节能型精密净化交流稳压电源的制作方法

文档序号:6326178阅读:191来源:国知局
专利名称:节能型精密净化交流稳压电源的制作方法
技术领域
本发明涉及一种稳压电源,尤其是指一种精密净化交流稳压电源。
背景技术
精密净化交流稳压电源是一种高性能新型电子式交流电源稳压设备,是目前国际上流行的性能比较优越的交流稳压电源品种之一,被广泛地应用于高精尖电器设备和常规用电设备的供电稳压。精密净化交流稳压电源集净化、稳压、抗干扰和自动保护等多功能于一体,具有稳压范围宽、响应速度快、精度高、抗干抗、抗负载冲击能力强、寿命长、噪音低等优点,但不具有节能的特点。如中国专利公开的“大功率交流净化稳压电源”(0ZL1210346.2,公告日2001.12.19),它包括主回路和控制回路,主回路由自耦变压器、铁心电感、双向可控硅管以及与上述器件并联的铁心电感L3、L2、电容C1和C2组成,其特点是控制回路包括采样电路;比较电路,其输入端与采样电路输出端连接;过零采集电路,其输入端与自耦变压器T1和铁心电感L1连接处A点连接;脉宽调制电路,它接收过零采集和比较电路的输出信号并将处理后的信号送至双向可控硅管的控制极。在目前电力紧缺的时期,在停电时使用备用的电源时,节能显得十分重要。

发明内容
本发明的目的在于提供一种节能型精密净化交流稳压电源,它不但具有普通精密净化交流稳压电源的功能特点,而且能减少用电浪费,降低使用开支,具有节能效果。
为达到上述目的,本发明采取的解决方案是一种节能型精密净化交流稳压电源,包括电源开关、面板、电源指示灯、输出电源接线端子,滤波与变压器电路,光电检测电路,采样与比较电路,控制回路,过压保护电路,它还具有补偿与优化电路,当在二相中使用时,该补偿与优化电路由两个补偿与优化装置组成,每个补偿与优化装置由两个瓷片电容、一个安规电容、一个电感、一个单向可控硅、三个电阻、一个指示灯和一个压敏电阻组成,两个瓷片电容串接,三个电阻串接,压敏电阻、上端瓷片电容、安规电容、电感、上端电阻和中端电阻的中点接零线,压敏电阻另一头、下端瓷片电容、安规电容另一端、单向可控硅的输出端、下端电阻、指示灯阴极接火线,电感另一端接单向可控硅的输入端,单向可控硅的控制极接中端电阻与下端电阻的中点,上端电阻另一端接指示灯阳极,两个补偿与优化装置的电路形式对称,数值不同,形成强弱互克的互补电路。
指示灯为发光二极管,不仅有指示作用还有稳压箍位的作用。
如果在三相中使用,则该补偿与优化电路由三个一样的补偿与优化装置组成,每个补偿与优化装置的电路零线接在一起。
优化与补偿电路是不同于其它电源设备的特有电路,瓷片电容和安规电容都有储存能量的作用,通过吸收与释放能量来稳定电压,电感可以阻止电流迅速的变化。这样一来,突如其来的大电流就会被缓冲、平滑,可控硅为控制高电压的开关器件,通过两个电阻的中间电压,可以控制可控硅的开关及开关时刻,从而控制较大的电路电压,使输出电压稳定。并且这些瞬态的高电压、大电流所带来的能量并不会被简单地消耗掉,而是被充到电容中,并在电压变低时释放出来,并被合理利用,从而节约电能,达到稳压、节能的目的。如果我们的负载并没有超过范围,但是我们用了非纯阻性的负载,无功功率增加,补偿与优化电路自动检测到电流与电压相位差,采用软开关、电感和电容元件来调节电流与电压相位差,减小无功功率的浪费。这时候,设备有平滑的波形输出,因相位得到了补偿,减少用电浪费,降低开支;谐波被滤除,浪涌被抑制,保护了用电设备和电源本身。出人意料的过大负载,线路被莫名的短接,电流就会在瞬间急剧增加,此刻电感将立即缓冲与阻止电流的剧增,补偿与优化电路开始工作,它开始自动地检测电流与电压相位差,并补偿电流和相位差,压敏电阻对突变的电压进行缓和,还有软开关和电容元件来调节和缓冲突变的电压,用大电感来消除高次谐波,进一步抑止浪涌,平衡电流,平稳供电,使输出波形更加平滑,失真度更小。


图1是本实施例的电气原理框图。
图2是本实施例的电路连接图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图对本发明再作描述参见图1和图2,一种节能型精密净化交流稳压电,包括电源开关、面板、电源指示灯、输出电源接线端子,滤波与变压器电路,光电检测电路,采样与比较电路,控制回路,过压保护电路,它还具有补偿与优化电路,当在二相中使用时,该补偿与优化电路由两个补偿与优化装置组成,每个补偿与优化装置内有两个瓷片电容C26、C32或C28、C33、一个安规电容C25或C40、一个电感L6或L7、一个单向可控硅SCR1或SCR2、三个电阻R45、R46、R55或R53、R52、R56、一个指示灯和一个压敏电阻RV1,两个瓷片电容C26、C32或C28、C33串接,三个电阻R45、R46、R55或R53、R52、R56串接,压敏电阻RV1、上端瓷片电容C26或C28、安规电容C25或C40、电感L6或L7、上端电阻R45或R53与中端电阻R46或R52的中点接零线N1,压敏电阻RV1另一头、下端瓷片电容C32或C33、安规电容C25或C40另一端、单向可控硅SCR1或SCR2的输出端、下端电阻R55或R56、指示灯阴极接火线L4,电感L6或L7另一端接单向可控硅SCR1或SCR2的输入端,单向可控硅SCR1或SCR2的控制极接中端电阻R46或R52与下端电阻R55或R56的中点,两个补偿与优化装置的电路形式对称,数值不同,形成强弱互克的互补电路。
参见图1,滤波与变压器电路还与一个控制电源及基准电压电路连接,该控制电源及基准电压电路接向采样与比较电路。
参见图2,指示灯为发光二极管,不仅有指示作用还有稳压箍位的作用。
参见图2,一自耦变压器B1上有三个线包共用一块铁芯,自耦变压器B1主绕组和两側的电容C21、C23形成一π形滤波电路,从自耦变压器B1的一中间抽头接一电抗器L5,电抗器L5下串一可控硅BTA1,构成所述的滤波与变压器电路。
参见图2,电抗器L5与可控硅BTA1之间还串接有快速自修复熔断器F2,快速自修复熔断器F2对异常电流进行快速保护。
参见图2,滤波与变压器电路的作用是滤波与自耦变压来稳定电压。在这里,滤波与自耦变压不能从结构上截然分开。由于π形滤波电路远远大于一般的滤波电路,有很大的时间常数,可以滤除电源中的杂波,达到净化的目的。从自耦变压器B1的一中间抽头接一大电抗器L5,电抗器L5下串一可控硅BTA1,通过调节可控硅BTA1的导通角来调节可控硅BTA1的导通状态。把电抗器L5和可控硅BTA1做一个整体来看,其实就是一个可控制的阻抗。这个可控的变化的阻抗影响自耦变压器B1,自耦变压器B1与电抗器L5连接的抽头点的电压此时间接受控,因为该自耦变压器B1中间的一个抽头的电压受控,由此,自耦变压器B1的最终输出端的电压受控,稳压的作用由此产生。
参见图2,在自耦变压器B1中间一个抽头的点电压首先经过二极管D14、D20、D25、D26整流,再驱动光耦合器件IC6形成占空比变化的方波信号,该信号输出到波形变换电路变换成三角波,构成所述的光电检测电路。光电检测电路的作用是检测特定点的输入电压,并把该点的输入电压信号转变为三角波信号。该点位置在自耦变压器B1的中间的一个抽头上,该点的电压首先经整流,再驱动光耦合器件(4N25)IC6形成占空比变化的方波信号,该信号输出到集成芯片(NE555N,即三五芯片)IC8,NE555N即对输入进行处理,形成三角波,该三角波是变化着的,三角波的高度和宽度都和输入占空比变化的方波的呈一定的比例关系。这一路输出的三角波信号将和另一路输出电压检测信号同时做为控制回路的输入信号。
参见图2,集成芯片IC8的7脚接三极管T8集电极、电容C27、C29,三极管T8基极接电阻R48、二极管D32阴极,二极管D32阳极接二极管D33阴极,三极管T8发射极接电阻R47,构成所述的波形变换电路。
参见图2,另一路输出电压检测信号其实就是采样与比较电路。所述的采样与比较电路主要由两个运放单元组成,在电压输出的端口处,有一采样用变压器B2,该变压器B2的初级为输出电压,次级有两个线包,其中一个次边绕组的抽头首先经过一可调电阻W4,再经二极管D28、D30、D35、D36整流成脉动的正弦半波,然后再经一积分电路IC7C、电容C35、C27、电阻R38、R49、R50,获得一稍微迟滞的采样电压,该采样电压被送至比较器IC7A。采样用变压器B2次级有两个线包,一个为过电压保护电路用,一个为采样与比较电路用。积分电路IC7C在这里实际起到的作用是延迟作用,延迟的时间由一小电容来调整。过小的电容会因为比较过快,引起振荡,过大的电容会导致电压响应慢,电容一般取4μF。这时,该信号和以前的那个三角波信号同时在一比较器IC7A的两输入端比较,比较器IC7A的输出端,即比较结果为控制回路信号。
参见图2,所述的控制回路由输入电压和输出电压的公共端构成,公共端为一电压基准,另一工作电压相对与它的电压差为12V,和可控硅BTA1构成回路,控制的信号为跟时间相关的方波脉冲,经过三极管T7放大后驱动可控硅BTA1。可控硅BTA1开通时刻,就能达到稳压的目的。
参见图2,在输出端,通过采样变压器B2采得一电压信号再经二极管D23、D24、D29、D31整流和精密电阻R30、R41和可变电阻W3分压送比较器IC7B一端,同时得电源能量,该电源能量经稳压集成电路IC5得到额定电压(12V)运放用电源,并辅以两个大容量的电解电容C36、C38过滤与缓冲,更有小电容C37滤去高频谐波和噪声,该额定电平(12V)经过精密电阻R29、R39分压获得一精密基准电压,再送至比较器IC7B和比较器IC7D另一端,和采样电压比较,比较的结果即过压保护信号,再通过三极管T6驱动过电压保护继电器J2动作,构成所述的过压保护电路。
参见图2,过压保护电路是为整机提供过压保护的。由于稳压集成电路IC5(LM7812)前端输入的电压远远大于12V,进行过滤与缓冲,滤去高频谐波和噪声,所以该12V电源相当平稳,从而保证了运放结果的准确。此电路能自动切断该设备的输出,同时蜂鸣器长鸣报警。
三相系列的工作原理和单相系列的工作原理类似,设有三相同步关断电路,一旦某一相有故障或输出电压过高,保护电路将同时切断三相输出,以保护负载不在偏相或缺相情况下工作。另外,三相工作时,电压的稳定采用三相分调,这样可以保证每相输出的电压的精度不变,负载发生变化时,不会影响输出电压的平衡,可以在三相严重不平衡的情况下工作。无任何机械调整装置,一次安装成功后无须短周期维护和调整。
在三相工作时,补偿与优化电路亦须扩展成三个,采用中间联结的Y形接法,三端分别接三相输出,达到优化与补偿的目的。
在工作前,首先接上市电,再打开电源开关,这时候前面板上电源指示灯亮,表示节能型精密净化交流稳压电源的输入正常。这时在输出电源接线端子接负载。
参见图2,当输入电压过高时即单相高于AC250V,三相高于AC440V时,采样电路从输出端得到一比正常状态下高得多的电平,通过两比较器IC7D和IC7B,输出一高电平,该高电平经三极管T6后,驱动过电压保护继电器J2,同时由于驱动电流足够大,过压报警指示灯点亮。蜂鸣器经三极管T5驱动报警,过电压保护继电器J2切断本设备输出端的电源。三相电源中任一相高压超标都将全部切断所有输出电源。
参见图2,当输入电压较低时,输出端的采样变压器B2将低于AC220V的交流电压(三相低于AC380V)时,经积分电路IC7C及电容C24,电容C35,电阻R38,电阻R49,电阻R50,获得一稍微迟滞的采样电压,迟滞的目的是为了防止过频的比较。该稍微迟滞的采样电压被送至比较器IC7A的一输入端,比较器IC7A的另一端输入比较信号来自于集成芯片IC8(NE555N,即三五芯片)。来自于IC8的信号最初采样于电抗器L5和自耦变压器联B1结点的电压,该点经二极管D14、D20、D25、D26,到达光耦合器件IC6(4N25),在光耦合器件IC6(4N25)输出端获一系列占空比变化的方波。该方波再经过IC8及其周围器件组成的波形变换电路变换成为三角波。这样,两路信号共同作用,在比较器IC7A的输出端形成一系列脉冲波,脉冲波中的脉冲出现时刻是不同的,它在可控硅BTA1两端电压过零后特定时刻出现。调节可控硅BTA1的导通角,使可控硅BTA1在每半个周期内导通时间变长,这时该电抗器L5和自耦变压器B1连接点的电压相对于输入端变高,自耦变压器B1输入电压的升高会导致输出电压的升高。从储能的角度来说,这时候可控硅BTA1的开闸时间变长,储存了更多的能量,也就能够在输出的时候释放出更多的能量,增加做功,表现出来的一是能够带多一点的负载,输出电压增高,特性曲线不再柔软,电流增大时电压不会很快降低,从而达到升压的目的。同时,由于自耦变压器B1和其两端的电容C21、C23组成具有很大时间常数的滤波电路,大容量的电感器L5又能平稳电流的突变,所以设备同时完成净化的功能。
参见图2,当输入电压在调节范围内时,输出端的采样变压器B1将高于AC220V的交流电压(三相高于AC380V)时,经积分电路IC7C及电容C24、C35,电阻R38、R49、R50,获得一稍微迟滞的采样电压,迟滞的目的是为了防止过频的比较。该稍微迟滞的采样电压被送至比较器IC7A的一输入端,比较器IC7A的另一端输入比较信号来自于集成芯片IC8(NE555N,即三五芯片)。来自于IC8的信号最初采样于电抗器L5和自耦变压器联B1结点的电压,该点经二极管D14、D20、D25、D26,到达光耦合器件IC6(4N25),在光耦合器件IC6(4N25)输出端获一系列占空比变化的方波。该方波再经过IC8及其周围器件组成的波形变换电路变换成为三角波。这样,两路信号共同作用,在比较器IC7A的输出端形成一系列脉冲波,脉冲波中的脉冲出现时刻是不同的,它在可控硅BTA1两端电压过零后特定时刻出现。调节可控硅BTA1的导通角,使可控硅BTA1在每半个周期内导通时间变短,这时该电抗器L5和自耦变压器B1连接点的电压相对于输入端变低,自耦变压器B1输入电压的升高会导致输出电压的降低。从储能的角度来说,这时候可控硅BTA1的开闸时间变短,储存了较少的能量,也就能够在输出的时候释放出较少的能量,增加做功的量很少,表现出来的是输出电压降低。
权利要求
1.一种节能型精密净化交流稳压电源,包括电源开关、面板、电源指示灯、输出电源接线端子,滤波与变压器电路,光电检测电路,采样与比较电路,控制回路,过压保护电路,其特征在于它还具有补偿与优化电路,当在二相中使用时,该补偿与优化电路由两个补偿与优化装置组成,每个补偿与优化装置内有两个瓷片电容(C26)、(C32)或(C28)、C33)、一个安规电容(C25)或(C40)、一个电感(L6)或(L7)、一个单向可控硅(SCR1)或(SCR2)、三个电阻(R45)、(R46)、(R55)或(R53)、(R52)、(R56)、一个指示灯和一个压敏电阻(RV1),两个瓷片电容(C26)、(C32)或(C28)、(C33)串接,三个电阻(R45)、(R46)、(R55)或(R53)、(R52)、(R56)串接,压敏电阻(RV1)、上端瓷片电容(C26)或(C28)、安规电容(C25)或(C40)、电感(L6)或(L7)、上端电阻(R45)或(R53)与中端电阻(R46)或(R52)的中点接零线(N1),压敏电阻(RV1)另一头、下端瓷片电容(C32)或(C33)、安规电容(C25)或(C40)另一端、单向可控硅(SCR1)或(SCR2)的输出端、下端电阻(R55)或(R56)、指示灯阴极接火线(L4),电感(L6)或(L7)另一端接单向可控硅(SCR1)或(SCR2)的输入端,单向可控硅(SCR1)或(SCR2)的控制极接中端电阻(R46)或(R52)与下端电阻(R55)或(R56)的中点,两个补偿与优化装置的电路形式对称,数值不同,形成强弱互克的互补电路。
2.根据权利要求1所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于当在三相中使用时,所述的补偿与优化电路由三个一样的补偿与优化装置组成,每个补偿与优化装置的电路零线接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于滤波与变压器电路还与一个控制电源及基准电压电路连接,该控制电源及基准电压电路接向采样与比较电路。
4.根据权利要求1所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于一自耦变压器(B1)上有三个线包共用一块铁芯,自耦变压器(B1)主绕组和两側的电容(C21)、(C23)形成一π形滤波电路,从自耦变压器(B1)的一中间抽头接一电抗器(L5),电抗器(L5)下串一可控硅(BTA1),构成所述的滤波与变压器电路。
5.根据权利要求4所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于电抗器(L5)与可控硅(BTA1)之间还串接有快速自修复熔断器(F2)。
6.根据权利要求1所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于在自耦变压器(B1)中间一个抽头的点电压首先经过二极管(D14)、(D20)、(D25)、(D26)整流,再驱动光耦合器件(IC6)形成占空比变化的方波信号,该信号输出到波形变换电路变换成三角波,构成所述的光电检测电路。
7.根据权利要求6所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于集成芯片(IC8)的7脚接三极管(T8)集电极、电容(C27)、(C29),三极管(T8)基极接电阻(R48)、二极管(D32)阴极,二极管(D32)阳极接二极管(D33)阴极,三极管(T8)发射极接电阻(R47),构成所述的波形变换电路。
8.根据权利要求1所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于所述的采样与比较电路主要由两个运放单元组成,在电压输出的端口处,有一采样用变压器(B2),该变压器(B2)的初级为输出电压,次级有两个线包,其中一个次边绕组的抽头首先经过一可调电阻(W4),再经二极管(D28)、(D30)、(D35)、(D36)整流成脉动的正弦半波,然后再经一积分电路(IC7C)、电容(C35)、(C27)、电阻(R38)、(R49)、(R50),获得一稍微迟滞的采样电压,该采样电压被送至比较器(IC7A)。
9.根据权利要求1所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于所述的控制回路由输入电压和输出电压的公共端构成,公共端为一电压基准,另一工作电压相对与它的电压差为12V,和可控硅(BTA1)构成回路,控制的信号为跟时间相关的方波脉冲,经过三极管(T7)放大后驱动可控硅(BTA1)。
10.根据权利要求1所述的一种节能型精密净化交流稳压电源,其特征在于在输出端,通过采样用变压器(B2)采得一电压信号再经二极管(D23)、(D24)、(D29)、(D31)整流和精密电阻(R30)、(R41)和可变电阻(W3)分压送比较器(IC7B)一端,同时得电源能量,该电源能量经稳压集成电路(IC5)得到额定电压运放用电源,并辅以两个大容量的电解电容(C36)、(C38)过滤与缓冲,更有小电容(C37)滤去高频谐波和噪声,该额定电平经过精密电阻(R29)、(R39)分压获得一精密基准电压,再送至比较器(IC7B)和比较器(IC7D)另一端,和采样电压比较,比较的结果即过压保护信号,再通过三极管(T6)驱动过电压保护继电器(J2)动作,构成所述的过压保护电路。
全文摘要
一种节能型精密净化交流稳压电源,包括电源开关、面板、电源指示灯、输出电源接线端子,滤波与变压器电路,光电检测电路,采样与比较电路,控制回路,过压保护电路,它还具有补偿与优化电路,当在二相中使用时,该补偿与优化电路由两个补偿与优化装置组成,每个补偿与优化装置由两个瓷片电容、一个安规电容、一个电感、一个单向可控硅、三个电阻、一个指示灯和一个压敏电阻组成,两个补偿与优化装置的电路形式对称,数值不同,形成强弱互克的互补电路。补偿与优化电路通过吸收与释放能量来稳定电压和节约电能,达到稳压、节能的目的。
文档编号G05F1/12GK1598731SQ200410055350
公开日2005年3月23日 申请日期2004年8月28日 优先权日2004年8月28日
发明者周熙文, 祁华琦 申请人:周熙文
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