一种小型变频电力稳压器的制作方法

本实用新型涉及变频电力稳压器领域，尤其涉及一种小型变频电力稳压器。

背景技术：

随着社会飞速前进，用电设备与日俱增。不稳定的电压会使设备造成致命伤害或误动作。不稳定的电网供电对用电设备，特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备，犹如一颗不定时炸弹。但电力输配设施的老化和发展滞后，以及设计不良和供电不足等原因造成末端用户电压的过低，而线头用户则经常电压偏高。再加上大量外界设备对电网的污染，如大功率的非线性负载设备开关动作，使我们的供电环境很不稳定。 所以在需要稳定供电的场合，使输出电压稳定的电力稳压器必不可少 ，实验室等有精密仪器的场合更要求有可靠的高精度的稳压器。

现今高质量的小型稳压器，大多采用电机拖动碳刷的方法稳定电压。这种稳压器由调压电路、控制电路及伺服电机等组成。当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。这种稳压器对电器设备产生的干扰很小稳压精度相对较高。但这种稳压器由于采用工频变压器，所以不但笨重，重量一般在十几kg到几十kg,而且效率不高,优质的也只能达到90%；通过调节碳刷位置来改变输出电压，一方面反应速度慢，一般反应时间超过50ms,另一方面，运行时间长后，碳刷的磨损会导致调压的稳定性和可靠性。另外通过变压器耦合方式的调压，要求输入电压范围相对窄，一般只有±20%，而实际往往会超出这个范围，在这种异常情况下，稳压器会因欠压或过压而保护，从而造成断电，对设备或者生活造成影响。

有鉴于此，有必要对现有技术中的小型稳压器予以改进，以解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种小型变频电力稳压器, 通过开关电源的方式来控制输出电压，提高了转换效率，效率可达到95%。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种小型变频电力稳压器，包括变频升压电路、驱动控制电路、降压稳压电路、采样反馈电路，其中：

所述变频升压电路将直流电变频升压，转换成高频率的高压电，所述变频升压电路的输出端与降压稳压电路的输入端连接；

所述降压稳压电路将所述高压电降压后降频稳压，所述降压稳压电路的输出端与采样反馈电路的输入端连接；

所述采样反馈电路用于监测所述降压稳压电路输出的电能，并将输出波动反馈至驱动控制电路，所述采样反馈电路的输出端与驱动控制电路的输入端连接；

所述驱动控制电路用于控制变频升压电路的输出，以实现市电的稳定输出，所述驱动控制电路的输出端与变频升压电路的输入端连接。

作为本实用新型的进一步限定，还包括整流滤波电路，所述整流滤波电路对输入市电进行整流滤波，以输出直流电，所述整流滤波电路的输入端连接市电，所述整流滤波电路的输出端与变频升压电路的输入端电连接。

作为本实用新型的进一步限定，还包括保护电路，所述保护电路的输入端依序与变频升压电路的输入端、降压稳压电路的输出端电连接，用于监测输入和负载；所述保护电路的输出端与驱动控制电路的输入端电连接，用于反馈给驱动控制电路输入和负载的电力信息，使驱动控制电路调整输出。

作为本实用新型的进一步限定，所述变频升压电路采用驱动电路驱动功率开关管，将市电整流后的脉动直流变频升压，转换成高频率的高电压。

作为本实用新型的进一步限定，所述变频升压电路为L6585D芯片。

作为本实用新型的进一步限定，所述降压稳压电路采用高频变压器将高压电先降压、再用全桥电路将降压后的电压降频并稳压。

作为本实用新型的进一步限定，所述整流滤波电路采用整流二极管全桥式电路。

作为本实用新型的进一步限定，所述驱动控制电路包括芯片IR1150，所述芯片IR1150的2管脚接入电阻，以控制输出频率，所述芯片IR1150的3管脚为电流检测，所述芯片IR1150的4管脚对输出的直流电进行采样、并判断输出电是否过压或输出线路是否故障，把判断信息反馈到芯片IR1150，所述芯片IR1150的6管脚用于检测输出电压。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1. 本实用新型通过开关电源的方式来控制输出电压，提高了转换效率，效率可达到95%；

2.本实用新型采用后级全桥降频稳压，并通过采样电路反馈给控制电路调整输出，所以稳压精度高，电压调整率可达1%以下；

3.本实用新型采用宽范围输入的集成电路做驱动控制电路，输入工作电压范围宽，低至110V，仍可稳定工作；

4. 本实用新型通过驱动电路控制大功率开关管工作，将50Hz工频电压转换到几百K高频，使稳压器抛弃了传统的工频变压器，而由于使用高频变压器，重量大大减轻，方便户外安装使用；由于没有采用碳刷之类的易损类器件，寿命长，可靠性高；稳压器的各种保护功能保证负载设备在各种异常情况下的安全运行。

附图说明

图1为小型变频电力稳压器的原理框图。

图2为整流滤波电路和变频升压电路的示意图。

图3为驱动控制电路的示意图。

图4为L6585D内部结构图。

图5为L6585D主控逆变电路及外围辅助电路。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

请参图1所示，图1为本实用新型的原理框图，为了解决现有的小型稳压器笨重、调压稳定性不好的缺陷，本实施例公开了一种小型变频电力稳压器，包括变频升压电路、驱动控制电路、降压稳压电路、采样反馈电路、整流滤波电路和保护电路，其中：变频升压电路将直流电变频升压，转换成高频率的高压电，所述变频升压电路的输出端与降压稳压电路的输入端连接；降压稳压电路将所述高压电降压后降频稳压，所述降压稳压电路的输出端与采样反馈电路的输入端连接；采样反馈电路用于监测所述降压稳压电路输出的电能，并将输出波动反馈至驱动控制电路，所述采样反馈电路的输出端与驱动控制电路的输入端连接；驱动控制电路用于控制变频升压电路的输出，以实现市电的稳定输出，所述驱动控制电路的输出端与变频升压电路的输入端连接；整流滤波电路对输入市电进行整流滤波，以输出直流电，所述整流滤波电路的输入端连接市电，所述整流滤波电路的输出端与变频升压电路的输入端电连接；保护电路的输入端依序与变频升压电路的输入端、降压稳压电路的输出端电连接，用于监测输入和负载；所述保护电路的输出端与驱动控制电路的输入端电连接，用于反馈给驱动控制电路输入和负载的电力信息，使驱动控制电路调整输出。

如图1所示，不稳定市电输入后，经过整流滤波电路，输出直流电压，再经过变频升压电路结合驱动控制电路，最后经降压稳压电路输出稳定的交流电压。采样反馈电路采集输出信号，反馈给驱动控制电路以提供稳定的输出，保护电路为各个模块提供各种异常保护。具体地：首先对输入市电进行整流滤波，先将正弦波电压变成脉动直流，再变成不太平滑的直流。整流滤波电路可以采用如图2所示的整流滤波电路，该整流滤波电路为工频整流，采用整流二极管全桥式，效率高。

驱动控制电路如图2所示，采用芯片为IR1150，芯片IR1150的特性包括开关频率、专用过电压保护、软启动、逐周期峰值电流限制、欠压、开环、UVLO和微功率启动电流。此外，对于低待机功率要求时，芯片IR1150可以驱动进入睡眠模式，总消耗电流低于200μA 。IR1150是功率因数校正（PFC）控制芯片，设计在宽范围的输入线路工作中连续导通模式电压。

在本实施方式中，调节IR1150芯片2管脚所接电阻控制输出频率，3管脚为电流检测，4管脚对输出的400V直流进行采样，当输出的直流直流过压或线路出现故障时，将采样到的故障信息反馈给芯片，6脚为输出电压检测管脚，当芯片4管脚和6管脚检测到异常时将自动保护，此时没有输出，避免对本电路和用电设备造成损害，通过IR1150芯片的8管脚给MOS管V1的栅极提供控制信号，控制V1源极与漏极的导通和关断将整流后的直流电升压至400V，后经SPWM逆变电路将400V直流电转换为220V、50HZ交流电输出，供后级负载使用。驱动控制电路采用芯片为IR1150，进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。

在本实施方式中，对整流滤波后的直流进行升频升压，电路是利用如图3所示的驱动控制电路驱动功率IGBT管，利用功率IGBT管的开关特性将直流电压转换成高频率的电压。如图4所示L6585D内部结构图。如图5所示为L6585D主控电路及外围辅助电路，由采样反馈电路、过压保护电路、过流保护电路、过载保护电路和过热保护电路等组成。7管脚为过压检测管，通过R7、R8个分压电阻分压检测升压后的电压，并将检测到的数据反馈回驱动控制电路，驱动控制电路通过控制IGBT管导通最终调整输出，实现稳定输出的效果。在IC的正当行为，4引脚为低电平阻抗，当检测到过流时，自动保护，不输出。8管脚为主输入到乘法器。该引脚被连接到整流的市电电压通过一个电阻分压器，并提供所述正弦参考PFC电流循环。9管脚为输出的误差放大器，确保高功率因数和低谐波失真。16管教为低侧驱动器输出，输出极可以提供290毫安源和480毫安电流驱动Q3。19管教为高侧驱动器输出，输出级可以提供290毫安源和480毫安电流用于驱动Q2。20管教外连接电容构成自举电路代替自举二极管，借助高侧电压同步驱动低侧Q3。芯片通过检测输入和输出，有异常发生时通过反馈给控制电路来调整输出，从而达到保护设备及自身的目的。并且在异常情况解除时可自恢复，不影响负载正常工作。

需要说明的是：本实施例的小型变频电力稳压器，各个电路在实际设计生产时，并不仅限于附图和说明书所列的电路图，只需要按照以下方式设计的电路，都可以在本实施例中使用。例如：整流滤波电路为工频整流，采用整流二极管全桥式，整流效率高。变频升压电路是利用驱动电路驱动功率开关管，将市电整流后的脉动直流变频升压，转换成高频率的高电压。该电路使用芯片为L6585D，技术成熟，应用范围广泛，可靠性高。L6585D是ST公 司推出集PFC与半桥镇流 器控制器于一身的组合IC，采用高压BCD工艺技术生产，它在同一芯片上嵌入了PFC控制器、半桥控制器驱动器和逻辑电路。降压稳压电路是用高频变压器将前级的高压先降压，再用全桥电路将转换后的电压降频并稳压。采样反馈电路是监测输出，并将输出波动反馈回控制电路，控制电路通过调整开关管输出最终调整输出，实现稳定输出的效果。保护电路包括过压保护、过流保护、过载保护和过热保护等。通过监测输入和负载，有异常发生时，通过反馈给控制电路来调整输出，从而达到保护设备及自身的目的。并且在异常情况解除时可自恢复，不影响负载正常工作。

本实用新型的目的在于克服传统电力稳压器笨重、稳压精度低，输入电压范围窄，可靠性差，寿命短的缺点。本实施例是通过开关电源的方式来控制输出电压，提高了转换效率，效率可达到95%；后级全桥降频稳压，并通过采样电路反馈给控制电路调整输出，所以稳压精度高，电压调整率可达1%以下；采用宽范围输入的集成电路做驱动控制电路，输入工作电压范围宽，低至110V，仍可稳定工作；通过驱动电路控制大功率开关管工作，将50Hz工频电压转换到几百K高频，使稳压器抛弃了传统的工频变压器，而由于使用高频变压器，重量大大减轻，方便户外安装使用；由于没有采用碳刷之类的易损类器件，寿命长，可靠性高；稳压器的各种保护功能保证负载设备在各种异常情况下的安全运行。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。