专利名称：高效率万能稳压稳流源模块(板)的制作方法
技术领域：
本发明涉及电源领域，主要用于仪器设备的初稳、预稳。
目前，尚未发现一种电源，既能用于稳交流又能稳直流，既能稳电压又能稳电流，既能用于稳高压又能稳低压，既能稳单相又能方便地用于稳三相的万能稳压稳流模块(板)。现有的四类稳压电源，各有不足之处，如交流稳压电源，它只能稳交流，且笨重;串联式稳压电源只能稳直流，且效率低，大功率时体积大，它只能在小范围内高低压通用，稳压和稳流也只能稍加兼顾;开关式稳压电源效率高但不能通用，其工作电压受开关管耐压限制，不能太高，逆变式电源，因其工作于高频，其输出电压受高速开关二极管耐压的限制也不能变，如要用于稳交流，必须进行二次变频，结构也复杂。
本发明的目的是要克服上述各类电源通用性差的缺点，继承开关式、逆变式稳压电源效率高的优点，从而提供一种既能高效率又能方便地通用于稳定交直流电压、电流，高压和低压，而且可实现各种控制和程控的模块或模板。
本发明的目的是通过以下途径实现的1.采用通用型可控硅或其他类似功能的器件作开关工作，从而实现高效率。当有变压器时，可控硅置于变压器的初级，因而无论高低压工作还是交直流工作，可控硅等开关器件永远处于110V、220V或380V的稳压工作条件下，从而一举解决了交直流、高低压稳压与稳流通用的问题。
2.采用光电耦合器或其他类似功能性器件实现采样、反馈、隔离，将光电耦合器的初级二极管连接于采样电路中，使之成为采样电路的一部分，从而保证了高低压、交直流，稳压与稳流的通用，这样一来，变压器就成了稳压(流)闭环内的一部分，当采用控制信号或电压代替光电压代替光电耦合器的次级反馈电压或基准电压，就可实现各种控制或程控。
此外，为避免电路开启的瞬间末级负载和外电源受冲击，可在恒流源电路前设置一个缓升压电路。
下面结合附图详细说明
图1是高效万能稳压稳流源模块的原理框图，它由采样电路(1-1)、光电耦合反馈电路(1-2)、倒相放大电路(1-3)、可控恒流源电路(1-4)、触发电路(1-5)、可控硅电路(1-6)组成，另加变压器T。可控硅BCR串于变压器的初级，变压器的次级接采样电路(1-1)，光电耦合器的初级串接于采样电路的电阻中，采样得到的信号经光电耦合器次级组成的光电耦合反馈电路(1-2)接到倒相放大电路(1-3)，再通过可控恒流源(1-4)与基准源(1-7)相迭加后以控制触发电路(1-5)，触发可控硅。以上各部分电路构成负反馈环，以稳定输出电压或电流。
稳定对象不同，采样电路方式不同。
图1-1是采用一般光电耦合器作为耦合元件的稳定交流的采样电路。变压器次级经整流滤波后与一成串联连接的采样电阻和光电耦合器的初级并联，此外，滤波电容也可加在光电耦合器的输出端。
图1-2是采用交流光电耦合器作耦合元件的稳定交流的采样电路。变压器的次级直接并联采样电阻，交流光电耦合器的初级串联于采样电阻排中，滤波电容加在光电耦合器的次级。
图1-3是三相直流稳压(流)采样电路，在该电路中三相变压器的输出次级经整流滤波后与采样电阻排相并联，三只相同的光电耦合器(或用一只三合式光电耦合器)的三个初级发光二极管串联于采样电阻中。
图1-4是另一种三相直流稳压(流)采样电路，三相变压器的次级经整流滤波后与采样电阻排相并联。光电耦合器的初级串于采样电阻排中，其次级可加一级电流放大，再驱动三只(或一只三合一式)串联连接的光电耦合器的初级。
实现稳压与稳流的区别主要在于采样电路的接法，稳压时为电压采样，稳流时接成电流采样。
实现高、低压稳压的区别主要在于选择采样串联电阻排的阻值和耐压。实现大小稳流的区别在于选择采样并联电阻排的阻值和功率。光电耦合器的绝缘电阻决定了本模块工作电压的上限，如要使用于高电压，可采用绝缘电压高的光电耦合器或多级光电耦合器级联的方法。
图2是一输出直流高压5000V、0～400mA的稳压电源的实施例在该电源中，采样电路(1-1)由多只电阻R36和光电耦合器初级(发光二极管)串联而成，它并联于经整流和滤波后的变压器的初级，光电耦合反馈电路(1-2)是一光电耦合器，它的次级三极管射极与R15、BG4基极相连。R15的另一端接地。倒相放大电路由R15、R16、R17、及BG4构成，R17是BG4的射极电阻，反馈电压由R15送到晶体管BG4的基极，放大和倒相后经压随器OP-5加至可控恒流源电路(1-4)的运算放大器OP-6的同相输入端。可控恒流源电路由运算放大器OP-6、三极管BG5、BG6、采样电阻R25、保护用的二极管D3、D4、稳压管WY4、WY5、射极电阻R23、R24组成。运算放大器的输出经BG5、BG6放大后接入整流桥D5×4的中间，使恒流源输出电流与外电源同步，且正比于被倒相放大了的反馈电压，这一电流输向C13、C14、R26及触发二极管SSS(或三极管)组成的触发电流网络，使该网络输出一个与外电源同步、相位受反馈倒相电压控制的触发电流脉冲去控制双向可控硅BCR的导通角，从而达到控制变压器T2输出电压或电流的目的。缓升压电路由恒流管ZDH、BG3、电容C4构成。恒流管ZDH跨接于BG3基极和集电极之间，BG3的发射极经集成稳压电源WY3输入压随器OP-5，C4一端接地，另一端接BG3基极，这样当电源开启后，在恒流管ZDH控制下，BG3输出端电压随C4上电压直线性升高，此时，作为基准的集成稳压电源WY3的输出电压也线性升高，直到达到稳压值，这就保证了Uo、Io从0开始线性增加。这种稳压电源已实现的电压稳定度超过了0.5%。
图3是一简化可调式稳压电源的实施例它和图2所示稳压电源的区别在于在恒流源电路中接一跨接于BG5集电极和地之间的差动放大器BG4×2代替运算放大器OP-6，光电耦合器输出直接反馈到差动放大器的一个反相输入端，然后由其同相输入端连接的电位器RW3的活动点，RW3和电组R21、R22串联后跨接于BG5集电极和地之间，以改变基准电压，这样就可连续调节次级输出电压的大小。
图4是一简化可调式稳流电源的实施例它与图3的区别仅在于用R38×5、R39和二极管D8及光电耦合器初级组成一电流采样电路，即由一组电阻R38并联之后与二极管D8串联再并联于采样电阻R39和光电耦合器初级二极管串联的电路中。
图5是对图2、3、4电路中的触发电路的改进，该电路中用两只555(或一只556)集成电路及C8、R28、BG7、C9、R29、R30、BG8、R31、R32、C10、C11、R33、D6取代原来的由C13、C14、R26、触发二极管组成的触发电路，用R1、R2、BG1、D2组成的同步电路代替原来由D5×4桥及BG4组成的同步电路。此方案的稳定范围更宽，工作更稳定，元件数目虽增多，但成本低。
图6是串联式万能稳压(流)模块，它把可控硅电路及其触发电路去掉，这个电路通用性强且稳压效果更好。
本发明的稳压稳流模块(板)，效率高，通用性强，且非常之简单轻便。
权利要求
1.一种电源模块，包括采样电路(1-1)、光电耦合电路(1-2)、倒相放大电路(1-3)、可控恒流源电路(1-4)、触发电路(1-5)、可控硅电路(1-6)和变压器J。本发明的特征在于可控硅BCR串于变压器的初级，变压器的次级接采样电路(1-1)，光电耦合器的初级串接于采样电路的电阻中，采样得到的信号经光电耦合器次级组成的光电耦合反馈电路(1-2)输出到倒相放大电路(1-3)，倒相放大输出的信号接入可控恒流源电路(1-4)，与基准源迭加后送入触发电路(1-5)，然后输出触发可控硅。
2.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于采样电路(1-1)由多只电阻R36和光电耦合器初级(发光二极管)串联而成，该采样电路(1-1)并联于经整流和滤波后的变压器初级，光电耦合反馈电路(1-2)由一光电耦合器构成，它的次级三极管射极与一电阻R15和BG4基极相连，R15的另一端接地，倒相放大电路由晶体管BG4及R15、R16、R17构成，R17是BG4的射极电阻，反馈电压由R15输出到晶体管BG4的基极，BG4的射极接压随器OP-5，然后输出到可控恒流源电路-4)的运算放大器OP-6的同相输入端，可控恒流源电路由运算放大器OP-6、三极管BG5、BG6和电阻R25等构成，运算放大器的输出经BG5、BG6放大后接入整流桥D5×4的中间，整流桥的输出接到由C13、C14、R26及触发二极管SSS构成的触发电流网络，然后由该网络输出控制双向可控硅BCR。
3.根据权利要求1或2所述的电源模块，其特征在于在可控恒流源电路的压随器OP-5的输入端和倒相放大电路中BG4的集电极之间对地跨接一缓升压基准源电路，该电路由恒流管ZDH、BG3、C4构成，恒流管ZDH跨接于BG3基极和集电极之间，BG3的发射极经集成稳压电源WY3输入压随器OP-5，C4一端接地，另一端接BG3基极。
4.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于可控恒流源电路中的运算放大器OP-6由一跨接于晶体管BG5集电极和地之间的差动放大器BG4×2代替，光电耦合器输出反馈到差动放大器的一个反相输入端，其同相输入端连接到电位器RW3的活动点，RW3和电阻R21、R22串联后跨接于BG5集电极和地之间，差动放大器的输出接到BG5的基极。
5.根据权利要求1或4所述的电源模块，其特征在于采样电路由一组电阻R38并联之后与二极管D8串联再并联于采样电阻R39和光电耦合器初级相串联的电路中。
6.根据权利要求1所述的电源模块，其特征在于采样电路由采样电阻与交流光电耦合器初级串联后直接并联于变压器的次级，滤波电容加在光电耦合器的次级。
全文摘要
高效万能稳压稳流源模块属于一种电源，它包括采样电路、光电耦合反馈电路、倒相放大电路、可控恒流源电路、触发电路和可控硅、变压器，可控硅串接于变压器的初级，变压器的次级接采样电阻，光电耦合器的初级串接于采样电阻中，次级接倒相放大电路，通过可控恒流源与基准源相迭加后控制触发电路，触发可控硅形成负反馈环。这一电源模块可用于稳交、直流的电流或电压，它效率高，通用性强。
文档编号G05F1/652GK1061292SQ9010880
公开日1992年5月20日 申请日期1990年11月7日 优先权日1990年11月7日
发明者吴殿恺 申请人:哈尔滨工业大学