專利名稱：?jiǎn)蜗喔行噪娖鞯墓?jié)能保護(hù)調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子保安裝置，具體是指一種特別適用于電冰箱與電視機(jī)等單相感性電器以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓、停電與過(guò)流等自動(dòng)保護(hù)以及節(jié)能的電子裝置。
現(xiàn)有的電子調(diào)壓器和磁飽和調(diào)壓器等均使用了鐵芯變壓器，它們雖然能對(duì)包括阻性負(fù)載在內(nèi)的電器進(jìn)行調(diào)壓，但并不改善功率因數(shù)，加之鐵芯變壓器的感抗和空載電流還增加能耗，因此不能達(dá)到節(jié)能的目的?，F(xiàn)有的電冰箱保護(hù)器多數(shù)只能作停電時(shí)的保護(hù)和在電壓超高時(shí)自動(dòng)斷電，而不能降壓，更少有在電網(wǎng)電壓低落時(shí)的節(jié)能升壓功能；而凡有調(diào)壓功能者，要么增加能耗，要么成本高價(jià)格貴。至于可適用于農(nóng)村和廣大邊遠(yuǎn)地區(qū)供電不足的電視機(jī)使用的廉價(jià)的自動(dòng)調(diào)壓器則更為少見(jiàn)，那些產(chǎn)品均不能對(duì)負(fù)載過(guò)流作自鎖保護(hù)。
本實(shí)用新型的目的，是為電冰箱與電視機(jī)等單相感性電器提供一種能自動(dòng)調(diào)壓和在停電或欠壓、過(guò)流及啟動(dòng)時(shí)能作自動(dòng)保護(hù)以及可省電節(jié)能的電子調(diào)壓器。
這種節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器是這樣來(lái)設(shè)計(jì)的，參見(jiàn)
圖1的方框原理圖，該裝置包括直流電源(1)、失壓識(shí)別控制觸發(fā)振蕩電路(2)、欠容式降壓觸發(fā)電路(3)、平壓觸發(fā)電路(4)、諧振式升壓觸發(fā)電路(5)、網(wǎng)壓取樣電路(6)、串容式可控硅并聯(lián)電路(7)、負(fù)載過(guò)流識(shí)別與自鎖保護(hù)電路(8)及啟動(dòng)保證電路(9)，串容式可控硅并聯(lián)電路(7)具有分別處在三個(gè)并聯(lián)支路中的可控硅BCR1、BCR2及BCR3，每個(gè)并聯(lián)支路中又分別串有電容C10、C11及C12。本實(shí)用新型在使用時(shí)，串容式可控硅并聯(lián)電路(7)與作為負(fù)載的電冰箱、電視機(jī)等單相感性電器的負(fù)載RL串聯(lián)后再接在單相交流電源上，直流電源(1)與網(wǎng)壓采樣電路(6)也分別接入單相交流電源。本實(shí)用新型電路各部分的連接關(guān)系及工作時(shí)的信號(hào)流程是直流電源(1)除向上述電路中的(2)、(3)、(4)、(5)、(8)及(9)供給直流工作電源外，還將反映電網(wǎng)電壓變化的直流電源信號(hào)送給電路(2)的輸入端。在電網(wǎng)電壓高于可用下限時(shí)，電路(2)振蕩并輸出振蕩信號(hào)，在電網(wǎng)電壓失壓或低于可用下限時(shí)，電路(2)停振而無(wú)振蕩信號(hào)輸出。電路(2)將受到電網(wǎng)電壓控制的振蕩信號(hào)分別輸送給電路(3)、(4)及(5)的輸入端，電路(2)、(4)及(5)還同時(shí)分別接受網(wǎng)壓取樣電路(6)送來(lái)的網(wǎng)壓采樣信號(hào)，經(jīng)處理后，電路(3)、(4)及(5)分別將觸發(fā)信號(hào)送給可控硅BCR1、BCR2及BCR3的觸發(fā)端，當(dāng)電網(wǎng)電壓高于設(shè)定數(shù)值時(shí)，僅有電路(3)送給可控硅BCR1觸發(fā)信號(hào)，BCR1導(dǎo)通，感性電器負(fù)載RL與電容C10聯(lián)合工作于欠容式降壓狀態(tài)，使RL上得到的電壓低于輸入的電網(wǎng)電壓，有了這個(gè)降壓電路，就可不設(shè)過(guò)壓停機(jī)保護(hù)電路。當(dāng)電網(wǎng)電壓維持在設(shè)定范圍時(shí)，電路(3)、(4)分別送給可控硅BCR1與BCR2觸發(fā)信號(hào)，使BCR1與BCR2同時(shí)導(dǎo)通，電容C10與C11并聯(lián)投入工作，與感性電器負(fù)載RL聯(lián)合工作于平壓控制狀態(tài)，使RL得到的電壓維持在相應(yīng)給定的電網(wǎng)電壓。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到設(shè)定數(shù)值時(shí)，電路(3)、(4)及(5)分別送給可控硅BCR1、BCR2與BCR3觸發(fā)信號(hào)，使BCR1、BCR2與BCR3同時(shí)導(dǎo)通，使電容C10、C11與C12并聯(lián)投入工作，與感性電器負(fù)載RL聯(lián)合工作于諧振式升壓狀態(tài)，使RL上得到的電壓高于輸入的電網(wǎng)電壓。當(dāng)電網(wǎng)停電或網(wǎng)壓低于可用下限時(shí)，電路(2)無(wú)振蕩信號(hào)輸出，三只可控硅全關(guān)閉，感性電器負(fù)載RL失壓，而當(dāng)重新來(lái)電或網(wǎng)壓恢復(fù)到高于可用下限時(shí)，電路(2)按設(shè)定延時(shí)地輸出振蕩信號(hào)，從而感性電器負(fù)載RL延時(shí)地得到工作電壓，以得到停電或欠壓時(shí)的自動(dòng)保護(hù)。負(fù)載過(guò)流識(shí)別與自鎖保護(hù)電路(8)接受串容式可控硅并聯(lián)電路(7)反饋的電流信號(hào)，經(jīng)處理后，電路(8)輸出一路信號(hào)給電路(2)，當(dāng)過(guò)載電流達(dá)設(shè)定倍數(shù)，電路(8)輸給電路(2)的信號(hào)迫使電路(2)的振蕩器停振，從而永久地關(guān)閉三只可控硅，保護(hù)電器和本電路免受損壞。電路(8)還輸出一路信號(hào)給啟動(dòng)保證電路(9)，電路(9)的輸出端與網(wǎng)壓取樣電路(6)的輸出端相并聯(lián)。當(dāng)負(fù)載RL關(guān)閉時(shí)，電路(8)無(wú)信號(hào)輸出給電路(9)，電路(9)短路電路(6)的網(wǎng)壓采樣電壓，造成一種“網(wǎng)壓不夠”的錯(cuò)覺(jué)，使三只可控硅全導(dǎo)通，以備負(fù)載再次啟動(dòng)時(shí)，它們一同承擔(dān)大電流，對(duì)電路系統(tǒng)具有降壓限流保護(hù)作用。而在正常啟動(dòng)時(shí)，電路(8)送給電路(9)的信號(hào)，使電路(9)不再短路電路(6)的網(wǎng)壓采樣電壓，系統(tǒng)按正常調(diào)壓控制方式工作。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型加以詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型電方框原理圖；圖2是本實(shí)用新型一種具體的實(shí)施電路圖。
參見(jiàn)圖2，市電從I端和Vss端輸入，I端為相線端，Vss為中線端。本裝置的輸出端的插簧H1H2在工作時(shí)外接插感性電器負(fù)載RL，H2端與I端相連接，I端相線端借助于感性電器負(fù)載RL插入時(shí)H2與接觸片J受壓短接而引入直流電源(1)和網(wǎng)壓取樣電路(6)。因此，負(fù)載RL不插入本裝置時(shí)本電路斷電，但電阻R35和氖燈N是直接跨于輸入端I和Vss之間的，只要輸入端接入電網(wǎng)而市電有電，則能在本裝置面板上的小孔中看到氖燈發(fā)光，本裝置即以此作為電源指示器。
直流電源(1)使用電容C6對(duì)市電降壓和由D7、D8、C7作恒流性倍壓整流后，由R31和穩(wěn)壓二極管D9及電容C8限壓平滑，再提供電路使用。
網(wǎng)壓取樣電路(6)由R32、R33、R34、D10、C9組成，所取的是電網(wǎng)電壓的分壓之半波平均值，可近似正比于市電的電壓。
失壓識(shí)別控制觸發(fā)振蕩電路(2)由單片CMOS6反相器F1至F6、電阻R0至R8、電容C2至C4、二極管D0至D3及二極管D11組成。直流電源(1)中的電容C6與二極管D7、D8的接點(diǎn)上的電壓，經(jīng)過(guò)電阻R1與R2分壓再提供由F1與F2組成的比較觸發(fā)器，如果調(diào)整電阻R1與R2的比值，使得在最低可用網(wǎng)壓時(shí)仍能觸發(fā)比較觸發(fā)器，則比較觸發(fā)器僅在電網(wǎng)電壓高于可用下限時(shí)才有頻率為工頻的方波輸出。所以從這個(gè)意義上說(shuō)，這還能構(gòu)成一個(gè)欠壓保護(hù)識(shí)別器。只有在比較觸發(fā)器有方波輸出時(shí)。二極管D0才能源源地供給C2和R3組成的積分平均器以電荷，使F3輸入端維持高電平，輸出維持低電平，二極管D1反偏，不干予C3、R5的定時(shí)電路。否則，在F1無(wú)幅度足夠的方波輸入時(shí)，F(xiàn)3輸出高電平將通過(guò)D1與R4使F4輸入維持高電平，輸出維持低電平，再通過(guò)二極管D2使F5、F6等組成的振蕩器停振并輸出低電平，從而關(guān)閉所有的可控硅以至使其所控制的電器斷電。在F3輸入低電平從而允許定時(shí)器工作時(shí)，C3的端電壓為0，使F4輸入為高電平，由于C3與R5的時(shí)間常數(shù)可按電冰箱的技術(shù)要求設(shè)計(jì)為5至7分鐘(用于電視機(jī)設(shè)計(jì)為20至30秒鐘)，至定時(shí)結(jié)束時(shí)，F(xiàn)4的輸入端電平下降到低電平，輸出端變?yōu)楦唠娖?，二極管D2反偏，不干予振蕩器的工作。電阻R0及二極管D11引入正反饋有助于在定時(shí)轉(zhuǎn)束時(shí)F4可靠地翻轉(zhuǎn)。由F5、F6、R7與R8、D3及C4組成的是一個(gè)低占空比高頻振蕩器，其目的在于使所驅(qū)動(dòng)的電路減少用于觸發(fā)可控硅的平均電流。
欠容式降壓觸發(fā)電路(3)由三極管T1、電阻R9與R10及發(fā)光二極管D4組成，電路(2)來(lái)的振蕩信號(hào)從T1基數(shù)輸入，觸發(fā)信號(hào)從T1射極經(jīng)D4與R10輸出給BCR1。
平壓觸發(fā)電路(4)由運(yùn)放Y1、Y2、Y5、發(fā)光二極管D5、電容C14、電阻R11至R20及電阻R25組成。合理地調(diào)節(jié)R12，使Y1的負(fù)輸入端的“平壓基準(zhǔn)電壓”等于網(wǎng)壓采樣電路在市電為220V時(shí)的輸出電壓，則在市電高于220V＋DV(回差電壓)時(shí)Y1輸出高電平(因?yàn)樵诖酥癥1輸出低電平，R13與R14的分壓低于網(wǎng)壓采樣電壓)。此時(shí)，與R17等值的、由振蕩器的F5控制的R18與R17一起，將F5輸出的0到VDD的電壓轉(zhuǎn)換成VDD／2到VDD的電壓加給Y2的負(fù)輸入端。而R15與R16將Y2的正輸入端偏置為VDD／3，它始終低于負(fù)輸入端的電平，所以Y2與Y5輸出低電平，發(fā)光管D5不亮，可控硅BCR2截止，C11不參予調(diào)壓，此時(shí)即平壓觸發(fā)電路停止工作，加之此時(shí)C12也將被BCR3斷開(kāi)，僅有C10參予調(diào)壓，電路工作于降壓狀態(tài)。Y5的作用在于抑制Y2輸出的低電平影響和放大觸發(fā)信號(hào)。在上述條件下，如果市電電壓下降到220V－DV(回差電壓)，致使接于輸出為高電平的Y1的輸出端的R14與R13對(duì)網(wǎng)壓采樣電壓分壓使得Y1正輸入端電壓低于其負(fù)輸入端的電壓時(shí)，Y1便翻轉(zhuǎn)為低電平，從而使Y2的負(fù)輸入端出現(xiàn)0到VDD／2的波形，由于Y2的正輸入端恒定為VDD／3，所以Y2輸出反相的、0到VDD的低占空比脈沖。由于低速的廉價(jià)運(yùn)放放大脈沖時(shí)的輸出波形不好，于是用Y5進(jìn)行再放大之后，再觸發(fā)BCR2，使C11與C10并聯(lián)投入工作，實(shí)現(xiàn)平壓控制。
諧振式升壓觸發(fā)電路(5)由運(yùn)放Y3、Y4、Y6、電阻R21至R24、電阻R26至R30及發(fā)光二極管D6組成。合理地調(diào)節(jié)R22，使Y3負(fù)輸入端的“升壓基準(zhǔn)電壓”等于網(wǎng)壓采樣電路于市電電壓為190V時(shí)的數(shù)值，則電路(5)就能在市電電壓低于190－DV(回差電壓)時(shí)導(dǎo)通BCR3，使C12與C11和C10并聯(lián)投入工作，系統(tǒng)電路工作于升壓狀態(tài)。而在市電電壓高于190－DV(回差電壓)時(shí)截止BCR3，使C12退出工作，電路維持平壓控制狀態(tài)。
電路(4)與(5)的回差電壓DV分別是由Y1與R13、R14及Y3與R23、R24構(gòu)成的并聯(lián)電壓正反饋式回差控制電路產(chǎn)生的。接在Y1和Y3輸入端與VDD電源之間的電阻R25及R26是為了使運(yùn)放電路在任何時(shí)候有幾乎不變的電流負(fù)荷以使C7的端壓及D8的負(fù)端波形電平不因運(yùn)放的工況變化而受影響，從而可用于電網(wǎng)欠壓識(shí)別。
值得說(shuō)明的是，為了實(shí)現(xiàn)降壓、平壓、升壓三種自動(dòng)控制，有兩點(diǎn)附加條件1、專用性，一個(gè)節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器只能與一個(gè)指定的帶感性負(fù)載的電器配用，而不容并入其它的電器和換為其它的阻抗特性不同的電器。2、專用性，即各種型號(hào)的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器是針對(duì)選定的電器而生產(chǎn)的，其關(guān)鍵在于針對(duì)不同的電器的RL特征參數(shù)和選定的轉(zhuǎn)折點(diǎn)而設(shè)計(jì)不同的電容器C10、C11、C12。必要時(shí)，可以將C10選為“平壓”值，而C11與C10并聯(lián)之和作為“欠諧”值，C10＋C11＋C12為“全諧”值，構(gòu)成1級(jí)平壓2級(jí)升壓的工作方式，轉(zhuǎn)折點(diǎn)是輸入電壓降低時(shí)，190V以下作1級(jí)升壓，170V以下作2級(jí)升壓；電網(wǎng)電壓回升時(shí)電壓回升到180V改1級(jí)升壓，電壓回升到200V以上改平壓。因此，配套地調(diào)整R12、R22及C10、C11、C12之后，可以構(gòu)成1級(jí)降壓、1級(jí)平壓、1級(jí)升壓的和1級(jí)平壓、2級(jí)升壓的兩種工作方式。
負(fù)載過(guò)流識(shí)別與自鎖保護(hù)電路(8)由運(yùn)放Y7與Y8、電阻R37至R40、電阻R42與R43、電容C1與C5及二極管D14組成。本裝置在啟動(dòng)期間，過(guò)流是必然的，但在啟動(dòng)過(guò)程(大約有5秒鐘)之后，過(guò)流是不允許的，它意味著過(guò)負(fù)荷和事故。為了對(duì)此進(jìn)行保護(hù)，將R37與C5相并聯(lián)后又串接在三個(gè)可控硅的主回路中，將采樣信號(hào)通過(guò)R38送至由Y7、R38至R40構(gòu)成的“半波負(fù)荷電流放大器”，再經(jīng)R42與C1對(duì)放大后的半波脈沖積分和延時(shí)，若過(guò)流0.2倍以上，在10秒內(nèi)Y8翻轉(zhuǎn)為高電平，而R43提供的正反饋又能在此后Y7輸出為0時(shí)，也能維持Y8輸出高電平，通過(guò)D14使C3放電，迫使振蕩器停振，從而永久地關(guān)閉可控硅，保護(hù)電器和本裝置電路免受損壞。如過(guò)載電流達(dá)5倍以上，保護(hù)時(shí)間約為2－5秒鐘。
啟動(dòng)保證電路(9)由二極管D12與D13、三極管T2、電阻R41及電容C13組成。當(dāng)負(fù)載RL關(guān)閉時(shí)，沒(méi)有大電流流過(guò)R37與C5的并聯(lián)電路，觸發(fā)的脈沖電流因頻率高而被C5和R37吸收，Y7就沒(méi)有被放大了的工頻正半波脈沖輸出，積分器R41、D13、C13輸出0電平，T2導(dǎo)通，短路網(wǎng)壓采樣電壓，造成一種“網(wǎng)壓不夠”的錯(cuò)覺(jué)，使三只可控硅全導(dǎo)通，以備負(fù)載再次啟動(dòng)時(shí)，它們一同承擔(dān)啟動(dòng)大電流。而在啟動(dòng)時(shí)，R37上出現(xiàn)5.8倍(對(duì)于電冰箱而言)于正常值的電流，Y7將取樣的0.6V電壓放大到限幅，D13使C13上出現(xiàn)高電平，T2截止，不再短路網(wǎng)壓取樣電壓，系統(tǒng)按正常調(diào)壓控制方式工作。二極管D12用于電網(wǎng)斷電或欠壓以及插頭拔離后再次插入時(shí)的定時(shí)期間吸收網(wǎng)壓采樣電壓，以便在5－7分鐘的定時(shí)結(jié)束后啟動(dòng)負(fù)載時(shí)提供大電流。
本實(shí)用新型節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器用于含有感性電抗的單相電器，在電網(wǎng)停電或電器從本裝置的電源插座拔離后再次插入時(shí)對(duì)電器延時(shí)供電，能視電網(wǎng)電壓的高低而自動(dòng)有級(jí)調(diào)壓，還能識(shí)別負(fù)載過(guò)流并自鎖保護(hù)，識(shí)別電網(wǎng)電壓過(guò)低而自動(dòng)關(guān)閉，待網(wǎng)壓恢復(fù)正常后再延時(shí)啟動(dòng)，特別是能改善電器的功率因數(shù)而節(jié)能，用電電器的原功率因素越低，使用本裝置的調(diào)壓效果就越大，節(jié)能效果也就越顯著。由于本實(shí)用新型裝置內(nèi)部不用變壓器或鐵心線圈，因此體積小、功耗低，節(jié)約鋼材銅材，成本低，壽命長(zhǎng)。該電子監(jiān)控裝置可取代現(xiàn)有的電冰箱延時(shí)啟動(dòng)保護(hù)器，構(gòu)成電視機(jī)調(diào)壓節(jié)能器。
權(quán)利要求1.一種用于電冰箱、電視機(jī)等單相感性電器的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，其特征在于，它的電路包括直流電源(1)、失壓識(shí)別控制觸發(fā)振蕩電路(2)、欠容式降壓觸發(fā)電路(3)、平壓觸發(fā)電路(4)、諧振式升壓觸發(fā)電路(5)、網(wǎng)壓取樣電路(6)、串容式可控硅并聯(lián)電路(7)、負(fù)載過(guò)流識(shí)別與自鎖保護(hù)電路(8)及啟動(dòng)保證電路(9)，串容式可控硅并聯(lián)電路(7)具有分別處在三個(gè)并聯(lián)支路中的可控硅BCR1、BCR2及BCR3，每個(gè)并聯(lián)支路中又分別串有電容C10、C11及C12，直流電源(1)除向電路(2)、(3)、(4)、(5)、(8)及(9)供給直流工作電源外，還將反映電網(wǎng)電壓變化的直流電源信號(hào)送給電路(2)的輸入端，電路(2)將受到電網(wǎng)電壓控制的振蕩信號(hào)分別輸送給電路(3)、(4)及(5)的輸入端，電路(2)、(4)及(5)還同時(shí)分別接受網(wǎng)壓取樣電路(6)送來(lái)的網(wǎng)壓采樣信號(hào)，電路(3)、(4)、及(5)分別將觸發(fā)信號(hào)送給可控硅BCR1、BCR2及BCR3的觸發(fā)端，負(fù)載過(guò)流識(shí)別與自鎖保護(hù)電路(8)接受串容式可控硅并聯(lián)電路(7)反饋的電流信號(hào)，電路(8)輸出一種信號(hào)給電路(2)控制其振蕩。電路(8)還輸出一路信號(hào)給啟動(dòng)保證電路(9)，電路(9)的輸出端與電路(6)的輸出端相并聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，其特征在于，所述失壓識(shí)別控制觸發(fā)振蕩電路(2)由單片CMOS6反相器F1至F6、電阻R0至R8、電容C2至C4、二極管D0至D3及二極管D11組成。
3.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，其特征在于，所述欠容式降壓觸發(fā)電路(3)由三極管T1、電阻R9與R10及發(fā)光二極管D4組成。
4.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，其特征在于，所述平壓觸發(fā)電路(4)由運(yùn)放Y1、Y2、Y5、發(fā)光二極管D5、電容C14、電阻R11至R20及電阻R25組成。
5.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，其特征在于，所述諧振式升壓觸發(fā)電路(5)由運(yùn)放Y3、Y4、Y5、電阻R21至R24、電阻R26至R30及發(fā)光二極管D6組成。
6.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，其特征在于，所述負(fù)載過(guò)流識(shí)別與自鎖保護(hù)電路(8)由運(yùn)放Y7與Y8、電阻R37至R40、電阻R42與R43、電容C1與C5及二極管D14組成。
7.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，其特征在于，所述啟動(dòng)保證電路(9)由二極管D12與D13、三極管T2、電阻R41及電容C13組成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種適用于電冰箱、電視機(jī)等單相感性電器的電子式節(jié)能保護(hù)調(diào)壓器，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)壓和在停電或欠壓、過(guò)流及啟動(dòng)時(shí)的自動(dòng)保護(hù)，可提高功率因數(shù)而節(jié)能。其電路由直流電源(1)、失壓識(shí)別控制觸發(fā)振蕩電路(2)、欠容壓降壓觸發(fā)電路(3)、平壓觸發(fā)電路(4)、諧振式升壓觸發(fā)電路(5)、網(wǎng)壓取樣電路(6)、串容式可控硅并聯(lián)電路(7)、負(fù)載過(guò)流識(shí)別與自鎖保護(hù)電路(8)及啟動(dòng)保護(hù)電路(9)組成。裝置內(nèi)部不用變壓器或鐵心線圈，其體積小、功耗和成本低。
文檔編號(hào)H02M5/02GK2060958SQ89211849
公開(kāi)日1990年8月22日 申請(qǐng)日期1989年11月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月24日
發(fā)明者唐德堯 申請(qǐng)人:唐德堯