專利名稱：交流電壓選擇裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種交流電壓選擇裝置，特別是關(guān)于一種在測(cè)試電源供應(yīng)器的儀器上，用于選擇多組交流電壓，以測(cè)試電源供應(yīng)器在不同輸入電壓下是否穩(wěn)定的電壓選擇裝置。
市面上的電子產(chǎn)品琳瑯滿目，帶給人類莫大的方便，但一般電子、電機(jī)或機(jī)械等電氣產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)到生產(chǎn)需經(jīng)一段相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的投資與準(zhǔn)備，然而并非所有產(chǎn)品一經(jīng)設(shè)計(jì)完成就能成為一項(xiàng)完美實(shí)用的產(chǎn)品，其間的測(cè)試工作是相當(dāng)重要的，尤其一般電氣制品，若在正常操作下遇到一些突發(fā)狀況，亦或使用者操作不當(dāng)時(shí)，使輸入的交流電壓產(chǎn)生變化，而該產(chǎn)品是否仍能正常工作，實(shí)在相當(dāng)重要，故此方面的測(cè)試對(duì)于一項(xiàng)電氣產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是必需的。
目前，對(duì)各種電氣產(chǎn)品都有許多的測(cè)試，不過(guò)由于大都直接通電源檢測(cè)，尤其在測(cè)試電壓穩(wěn)定度時(shí)，皆以多組交流電源來(lái)測(cè)試，要不就以自耦變壓來(lái)調(diào)整交流電壓的大小，如此一來(lái)，不但耗力費(fèi)時(shí)，且一不小心極易造成產(chǎn)品本身的過(guò)載損壞，亦或因誤動(dòng)作等造成測(cè)試儀器的損毀及一些無(wú)可避免的損失，故實(shí)需有一種具有保護(hù)作用，而又能提供各種電源特性的交流電源模擬狀況的裝置，以供各種電氣產(chǎn)品能作安全完整的測(cè)試工作。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種交流電壓選擇裝置，可供應(yīng)多組交流電壓，且運(yùn)用電子電路精密控制電源開(kāi)關(guān)在零相位角度時(shí)，作開(kāi)啟或關(guān)閉的動(dòng)作，亦可在任何角度開(kāi)啟或關(guān)閉(以下簡(jiǎn)稱為電子開(kāi)關(guān))，但在零相位角度時(shí)可避免外界的干擾及本身產(chǎn)生的干擾。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供上述型式的交流電壓選擇裝置，在電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通〈ON〉時(shí)，由電子開(kāi)關(guān)及繼電器接點(diǎn)并聯(lián)導(dǎo)通，故于電子開(kāi)關(guān)上無(wú)線路壓降存在，從而無(wú)線路損失。
本實(shí)用新型的又一目的在于提供上述型式的交流電壓選擇裝置，當(dāng)切換不同的交流電壓時(shí)，由零交越檢測(cè)電路于電壓零交越處，做控制切換的動(dòng)作，故于切換過(guò)程中并無(wú)斷電時(shí)間存在，完全模擬外界電源的狀態(tài)，零交越檢測(cè)電路具有較一般電路靈敏、精確、無(wú)相位誤差的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型的再一目的在于提供上述型式的交流電壓選擇裝置，具有電流過(guò)載保護(hù)作用，當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大時(shí)，由電流檢測(cè)器及控制電路控制電子開(kāi)關(guān)及繼電器皆斷路，以保護(hù)交流電源線路及開(kāi)關(guān)。
本實(shí)用新型交流電壓選擇裝置的實(shí)現(xiàn)方案為該裝置包括一具有多組輸出的變壓器；一由多組電子開(kāi)關(guān)所組成的電子開(kāi)關(guān)電路，與所述變壓器的多組輸出分別選擇相接；該電子開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWER MOSFET、一光耦合器、一繼電器；所述繼電器的控制線圈與所述光耦合器的輸入相連，該光耦合器的輸出與所述兩場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，兩場(chǎng)效應(yīng)管以其源漏極相對(duì)方式串連連接，并各自并聯(lián)一二極管，在串連連接的兩場(chǎng)效應(yīng)管的兩端并聯(lián)連接著所述繼電器的開(kāi)關(guān)，同時(shí)，該串聯(lián)場(chǎng)效應(yīng)管的兩端為該電子開(kāi)關(guān)電路的輸出端，與所述輸出電源電路相連接；一時(shí)序控制單元，具有六個(gè)輸入，與測(cè)試儀器的選擇輸出端相連接，有三個(gè)輸出，與一解碼控制器的輸出相連；所述解碼控制電路，其輸出與電子開(kāi)關(guān)電路中的光耦合器及繼電器分別相連，以將所述時(shí)序控制單元的輸出解碼成控制信號(hào)去控制所述電子開(kāi)關(guān)電路的ON／OFF切換；一緩沖控制電路，其輸入與所述時(shí)序控制單元相連，其輸出與所述解碼控制電路相連，經(jīng)該解碼控制電路輸出一延遲信號(hào)至所述電子開(kāi)關(guān)電路中的繼電器，使之在場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFETON后一段時(shí)間閉合、在場(chǎng)效應(yīng)管OFF前一段時(shí)間打開(kāi)；一重置控制電路，與一電源繼電器相連，用于電源開(kāi)啟后再進(jìn)行重置；一相位檢測(cè)電路，其輸入與交流電源相連，輸出與時(shí)序控制單元相連，用于通過(guò)監(jiān)測(cè)零交越點(diǎn)而測(cè)知電壓的相位；一電子開(kāi)關(guān)電源組，與所述多組電子開(kāi)關(guān)相連，以向其提供工作電源；一輸出電源電路，與所述多組電子開(kāi)關(guān)相連，電路內(nèi)包括一電流監(jiān)測(cè)器及一電壓監(jiān)測(cè)器；該電路將所選擇的電源輸出給待測(cè)試物，將所檢測(cè)的電源電流和電壓輸出給測(cè)試儀器。
為了能更進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖。


圖1A為一般的電壓相位檢測(cè)電路示意圖；圖1B為圖1A的相位波形示意圖；圖2A為本實(shí)用新型的相位檢測(cè)電路示意圖；圖2B為圖2A的相位波形示意圖；
圖3為本實(shí)用新型的電路方塊示意圖；圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例電路圖；圖5為本實(shí)用新型的電子開(kāi)關(guān)電路圖；圖6為本實(shí)用新型電路上各點(diǎn)的時(shí)序圖。
參閱圖6A及圖6B所示，是一般電壓相位檢測(cè)電路及相位波形示意圖。目前，一般的電壓相位檢測(cè)電路1是將輸入交流電壓訊號(hào)A經(jīng)一正反饋的運(yùn)算放大器11變?yōu)榉讲˙，以檢測(cè)出交流電壓的相位，如此雖可測(cè)出相位，但測(cè)出的相位會(huì)隨輸入電壓加大而改變，因此并不能準(zhǔn)確檢測(cè)出相位為何？必定會(huì)有誤差產(chǎn)生，而一般相位監(jiān)測(cè)皆監(jiān)測(cè)零交越處，控制時(shí)則可于零交越處或其他相位來(lái)控制，尤其，當(dāng)做電壓切換時(shí)做零相位的偵測(cè)是必要的，若不在零相位處做高低電壓變換的動(dòng)作，則極易受外界訊號(hào)的干擾，或產(chǎn)生干擾信號(hào)而影響其它設(shè)備，而習(xí)知的電壓相位檢測(cè)電路1，則無(wú)法準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出零相位交越處，如圖1B所示，故并不理想。
參閱圖2A及圖2B所示，為本實(shí)用新型交流電壓選擇裝置的電壓相位檢測(cè)電路原理圖及相位波形示意圖。為解決上述習(xí)知的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一相位檢測(cè)原理電路2，由兩個(gè)運(yùn)算放大器作為檢測(cè)的元件，第一個(gè)運(yùn)算放大器20是作為反相器用，是用于將輸入交流電壓的相位A反相180°B，再輸入到第二運(yùn)算放大器21，第二個(gè)運(yùn)算放大器21是作為比較器用的，將輸入交流電壓的相位A與反相后之相位B比較，當(dāng)輸入電壓A為正時(shí)，反相后電壓B為負(fù)，則比較器21輸出呈負(fù)飽和，當(dāng)輸入電壓A為負(fù)時(shí)，反相后電壓B為正，則比較器21輸出呈正飽和，而當(dāng)輸入電壓A為零時(shí)，則反相后的電壓B亦為零，則比較器21的輸出才為零，此為比較器21的轉(zhuǎn)態(tài)處，亦是輸入電壓零越處，故本實(shí)用新型可準(zhǔn)確的檢測(cè)出輸入電壓零交越點(diǎn)，其控制亦于零交越處，但仍可控制于其它的角度，僅需依據(jù)零交越處的訊號(hào)做適當(dāng)?shù)难舆t時(shí)間使可達(dá)到。
請(qǐng)參閱圖3及圖4所示，為本實(shí)用新型交流電壓選擇裝置的電路方塊示意圖及實(shí)施例電路圖。本實(shí)用新型的主要作用在于可提供多組交流電源給測(cè)試儀器，以測(cè)試電源供應(yīng)器的電源穩(wěn)定狀態(tài)，故本實(shí)用新型包括一變壓器31，為一可提供多組交流電壓輸出的電壓變壓器。一電子開(kāi)關(guān)電路32，為一可選擇變壓器31的多組輸出電源的選擇開(kāi)關(guān)，該選擇開(kāi)關(guān)由多組電子開(kāi)關(guān)321所組成，一組電子開(kāi)關(guān)321控制一個(gè)電源，該電子開(kāi)關(guān)321由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET、一光耦合器、一繼電器及些許電子零件組成，其切換速度迅速，其切換過(guò)程中無(wú)斷電或短路之虞。一時(shí)序控制單元33，為一控制電子開(kāi)關(guān)電路32做切換動(dòng)作流程的控制元件，該單元33具有六個(gè)輸入〈S1－S6〉，由測(cè)試儀器的選擇信號(hào)輸入該單元33，輸出則有三個(gè)，經(jīng)一解碼控制器去控制電子開(kāi)關(guān)電路32做ON／OFF的切換。一解碼控制電路34，將時(shí)序控制單元33的輸出解碼成控制信號(hào)，去控制電子開(kāi)關(guān)321中的光耦合器及繼電器。一緩沖控制電路35，是用于控制電子開(kāi)關(guān)321中的繼電器在場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFETON后一段時(shí)間再閉合，而在場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFETOFF前一段時(shí)間就打開(kāi)。一重置控制電路36，用于本實(shí)用新型電源開(kāi)啟后先做重置〈RESET〉的動(dòng)作，該電路36控制一繼電器，再由繼電器控制本實(shí)用新型的輸入總電源361，該電路的作用在于使本實(shí)用新型開(kāi)機(jī)后能正常的動(dòng)作，若內(nèi)部時(shí)序紊亂，經(jīng)重置〈RESET〉后均能正常動(dòng)作。一相位檢測(cè)電路37，是用于監(jiān)測(cè)輸入電壓的相位，用于監(jiān)測(cè)零交越點(diǎn)。一電子開(kāi)關(guān)電源組38，是用于提供電子開(kāi)關(guān)所需的電源。一輸出電源電路39，該電路39是將本實(shí)用新型所選擇的電源輸出給待測(cè)產(chǎn)品，該電路39包括一電流監(jiān)測(cè)器及一電壓監(jiān)測(cè)器，可將輸出的電源所使用的電流電壓檢測(cè)出來(lái)，送給測(cè)試儀器，作為測(cè)試依據(jù)，同時(shí)可轉(zhuǎn)換算成功率的數(shù)據(jù)資料。
參閱圖5所示，為本實(shí)用新型交流電壓選擇裝置的電子開(kāi)關(guān)電路圖。該電子開(kāi)關(guān)321的作用在于開(kāi)啟或?qū)ń涣麟娫唇o待測(cè)物，該電子開(kāi)關(guān)321包括兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51、一個(gè)光耦合器52、一個(gè)繼電器53及其它電子零件所組成，其動(dòng)作原理為交流電源由兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51控制其ON／OFF，而場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51則由光耦合器52控制，而于兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51外并聯(lián)一繼電器開(kāi)關(guān)53；當(dāng)本實(shí)用新型選擇到某一電源輸出，則控制該電源的電子開(kāi)關(guān)321其中的光耦合器52必會(huì)先接收到一控制信號(hào)，使光耦合器52導(dǎo)通，此時(shí)會(huì)使場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51導(dǎo)通，該場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51在電源為正半周時(shí)是上面的場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET導(dǎo)通，下面的場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET截止，故電源會(huì)經(jīng)過(guò)上面的所述場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET與下面的場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET中的二極管輸出，而電源為負(fù)半周時(shí)下面的場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET會(huì)導(dǎo)通，上面的場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET截止，電源經(jīng)過(guò)上面場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET中的二極管下面的場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET輸出，如此就能使電源正負(fù)半周皆能輸出，但不論是上下哪個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET導(dǎo)通都會(huì)有內(nèi)部阻抗存在再加上一個(gè)二極管壓降，故并不完善，本實(shí)用新型特在兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51外并聯(lián)一個(gè)繼電器開(kāi)關(guān)53，該繼電器開(kāi)關(guān)53會(huì)在光耦合器52接收到控制信號(hào)的一段時(shí)間后，才接收到控制信號(hào)，使繼電器開(kāi)關(guān)53閉合，將場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET51上的所有阻抗及壓降全消除，故本實(shí)用新型實(shí)為一相當(dāng)完美的設(shè)計(jì)。
另外，當(dāng)本實(shí)用新型選擇到其它電源時(shí)，前述電子開(kāi)關(guān)必須截止，控制該電源的電子開(kāi)關(guān)則導(dǎo)通，故當(dāng)電子開(kāi)關(guān)截止時(shí)，其原理為首先使控制繼電器53動(dòng)作的信號(hào)消失，繼電器開(kāi)關(guān)即打開(kāi)，一段時(shí)間后，再將控制光耦合器52的信號(hào)消除，則兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET皆截止，該控制的電源則與輸出完全隔離。且不論場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET導(dǎo)通或截止，皆是在電源的零交越處動(dòng)作，完全不會(huì)影響到電源的相位或波形。
參閱圖6所示，為本實(shí)用新型交流電壓選擇裝置電路上各點(diǎn)的時(shí)序圖，并配合圖4來(lái)看，當(dāng)交流電源輸入相位檢測(cè)電路時(shí)，則相位檢測(cè)電路會(huì)在交流電正負(fù)交越處〈ZERO－CROSS〉轉(zhuǎn)態(tài)，產(chǎn)生一方波輸入時(shí)序控制單元，時(shí)序控制單元會(huì)接收測(cè)試儀器上所傳來(lái)的選擇信號(hào)(S1～S6)，以選擇所需的交流電源，假設(shè)目前所選擇的電子開(kāi)關(guān)為第一個(gè)，而需要切換到第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)上，故選擇信號(hào)前段為S1后段為S2，而由解碼控制電路輸入的信號(hào)(A、B、C)前為001后為010，以作為選擇第一個(gè)電子開(kāi)關(guān)OFF及第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)ON之用。繼電器控制信號(hào) 與CKen之間的t1時(shí)間，可用以調(diào)整繼電器ON／OFF動(dòng)作的時(shí)間誤差，而 上的t2時(shí)間，可用于調(diào)整場(chǎng)效應(yīng)管POWER MOSFET ON／OFF動(dòng)作的時(shí)間誤差，其調(diào)整的方式改變時(shí)序控制單元的RC充放電時(shí)間常數(shù)即可。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)電子開(kāi)關(guān)由ON變成OFF時(shí)，其繼電器的信號(hào)RLY－1會(huì)先由高變到低，之后一段時(shí)間，場(chǎng)效應(yīng)管 POWER MOSFET的信號(hào)FET－1才會(huì)由高變到低，同時(shí)第二個(gè)電子開(kāi)關(guān)由OFF變成ON，則場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFET的信號(hào)FET－2的信號(hào)會(huì)先從低變成高，一段時(shí)間后，繼電器的信號(hào)RLY－2才會(huì)由低變到高，第一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFETOFF到第二個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWERMOSFETON的時(shí)間只相差幾微秒(μS)的時(shí)間，對(duì)于一個(gè)60Hz的交流電源來(lái)說(shuō)幾乎沒(méi)有中斷，且其切換的相位在于零交越處，故于波上更無(wú)影響，故本實(shí)用新型為一理想的設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求1.一種交流電壓選擇裝置，用以選擇提供多組交流電源給測(cè)試儀器，其特征在于該裝置包括一具有多組輸出的變壓器；一由多組電子開(kāi)關(guān)所組成的電子開(kāi)關(guān)電路，與所述變壓器的多組輸出分別選擇相接；該電子開(kāi)關(guān)具有兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管POWER MOSFET、一光耦合器、一繼電器；所述繼電器的控制線圈與所述光耦合器的輸入相連，該光耦合器的輸出與所述兩場(chǎng)效應(yīng)管的柵極相連，兩場(chǎng)效應(yīng)管以其源漏極相對(duì)方式串連連接，并各自并聯(lián)一二極管，在串連連接的兩場(chǎng)效應(yīng)管的兩端并聯(lián)連接著所述繼電器的開(kāi)關(guān)，同時(shí)，該串聯(lián)場(chǎng)效應(yīng)管的兩端為該電子開(kāi)關(guān)電路的輸出端，與所述輸出電源電路相連接；一時(shí)序控制單元，具有六個(gè)輸入，與測(cè)試儀器的選擇輸出端相連接，有三個(gè)輸出，與一解碼控制電路的輸出相連；所述解碼控制電路，其輸出與電子開(kāi)關(guān)電路中的光耦合器及繼電器分別相連，以將所述時(shí)序控制單元的輸出解碼成控制信號(hào)去控制所述電子開(kāi)關(guān)電路的ON/OFF切換；一緩沖控制電路，其輸入與所述時(shí)序控制單元相連，其輸出與所述解碼控制電路相連，經(jīng)該解碼控制電路輸出一延遲信號(hào)至所述電子開(kāi)關(guān)電路中的繼電器，使之在場(chǎng)效應(yīng)管POWER MOSFET ON后一段時(shí)間閉合、在場(chǎng)效應(yīng)管OFF前一段時(shí)間打開(kāi)；一重置控制電路，與一電源繼電器相連，用于電源開(kāi)啟后再進(jìn)行重置；一相位檢測(cè)電路，其輸入與交流電源相連，輸出與時(shí)序控制單元相連，用于通過(guò)監(jiān)測(cè)零交越點(diǎn)而測(cè)知電壓的相位；一電子開(kāi)關(guān)電源組，與所述多組電子開(kāi)關(guān)相連，以向其提供工作電源；一輸出電源電路，與所述多組電子開(kāi)關(guān)相連，電路內(nèi)包括一電流監(jiān)測(cè)器及一電壓監(jiān)測(cè)器；該電路的電源輸出供與待測(cè)試物相連，其電源電流和電壓輸出端與測(cè)試儀器相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的交流電壓選擇裝置，其特征在于所述相位檢測(cè)電路包括兩個(gè)運(yùn)算放大器，其中第一運(yùn)算放大器的輸入與交流電源相連接，其輸出將該電源反相，該輸出端與第二運(yùn)算放大器的同相輸入端相連，該第二運(yùn)算放大器反相輸入端與和第一運(yùn)算放大器的反相輸入端相連的交流電源的一端相連，該第二運(yùn)算放大器的輸出隨交流電源相位的變化而產(chǎn)生飽和的正負(fù)方波，該輸出與所述時(shí)序控制單元相連。
專利摘要一種交流電壓選擇裝置，可提供多組交流電源給測(cè)試儀器，以測(cè)試電源供應(yīng)器的穩(wěn)定狀態(tài)，包括一多組輸出變壓器；可選擇變壓器的多組輸出電源的一電子開(kāi)關(guān)電路；一控制電子開(kāi)關(guān)電路做切換動(dòng)作流程的時(shí)序控制單元；一解碼控制電路；一緩沖控制電路，是用于控制電子開(kāi)關(guān)中的繼電器在POWERMOSFET ON后一段時(shí)間再閉合，而在POWERMOSFET OFF前一段時(shí)間就打開(kāi)；一重置控制電路；一用于監(jiān)測(cè)輸入電壓的相位檢測(cè)電路；一電子開(kāi)關(guān)電源組，一輸出電源電路。
文檔編號(hào)H02M5/02GK2191495SQ9420184
公開(kāi)日1995年3月8日 申請(qǐng)日期1994年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月28日
發(fā)明者劉英彰, 張永龍 申請(qǐng)人:博計(jì)電子股份有限公司