专利名称：高频自动稳压电路及其稳压方法
技术领域：
本发明涉及一种高频自动稳压电路及其稳压方法。
如
图1所示，目前市场上用的电子式稳压器(AVR)，一般采用可控硅整流器(SCR)控制，工作频率为50Hz或60Hz，供电电压由P1、P2输入(INPUT)，先由变压器T1将110V降压15％成为93．5V，再由变压器T2升压30％，可调整范围为±15％的电压，但因T2的导通角度是由工作频率50Hz或60Hz的SCR控制，故需要很大的电感器L及电容器C滤波，这样使该电子式稳压器(AVR)体积大，温度高，效率差，成本高。
如图2所示，另一种现有技术的电子跳档式稳压器，它采用SCR，三端双向可控硅开关(TRIAC)或继电器(RELAY)来控制某段的波动，以达到稳压的作用，其稳压度较差，通常需加多组变压器才能达到较好的稳压效果，并且也存在体积大，稳压度差，成本高。
本发明的目的在于提供一种品质高，效率高，成本低的高频自动稳压电路及其稳压方法。
为了实现上述的目的，本发明，一种高频自动稳压电路的稳压方法，它利用脉冲宽度调制来调节电子元件的导电度，使变压器感应的电压恰与供电电压的上升或下降成一比例，且极性相反，产生补偿，在补偿电压脉冲之后，由另一回路的脉冲及电子元件将先前补偿电压脉冲残留在变压器的电流加以阻尼，使补偿后的供电电压更为平滑，将失真减至最少。
上述的高频自动稳压电路的稳压方法，其中，变压器感应的电压大小是由脉冲宽度控制所述的电子元件的导电度来加以调节，而该脉冲宽度与输出的供电电压经整流后的电压成比例。
为了实现上述的目的，本发明，一种高频自动稳压电路，它包含一整流电路，它连接在供电电压的输入端，对输出电压反馈进行全波整流；一变流器电路，连接在所述的整流电路的输出端，它由四只电子元件Q1、Q2、Q5与Q6组成，基极由脉冲宽度调制来调节电子元件的导电度，使变压器感应的电压，恰与供电电压的上升或下降成一比例，且极性相反，以产生补偿效应；一阻尼电路，它设置在变流器电路内，用于电压脉冲补偿之后，将残留在补偿电压脉冲变压器的电流加以阻尼，使补偿后的供电电压更为平滑，将失真减至最少；及，一变压器，它串联在供电线上，它感应的电压大小由脉冲宽度控制的电子元件的导电度来加以调节，脉冲宽度与输出的供电电压经整流后的电压成比例。
上述的高频自动稳压电路，其中，整流电路是由Q3、Q4、Q7与Q8所组成的全波整流电路，其波形为正弦波。
上述的高频自动稳压电路，其中，由脉冲宽度控制导电度的四只电子元件是绝缘栅基晶体管或金氧半导体。
上述的高频自动稳压电路，其中，阻尼电路是由Q1与Q2组成，在Q1、Q2与变压器的串联电路中亦可加入一扼流线圈，用以整形波形，使失真减至最少。
由于采用了上述的技术解决方案，利用脉宽调制来调节电子元件的导电度，使与供电电路串联的变压器感应的电压，恰与供电电压的上升或下降成比例，且极性相反，以产生补偿效应，达到稳定电压的效果，且在电压脉冲补偿之后，由阻尼电路的脉冲及电子元件将残留在补偿电压脉冲变压器的电流加以阻尼，使补偿后的供电电压更为准确、稳定和平滑，并将失真减到最少。
下面结合本发明的实施例及其附图对本发明作进一步的说明。
图1是现有的SCR控制式电压稳压器的电路图；图2是现有的跳挡式电压稳压器的电路图；图3是本发明高频自动稳压电路的第一实施例电路图；图4是本发明高频自动稳压电路的各电压波形；图5是本发明高频自动稳压电路的另一种电路图；图6是本发明高频自动稳压电路的第二实施例电路图；图7是本发明高频自动稳压电路的第三实施例电路图。
如图3所示，本发明第一实施例，供电电压自P1、P2输入端输入，串接一变压器T，再由P3、P4输出端输出，供电电压经输入端P1、P2反馈(Feedback)至由Q3、Q4、Q7及Q8所组成的全波整流电路，整流后的直流电压自C、D端施加在由Q1、Q2、Q5及Q6所组成的变流器(Inverter)电路，其中变流器的基极(Base)接脉冲宽度调制(PWM)信号，采用10KHz－50KHz高频脉冲，利用其宽度的调节及与输出的供电电压的全波正弦波合成后，用以调节补偿电压的大小，且在脉冲电压补偿之后，由另一回路的脉冲及电子元件将该先前补偿脉冲电压残留在变压器的电流加以阻尼，使补偿后的供电电压更为准确、稳定和平滑，并将失真减到最少。
其工作原理说明如下1)当供电电压介于109V～111V时，此时AVR不动作，但由于负载关系，在T一次侧流过电流，在变压器T二次侧产生很高的电压(电流变压器CT效应)，此时Q1、Q2导通而将T二次侧短路，以防二次侧产生高电压。
2)当供电电压低于108V时，AVR电路动作，变流器电路由PWM控制其导通量，由于Q1、Q6先导通，在T一次侧产生与供电电压同相2V的电压，使输出端维持108V+2V=110V的稳定输出电压。
3)当供电电压高于112V时，AVR电路动作，变流器电路由PWM控制其导通量，由于Q2、Q5先导通，在T一次侧产生与供电电压反相的2V电压，使输出端维持112V－2V=110V的稳定输出电压。
本发明的电路元件也可采用金氧半导体(MOSFET)，其组成包含Q1至Q8的八个半导体元件，变压器T，若干个滤波电容及必要的扼流线圈(CHOKER)L1，其中，利用PWM脉冲频率与C、D间的正弦波全波电压合成，来控制变压器T二次侧的导通量及电压相位，以达到稳压效果，其中变压器T可设分接头，依所需稳压百分比选择接用，另外，扼流线圈L1的电感视负载大小，可选择外接或内建(Built－In)。以下对本发明高频自动稳压电路详细说明如图4及图5所示，当供电电压超出额定电压110伏，呈现上升时，该电压值在输出端P3、P4，如图4(a)所示，经全波整流电路Q3、Q4、Q7及Q8加至C、D两端，如图4(b)所示，同时，在差动电路(图中未示)上测得高出110伏额定电压时，分别在Q1、Q5、Q2及Q6施加如图4(c)、(d)、(e)及(f)的脉冲宽度调制(PWM)信号，此时，在第一半周中，当Q1与Q6导通时，变压器T两端的电压由图4(b)及(f)的合成，如图4(g)所示，形成如图4(h)所示的电压波形，其极性与供电电压相反，经电容C1波形整形后，成为一正弦波，其幅度恰可抵消供电电压超出额定电压110伏的上升部分，而使输出端P3、P4的电压仍维持在额定电压110伏，达到稳压的效果，注意在上述的第一半周导通时间中，由于Q2与Q6电流流动方向相反，因此，在Q1与Q6导流时残存在变压器T的电流，可利用Q1与Q2的导流而将残存电流阻尼(Damping)消除，使输出电压的失真减到最小。
上述差动电路及脉宽调制电路皆为已知技术，此处不再加以说明。
当供电电压低于额定电压110伏，呈下降时，经由差动电路(图中未示)的检测到后，脉冲宽度调制信号即输出与上述刚好相反的信号，即Q1与Q2的信号对调，Q5与Q6的信号对调，此时，因Q2与Q5导通，变压器T上感应的电压极性与输入的供电电压产生相加，使输出仍维持于110伏之额定电压，而达到稳压的效果，其中，Q2与Q5导通时的残存电流，也经由Q1及Q2导通加以阻尼，使电压失真减至最少。
当供电电压为110伏的额定电压时，Q1及Q2皆导通，使变压器T成为一短路通路，让供电电压直接输出至P3、P4输出端。
上述高频自动稳压电路HI－AVR是根据单相两线式110V的说明，至于单相三线式，如图6所示，为本发明第二实施例，三相四线式。如图7所示，本发明第三实施例，虽然其电路形状稍有不同，但电路配置的实质相同，即在两线之间配置有上述HI－AVR电路，因此，其工作原理此处不再重复说明。
权利要求
1．一种高频自动稳压电路的稳压方法，其特征在于它利用脉冲宽度调制来调节电子元件的导电度，使变压器感应的电压恰与供电电压的上升或下降成一比例，且极性相反，产生补偿，在补偿电压脉冲之后，由另一回路的脉冲及电子元件将先前补偿电压脉冲残留在变压器的电流加以阻尼，使补偿后的供电电压更为平滑，将失真减至最少。
2．根据权利要求1所述的一种高频自动稳压电路的稳压方法，其特征在于所述的变压器感应的电压大小是由脉冲宽度控制所述的电子元件的导电度来加以调节，而该脉冲宽度与输出的供电电压经整流后的电压成比例。
3．一种高频自动稳压电路，其特征在于它包含一整流电路，它连接在供电电压的输入端，对输出电压反馈进行全波整流；一变流器电路，连接在所述的整流电路的输出端，它由四只电子元件Q1、Q2、Q5与Q6组成，基极由脉冲宽度调制来调节电子元件的导电度，使变压器感应的电压，恰与供电电压的上升或下降成一比例，且极性相反，以产生补偿效应；一阻尼电路，它设置在变流器电路内，用于电压脉冲补偿之后，将残留在补偿电压脉冲变压器的电流加以阻尼，使补偿后的供电电压更为平滑，将失真减至最少；及一变压器，它串联在供电线上，它感应的电压大小由脉冲宽度控制的电子元件的导电度来加以调节，脉冲宽度与输出的供电电压经整流后的电压成比例。
4．根据权利要求3所述的一种高频自动稳压电路，其特征在于所述的整流电路是由Q3、Q4、Q7与Q8所组成的全波整流电路，其波形为正弦波。
5．根据权利要求3所述的一种高频自动稳压电路，其特征在于由脉冲宽度控制导电度的四只电子元件是绝缘栅基晶体管或金氧半导体。
6．根据权利要求3所述的一种高频自动稳压电路，其特征在于所述的阻尼电路是由Q1与Q2组成，在Q1、Q2与变压器的串联电路中亦可加入一扼流线圈，用以整形波形，使失真减至最少。
全文摘要
本发明涉及一高频自动稳压电路,它包含一输出电压反馈的整流电路,一由脉冲宽度控制导电度的电子元件组成的变流器电路,一阻尼电路及一与供电线串联的变压器,利用脉冲宽度调制来调节电子元件的导电度,使变压器感应的电压,恰与供电电压的上升或下降成一比例,且极性相反,产生补偿效应,且在电压脉冲补偿之后,由阻尼电路的脉冲及电子元件将补偿电压脉冲残留在变压器的电流加以阻尼,使补偿后的供电电压更为准确、稳定和平滑,并将失真减到最少。
文档编号G05F1/30GK1279414SQ9911018
公开日2001年1月10日 申请日期1999年7月5日 优先权日1999年7月5日
发明者江坤和 申请人:王兴全