专利名称：动平衡开关式直流稳压电源的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种直流稳电源，特别是以动平衡开关方式实现自动稳压的直流稳压电源。
现有技术中的直流稳压电源大致分三类即串联稳压电源，并联稳压电源和脉宽调制开关电源，其中，串联稳压电源须用大功率的电压调整管来衰减整流器与电源负载之间多余的电压，消耗功率的比例很大；并联稳压器须用单个或组合的稳压管来分耗多余的电流。此外，它们普遍都要使用电源变压器，因而一般只能得到总电功率效率的80％以下；特别是广泛采用的50W以下的直流稳压电源，总效率往往只能达到30％～40％；而且，若想用前述稳压电源获得大电流，低纹波的输出电压，还需采用滤波扼流圈或上万微法的大容量电容器，显然是不经济的，而且调压范围也不可能做得很宽。脉宽调制开关电源的电功率总效率较前两种为高，但须有一套固定频率的脉冲发生器，电路结构较为复杂，成本也较高，功率开关管每次导通时间过长，电路的电效率很难超过90％，若再采用电源变压器，效率就更低。
本实用新型的目的在于提供一种动平衡开关式直流稳压电源，它是一种既不用电压调整管，亦不用分流稳压管，也勿需固定频率的脉冲电路，更不需特殊元件和复杂电路便可实现稳压、调压的带有正负输出的直流稳压电源。
本实用新型所指的动平衡开关式直流稳压电源由电源壳体及其面板上的指示表头、指示灯、调节旋钮、输入输出线接头，开关及壳体内的电子线路组成，电子线路由具有相同电路结构的正、负电源构成，电路主要包括用以反映输出电压变化的采样环节，用以作为比较标准的基准电压环节，用以比较输出电压相对基准电压变化的比较环节及动平衡调整环节，其特征在于，电网输入的a端与整流二极管正向连接，因而a端电压为正半波时使二极管导通而直接进入正电源电路；电网输入的b端与整流二极管反向连接，因而b端电压为负半波时使二极管导通而直接进入负电源电路；比较环节由比较器，驱动晶体管和开关管组成，比较器的同相输入端接基准电压环节，反相输入端同采用环节连接，比较器的输出端接驱动管的基极，驱动管的发射极接地，其集电极与开关管的基极连接，开关管的发射极通过整流二极管接电网的输入端，其集电极为电压的输出端；正负电源的基准电压环节分别由正、负直流电源及可变电阻构成；采样环节由采样电阻构成；动平衡调节环节由并接在电压输出端上的电容构成。
本实用新型与现有技术相比其优点在于采用耗电极小的集成电路比较器来实时控制电源开关管的导通与截止，从而保证输出电压按动平衡方式稳定在所需数值上，电源开关管只能根据输出电压的浮动瞬通瞬断，无长时间的导通发热，损耗极小，因而整个稳压电源的效率极高。由于可以不用变压器而直接从220伏或380伏市电整流取得0到550伏以内各种电压值的直流稳压，电压调整范围极宽，输出电流可以做到上千安培，不用滤波扼流圈和上千微法的大容量电容器，纹波电压可以控制在6mv以内，还可软起动，电功率总效率可高达99％以上。足以满足所有电子设备与产品的使用要求，其电路又十分简单，效率价格比大，因而极易推广使用同时可以达到节约能源，降低对矽钢片、钢材和漆包线铜材的消耗之目的，社会及经济效益都大。
本实用新型的一个具体的实施方案由附图及其说明进一步给出，其中附
图1为电路结构图；附图2为电源整机结构示意图。
如图1所示本电源由上半部分的正电源电路和下半部分的负电源电路组成。
电网输入的a端通过过流、过压保护器DW1和正向连接的整流极管D1与开关管Tr3的发射极连接；电网输入的b端，通过反向连接的整流二极管D2与开关管Tr4的发射极连接。正、负电源的基准电压环节分别由＋12V直流电源，电位器W1和－12V直流电源、电位器W2组成；采样环节分别由R1、R2和R3、R4构成；R1与R2，R4与R3的连接端分别接IC1和IC2的反向输入端，R2、R3的另一端接地，R3、R4的另一端分别接Tr3的集电极和Tr4的集电极；比较环节分别由比较器IC1和IC2，驱动管Tr1和Tr2开关管Tr3和Tr4，电阻R5和R6组成，IC1和IC2的同相输入端分别接W1和W2，它们的输出端分别接Tr1和Tr2的基极，Tr1和Tr2的射极接地，它们的集电极分别接Tr3和Tr4的基极，R5和R6分别并接在Tr3和Tr4的基极与射极之间，Tr3和Tr4的集电极分别为正、负电源的输出端C端和d端，在它们与地之间分别并接有电容C1和C2；此外，还分别串接有电流表A1和A2，并接有电压表V3和V4及发光二极管D3和D4及它们的限流电阻R7和R8。
电路的工作原理以正电源电路为例取样点A的电位随输出电压的高低而浮动。当电源处于关闭或正基准电压未及建立时，V1＝0，A点的电位也为零，比较器IC1输出负电压强迫驱动管Tr1截止，从而令电源开关管Tr3截止，保证了稳压电源无输出。随着基准电压的建立，并且很快超过A点电位，比较器IC1的输出立即翻转成正电压，促使Tr1饱和导通，从而Tr3饱和导通，经二极管D1整流的交流正半波电压即通过Tr3对电容C1充电；C1起动平衡调整作用，当其电压上升到一定数值时，使取样点A的电位超过正基准电压V1数毫伏时，比较器IC1的输出立即翻转或负电压，促使Tr1截止；因而Tr3截止，C1的电压随即下降，A点的电位也跟着下降；当A点电位降到低于基准电压V1数毫伏时，比较器IC1的输出立即又翻转成正电压，从而又令Tr1及Tr3饱和导通，再次重复上述过程，如此周而复始，保证输出电压(＋E)稳定在一个固定值上；通过调节W1，改变基准电压V1的数值，输出电压的数值也跟着改变，从而能够保证取得任何所需的稳压值。
负电源电路的工作原理同上。
在本实施例中，比较器采用型号为LM339或LM311等的集成电路。驱动管Tr1和Tr2分别为耐压400V的NPW型和PNP型晶体管，Tr3和Tr4分别是耐压400V的PNP型和NPN型开关管。
本电路的进一步改进是将取样环节中的电阻R1和R3换成齐纳二极管，以使电源的输出纹波电压能准确地控制在8mv以内；在D1与D2之后各加一个100uf的电容而建立初步稳压，以避免开关管Tr2、Tr4在市电正弦波过零值上下的较长时间的通导而过多发热。
附图2为整机结构的一个例子，电路位于机壳内，电流电压表头A1、A2、V3、V4，二极管指示灯S1、D2、电压值调节开关W1、W2，输入输出端a、b、c、d的接头以及总开关K都设在面板上。
本实用新型除作为独立的稳压可调直流电源应用外，还可参与各电子设备的电路中作为电源电路单元。
权利要求1.一种动平衡开关式直流稳压电流，其电路由具有相同电路结构的正负电源构成，主要包括采样环节，基准电压环节，比较环节和动平衡调整环节，其特征在于1)比较环节由比较器，驱动晶体管、开关管组成，比较器的同相输入端同基准电压环节连接，反相输入端同采样环节连接，比较器的输出端接驱动管的基极，驱动管的发射极接地，其集电极与开关管的基极连接，开关管的发射极通过整流二极管接电网的输入端，其集电极为直流稳压的输出端；2)正、负电源的基准电压环节分别由正、负直流电源及可变电阻构成；3)动平衡调整环节由并接在电压输出端上的电容构成。
专利摘要本实用新型涉及一种动平衡开关式直流稳压电源，其电子线路部分由具有相同电路结构的正、负电源构成，主要包括采样环节，基准电压环节，比较环节、动平衡调整环节；电路中不含变压器、稳压管等，结构虽简单，但电路的电功率总效率却能达到99％以上，并且可以连续取得从0～550伏以内的直流稳压电压值足以满足众多电子设备对直流稳压电源的要求。
文档编号G05F1/10GK2084212SQ91205389
公开日1991年9月4日 申请日期1991年4月9日 优先权日1991年4月9日
发明者王先伦 申请人:重庆人民广播电台