專利名稱：節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種交流穩(wěn)壓裝置，主要涉及一種諧振容量可以控制的交流參數(shù)穩(wěn)壓器(簡稱CWY)和交流恒壓變壓器(簡稱CVT)。
近幾年來隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類計算機等高檔微電子設(shè)備被大量使用。由于微電子設(shè)備比較脆弱，對電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性、純凈度的要求比較高，因而就產(chǎn)生了各種各樣的抗干擾型交流穩(wěn)壓電源，以抗擊電網(wǎng)中大量產(chǎn)生的電壓波動、浪涌、下陷、雷擊、尖峰干擾等威脅高檔電子設(shè)備正常運行的因素。在這些抗干擾交流穩(wěn)壓電源中，CWY和CVT這兩種鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓電源的綜合性能較好，近幾年來獲得廣泛應(yīng)用，它們具有穩(wěn)壓范圍寬(可達±45％)，抗干擾能力強，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高的特點。其結(jié)構(gòu)如

圖1所示(以CWY為例)，其鐵磁諧振變壓器的初級繞組由輸入主繞組N1和輸入補償繞組N2串聯(lián)而成，次級繞組由輸出主繞組N3和輸出補償繞組N4串聯(lián)而成，在次級輸出主繞組N3上并聯(lián)電容C，在輸入電流I的調(diào)制下產(chǎn)生諧振，從而使得次級磁路進入飽和，這時當(dāng)輸入電壓Ui變化時，可以保持輸出電壓Uo的穩(wěn)定，實現(xiàn)了穩(wěn)壓過程。這類穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓范圍是與次級諧振功率有直接關(guān)系的，次級諧振功率越大，次級鐵芯飽和越深，穩(wěn)壓范圍就越大。所以現(xiàn)有技術(shù)都是采用增大諧振容量的方式來獲得所需的寬穩(wěn)壓范圍，但穩(wěn)壓范圍越大飽和就越深，損耗就越大。由于這類諧振式交流穩(wěn)壓電源的工作原理比較特殊，與其它常見的交流穩(wěn)壓電源在能耗方面的差異較大，以CWY為例5KVA的CWY當(dāng)穩(wěn)壓在±45％時的額定效率一般為85％左右，損耗約750W。但這個損耗值在空載和滿載時的變化不大，也就是說，這類電源無論是否帶負載都要損耗約750左右的能量。由于電源的負荷率一般都在0.5～0.6倍之間，在夜間基本處于空載運行狀態(tài)，這就使得CWY、CVT這類電源總運行在高損耗區(qū)，不但嚴重浪費能源，大量增加用戶運行費用支出，還因能耗大，溫升高，噪聲大而影響環(huán)境，電源本身的故障率也升高，所以這類電源的推廣應(yīng)用受到很大限制。
本實用新型的目的是針對上述穩(wěn)壓裝置存在的問題，提出一種能大幅度減少輕載和空載損耗，減輕重量，減少噪音和漏磁的節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采有以下技術(shù)方案在現(xiàn)有CWY或CVT的基礎(chǔ)上，將固定不變的次級諧振功率式結(jié)構(gòu)改變成為諧振功率可根據(jù)不同負載情況自動進行調(diào)整的結(jié)構(gòu)。
其具體結(jié)構(gòu)是，在其鐵磁諧振變壓器的輸出主繞組N3上并聯(lián)有諧振電容形成飽和諧振回路，至少有一個諧振電容通過切換開關(guān)與輸出主繞組N3的兩個抽頭自動切換連接，成為可變諧振功率形式，所說的切換開關(guān)由電流檢測控制電路控制進行自動切換，電流檢測控制電路包括電流檢測電路(1)、整流濾波電路(2)、比較運算電路(3)、驅(qū)動電路(4)和執(zhí)行電路(5)，電流檢測電路(1)裝在本交流穩(wěn)壓電源的輸出端，將檢測到的輸出端輸出電流信號輸入整流濾波電路(2)，整流濾波電路將其輸出信號輸入比較運算電路(3)的輸入端與電路中的設(shè)定負載比較信號比較并運算后，其輸出信號輸入驅(qū)動電路(4)，再由驅(qū)動電路驅(qū)動執(zhí)行電路(5)控制切換開關(guān)動作。
在鐵磁諧振變壓器的輸出主繞組N3上可并聯(lián)若干個諧振電容，一般可并聯(lián)兩個諧振電容，每個電容用一個切換開關(guān)通過受控切換接入繞組的抽頭，兩個切換開關(guān)分別通過兩個相對獨立的電流檢測控制電路，分別與輕、重兩個負載比較信號作比較，以在兩個不同的負載點分別作開關(guān)切換，形成一定的調(diào)節(jié)控制范圍。
本實用新型的原理，是按穩(wěn)壓電源實際負載大小的不同(通過在電源輸出端的電流檢測電路進行檢測)，控制切換開關(guān)自動切換諧振電容接入變壓器諧振輸出回路中的輸出主繞組上的不同抽頭，以達到調(diào)節(jié)諧振功率的目的，當(dāng)負載較輕時，將諧振電容切換到繞組的低檔電壓抽頭上，以減少諧振功率，降低鐵芯飽和程度，降低損耗；當(dāng)負載較重時又將諧振電容切換到繞組的高檔電壓抽頭上，以適應(yīng)重載情況下的穩(wěn)壓范圍需要，從而能在不影響穩(wěn)壓電源實際負載各項性能的前提下，大大減少輕、空載狀態(tài)時的功率損耗，實現(xiàn)節(jié)能的目的，同時使整機的運行噪音、漏磁指標(biāo)顯著改善。
以下為本實用新型的圖面說明圖1為現(xiàn)有的鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源電路圖；圖2為本實用新型的電路原理框圖；圖3為本實用新型的電流檢測控制電路的電路框圖；圖4為節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源實施例的具體電路圖。
圖中B為鐵磁諧振變壓器鐵芯，N1為輸入主繞組，N2為輸入補償繞組，N3為輸出主繞組，N4為輸出補償繞組，C為諧振電容，i為輸入電流，Ui為輸入電壓，Uo為輸出電壓，J為切換開關(guān)，1為電流檢測電路，2為整流濾波電路，3為比較運算電路，4為驅(qū)動電路，5為執(zhí)行電路，3.1為輕載比較運算電路，4.1為輕載驅(qū)動電路，5.1為輕載執(zhí)行電路，3.2為重載比較運算電路，4.2為重載驅(qū)動電路，5.2為重載執(zhí)行電路。
實施例本實施例如圖4所示，其鐵磁諧振變壓器包括鐵芯B，在鐵芯B上繞有由輸入主繞組N1和輸入補償繞組N2串聯(lián)而成的初級繞組和由輸出主繞組N3和輸出補償繞組N4串聯(lián)而成的次級繞組，輸出主繞組N3具有兩個并聯(lián)諧振電容C1和C2,C1和C2的一端接到N3的輸出一端Ⅰ，另一端分別通過切換開關(guān)J1和J2與N3的另一端Ⅱ和中間抽頭Ⅲ成自動切換連接，控制切換開關(guān)J1和J2動作的電流檢測控制電路包括電流檢測電路1、整流濾波電路2，整流濾波電路2的輸出端信號分成兩路，一路通過輕載比較運算電路3.1與所設(shè)定的輕載比較信號比較并運算后，其輸出信號輸入輕載驅(qū)動電路4.1，再經(jīng)輕載執(zhí)行電路5.1控制切換開關(guān)J1動作；整流濾波電路2的輸出端信號的另一路通過重載比較運算電路3.2與所設(shè)定的重載比較信號比較并運算后，其輸出信號輸入重載驅(qū)動電路4.2，再經(jīng)重載執(zhí)行電路5.2控制切換開關(guān)J2動作。在本實施例中，電流檢測電路1采用電流互感器T接在本電源的輸出端；整流濾波電路2由整流二極管D，負載電阻R1和濾波電容C3構(gòu)成，D的負極與R和C的連接點為整流濾波電路2的輸出端，該端分成兩路，分別接到輕、重載比較運算電路(3.1,3.2)；輕載比較運算電路3.1由輸入限流電阻R21、輕載比較信號取樣電阻R31、運算放大器G11和反饋電阻R41構(gòu)成，R21的一端接到整流濾波電路2的輸出端，另一端接到G11的同相輸入端，比較信號取樣電阻R31接在基準電壓+E和公共端之間，從R31上取出分壓信號(輕載比較信號)輸入G11的反相輸入端，反饋電阻R41接在運算放大器G11的同相輸入端和輸出端之間，其輸出端接到輕載驅(qū)動電路4.1的輸入端；重載比較運算電路3.2由輸入限流電阻R22、重載比較信號取樣電阻R32、運算放大器G12和反饋電阻R42構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)與輕載比較運算電路類同，區(qū)別在于輸入G12反相輸入端的比較信號是從R32上取出的重載比較信號，G12的輸出端接到重載驅(qū)動電路4.2的輸入端；輕、重載驅(qū)動電路4.1和4.2分別采用驅(qū)動放大器G21和G22，它們的輸出端分別接到輕、重載執(zhí)行電路5.1和5.2；本實施例的切換開關(guān)J1和J2采用繼電器開關(guān)，所說的輕、重載執(zhí)行電路5.1和5.2分別為相應(yīng)切換開關(guān)J1和J2的控制線圈，J1的控制線圈連在直流電壓+Vcc與G21的輸出端之間，J2的控制線圈連在直流電壓+Vcc與G22的輸出端之間。
本實用新型可通過電流檢測控制電路自動控制切換開關(guān)J1和J2進行切換，以適應(yīng)不同的負載。當(dāng)電源處于近乎空載狀態(tài)時，繼電器J1和J2都不動作，諧振電容C1和C2都接在N3的較低抽頭上，C1和C2兩端電壓較低，諧振容量較小，變壓器鐵芯飽和程度淺，因而損耗較小；當(dāng)電源處于輕載狀態(tài)時，J1吸合，J2仍不動作，這時C1接在N3的較高抽頭，C2接在N3的較低抽頭，電容C兩端的電壓增高，諧振容量也隨之增加，仍能保持相應(yīng)的飽和程度而使輸出電壓U保持穩(wěn)定，穩(wěn)壓范圍也不會因負載增加而減??；當(dāng)負載較重時，則J1和J2都吸合，電容C1和C2都處于較高諧振電壓的額定狀態(tài)，這時變壓器鐵芯仍可處于一定的飽和狀態(tài)，而使其在額定負載時能保持其額定的穩(wěn)壓范圍。
權(quán)利要求1．一種節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其鐵磁諧振變壓器的初級繞組由輸入主繞組N1和輸入補償繞組N2串聯(lián)而成，次級繞組由輸出主繞組N3和輸出補償繞組N4串聯(lián)而成，在輸出主繞組N3上并聯(lián)有諧振電容形成飽和諧振回路，其特征在于至少有一個諧振電容通過切換開關(guān)與輸出主繞組N3的兩個抽頭自動切換連接，成為可變諧振功率形式，所說的切換開關(guān)由電流檢測控制電路控制進行自動切換，電流檢測控制電路包括電流檢測電路(1)、整流濾波電路(2)、比較運算電路(3)、驅(qū)動電路(4)和執(zhí)行電路(5)，電流檢測電路(1)裝在本交流穩(wěn)壓電源的輸出端，將檢測到的輸出端輸出電流信號輸入整流濾波電路(2)，整流濾波電路將其輸出信號輸入比較運算電路(3)的輸入端與電路中的設(shè)定負載比較信號比較并運算后，其輸出信號輸入驅(qū)動電路(4)，再由驅(qū)動電路驅(qū)動執(zhí)行電路(5)控制切換開關(guān)動作。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其特征在于所說的輸出主繞組N3具有兩個并聯(lián)諧振電容C1和C2,C1和C2的一端接到N3的輸出一端(Ⅰ)，另一端分別通過切換開關(guān)J1和J2與N3的另一端(Ⅱ)和中間抽頭(Ⅲ)成自動切換連接，控制切換開關(guān)J1和J2動作的電流檢測控制電路包括電流檢測電路(1)、整流濾波電路(2)，整流濾波電路(2)的輸出端信號分成兩路，一路通過輕載比較運算電路(3.1)與所設(shè)定的輕載比較信號比較并運算后，其輸出信號輸入輕載驅(qū)動電路(4.1)，再經(jīng)輕載執(zhí)行電路(5.1)控制切換開關(guān)J1動作；整流濾波電路(2)的輸出端信號的另一路通過重載比較運算電路(3.2)與所設(shè)定的重載比較信號比較并運算后，其輸出信號輸入重載驅(qū)動電路(4.2)，再經(jīng)重載執(zhí)行電路(5.2)控制切換開關(guān)J2動作。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其特征在于所說的切換開關(guān)J1和J2采用繼電器開關(guān)，其相應(yīng)的輕、重載執(zhí)行電路(5.1、5.2)為相應(yīng)繼電器開關(guān)(J1、J2)的控制線圈，所說的電流檢測電路(1)采用電流互感器。
專利摘要一種節(jié)能型鐵磁諧振抗干擾交流穩(wěn)壓電源,本實用新型的特征是將鐵磁諧振變壓器固定不變的次級諧振回路改成其諧振功率可根據(jù)不同負載情況自動進行調(diào)整的結(jié)構(gòu),即次級諧振回路中的諧振電容中,至少有一個諧振電容通過切換開關(guān)與輸出主繞組N
文檔編號H02M7/02GK2332106SQ9823365
公開日1999年8月4日 申請日期1998年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月16日
發(fā)明者張安城 申請人:張安城