩(wěn)壓電源的自動(dòng)穩(wěn)壓輸出，快速啟動(dòng)電路［10］的另一輸入端K點(diǎn)為瞬間接通開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)電路［4］和［11］為繼電器，也可采用可控硅，或是在開(kāi)關(guān)電路［4］中部分采用電刷以改變自耦變壓器原邊的匝數(shù)。如在開(kāi)關(guān)電路［4］和［11］中采用繼電器時(shí)，控制繼電器的三極管的基極在與n個(gè)二極管串聯(lián)后接控制信號(hào)，以減小繼電器的遲滯現(xiàn)象。直流浮點(diǎn)電壓電路［6］由串聯(lián)電阻R1、R2組成，R1、R2串接后的兩端分別接P點(diǎn)和D點(diǎn)，再由R1、R2之間的C點(diǎn)取出浮點(diǎn)電壓接電壓比較電路［12］的電源，以提高電壓比較精度。壓敏保護(hù)器［2］和［15］的壓敏元件為壓敏電阻。電流保護(hù)器［1］和［13］為快速熔斷管。降壓整流濾波電路［3］中采用變壓器降壓。
圖2為超寬范圍交流穩(wěn)壓電源實(shí)施例電路結(jié)構(gòu)圖。降壓整流濾波電路［3］由降壓變壓器T2、全橋D1～D4、濾波電容C1組成。開(kāi)關(guān)電路［4］和［11］分別由繼電器J1～J3、J5～J7、J4－1和J4－2的常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)電路組成。直流穩(wěn)壓電路［5］由三極管BG8、穩(wěn)壓二極管D5和電阻R1、R2組成。直流浮點(diǎn)電壓電路［6］中R1、R2間C點(diǎn)輸出的浮點(diǎn)電壓為電壓比較器IC1～I(xiàn)C7的電源。取樣電路［7］分別由輸入電壓取樣電阻R5至R15和標(biāo)準(zhǔn)電壓取樣電阻R17、R18組成。延時(shí)電路［9］由電阻R19、R22、R23、C2組成?？焖賳?dòng)電路［10］由R19、R21、R22、R23、C2、瞬間接通開(kāi)關(guān)K組成。R20為延時(shí)電路［9］和快速啟動(dòng)電路［10］的電容C2的放電限流電阻。電壓比較電路［12］由電壓比較器IC1～I(xiàn)C7組成?？刂齐娐罚?4］分別由繼電器J1～J7、三極管BG1～BG7、二極管D1n～D7n和相應(yīng)的與、非門(mén)電路組成。U21為穩(wěn)壓電源的即時(shí)輸出端，U22為延時(shí)輸出端，U1為穩(wěn)壓電源的輸入端。
當(dāng)電網(wǎng)電壓高于80V時(shí)，本穩(wěn)壓系統(tǒng)已處于正常工作狀態(tài)，IC1～I(xiàn)C5為高電平，IC6為低電平，穩(wěn)壓電源無(wú)輸出。當(dāng)電網(wǎng)電壓為88V≤U1＜114V時(shí)，IC1～I(xiàn)C6為高電平，僅有BG1導(dǎo)通，J1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，且有190V≤U21＜247V。當(dāng)電網(wǎng)電壓在114V≤U1＜148V時(shí)，IC1為低電平，IC2～I(xiàn)C6為高電平，僅有BG2導(dǎo)通，J2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，且有190V≤U21＜247V。當(dāng)電網(wǎng)電壓在148V≤U1＜192V時(shí)，IC1、IC2為低電平，IC3～I(xiàn)C6為高電平，僅有BG3導(dǎo)通，J3常開(kāi)角點(diǎn)閉合，且有190V≤U21＜247V。當(dāng)電網(wǎng)電壓在192V≤U1＜242V時(shí)，IC1～I(xiàn)C3為低電平，IC4～I(xiàn)C6為高電平，僅有BG4導(dǎo)通，J4－1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，J4－2常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，自耦變壓變［8］與電網(wǎng)脫離，且有U21＝U1，即192V≤U21＜242V。當(dāng)電網(wǎng)電壓在242V≤U1＜300V時(shí)，IC1～I(xiàn)C4為低電平，IC5、IC6為高電平，僅有BG5導(dǎo)通，J5常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，且有195V≤U21<242V。當(dāng)電網(wǎng)電壓U1≥300V時(shí)，IC1～I(xiàn)C5為低電平，IC6為高電平，BG1～BG6均截止，沒(méi)有輸出。在延時(shí)電路中，當(dāng)88V≤U1＜300V時(shí)，恒有BG6導(dǎo)通，J6常開(kāi)觸點(diǎn)接通R19對(duì)C2充電(為零狀態(tài)響應(yīng))，經(jīng)過(guò)設(shè)定時(shí)間(如t＝300S)，IC7由低電平轉(zhuǎn)為高電平，BG7導(dǎo)通，J7常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，延時(shí)輸出端U22接通，且有U22＝U21；在延時(shí)過(guò)程中，只要接通快速啟動(dòng)電路的瞬間接通開(kāi)關(guān)K，則R21、R19與電容C2接通，且電容C2的充電過(guò)程在瞬間完成，BG7立即導(dǎo)通，J7常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，立即有U22＝U21。只要出現(xiàn)U1＜88V或U1≥300V，則U22與U21均無(wú)輸出。
在本實(shí)用新型的穩(wěn)壓范圍特別寬(其實(shí)施例中從88V到300V間均有正常輸出)，且能防止線電壓、線間雷擊感應(yīng)電壓的沖擊。因此，特別適合電力能源缺乏的中小城鎮(zhèn)和廣大農(nóng)村使用。并可采用增加原邊抽頭和繼電器數(shù)量的辦法，減少輸出電壓的變化范圍。
權(quán)利要求1.一種自耦變壓器式交流穩(wěn)壓電源，本實(shí)用新型的特征在于由電流保護(hù)器[1]和[13]、壓敏保護(hù)器[2]和[15]、開(kāi)關(guān)電路[4]和[11]、自耦變壓器[8]、降壓整流濾波電路[3]、直流穩(wěn)壓電路[5]、直流浮點(diǎn)電壓電路[6]、延時(shí)電路[9]、快速啟動(dòng)電路[10]、取樣電路[7]、電壓比較電路[12]、控制電路[14]組成；上述電流保護(hù)器[1]的輸入端A為本交流穩(wěn)壓電源的輸入端，電流保護(hù)器[1]的輸出端G點(diǎn)分別接壓敏保護(hù)器[2]、開(kāi)關(guān)電路[4]、降壓整流濾波電路[3]的輸入端，開(kāi)關(guān)電路[4]的一輸出端H點(diǎn)接自耦變壓器[8]的輸入端，開(kāi)關(guān)電路[4]的另一輸出端N點(diǎn)接開(kāi)關(guān)電路[11]的輸出端與電流保護(hù)器[13]的輸入端之間的M點(diǎn)，自耦變壓器[8]的輸出端L點(diǎn)與開(kāi)關(guān)電路[11]的一輸入端連接，電流保護(hù)器[13]的輸出端B點(diǎn)與壓敏保護(hù)器[15]的輸入端連接，并且B點(diǎn)為本交流穩(wěn)壓電源的輸出端，降壓整流濾波電路[3]的輸出端P點(diǎn)分別同直流穩(wěn)壓電路[5]、直流浮點(diǎn)電壓電路[6]、取樣電路[7]的輸入端連接，直流穩(wěn)壓電路[5]的輸出端D點(diǎn)與直流浮點(diǎn)電壓電路[6]的一輸出端并接后再分別接延時(shí)電路[9]和快速啟動(dòng)電路[10]的輸入端，延時(shí)電路[9]、快速啟動(dòng)電路[10]和取樣電路[7]的輸出端均同電壓比較電路[12]的輸入端E點(diǎn)連接，直流浮點(diǎn)電壓電路[6]的另一輸出端C點(diǎn)接電壓比較電路[12]的電源，電壓比較電路的輸出端F點(diǎn)與控制電路[14]的輸入端連接，控制電路[14]的輸出端分別接開(kāi)關(guān)電路[4]和[11]的另一輸入端，開(kāi)關(guān)電路[4]和[11]受控制電路[14]的控制而實(shí)現(xiàn)本電源的自動(dòng)穩(wěn)壓輸出，快速啟動(dòng)電路[10]的另一輸入端K點(diǎn)為瞬間接通開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電源，其特征在于開(kāi)關(guān)電路［4］和［11］為繼電器，也可采用可控硅，或是在開(kāi)關(guān)電路［4］中部分采用電刷以改變自耦變壓器［8］的原邊線圈匝數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述電源，其特征在于采用繼電器時(shí)，控制繼電器的三極管的基極在與n個(gè)二極管串聯(lián)后接控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電源，其特征在于直流浮點(diǎn)電壓電路［6］由串聯(lián)電阻R1、R2組成，R1、R2串接后的兩端分別接P點(diǎn)和D點(diǎn)，再由R1、R2之間的C點(diǎn)取出浮點(diǎn)電壓接電壓比較電路的電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述電源，其特征在于壓敏保護(hù)器［2］和［15］的壓敏元件為壓敏電阻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述電源，其特征在于電流保護(hù)器［1］和［13］為快速熔斷管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述電源，其特征在于降壓整流濾波電路［3］中采用變壓器降壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述電源，其特征在于快速啟動(dòng)電路［10］的另一輸入端K點(diǎn)為瞬間接通開(kāi)關(guān)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種超寬范圍交流穩(wěn)壓電源。它由自耦變壓器、電流保護(hù)器、壓敏保護(hù)器、延時(shí)電路、快速啟動(dòng)電路及降壓整流濾波、直流穩(wěn)壓、直流浮點(diǎn)電壓、取樣、電壓比較、控制電路和開(kāi)關(guān)電路組成。當(dāng)電網(wǎng)電壓在正常范圍時(shí)，自耦變壓器脫離電網(wǎng)，具有節(jié)電的作用；當(dāng)電網(wǎng)電壓偏離正常范圍時(shí)，通過(guò)改變自耦變壓器原邊的匝數(shù)，使輸出電壓穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)；并具有超寬范圍穩(wěn)定交流電壓、快速啟動(dòng)、防止線電壓、線間雷擊感應(yīng)電壓的沖擊等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05F1/10GK2142212SQ92235398
公開(kāi)日1993年9月15日 申請(qǐng)日期1992年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月4日
發(fā)明者陳洪 申請(qǐng)人:陳洪