专利名称：节能型铁磁谐振式抗干扰交流稳压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种交流稳压装置，主要涉及一种谐振容量可以控制的交流参数稳压器(简称CWY)和交流恒压变压器(简称CVT)。
近几年来随着电子技术的飞速发展，各类计算机等高档微电子设备被大量使用。由于微电子设备比较脆弱，对电网的可靠性、稳定性、纯净度的要求比较高，因而就产生了各种各样的抗干扰型交流稳压电源，以抗击电网中大量产生的电压波动、浪涌、下陷、雷击、尖峰干扰等威胁高档电子设备正常运行的因素。在这些抗干扰交流稳压电源中，CWY和CVT这两种铁磁谐振式交流稳压电源的综合性能较好，近几年来获得广泛应用，它们具有稳压范围宽(可达±45％)，抗干扰能力强，结构简单，可靠性高的特点。其结构如
图1所示(以CWY为例)，其铁磁谐振变压器的初级绕组由输入主绕组N1和输入补偿绕组N2串联而成，次级绕组由输出主绕组N3和输出补偿绕组N4串联而成，在次级输出主绕组N3上并联电容C，在输入电流I的调制下产生谐振，从而使得次级磁路进入饱和，这时当输入电压Ui变化时，可以保持输出电压Uo的稳定，实现了稳压过程。这类稳压电源的稳压范围是与次级谐振功率有直接关系的，次级谐振功率越大，次级铁芯饱和越深，稳压范围就越大。所以现有技术都是采用增大谐振容量的方式来获得所需的宽稳压范围，但稳压范围越大饱和就越深，损耗就越大。由于这类谐振式交流稳压电源的工作原理比较特殊，与其它常见的交流稳压电源在能耗方面的差异较大，以CWY为例5KVA的CWY当稳压在±45％时的额定效率一般为85％左右，损耗约750W。但这个损耗值在空载和满载时的变化不大，也就是说，这类电源无论是否带负载都要损耗约750左右的能量。由于电源的负荷率一般都在0.5～0.6倍之间，在夜间基本处于空载运行状态，这就使得CWY、CVT这类电源总运行在高损耗区，不但严重浪费能源，大量增加用户运行费用支出，还因能耗大，温升高，噪声大而影响环境，电源本身的故障率也升高，所以这类电源的推广应用受到很大限制。
本实用新型的目的是针对上述稳压装置存在的问题，提出一种能大幅度减少轻载和空载损耗，减轻重量，减少噪音和漏磁的节能型铁磁谐振式抗干扰交流稳压电源。
为实现上述目的，本实用新型采有以下技术方案在现有CWY或CVT的基础上，将固定不变的次级谐振功率式结构改变成为谐振功率可根据不同负载情况自动进行调整的结构。
其具体结构是，在其铁磁谐振变压器的输出主绕组N3上并联有谐振电容形成饱和谐振回路，至少有一个谐振电容通过切换开关与输出主绕组N3的两个抽头自动切换连接，成为可变谐振功率形式，所说的切换开关由电流检测控制电路控制进行自动切换，电流检测控制电路包括电流检测电路(1)、整流滤波电路(2)、比较运算电路(3)、驱动电路(4)和执行电路(5)，电流检测电路(1)装在本交流稳压电源的输出端，将检测到的输出端输出电流信号输入整流滤波电路(2)，整流滤波电路将其输出信号输入比较运算电路(3)的输入端与电路中的设定负载比较信号比较并运算后，其输出信号输入驱动电路(4)，再由驱动电路驱动执行电路(5)控制切换开关动作。
在铁磁谐振变压器的输出主绕组N3上可并联若干个谐振电容，一般可并联两个谐振电容，每个电容用一个切换开关通过受控切换接入绕组的抽头，两个切换开关分别通过两个相对独立的电流检测控制电路，分别与轻、重两个负载比较信号作比较，以在两个不同的负载点分别作开关切换，形成一定的调节控制范围。
本实用新型的原理，是按稳压电源实际负载大小的不同(通过在电源输出端的电流检测电路进行检测)，控制切换开关自动切换谐振电容接入变压器谐振输出回路中的输出主绕组上的不同抽头，以达到调节谐振功率的目的，当负载较轻时，将谐振电容切换到绕组的低档电压抽头上，以减少谐振功率，降低铁芯饱和程度，降低损耗；当负载较重时又将谐振电容切换到绕组的高档电压抽头上，以适应重载情况下的稳压范围需要，从而能在不影响稳压电源实际负载各项性能的前提下，大大减少轻、空载状态时的功率损耗，实现节能的目的，同时使整机的运行噪音、漏磁指标显著改善。
以下为本实用新型的图面说明图1为现有的铁磁谐振式抗干扰交流稳压电源电路图；图2为本实用新型的电路原理框图；图3为本实用新型的电流检测控制电路的电路框图；图4为节能型铁磁谐振式抗干扰交流稳压电源实施例的具体电路图。
图中B为铁磁谐振变压器铁芯，N1为输入主绕组，N2为输入补偿绕组，N3为输出主绕组，N4为输出补偿绕组，C为谐振电容，i为输入电流，Ui为输入电压，Uo为输出电压，J为切换开关，1为电流检测电路，2为整流滤波电路，3为比较运算电路，4为驱动电路，5为执行电路，3.1为轻载比较运算电路，4.1为轻载驱动电路，5.1为轻载执行电路，3.2为重载比较运算电路，4.2为重载驱动电路，5.2为重载执行电路。
实施例本实施例如图4所示，其铁磁谐振变压器包括铁芯B，在铁芯B上绕有由输入主绕组N1和输入补偿绕组N2串联而成的初级绕组和由输出主绕组N3和输出补偿绕组N4串联而成的次级绕组，输出主绕组N3具有两个并联谐振电容C1和C2,C1和C2的一端接到N3的输出一端Ⅰ，另一端分别通过切换开关J1和J2与N3的另一端Ⅱ和中间抽头Ⅲ成自动切换连接，控制切换开关J1和J2动作的电流检测控制电路包括电流检测电路1、整流滤波电路2，整流滤波电路2的输出端信号分成两路，一路通过轻载比较运算电路3.1与所设定的轻载比较信号比较并运算后，其输出信号输入轻载驱动电路4.1，再经轻载执行电路5.1控制切换开关J1动作；整流滤波电路2的输出端信号的另一路通过重载比较运算电路3.2与所设定的重载比较信号比较并运算后，其输出信号输入重载驱动电路4.2，再经重载执行电路5.2控制切换开关J2动作。在本实施例中，电流检测电路1采用电流互感器T接在本电源的输出端；整流滤波电路2由整流二极管D，负载电阻R1和滤波电容C3构成，D的负极与R和C的连接点为整流滤波电路2的输出端，该端分成两路，分别接到轻、重载比较运算电路(3.1,3.2)；轻载比较运算电路3.1由输入限流电阻R21、轻载比较信号取样电阻R31、运算放大器G11和反馈电阻R41构成，R21的一端接到整流滤波电路2的输出端，另一端接到G11的同相输入端，比较信号取样电阻R31接在基准电压+E和公共端之间，从R31上取出分压信号(轻载比较信号)输入G11的反相输入端，反馈电阻R41接在运算放大器G11的同相输入端和输出端之间，其输出端接到轻载驱动电路4.1的输入端；重载比较运算电路3.2由输入限流电阻R22、重载比较信号取样电阻R32、运算放大器G12和反馈电阻R42构成，其电路结构与轻载比较运算电路类同，区别在于输入G12反相输入端的比较信号是从R32上取出的重载比较信号，G12的输出端接到重载驱动电路4.2的输入端；轻、重载驱动电路4.1和4.2分别采用驱动放大器G21和G22，它们的输出端分别接到轻、重载执行电路5.1和5.2；本实施例的切换开关J1和J2采用继电器开关，所说的轻、重载执行电路5.1和5.2分别为相应切换开关J1和J2的控制线圈，J1的控制线圈连在直流电压+Vcc与G21的输出端之间，J2的控制线圈连在直流电压+Vcc与G22的输出端之间。
本实用新型可通过电流检测控制电路自动控制切换开关J1和J2进行切换，以适应不同的负载。当电源处于近乎空载状态时，继电器J1和J2都不动作，谐振电容C1和C2都接在N3的较低抽头上，C1和C2两端电压较低，谐振容量较小，变压器铁芯饱和程度浅，因而损耗较小；当电源处于轻载状态时，J1吸合，J2仍不动作，这时C1接在N3的较高抽头，C2接在N3的较低抽头，电容C两端的电压增高，谐振容量也随之增加，仍能保持相应的饱和程度而使输出电压U保持稳定，稳压范围也不会因负载增加而减小；当负载较重时，则J1和J2都吸合，电容C1和C2都处于较高谐振电压的额定状态，这时变压器铁芯仍可处于一定的饱和状态，而使其在额定负载时能保持其额定的稳压范围。
权利要求1．一种节能型铁磁谐振式抗干扰交流稳压电源，其铁磁谐振变压器的初级绕组由输入主绕组N1和输入补偿绕组N2串联而成，次级绕组由输出主绕组N3和输出补偿绕组N4串联而成，在输出主绕组N3上并联有谐振电容形成饱和谐振回路，其特征在于至少有一个谐振电容通过切换开关与输出主绕组N3的两个抽头自动切换连接，成为可变谐振功率形式，所说的切换开关由电流检测控制电路控制进行自动切换，电流检测控制电路包括电流检测电路(1)、整流滤波电路(2)、比较运算电路(3)、驱动电路(4)和执行电路(5)，电流检测电路(1)装在本交流稳压电源的输出端，将检测到的输出端输出电流信号输入整流滤波电路(2)，整流滤波电路将其输出信号输入比较运算电路(3)的输入端与电路中的设定负载比较信号比较并运算后，其输出信号输入驱动电路(4)，再由驱动电路驱动执行电路(5)控制切换开关动作。
2．根据权利要求1所述的节能型铁磁谐振式抗干扰交流稳压电源，其特征在于所说的输出主绕组N3具有两个并联谐振电容C1和C2,C1和C2的一端接到N3的输出一端(Ⅰ)，另一端分别通过切换开关J1和J2与N3的另一端(Ⅱ)和中间抽头(Ⅲ)成自动切换连接，控制切换开关J1和J2动作的电流检测控制电路包括电流检测电路(1)、整流滤波电路(2)，整流滤波电路(2)的输出端信号分成两路，一路通过轻载比较运算电路(3.1)与所设定的轻载比较信号比较并运算后，其输出信号输入轻载驱动电路(4.1)，再经轻载执行电路(5.1)控制切换开关J1动作；整流滤波电路(2)的输出端信号的另一路通过重载比较运算电路(3.2)与所设定的重载比较信号比较并运算后，其输出信号输入重载驱动电路(4.2)，再经重载执行电路(5.2)控制切换开关J2动作。
3．根据权利要求2所述的节能型铁磁谐振式抗干扰交流稳压电源，其特征在于所说的切换开关J1和J2采用继电器开关，其相应的轻、重载执行电路(5.1、5.2)为相应继电器开关(J1、J2)的控制线圈，所说的电流检测电路(1)采用电流互感器。
专利摘要一种节能型铁磁谐振抗干扰交流稳压电源,本实用新型的特征是将铁磁谐振变压器固定不变的次级谐振回路改成其谐振功率可根据不同负载情况自动进行调整的结构,即次级谐振回路中的谐振电容中,至少有一个谐振电容通过切换开关与输出主绕组N
文档编号H02M7/02GK2332106SQ9823365
公开日1999年8月4日 申请日期1998年2月16日 优先权日1998年2月16日
发明者张安城 申请人:张安城