专利名称：交流电源稳压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源稳压装置，更具体地涉及一种交流电源稳压器。其主要具有一设于电源输入端与输出端间的变压器，一交流/直流转换器，一直流/交流转换器与一控制电路，其能以小电压调节大电压，达到经济与稳压的优点。
众所周知，在家中、办公室、工厂所使用的电源都是由电力公司的发电机提供的。然而，由于电力公司所提供的电压不是恒定值，而是保持在一小误差范围内，对于一般电器使用者而言，常因电压突增而导致电路负荷异常，虽然现在一般电器设计对电压小幅度改变有一定的承受力，然而长久使用下仍然会减低使用寿命，尤其是电压比较高的电器，电压稳定性更是重要，于是工业上竞相推出各种稳压器，其中一种方式，如
图1所示，以控制电路控制闸流管(10)的导通相角，改变变压器(11)的升压幅度，达到调节输出电压的目的，但由于采用相位导通的控制方式，极易产生大量的噪声，且波形失真度极大，故需加装一L/C滤波电路(12)，滤除谐波，以得到较好的输出波形。故其缺点为效率差，干扰大。另外有一种稳压器结构，如图2所示，输入电压经变压器(20)升降为各种不同高低的电压值后，再通过由继电器与晶闸管所组成的开关电路(21)，根据输入电压的高低状态，选择适当开关予以导通，以达到调节电压的目的，但由于流过负载端的电流也是流经开关元件的电流，所以当输出容量要求较高时，不容易得到大容量开关元件，并且若要提高输出稳压率时，势必增加开关元件数量，以得到更多的调节点，这是它的缺点。本发明人有鉴于此，经过反复试验与研究，提出一种交流电源稳压器结构，以改进现有技术中的缺点。
本实用新型主要目的在于提供一种可使输出电压维持恒定值的交流电源稳压器。
本实用新型的另一目的为提供一种可以小功率达到调节大功率容量输出效果的高效率交流电源稳压器。
为达到上述目的，本实用新型提供一种交流电源稳压器，可将不稳定的交流输入电压调整为稳定的交流输出电压。该交流电源稳压器包括一输入端、一输出端与连接于所述输入端与所述输出端间的变压器。其特征在于所述交流电源稳压器还包括一交流/直流转换器，连接于所述输入端，用以将不稳定的交流输入电压转换为一直流电压，一直流/交流转换器，连接于所述交流/直流转换器与所述变压器之间，用以将所述直流电压转换成高频交流电压，并传输所述高频交流电压至所述变压器，以产生调节用的交流补偿电压，与所述不稳定的交流输入电压相加减，进而产生稳定的交流输出电压，以及一控制电路，连接于所述输入端、所述输出端与所述直流/交流转换器之间，用以检测所述输出端的交流输出电压、并响应所述交流输入电压与所述交流输出电压的变化而产生反馈信号，控制所述直流/交流转换器，可改变所述交流补偿电压的大小与相角，由此达到调节的目的，更可以小功率就达到调节大功率容量输出的效果。
附图的简单说明图1为传统稳压器的结构示意图；图2为另一种传统稳压器的结构示意图；图3为本实用新型的工作电路方框图；图4为本实用新型的详细电路示意图；图5为本实用新型的另一实施例工作电路方框示意图；图6为本实用新型的另一实施例的详细电路示意图。
本实用新型的主要电路构造，请参阅图3和4所示，其具有一交流电源输入端(31)，一交流电源输出负载端(32)，其两者间串接有一变压器(40)的输出端，令交流电源输入端(31)输入的交流电压可受变压器(40)的调节而输出至交流电源输出负载端(32)。其中交流电源输入端(31)另外连接于一交流/直流转换器(50)，其是由四个二极管(如51、52、53与54)及一个电容(55)等所构成的全波桥式整流滤波电路，用以将输入的交流电信号经功率因数校正、滤波后转换成直流电力，而后再连接于一直流/交流转换器(70)，将直流电信号转换成所需要的高频交流电力，经滤波后再传送至变压器(40)的输入端，用以产生调节用的交流补偿电压，与交流电源输入端(31)输入的不稳定交流输入电压相加减，从而达到稳压的目的。其中，直流/交流转换器(70)由四个开关元件(如71、72、73与74)组合成全桥脉宽调制(PWM)，其由一控制电路(60)以脉宽调制(PWM)的方式控制驱动，产生所需的补偿信号并连接于该变压器(40)的原边输入端。
此外，本实用新型的控制电路(60)由以下基本电路所组成一同步电路(61)，其一端连接于交流电源输入端(31)，另一端则连接于一正弦波电路(62)，用以使输入电源与基准正弦波产生同步的作用；一正弦波电路(62)，利用一振荡器电路(64)以产生基准正弦波形，其一端连接于一反馈电路(68)，可受反馈电路(68)输出信号的影响而改变正弦波的振幅大小，并将信号输出至一比较器电路(65)；一三角波电路(63)，利用一振荡器电路(64)以产生基准的三角波形，并将信号输出至一比较器电路(65)；一振荡器电路(64)，用以产生固定频率的振荡信号，并分别输出至正弦波电路(62)及三角波电路(63)；一比较器电路(65)，用以输入正弦波电路(62)与三角波电路(63)的输出信号，并加以比较后，输出一补偿信号至一分相电路(66)；一分相电路(66)，将比较器电路(65)输出的补偿信号，依其相位不同而分别输出至相对应驱动电路(67)；一驱动电路(67)，其接收分相电路(66)的输入信号，并产生一驱动信号的信号，以导通如MOSFET或IGBT等高频开关元件(71)至(74)而产生脉宽调制(PWM)的波形；
一反馈电路(68)，其一端连接于交流电源输出负载端(32)，用以检测调节后的输出电压，并产生一信号以输出至正弦波电路(62)，以改变基准正弦波的振幅而进行连续、瞬时的动态调整。
本实用新型的操作方式，在正常状态下，输入电压经二极管(51)至(54)及电容(55)的整流与滤波后产生一直流电压，此直流电压再经开关元件(71)至(74)以脉冲宽度(PWM)调变方式产生一高压交流电信号，再经变压器(40)的耦合转换为一与输入电压相同频率的低压大电流的交流补偿电压VR；当输入电压发生高低变化而造成输出电压变化时，经由控制电路(60)的反馈电路(68)检测，而驱动开关元件(71)至(74)使得变压器(40)补偿电压VR相位产生变化，并与输入电压相加减，进而达到调节输出电压，使其维持为一定的基准电压的目的。
例如当输入电压升高时，变压器(40)所产生的补偿电压VR将与输入电压的增加值呈相位差180°(反相)状态，此时输入电压则因输入电压受补偿电压VR的抵消作用而使得输出电压不致因输入电压上升而增高。
反之，当输入电压降低时，变压器(40)所产生的补偿电压VR与输入电压相位差为0°(同相)，故此时输出电压值为输入电压值加上补偿VR，输出电压因而升高，其中该补偿电压VR的电压值与相位变化因控制电路(60)的连续、瞬时且无间断的动态调整，故输出电压变化量可维持极低的状态，且在调节的过程中不致发生中断或阶跃的输出状态。且该变压器(40)与开关元件(71、72、73与74)所组成的变流器电路仅需提供总输出功率容量的相对百分比的功率容量即可，如对于制作一1000W稳压器而言，其所需要的调节功率一般仅为输出总功率的±15％即可，即其中的交流/直流转换器(50)与直流/交流转换器(70)所需功率仅需150W，故可以极小的功率容量即可达到调节大容量输出的目的，这样就可容易地制造大容量稳压器。因此，本申请具有经济上的优点。此外，本申请全部电路均以高频操作，更能达到小型化与高效率的目的。
本实用新型另有一实施例，其用于三相电源电路，见图5与图6。如图5与图6所示，其也具有一变压器(81)、一交流/直流转换器(82)，其为六个二极管(821)与一个电容(822)组成的三相全波整流电路、一控制电路(83)与一直流/交流转换器(84)，其为六个开关元件(841)组成的三相全桥式变流电路，而所述控制电路(83)的电路结构如同前述实施例的控制电路(60)。通过变压器(81)上补偿电压VR的电压变化，可使得三相输出电压得以维持恒定。
综上所述，本实用新型的交流电源稳压器，具有产业上的实用性与进步性，且本实用新型未见于任何刊物，亦具有新颖性，符合专利法对实用新型专利的要求。
上述的说明仅为本实用新型的优选实施例而已，不能用来限定本实用新型实施的范围，凡依本实用新型的权利要求范围所作的同等变化与修改，都应属于本实用新型专利所涵盖的范围内。
权利要求1.一种交流电源稳压器，用以将不稳定的交流输入电压调节为稳定的交流输出电压，所述交流电源稳压器包括一输入端；一输出端；一变压器，连接于所述输入端与所述输出端之间；其特征在于，所述交流电源稳压器还包括一交流/直流转换器，连接于所述输入端，将所述不稳定的交流输入电压转换为一直流电信号；一直流/交流转换器，连接于所述交流/直流转换器与所述变压器之间，将所述直流电信号转换成高频交流电信号，并传输所述高频交流电信号至所述变压器，以产生调节用的交流补偿电压，与所述不稳定的交流输入电压相加减，进而得到稳定的交流输出电压；以及一控制电路，电连接于所述输入端、所述输出端与所述直流/交流转换器之间，检测所述输出端的交流输出电压，并响应所述交流输入电压与所述交流输出电压的变化而产生反馈信号，控制所述直流/交流转换器改变所述交流补偿电压的大小与相角，以达到调节的目的。
2.如权利要求1所述的交流电源稳压器，其特征在于所述交流/直流转换器包括多个二极管与一电容，对所述不稳定的交流输入电压整流与滤波，从而形成所述直流电信号。
3.如权利要求1所述的交流电源稳压器，其特征在于所述直流/交流转换器包括多个电子开关元件，其受控于所述控制电路。
4.如权利要求1所述的交流电源稳压器，其特征在于所述电子开关元件为高频的电子开关元件。
5.如权利要求1所述的交流电源稳压器，其特征在于所述高频电子开关元件为IGBTs或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)中的一种。
6.如权利要求1所述的交流电源稳压器，其特征在于所述控制电路包括一同步电路，其一端连接于交流电源输入端，另一端则连接于一正弦波电路，使输入电源与基准正弦波产生同步作用；一正弦波电路，利用振荡器电路产生基准正弦波形，且其一端连接于一反馈电路，可受所述反馈电路输出的反馈信号影响而改变正弦波振幅的大小，并将信号输出至比较器电路；一三角波电路，利用振荡器电路以产生基准三角波形，并将信号输出至比较器电路；一振荡器电路，产生固定频率的振荡信号，并分别输出至正弦波电路及三角波电路；一比较器电路，接收所述正弦波电路与所述三角波电路输出的信号，加以比较后，将补偿信号输出至分相电路；一分相电路，将比较器电路所输出的补偿信号，依其相位的不同而分别输出至相对应的驱动电路；一驱动电路，其接收由分相电路所输出的补偿信号，并产生一驱动信号，以导通所述高频开关元件而产生脉宽调制(PWM)的波形；以及一反馈电路，其一端连接于交流电源输出负载端，用以检测调节后的交流输出电压，并响应所述调节后的交流输出电压的变化而产生所述反馈信号至所述正弦波电路，以改变基准正弦波的振幅，从而进行连续、及时的动态调整。
7.如权利要求1所述的交流电源稳压器，其特征在于所述交流/直流转换器为包括多个二极管与一个电容所组成的三相全波整流电路。
8.如权利要求1所述的交流电源稳压器，其特征在于所述直流/交流转换器为包括多个电子开关元件所组成的三相全桥式变流电路。
专利摘要本实用新型涉及一种交流电源稳压器,在输入端与输出端之间串接一变压器,改变变压器的电压与相位使其与输入电压相加减,以达到使输出电压维持恒定值的调节效果,其中输入电压转换为高压直流后,通过变流器转换为高压的交流,此交流将由控制电路根据输出端的变化来改变变流器,使变压器得到不同电压与相位的补偿电压,与输入电压相加减后维持输出电压恒定,本实用新型用小电压调节大电压的输出,且全部电路以高频操作,能达到小型化及高效率的目的。
文档编号G05F1/26GK2388632SQ9921365
公开日2000年7月19日 申请日期1999年6月8日 优先权日1999年6月8日
发明者曾宗贤 申请人:镒福电子股份有限公司