一种双地线型精准配套电源的制作方法

本发明属电子技术领域。

背景技术：

稳压源是电子产品重要的组成部分，其性能的优异，直接关系到整体的性能，所以目前有很多优秀的稳压电源集成电路，如78系列，79系列等等。上述这些集成系列虽然有很多优点，仍然不能满足日新月异的的需要。

如本企业曾申请了多个关于保安器材的产品。这些器材的产品对电源的要求就很高，苛求度将远远高于普通家电，按传统的的设计方案是不能胜任的。原因如下：

一是电源往往是电器，最易出故障的重点部位，对普通家电均如此。而对配有蓄电池的产品更是如此，因为带有蓄电池时，不仅有负载电源，又增加了充蓄电池的充电电流，如果蓄电池用电过多，初充电流很大，因而更加剧了电源的负载，因而容易损坏。

二是普通家电在雷雨季节的当天，可以拨掉电源预防，在需要用时，（如需要看电视时），因为容易被提醒，可以立即恢复，使用者想得到。而保安类产品确很困难，因为在拨掉电源后，不易直观提醒，因为在高节奏的生活，忘掉这些事是可能的，此时其保安功能就失灵，产生保安空白。如果使用者忘记恢复，则保安长期将处于保安空白。而现在的稳态集成在防雷上，很弱，如一般说输入端最高电压仅为30伏左右。

三是因为保安的产品的特殊性重要性，因此必须在设计时要有能适应电网变化的更大范围，主要好处原因一是当电网电压波动时，不会对稳压集成电路本射造成损坏。原因二是，在市电相对低或相对高时能正常稳压，不会造成保安功能的失灵。原因三是，使保安产品能有更大的使用空间。

四是保安类产品必需要配蓄电池，而蓄电池的维护有较高的要求，其中充电电压值与放电值不一样。如果稳压按负载要求稳压，则不能满足充电的要求，如果按充电的电压作为要求，则负载将长期高于正常所需电压。这是难点一。难点二是如果有蓄电池放电系统，必然与市电供电系统对负载形成或门供电方式，因此两者与负载有个或门性质的电路。蓄电池放电时大多数时间为每节2伏的标准值，随着放电该值还要下降，因此蓄电池的输出电压降很宝贵，如果或门性质的电路的压降过大。则负载的偏离正常的标准加大。因此采用什么措施使蓄电池在放电时不产生过多的压降，成为难点。难点三是在有市电时对负载是一套系统，而无市电时又是蓄电池系统供电，两者之间的转换是自动切换，因此怎样才能实现转换科学化。难点四是如何形成两部分供电彼此互不影响，即是当蓄电池发生故障时，不会影响市电供电系统，反之市电供电系统损坏时不会影响蓄电池系统。难点五，有的资料提出用继电器来作切换，这种方案有多种不足，其中一重要之点不足是耗电，难点六是，一些方案造价过高，不适宜产品的普及。

技术实现要素：

本发明的主要目的是，提出一种新的电源方案，实施后有多种优点，一是有源件不易损坏，二是防雷性好，三是交流电适应宽，特点重要的是能解决配套蓄电池时的充电与放电矛盾，从而该电源有着广泛而特殊的用途。

1、一种双地线型精准配套电源由整流一单元、浮充定压单元、蓄电池、整流二单元、过压保护一单元、切换控制单元、交流供电一单元、交流供电二单元、负载等效单元、自动切换单元、过压保护二单元；共同组成。

其中：整流一单元与整流二单元均为桥式整流电路，不同之处在于，整流一单元的地线端接在自动切换单元中切换单元三极管的发射极上。

过压保护一单元由过压保护继电器、过压保护一单元稳压管、两或门二极管组成，整流一单元的输出与整流二极管的输出各接一个或门二极管到过压保护继电器的一线苞端头与两转换触点，另一线苞端头接过压保护一单元稳压管到地线，过压保护继电器的两常闭触点之中的一个常闭触点接浮充定压单元，另一常闭触点接切换控制单元与两交流供电单元。

浮充定压单元由浮充上偏电阻、浮充定压三极管、浮充稳压管、浮充稳压小调管、浮充微调电阻组成：浮充上偏电阻接在浮充定压三极管的集电极与基极之间，浮充定压三极管的集电极接过压保护继电器的一个常闭触点，浮充稳压管串联浮充稳压小调管后接浮充微调电阻到整流一单元的接地端，浮充定压三极管的发射极即是浮充定压单元的输出，接蓄电池的正极。

交流供电一单元与交流供电二单元为对称电路，元件一样，接法一致，都由三极管即是交流供电一单元三极管与交流供电二单元三极管、过流保护二极管、过流保护电阻、隔离二极管组成。

过压保护二单元由过压保护二单元保护电阻一、过压保护二单元休眠稳压管、过压保护二单元工作稳压管、过压保护二单元调节电阻组成。

两三极管的集电极都接在过压保护继电器的另一常闭触点上，两三极管的发射极都接过流保护电阻与隔离二极管的串联电路成为交流供电的输出，两三极管的基极相接，交流供电一单元的基极接过流保护二极管到交流供电的输出，交流供电二单元三极管的基极接过流保护二极管到本三极管发射的过流保护电阻与隔离二极管的串联点，过压保护二单元保护电阻一接在过压保护继电器的另一常闭触点与两三极管的基极之间，过压保护二单元休眠稳压管接在两三极管的基极与地线之间，过压保护二单元工作稳压管与过压保护二单元调节电阻串联在两三极管的基极与地线之间。

切换控制单元由控制单元三极管上偏电阻、控制单元三极管、控制单元三极管集电极电阻组成。

自动切换单元由切换单元三极管、切换单元二极管一、切换单元二极管二组成。

控制单元三极管上偏电阻接在过压保护继电器的另一常闭触点与控制单元三极管的基极之间，控制单元三极管的发射极接地线，控制单元三极管的集电极为两路，一路接控制单元三极管集电极电阻到蓄电池的正极，另一路接切换单元三极管的基极，蓄电池的正极与交流供电的输出相接，等效负载的一端接交流供电的输出，另一端接切换单元三极管的集电极，切换单元二极管一接在切换单元三极管的集电极与地线之间，切换单元二极管二接在切换单元三极管的发射极与地线之间。

2、过流保护二极管由两个二极管串联成。

3、过压保护二单元休眠稳压管的稳压值应高于过压保护二单元工作稳压管的稳压值。

进一步说明如下：

一、本发明的总通道电源的设计有三点措施，故有很强的输出能力，满足交流供电单元，蓄电池级的双重负载的需要，可靠性强。

由于本发明中的交流供电单元，是对负载工作的主要时间，即是常态时间主要由单元后任，所以采用多只（两只）高反压大功率管组成，而且采用射随并联输出，扩大了三极管的输出功率，负载能力很强，处于“大马”拉“小车”的状态。因而提高了交流供电单元的可靠性寿命，二是两只射随的发射极串极平衡电阻，能使两管负载比载均衡，两管不易失调而损坏。三是有稳压三极管过流保护，因而对射随三极管形成保护。所以可靠性高。三是对基极的稳压有着特殊的设计方式。

二、本发明有很强的过压保护能力的说明。

具有良好的防过压保护说明：有多级保护单元，整流输出端对连有瞬态高压时，过压保护继电器所串联的稳压管吸穿，其对应常闭触点断开，对后级形成保护速断，因此对雷击有保护作用，形成防雷第一级保护。这种保护形成的原理是，对后级切断，而不是短路，所以良好的作用，在许多小型发电站的众多设备的防雷保护，就是采用这种速断保护。由于浮充单元与交流供电单元的三极管，采用了高反压三极管，其反压可为400伏，抗反压能力强（一般三端稳压集成只有35伏），所以形成二极保护。又由于过压保护二单元采用了特殊的设计方式，采用了过压保护二单元保护电阻一（图中12.1），成为降压电阻，并加之有两个稳压管（图12.2与12.3）的结合，可防涌流，确保基极基本稳定，因而可保证基本的输出稳定，所以形成第三极防雷保护。由于总通道级能输出较稳定的电压，对并后级能起到了良好的保护作用，所以整体电路防雷性能强。

三、第三极防雷保护特殊设计的说明。

1、输出电压可靠的原因：在常态工作时，因为休眠稳压二极管（图2中12.2）的击穿电压高于工作二极稳压管（图2中的12.3）的稳压值，被工作二极稳压管钳位。因而休眠稳压二极管支路基本无电流，处于“休息状态支路”，当工作二极稳压管因损坏成开路时，（为故障的常见形式），休眠稳压二极管将自动投入工作，由于两支路的电压不会相差很大，其误差不会有很大出入，但是却大大提高了可靠性。

2、过压保护能力强的原因：当存在雷击涌流时，因为一是射随三极管为高反压管所以不易损害，二是工作二极稳压管所串联的调节电阻压降（图2中12.4）增高，当该支路的电压高过休眠稳压二极管的稳压值时，休眠稳压二极管也导通，成为两路涌流通道，减少了工作二极稳压管的电流，因而提高了二极稳压管的可靠性。三是因为上述原因，限住了稳压三极管基极的最高电压，从而保证了总通道级的输出电压。

四、交流供电单元具有电压与优异的性能的说明。

一是输出电压稳定，二是有过渡保护，产生保护的原因是当电流过大时，交流供电单元三极管射极所串联的过流保护电阻的压降增大，当超过、交流供电单元元过流保护二极管（图2中7.2与8.2）的阈值时，交流供电单元三极管（图2中7.1与8.1）的基流分流，从而引起射极电流减少。三是两只三极管参数对称，所以保护平衡。

五、具有较宽的市电输入电压说明。

1、可以工作在市电较宽的范围。

线路中为大功率高反压三极管，其集电极的反压可高达300伏，所以电源变压器的二次侧的电压可以适当的高一些，因此市电较低时电源变压器的二次侧的电压仍能满足器件的要求。而在因此市电较高时，其整流输出仍不会高于300伏，因而不至于对总通道电源级中的射随管造成伤害。所以本发明可以工作在电力不足的地方，而在电力过强的地方也不会损害。

2、在市电出现意外波动时不易被损坏。

也因为上述原因，所以在市电意外波动时，不会轻易损害。

六、独立的充电回路特点的说明。

在不是高档的设备中，一般配套的浮充回路与负载回路没有完全分开，所以造成很多弊病。现以负载需要12伏为例，如果配用12伏的蓄电池。则蓄电池浮充时，需要13.8伏左右，如果不设计相互独立电路，则市电有电时，电源输出端长期为13.8伏左右，这对只需12伏的负载不利。如果电源端输出调整为12伏，虽能满足负载要求，但又不合乎蓄电池浮充所需的13.8伏。为此本系统设计了蓄电池浮充与放电单元。其浮充原理是，市电有电时，整流一单元中桥式整流（图2中1）输出有电，经过浮充定压单元，再经过蓄电池回到一单元中桥式整流的地线端，也是蓄电池的负端，因而形成浮充回路，根据克氏定律，及电路的实验，这个浮充回路是独立存在的，与交流供电单元对负载的供电回路互不干扰，交流供电单元对负载的供电回路是整流二单元的输出电流，经过交流供电单元到负载，然后回到地线，也即是整流二单元的负端。

与时同时，浮充电压有三种调压方式，一是有浮充稳压管（图2中2.3）可以进行大调；二是有浮充稳压小调管（图2中2.31）可以进行中调；三是有浮充微调电阻（图2中2.4）作为微调因而把浮充电压高到标准值。

七、市电及蓄电池双供电的的说明。

当市电交流有时，整流二单元中桥式整流有输出，经过交流供电两单元后，负载供电，电流经过、切换单元二极管一（图2中11.2）到地线，即是整流二单元中桥式整流的负极。因为此时切换单元三极管（图2中11.1）成为断路状态。

当市电交流无时，整流二单元中桥式整流无输出，交流供电两单元无输出，但此时蓄电池向负载供电，电流经过负载后、经过切换单元中三极管（图2中11.1）到整流一单元中桥式整流负端，即是蓄电池的负端，完成供电。

八、切换单元的原理说明。

当市电交流有时，整流二单元中桥式整流有输出，控制单元三极管（图2中6.2）上偏电阻（图2中6.1）有电，产生基流，所以控制单元三极管（图2中6.2）集电极有电流，其集电极为饱和状态，其基极回路是，整流二单元中桥式整流管（图2中4）正极端，经过控制单元三极管基极到地，集电极电流回路是，交流单元的的输出端经过集电极电阻进入控制单元三极管（图2中6.2）的集电极然后到地。所以切换单元三极管（图2中11.1、）为截止断开状态。

当市电交流无时，整流二单元中桥式整流有输出，控制单元三极管（图2中6.2）上偏电阻（图2中6.1）无电，不产生基流，所以控制单元三极管（图2中6.2）集电极无电流，其集电极为截止状态，所以切换单元三极管（图2中11.1、）为饱和导通状态。此时的切换三极管（图2中11.1、）的基极回路是，蓄电池的供电端经过控制管集电极电阻（图2中6.3）进入切换三极管的基极，发射极然后进入到整流一单元中桥式整流管的负极，即是蓄电池的负极。负载电流是蓄电池的正极，经过负载后进入切换三极管的集电极，然后到发射极，发射极然后进入到整流一单元中桥式整流管的负极，即是蓄电池的负极。

本发明实施后有以下显著的优点：

电源的好坏，直接影响到整体的性能。电源性能好，则整体性能好。特别重要的一是，重要的设备一般配有配套蓄电池，如不能对其科学维护，直接影响蓄电池寿命与可靠性，将可能成为一种新的故障点，二是配套电源的供电参数如果与市电的供电参数如果存在差导，将直接影响电器性能，三是需要两种电源的自动切换性能要好，以保证各证信号的不流失。四是对于普通家电，一些重要的性能可以用人的行为来弥补，如雷雨天，可以人为地拨掉电源，而很多设备却不能用人为方式弥补，如保安类的产品，拨掉电源就使“保安”成为空白，如用在信号传输系统的设备，拨掉电源会引起系统信号的畅通。更有甚者，有时人还不可能随意走到设备之前断电源，拨掉电源。细节决定成功，而上述问题还不一定属细节。本发明是一种性能十分优异的稳压电源，他具有目前产品的一切优异性能，而且还有着系列亮点，因此可以广泛地用于多种电子设备的需要，适应电子产品月新日异的发展需要。

具体情况如下：

1、蓄电池浮充能保持到最佳状态，因为浮充电压浮充与负载回路互为独立。加之有浮充稳压管，浮充稳压小调管，浮充微调电阻，三种可调元件，因而可以将浮充调整到蓄电池所需的最佳值，因而对蓄电池的维护做到了最大的科学化。

2、用蓄电池供电时，能做到最大科学化，其原因一是在蓄电池放电时，会很快下降到到每伏的标称值如2伏，此时将维持在这个值很久，此时因为本措施中采用了切换三极管（图2中11.1），在放电时压降只会减少0.1伏左右，这是用任何办法难以实现，（如果用二极管会下降0.7伏），从而使负载能得到蓄电池保贵的放电电压，与市电供时基本一致，因而不会影响负载的特性。二是省电，在一些技术资料里提出了用继电器的办法，但是继电器很耗电，对配套的蓄电池很不利。

3、交流供电单元与蓄电池级相互独立，互不影响，因而进一步提高了可靠性，二是当无市电时自动切换，蓄电池立即自动投入，当有市电时，蓄电池自动切除。切换速度快，因而不会对负载产生影响。保证了负载的性能。

4、性能优异，一是过压保护效果特别好。因为形成了多级保护。

5、比传统的稳压电源有更宽的适应能力，在发生意外电压高，不会损坏。而在电压较低的地方与时段也能正常工作。

6、两级输出电压（浮充输出电压，与负载输出电压）可调性强，能广泛适应负载的需要。

7、线路简洁，易生产与调试，原因一是因为线路中的调试点少。二是，很易量化。调试范围宽松，可操作性强。

8、价格低廉，适应性广，配套性强。

附图说明

图1是本发明的方框图。

图中：1、整流一单元；2、浮充定压单元3、蓄电池；4、整流二单元；5、过压保护一单元；6、切换控制单元；7、交流供电一单元；8、交流供电二单元；10、负载等效单元；11、自动切换单元。12、过压保护二单元；13、变压器二次侧输入。

图2是本发明各元件连接原理图。

图中：1、整流一单元中桥式整流；2.1、浮充上偏电阻；2.2、浮充定压三极管；2.3、浮充稳压管；2.31、浮充稳压小调管；2.4、浮充微调电阻；3、蓄电池；4、整流二单元中桥式整流；5.1、过压保护一单元或门管一；5.2、过压保护一单元或门管二；5.3、过压保护继电器；5.4、过压保护一单元稳压管；5.5、过压保护继电器常闭触点点一；5.6、过压保护继电器常闭触点点二；6.1、控制单元三极管上偏电阻；6.2、控制单元三极管；6.3、控制单元三极管集电极电阻；7.1、交流供电一单元三极管；7.2、交流供电一单元过流保护二极管；7.3、交流供电一单元过流保护电阻；7.4、交流供电一单元隔离二极管；8.1、交流供电二单元三极管；8.2、交流供电二单元过流保护二极管；8.3、交流供电三单元过流保护电阻；8.4、交流供电二单元隔离二极管；10、负载等效阻抗；11.1、切换单元三极管；11.2、切换单元二极管一；11.3、切换单元二极管二；12.1、过压保护二单元保护电阻一；12.2、过压保护二单元休眠稳压管；12.3、过压保护二单元工作稳压管；12.4、过压保护二单元调节电阻；13、变压器二次侧输入。

图3是对蓄电池浮充回路及蓄电池放电电流走向图。

图中：1、整流一单元中桥式整流；2.1、浮充上偏电阻；2.2、浮充定压三极管；2.3、浮充稳压管；浮充微调电阻；3、蓄电池；4、整流二单元中桥式整流；5.1、过压保护一单元或门管一；5.2、过压保护一单元或门管二；5.3、过压保护继电器；5.4、过压保护一单元稳压管；5.5、过压保护继电器常闭触点点一；5.6、过压保护继电器常闭触点点二；11.1、切换单元三极管；13、变压器二次侧输入；16、对蓄电池浮充回路电流走向。18、蓄电池对负载放电回路走向。

具体实施方式

图1图2图3表达了一种制作实例。

一、选用元件：过压保护继电器采用电子小型继电器，但采用有两个转换触点的种类。过压保护一单元稳压管选用，设计所需的稳压管种类，该稳压值应高于整流输出电压。过压保护一单元或门管二；应选反压高于1000伏以上的整流二极管。稳压三极管选用高反压大功率管3dd15，其中两管的放大系数最好同为80--100。过压保护二单元休眠稳压管；过压保护二单元工作稳压管；稳压二极管选用功率为1w的，12.1、过流保护电阻用功率为1w的。两过流保护电阻值应一致。

二、焊接：按照图2的原理图焊接。

三、通电的检查与调试：首先让电源接上负载等效电阻抗。

（1）、检测交流供电两单元射随三极管的对称性：测试两射随三极管发射极串联的保护电阻（图2中7.3，8.3）电压，两保护电阻电压应基本一样，若保护电阻其中之一电压过大，则是对应管的放大倍数过大。应将此管的放大倍数减小。

（2）、调整交流供电单元输出电压。

选择工作过压保护二单元工作稳压管（图2中12.3、）；到设计值，微调过压保护二单元调节电阻的阻值（图2中12.4），使之到标准值。

（3）、检测交流供电单元的过流保护情况：用一只阻值较小电阻作负载接在电源输出端，模拟负载过大的情况，将万用表中的电流表分别两次串在两保护二极管中，此时电流表应有电流指示。如无，应适当增加平衡电阻阻值，或提高射随三极管的放大倍数.

（4）、检测与调整休眠稳压管与工作稳压管工作状态。将表串入休眠稳压管支路中（图2中12.2）、通电时该支路应无电流。若有电流，则应将休眠稳压管的稳压值换高一点的。

（5）、检测配套蓄电池浮充时的情况。选择浮充定压三极管（图2中2.2）与浮充稳压小调管（图22.31）、到基本值，微调浮充微调电阻（图2中2.3）、使之到标准值，如12伏的蓄电池浮充电压为13.8伏，则不可能有13.8伏的稳压管；此时可以选择12伏的稳压管，浮充稳压小调管为二个整流管串联，（为1.4伏）而其中的0.4伏由浮充微调电阻来调整。

（6）、检测配套蓄电池放电时的情况。

断掉市电，接上等效负载，用电表测11.1、切换单元三极管发射极与集电极电压，其压降应小于0.2伏，若过大，应减少控制单元三极管集电极电阻（图2中6.3）的阻值。

(7检测控制单元工作的情况。

当有市电时，控制单元三极管（图2中6.2）的集电极为低位；如不正确是控制单元三极管上偏电阻脱焊，或三极管管脚插错。当无市电时，控制单元三极管（图2中6.2）的集电极为高位；如不正确是控制单元三极管集电极电阻脱焊。

（8）检测过压保护一单元的情况。

断掉过压保护继电器的两常闭触点与后级的连接，在两常闭触点上各接一个电阻串上指示灯到地线。在未过压时，两指示灯均亮，将交流连接在含有交流调压器的插座上，升高调压器的电压，超过一定值后，两指示灯熄，否则是过压保护继电器损坏。