專利名稱：高頻自動穩(wěn)壓電路及其穩(wěn)壓方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高頻自動穩(wěn)壓電路及其穩(wěn)壓方法。
如

圖1所示，目前市場上用的電子式穩(wěn)壓器(AVR)，一般采用可控硅整流器(SCR)控制，工作頻率為50Hz或60Hz，供電電壓由P1、P2輸入(INPUT)，先由變壓器T1將110V降壓15％成為93．5V，再由變壓器T2升壓30％，可調(diào)整范圍為±15％的電壓，但因T2的導(dǎo)通角度是由工作頻率50Hz或60Hz的SCR控制，故需要很大的電感器L及電容器C濾波，這樣使該電子式穩(wěn)壓器(AVR)體積大，溫度高，效率差，成本高。
如圖2所示，另一種現(xiàn)有技術(shù)的電子跳檔式穩(wěn)壓器，它采用SCR，三端雙向可控硅開關(guān)(TRIAC)或繼電器(RELAY)來控制某段的波動，以達(dá)到穩(wěn)壓的作用，其穩(wěn)壓度較差，通常需加多組變壓器才能達(dá)到較好的穩(wěn)壓效果，并且也存在體積大，穩(wěn)壓度差，成本高。
本發(fā)明的目的在于提供一種品質(zhì)高，效率高，成本低的高頻自動穩(wěn)壓電路及其穩(wěn)壓方法。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明，一種高頻自動穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方法，它利用脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)電子元件的導(dǎo)電度，使變壓器感應(yīng)的電壓恰與供電電壓的上升或下降成一比例，且極性相反，產(chǎn)生補(bǔ)償，在補(bǔ)償電壓脈沖之后，由另一回路的脈沖及電子元件將先前補(bǔ)償電壓脈沖殘留在變壓器的電流加以阻尼，使補(bǔ)償后的供電電壓更為平滑，將失真減至最少。
上述的高頻自動穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方法，其中，變壓器感應(yīng)的電壓大小是由脈沖寬度控制所述的電子元件的導(dǎo)電度來加以調(diào)節(jié)，而該脈沖寬度與輸出的供電電壓經(jīng)整流后的電壓成比例。
為了實現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明，一種高頻自動穩(wěn)壓電路，它包含一整流電路，它連接在供電電壓的輸入端，對輸出電壓反饋進(jìn)行全波整流；一變流器電路，連接在所述的整流電路的輸出端，它由四只電子元件Q1、Q2、Q5與Q6組成，基極由脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)電子元件的導(dǎo)電度，使變壓器感應(yīng)的電壓，恰與供電電壓的上升或下降成一比例，且極性相反，以產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)；一阻尼電路，它設(shè)置在變流器電路內(nèi)，用于電壓脈沖補(bǔ)償之后，將殘留在補(bǔ)償電壓脈沖變壓器的電流加以阻尼，使補(bǔ)償后的供電電壓更為平滑，將失真減至最少；及，一變壓器，它串聯(lián)在供電線上，它感應(yīng)的電壓大小由脈沖寬度控制的電子元件的導(dǎo)電度來加以調(diào)節(jié)，脈沖寬度與輸出的供電電壓經(jīng)整流后的電壓成比例。
上述的高頻自動穩(wěn)壓電路，其中，整流電路是由Q3、Q4、Q7與Q8所組成的全波整流電路，其波形為正弦波。
上述的高頻自動穩(wěn)壓電路，其中，由脈沖寬度控制導(dǎo)電度的四只電子元件是絕緣柵基晶體管或金氧半導(dǎo)體。
上述的高頻自動穩(wěn)壓電路，其中，阻尼電路是由Q1與Q2組成，在Q1、Q2與變壓器的串聯(lián)電路中亦可加入一扼流線圈，用以整形波形，使失真減至最少。
由于采用了上述的技術(shù)解決方案，利用脈寬調(diào)制來調(diào)節(jié)電子元件的導(dǎo)電度，使與供電電路串聯(lián)的變壓器感應(yīng)的電壓，恰與供電電壓的上升或下降成比例，且極性相反，以產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)，達(dá)到穩(wěn)定電壓的效果，且在電壓脈沖補(bǔ)償之后，由阻尼電路的脈沖及電子元件將殘留在補(bǔ)償電壓脈沖變壓器的電流加以阻尼，使補(bǔ)償后的供電電壓更為準(zhǔn)確、穩(wěn)定和平滑，并將失真減到最少。
下面結(jié)合本發(fā)明的實施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
圖1是現(xiàn)有的SCR控制式電壓穩(wěn)壓器的電路圖；圖2是現(xiàn)有的跳擋式電壓穩(wěn)壓器的電路圖；圖3是本發(fā)明高頻自動穩(wěn)壓電路的第一實施例電路圖；圖4是本發(fā)明高頻自動穩(wěn)壓電路的各電壓波形；圖5是本發(fā)明高頻自動穩(wěn)壓電路的另一種電路圖；圖6是本發(fā)明高頻自動穩(wěn)壓電路的第二實施例電路圖；圖7是本發(fā)明高頻自動穩(wěn)壓電路的第三實施例電路圖。
如圖3所示，本發(fā)明第一實施例，供電電壓自P1、P2輸入端輸入，串接一變壓器T，再由P3、P4輸出端輸出，供電電壓經(jīng)輸入端P1、P2反饋(Feedback)至由Q3、Q4、Q7及Q8所組成的全波整流電路，整流后的直流電壓自C、D端施加在由Q1、Q2、Q5及Q6所組成的變流器(Inverter)電路，其中變流器的基極(Base)接脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，采用10KHz－50KHz高頻脈沖，利用其寬度的調(diào)節(jié)及與輸出的供電電壓的全波正弦波合成后，用以調(diào)節(jié)補(bǔ)償電壓的大小，且在脈沖電壓補(bǔ)償之后，由另一回路的脈沖及電子元件將該先前補(bǔ)償脈沖電壓殘留在變壓器的電流加以阻尼，使補(bǔ)償后的供電電壓更為準(zhǔn)確、穩(wěn)定和平滑，并將失真減到最少。
其工作原理說明如下1)當(dāng)供電電壓介于109V～111V時，此時AVR不動作，但由于負(fù)載關(guān)系，在T一次側(cè)流過電流，在變壓器T二次側(cè)產(chǎn)生很高的電壓(電流變壓器CT效應(yīng))，此時Q1、Q2導(dǎo)通而將T二次側(cè)短路，以防二次側(cè)產(chǎn)生高電壓。
2)當(dāng)供電電壓低于108V時，AVR電路動作，變流器電路由PWM控制其導(dǎo)通量，由于Q1、Q6先導(dǎo)通，在T一次側(cè)產(chǎn)生與供電電壓同相2V的電壓，使輸出端維持108V+2V=110V的穩(wěn)定輸出電壓。
3)當(dāng)供電電壓高于112V時，AVR電路動作，變流器電路由PWM控制其導(dǎo)通量，由于Q2、Q5先導(dǎo)通，在T一次側(cè)產(chǎn)生與供電電壓反相的2V電壓，使輸出端維持112V－2V=110V的穩(wěn)定輸出電壓。
本發(fā)明的電路元件也可采用金氧半導(dǎo)體(MOSFET)，其組成包含Q1至Q8的八個半導(dǎo)體元件，變壓器T，若干個濾波電容及必要的扼流線圈(CHOKER)L1，其中，利用PWM脈沖頻率與C、D間的正弦波全波電壓合成，來控制變壓器T二次側(cè)的導(dǎo)通量及電壓相位，以達(dá)到穩(wěn)壓效果，其中變壓器T可設(shè)分接頭，依所需穩(wěn)壓百分比選擇接用，另外，扼流線圈L1的電感視負(fù)載大小，可選擇外接或內(nèi)建(Built－In)。以下對本發(fā)明高頻自動穩(wěn)壓電路詳細(xì)說明如圖4及圖5所示，當(dāng)供電電壓超出額定電壓110伏，呈現(xiàn)上升時，該電壓值在輸出端P3、P4，如圖4(a)所示，經(jīng)全波整流電路Q3、Q4、Q7及Q8加至C、D兩端，如圖4(b)所示，同時，在差動電路(圖中未示)上測得高出110伏額定電壓時，分別在Q1、Q5、Q2及Q6施加如圖4(c)、(d)、(e)及(f)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，此時，在第一半周中，當(dāng)Q1與Q6導(dǎo)通時，變壓器T兩端的電壓由圖4(b)及(f)的合成，如圖4(g)所示，形成如圖4(h)所示的電壓波形，其極性與供電電壓相反，經(jīng)電容C1波形整形后，成為一正弦波，其幅度恰可抵消供電電壓超出額定電壓110伏的上升部分，而使輸出端P3、P4的電壓仍維持在額定電壓110伏，達(dá)到穩(wěn)壓的效果，注意在上述的第一半周導(dǎo)通時間中，由于Q2與Q6電流流動方向相反，因此，在Q1與Q6導(dǎo)流時殘存在變壓器T的電流，可利用Q1與Q2的導(dǎo)流而將殘存電流阻尼(Damping)消除，使輸出電壓的失真減到最小。
上述差動電路及脈寬調(diào)制電路皆為已知技術(shù)，此處不再加以說明。
當(dāng)供電電壓低于額定電壓110伏，呈下降時，經(jīng)由差動電路(圖中未示)的檢測到后，脈沖寬度調(diào)制信號即輸出與上述剛好相反的信號，即Q1與Q2的信號對調(diào)，Q5與Q6的信號對調(diào)，此時，因Q2與Q5導(dǎo)通，變壓器T上感應(yīng)的電壓極性與輸入的供電電壓產(chǎn)生相加，使輸出仍維持于110伏之額定電壓，而達(dá)到穩(wěn)壓的效果，其中，Q2與Q5導(dǎo)通時的殘存電流，也經(jīng)由Q1及Q2導(dǎo)通加以阻尼，使電壓失真減至最少。
當(dāng)供電電壓為110伏的額定電壓時，Q1及Q2皆導(dǎo)通，使變壓器T成為一短路通路，讓供電電壓直接輸出至P3、P4輸出端。
上述高頻自動穩(wěn)壓電路HI－AVR是根據(jù)單相兩線式110V的說明，至于單相三線式，如圖6所示，為本發(fā)明第二實施例，三相四線式。如圖7所示，本發(fā)明第三實施例，雖然其電路形狀稍有不同，但電路配置的實質(zhì)相同，即在兩線之間配置有上述HI－AVR電路，因此，其工作原理此處不再重復(fù)說明。
權(quán)利要求
1．一種高頻自動穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方法，其特征在于它利用脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)電子元件的導(dǎo)電度，使變壓器感應(yīng)的電壓恰與供電電壓的上升或下降成一比例，且極性相反，產(chǎn)生補(bǔ)償，在補(bǔ)償電壓脈沖之后，由另一回路的脈沖及電子元件將先前補(bǔ)償電壓脈沖殘留在變壓器的電流加以阻尼，使補(bǔ)償后的供電電壓更為平滑，將失真減至最少。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高頻自動穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方法，其特征在于所述的變壓器感應(yīng)的電壓大小是由脈沖寬度控制所述的電子元件的導(dǎo)電度來加以調(diào)節(jié)，而該脈沖寬度與輸出的供電電壓經(jīng)整流后的電壓成比例。
3．一種高頻自動穩(wěn)壓電路，其特征在于它包含一整流電路，它連接在供電電壓的輸入端，對輸出電壓反饋進(jìn)行全波整流；一變流器電路，連接在所述的整流電路的輸出端，它由四只電子元件Q1、Q2、Q5與Q6組成，基極由脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)電子元件的導(dǎo)電度，使變壓器感應(yīng)的電壓，恰與供電電壓的上升或下降成一比例，且極性相反，以產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)；一阻尼電路，它設(shè)置在變流器電路內(nèi)，用于電壓脈沖補(bǔ)償之后，將殘留在補(bǔ)償電壓脈沖變壓器的電流加以阻尼，使補(bǔ)償后的供電電壓更為平滑，將失真減至最少；及一變壓器，它串聯(lián)在供電線上，它感應(yīng)的電壓大小由脈沖寬度控制的電子元件的導(dǎo)電度來加以調(diào)節(jié)，脈沖寬度與輸出的供電電壓經(jīng)整流后的電壓成比例。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻自動穩(wěn)壓電路，其特征在于所述的整流電路是由Q3、Q4、Q7與Q8所組成的全波整流電路，其波形為正弦波。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻自動穩(wěn)壓電路，其特征在于由脈沖寬度控制導(dǎo)電度的四只電子元件是絕緣柵基晶體管或金氧半導(dǎo)體。
6．根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高頻自動穩(wěn)壓電路，其特征在于所述的阻尼電路是由Q1與Q2組成，在Q1、Q2與變壓器的串聯(lián)電路中亦可加入一扼流線圈，用以整形波形，使失真減至最少。
全文摘要
本發(fā)明涉及一高頻自動穩(wěn)壓電路,它包含一輸出電壓反饋的整流電路,一由脈沖寬度控制導(dǎo)電度的電子元件組成的變流器電路,一阻尼電路及一與供電線串聯(lián)的變壓器,利用脈沖寬度調(diào)制來調(diào)節(jié)電子元件的導(dǎo)電度,使變壓器感應(yīng)的電壓,恰與供電電壓的上升或下降成一比例,且極性相反,產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng),且在電壓脈沖補(bǔ)償之后,由阻尼電路的脈沖及電子元件將補(bǔ)償電壓脈沖殘留在變壓器的電流加以阻尼,使補(bǔ)償后的供電電壓更為準(zhǔn)確、穩(wěn)定和平滑,并將失真減到最少。
文檔編號G05F1/30GK1279414SQ9911018
公開日2001年1月10日 申請日期1999年7月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月5日
發(fā)明者江坤和 申請人:王興全