專(zhuān)利名稱(chēng)：便攜式二次逆變標(biāo)準(zhǔn)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是涉及一種二次逆變的標(biāo)準(zhǔn)的電源，二次逆變是指本電源根據(jù)電焊機(jī)輸出的脈動(dòng)直流電源、交流電源或者逆變高頻電源以及電瓶輸出的直流電源做再次的變換輸出；標(biāo)準(zhǔn)是指本電源輸出的是交流220伏特50赫芝的符合我國(guó)現(xiàn)行供電標(biāo)準(zhǔn)的電源。
隨著建筑、管線(xiàn)施工能力的不斷提高，所承建的工程越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)施工工藝的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，在長(zhǎng)距離管線(xiàn)施工和儲(chǔ)罐安裝中，按施工工藝要求，需對(duì)焊口進(jìn)行清根和打磨處理，同時(shí)由于工程進(jìn)度要求和環(huán)境限制，經(jīng)常要用到照明設(shè)備，這些都離不開(kāi)交流220伏特50赫芝標(biāo)準(zhǔn)電源的支持。目前施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該電源的解決方法是從配電箱或發(fā)電機(jī)上用電纜引入到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，這種方法比較簡(jiǎn)單，傳輸?shù)哪芰看?，但存在很多缺點(diǎn)首先，由于我國(guó)電網(wǎng)采用三相四線(xiàn)供電方式，終性端接地，相電壓為220V，即相線(xiàn)對(duì)地電壓為220V，這種供電方式對(duì)施工人員有很大的危險(xiǎn)性，極易造成觸電傷亡事故；其次，由于作業(yè)面經(jīng)常變動(dòng)，鋪設(shè)固定電纜根本不現(xiàn)實(shí)，只能采用臨時(shí)電纜，而這種電纜經(jīng)常會(huì)被施工機(jī)具如吊車(chē)、汽車(chē)、焊機(jī)等碰斷，造成停電，或由于長(zhǎng)時(shí)間拉扯、磨擦造成電纜漏電短路事故；再者，在大型工程施工時(shí)，作業(yè)面比較多，電纜拉的象蜘蛛網(wǎng)一樣，這是一個(gè)一直令管理員和施工人員感到頭痛的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的任務(wù)就是提供一種安全、方便、簡(jiǎn)單、高效、實(shí)用的新型逆變標(biāo)準(zhǔn)電源。電源包括主控板、控制面板和外殼，其特征在于主控板的輸入端(7)與電焊機(jī)的輸出端連接，不分極性，控制面板上設(shè)有電壓表(3)、電流表(4)、開(kāi)關(guān)(2)、電源指示燈(6)、欠壓燈(5)和過(guò)熱燈(9)，所述電源(1)的輸出端(8)與插座連接，向負(fù)載供電；所述電源的主控板包括低壓整流濾波穩(wěn)壓及供電電路、DC/DC變換電路及濾波電路、工頻逆變電路和保護(hù)電路。
以下結(jié)合附圖以實(shí)施例的方式進(jìn)一步敘述本實(shí)用新型。
附

圖1為本實(shí)用新型工作狀態(tài)下的附圖。其中，標(biāo)號(hào)1為本電源，2為開(kāi)關(guān)，3為電壓表，4為電流表，5為欠壓燈，6為電源指示燈，7為本電源的輸入端，8為本電源的輸出端，9為過(guò)熱燈。
附圖2為電路原理方框圖。
附圖3為低壓整流濾波穩(wěn)壓及供電電路圖。
附圖4為DC/DC變換電路及濾波電路圖。
附圖5為工頻逆變電路圖。
附圖6為保護(hù)電路圖。
附圖7為整體電路圖。
下面展開(kāi)詳細(xì)敘述本實(shí)用新型。
一.工作原理電路原理方框圖見(jiàn)圖2。
本電源是把電焊機(jī)輸出的脈動(dòng)直流電源、交流電源或者逆變高頻電源以及電瓶輸出的20V～80V左右的空載電壓，經(jīng)整流器后變成直流電壓，然后將此直流電壓DC/DC變換電路逆變升壓后，變成220V～250V的20KHz的高頻電壓，再經(jīng)整流后轉(zhuǎn)換成直流電壓，最后逆變成220V的50Hz的正弦波交流電向負(fù)載供電。
二.各電路對(duì)應(yīng)的內(nèi)部電路及電路工作原理1.低壓整流濾波穩(wěn)壓及供電電路電路圖見(jiàn)圖3由電焊機(jī)輸出的不穩(wěn)定空載電壓經(jīng)S1和S2端加至D1～D4組成的全橋整流電路，無(wú)論S1和S2極性如何，都將得到一個(gè)極性固定的直流電壓，經(jīng)L1和C1組成的LC濾波網(wǎng)絡(luò)，輸出比較穩(wěn)定的直流電壓送入下一級(jí)。此直流電壓經(jīng)電源開(kāi)關(guān)K1控制后，送入由T9、R43、C31、C32和D33組成的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，將此電壓穩(wěn)定在20V左右，送LM7815及濾波電容C5～C8組成三端穩(wěn)壓電路，輸出非常穩(wěn)定的直流電壓供其它電路工作。LED1為電源指示燈。
2.DC/DC變換電路及濾波電路電路圖見(jiàn)圖4逆變變壓器B1采用兩組線(xiàn)圈工作的雙端工作方式，與T1、T2、T3、T4、D5、D6、D7和D8組成隔離的雙單端功率變換電路。其最大的特點(diǎn)就是開(kāi)關(guān)管不會(huì)直通，工作可靠性高，變壓器利用率高。四路相位相反的脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)脈沖分別加到逆變開(kāi)關(guān)管T1、T2、T3、T4的基極，控制它們交替通斷，輸入的直流電壓被變換成高頻的方波交流電，經(jīng)變壓器B1輸出。B1有兩個(gè)繞組，且匝數(shù)相同，當(dāng)T1、T2導(dǎo)通時(shí)，T3、T4截止，輸入電壓加到變壓器B1的N1繞組上，當(dāng)T1、T2截止時(shí)，T3、T4導(dǎo)通，輸入電壓加到變壓器B1的N2繞組上，由于N1與N2繞向相反，所以N3上即可得到交流脈沖輸出。經(jīng)D9～D12組成的全橋整流電路的得到直流脈動(dòng)輸出，再經(jīng)L2、C2濾波后得到較穩(wěn)定的直流電壓。
變換電路的控制電路采用電壓型脈寬調(diào)制控制專(zhuān)用集成芯片SG3525。脈寬調(diào)制方式是指開(kāi)關(guān)工作頻率固定不變，改變開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，從而控制輸出的方式。SG3525為SG3524的改進(jìn)型控制芯片，封裝為DIP-16型，主要功能塊包括基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生電路、振蕩器、誤差放大器、脈寬調(diào)制比較器、脈沖分配雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、欠壓鎖定電路、軟啟動(dòng)控制電路、調(diào)制脈沖鎖存器和輸出驅(qū)動(dòng)電路。
SG3525內(nèi)部設(shè)有高精度的基準(zhǔn)電壓源，從16腳輸出精確度為±1％的5V直流電壓，供電路中的電壓比較器做基準(zhǔn)之用。內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生振蕩，其振蕩頻率由5腳的外接電容和6腳的外接電阻決定。此振蕩信號(hào)去觸發(fā)內(nèi)部觸發(fā)器，并由觸發(fā)器控制脈沖寬度調(diào)制信息。D30、D31為110V穩(wěn)壓管，當(dāng)電壓超過(guò)220V時(shí)，D30、D31同時(shí)導(dǎo)通，電流經(jīng)W1流過(guò)光電耦合器IC5原邊，使其內(nèi)部發(fā)光管發(fā)光，副邊導(dǎo)通，+15V電壓通過(guò)R11、R12分壓后經(jīng)濾波送入SG3525的1腳。SG3525的1腳為內(nèi)部誤差放大器的反相輸入端，2腳為內(nèi)部誤差放大器的同相輸入端，16腳輸出的電壓經(jīng)R8、R10分壓后送入2腳做為基準(zhǔn)電壓，放大器的輸出端9腳電壓送至脈寬調(diào)制器，控制輸出的脈沖的占空比。9腳對(duì)1腳接有串聯(lián)電阻R7和電容C13，以實(shí)現(xiàn)對(duì)干憂(yōu)信號(hào)的濾除，提高電路工作穩(wěn)定性。D17、D18、R9、C14組成限壓電路，防止9腳電壓過(guò)高。R2為C9的放電電路，通過(guò)在7腳與5腳之間加電阻R2用來(lái)限制最大占空比，即改變死區(qū)時(shí)間。8腳對(duì)地電容C10為慢啟動(dòng)電路，是由內(nèi)部的50uA的恒流源對(duì)C10充電完成慢啟動(dòng)的。為使脈寬調(diào)制電路在欠壓狀態(tài)下能有效使輸出保持關(guān)斷狀態(tài)，SG3525電路中設(shè)置了欠壓鎖定電路，當(dāng)供電電壓大于2.5V之前，欠壓鎖定電路即開(kāi)始工作，直到供電電壓等于8V，在供電電壓達(dá)到8V之前，電路內(nèi)部各部分都已建立了正常的工作狀態(tài)，而當(dāng)供電電壓從8V降至7.5V時(shí)，欠壓鎖定電路則又開(kāi)始恢復(fù)工作，這里僅有0.5V的固定滯后電壓以消除箝位電路在閾值處的振蕩。SG3525的10腳為關(guān)閉控制端，保護(hù)脈沖信號(hào)送至10腳，當(dāng)10腳電壓超過(guò)0.7V時(shí)，芯片進(jìn)行限流操作，當(dāng)10腳電壓超過(guò)1.4V時(shí)，將關(guān)斷脈寬調(diào)制鎖存器的輸出，直至下一個(gè)時(shí)鐘周期才能恢復(fù)，如果10腳信號(hào)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則由慢啟動(dòng)電路重新啟動(dòng)電路工作，本電路的保護(hù)脈沖包括欠壓、過(guò)流和過(guò)熱保護(hù)。
SG3525的輸出級(jí)采用推拉式輸出形式，確定了輸出電平或者是高電平，或者是低電平，13腳為輸出級(jí)的供電電源輸入端，接正電源，11腳、14腳為兩路輸出端，接觸發(fā)變壓器B2的原邊，通過(guò)B2副邊完成對(duì)DC/DC變換電路主電路的控制。
3.工頻逆變電路電路圖見(jiàn)圖5工頻逆變電路的主電路為無(wú)工頻變壓器的全橋變換器，T5、T6、T7、T8接成橋路，T5、T8和T6、T7交替通/斷工作，DC/DC變換電路及濾波電路輸出的直流電壓被變換成工頻的方波交流電，經(jīng)L3、C4組成的濾波網(wǎng)絡(luò)后輸出標(biāo)準(zhǔn)的工頻正弦波交流電。D13、D14、D15、D16為續(xù)流二極管。
工頻逆變電路的控制電路也采用電壓型脈寬調(diào)制控制專(zhuān)用集成芯片SG3525，工作過(guò)程前面已經(jīng)敘述，這里不再重復(fù)。
4.保護(hù)電路電路圖見(jiàn)圖6LM339為四電壓比較器，其中，用IC4A和IC4B組成欠壓保護(hù)電路。當(dāng)開(kāi)關(guān)K1閉合后，電壓經(jīng)R20、W2分壓后加至IC4A的同相輸入端5腳上，反相輸入端4腳取SG3525輸出的+5V基準(zhǔn)電壓，正常工作時(shí)調(diào)整電位器W2，使5腳電壓高于+5V，2腳輸出為高電平，1腳輸出低電平，D27截止，無(wú)保護(hù)信號(hào)輸出；當(dāng)5腳電壓低于+5V時(shí)，2腳輸出變低，1腳輸出變高，欠壓指示燈LED3點(diǎn)亮，D27導(dǎo)通，電壓送至IC2和IC3的10腳，芯片將關(guān)斷脈寬調(diào)制鎖存器的輸出，起到保護(hù)作用。當(dāng)5腳電壓再次回到正常時(shí)，由于C19與R22的延時(shí)作用，使芯片延時(shí)半分鐘后打開(kāi)，以便察明原因。
IC4C及其外圍元件組成過(guò)流保護(hù)電路，分流器R1檢測(cè)到的電流信號(hào)經(jīng)濾波延時(shí)后送入IC4C的同相輸入端9腳上，8腳電壓由基準(zhǔn)電壓分壓后取得，正常工作時(shí)8腳電壓高于9腳電壓，14腳輸出為低，D24截止，無(wú)保護(hù)信號(hào)輸出，當(dāng)主電路過(guò)流時(shí)，9腳電壓高于8腳，14腳輸出變高，D24導(dǎo)通，電壓送至IC2和IC3的10腳，芯片同樣將關(guān)斷脈寬調(diào)制鎖存器的輸出，起到保護(hù)作用。
IC4D及其外圍元件組成過(guò)熱保護(hù)電路，同相輸入端10腳同樣取+5V的基準(zhǔn)電壓，K2為過(guò)熱保護(hù)繼電器，安裝在主控開(kāi)關(guān)管的散熱片上，常溫時(shí)K2閉合，同相輸入端11腳對(duì)地短路，13腳輸出為低，D25截止，無(wú)保護(hù)信號(hào)輸出，當(dāng)溫度超過(guò)規(guī)定值時(shí)，K2斷開(kāi)，13腳輸出變高，過(guò)熱指示燈LED2發(fā)光，D25導(dǎo)通，電壓送至IC2和IC3的10腳，芯片同樣將關(guān)斷脈寬調(diào)制鎖存器的輸出，起到保護(hù)作用。當(dāng)溫度降至規(guī)定值以下時(shí)，K2閉合，13腳電壓變低，D25截止，IC2和IC3被打開(kāi)。
5.整體電路圖見(jiàn)圖7圖7所述內(nèi)容已經(jīng)分別由圖3至圖6詳細(xì)展開(kāi)敘述，這里不再重復(fù)。
通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)證明，本電源與電焊機(jī)連接簡(jiǎn)單，在接不同型號(hào)電焊機(jī)及電焊機(jī)輸出很不穩(wěn)定的情況下，都能輸出穩(wěn)定的正弦波交流工頻220V標(biāo)準(zhǔn)電壓，且操作簡(jiǎn)單、可靠。
權(quán)利要求1.一種便攜式標(biāo)準(zhǔn)電源，所述電源包括主控板、控制面板和外殼，其特征在于主控板的輸入端(7)與電焊機(jī)的輸出端連接，不分極性，控制面板上設(shè)有電壓表(3)、電流表(4)、開(kāi)關(guān)(2)、電源指示燈(6)、欠壓燈(5)和過(guò)熱燈(9)，所述電源(1)的輸出端(8)與插座連接，向負(fù)載供電；所述電源的主控板包括低壓整流濾波穩(wěn)壓及供電電路、DC/DC變換電路及濾波電路、工頻逆變電路、保護(hù)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述低壓整流濾波穩(wěn)壓及供電電路包括D1～D4組成的整流電路，L1、C1組成的LC濾波電路，T9、R43、C31、C32和D33組成的串聯(lián)穩(wěn)壓電路，K1、C5、C6、C7、C8和IC1組成的供電電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述DC/DC變換電路及濾波電路包括T1、T2、T3、T4、D5、D6、D7、D8、B1組成的隔離式變換電路；D9～D12組成的橋式整流電路；L2、C2組成的LC濾波電路；IC2、R2～R12、C9～C15、D17、D18、D19、IC5、D31、D32、B2和W1組成的電壓型脈寬調(diào)制控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述工頻逆變電路包括T5、T6、T7、T8、D13、D14、D15和D16組成的工頻逆變主電路；L3、C4組成的LC濾波電路；IC3、R31～R42、C22～C29、D20～D22、IC6、D28～D30、B3和W3組成的工頻逆變控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述保護(hù)電路包括R1、D23、D24、C16～C18、R14～R19及IC4C組成的過(guò)流保護(hù)電路；R20～R26、C19、D26、D27、W2、IC4A、IC4B組成的欠壓保護(hù)電路；IC4D、R28、R29、C20、D25和K2組成的過(guò)熱保護(hù)電路。
專(zhuān)利摘要一種便攜式標(biāo)準(zhǔn)電源，該裝置是把電焊機(jī)輸出的脈動(dòng)直流電源、交流電源或者逆變高頻電源以及電瓶輸出的直流電源，最終逆變成220V的50Hz的正弦波交流電向負(fù)載供電。該裝置包括主控板、控制面板和外殼。本電源安全、方便、簡(jiǎn)單、高效，是一種非常實(shí)用的新型逆變標(biāo)準(zhǔn)電源。
文檔編號(hào)H02M1/14GK2539347SQ0123201
公開(kāi)日2003年3月5日 申請(qǐng)日期2001年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月24日
發(fā)明者高學(xué)松, 張晞, 邢杰, 馬俊檁, 孟立新 申請(qǐng)人:廊坊石油管道機(jī)電制造工業(yè)公司