专利名称：用于大功率交流稳压电源的变压器开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子开关，特别是一种用于大功率交流稳压电源的变压器开关。
在传统的交流稳压电源中，常常采用可控硅、继电器等来控制主回路的变压器抽头实现稳压，用可控硅、继电器直接换流在中小功率电源中是可行的。但在大功率交流稳压电源中，主回路电流在20A以上，用它们来完成主回路的切换是很难实现的。
本发明的目的在于提供一种直接用于大功率交流稳压电源主回路切换的变压器开关。
本发明的变压器开关包含变压器B和电子开关K，电子开关K并联在变压器B的次级，变压器B的次级或初级可以并联阻容RC网路，当电子开关K关断时，变压器B次级开路，初级阻抗很大，等效为变压器开关开路。RC网路既是电子开关K的吸收回路，又可以提高变压器B初级的开路阻抗。当电子开关K接通时，变压器B次级短路，初次也短路，等效为变压器开关接通。用本发明的变压器开关来切换主变压器的若干抽头，即可方便地组成一系列大功率高精度交流稳压电源。
本发明的
如下图1是其原理框图;
图2是图1的等效电路图;
图3是其典型实施例Ⅰ电原理图;
图4是其典型实施例Ⅱ电原理图;
图5是采用本发明的变压器开关的交流电源的原理框图;
图6是图5所示电源的输出/输入电压关系图;
图7是本发明的应用实施例2;
图8是本发明的应用实施例3。
以下结合附图进一步详述。
图1、图2所示的本发明的变压器开关结构原理上文已述，不再赘述。
图3所示的实施例中，采用了含有两个绕组n1、n2的隔离变压器B，电子开关K是一个可控硅开关V，变压器B的次级绕组n2两端分别连接可控硅V的T1、T2端，变压器B的绕组n2同时，并联阻容RC网路，可控硅V的触发输入端连接控制电路。
图4所示的实施例中，采用了含绕组n1、n2的自耦变压器B，电子开关K也是可控硅V，可控硅V的T1、T2端分别连接自耦变压器B的次级n2的两端，变压器B的次级n2两端同时并联阻容RC网路，可控硅V的触发输入端连接控制电路。
图中的变压器B的铁芯可以留有间隙，也可以不留间隙。电子开关K可以是可控硅开关、继电器等。变压器B的次级n2与初级n1匝数比 (n2)/(n1) l，最好选取 (n2)/(n1) ＝10～40为宜。当电子开关接通时，变压器n2侧近似短路，由变压器原理可知，n1侧也近似短路，负载RL上通过较大的电流 L(详见图2)，当电子开关关断时，n2侧相当于开路，由变压器原理可知n1侧也近似开路，负载电流IL很小，IL的值主要由变压器的空载电流决定。实验证明，当在n2侧跨接一个小电容时，能有效地减少n2侧开路时的电流IL。当然也可用一个RC串联吸收网路，在变压器的n1侧也可以跨接一个较大的电容，以提高其开关性能。
图5所示为本发明的典型应用实施例之一，其主回路包括含有绕组n1、n2、n3的自耦变压器B1，限流电阻R0，输出电容C0，控制绕组n2短接、或正向、或反向接入电路的四个可控硅V1～V4，含有变压器B5、可控硅V5的变压器开关BK5，含有变压器B6，可控硅V6的变压器开关BK6，BK5和BK6开关的一端接主回路输入端，它们的另一端分别接绕组n1的两端。
其控制回路包括连接于输出端的采样供电变压器M7，分别与所述M7连接的采样电路M5和电压过零脉冲电路M6，根据所述的电路M5、M6输出信号组合产生若干触发脉冲信号的触发脉冲产生电路M8，输入端连接于所述电路M8的逻辑电路M9，根据所述电路M9的输出信号驱动所述主回路的可控硅驱动器硅电路M4，所述是路M9的输出连接到驱动硅电路M4的相应输入端。
变压器开关BK5和BK6通过接通和关断把绕组n1接入或断开变压器B1，从而实现升、降压作用。当可控硅V5导通V6关断时，变压器B5近似短路，而变压器B6近似开路，n1被切断，由于变压器B1的隔离，使流过V5的电流很小，约为主电流的1/10～1/20。绕组n1被接入变压器B1的状态与其切断时恰好相反，不再赘述。其整机工作过程简述如下(1)直通状态刚开机采样供电变压器M7从输出端取得电压，给控制电路提供电源及信号，首先触发器(M9中)经预触发给可控硅V3、V4、V5的控制极g发出触发信号，经V4放大隔离后送到相应的可控硅，使V3、V4、V5同时导通，“BK5”导通，绕组n3被接入电路，由于V3、V4把绕组n2短路，使n3上几乎没有电压降，输出电压U0等于输入电压U1，这种状态称为“直通”状态，见图6的m线。
(2)第一次降压状态(m→l1)续“直通”状态，当刚开机的延时间结束后(M6中)，M6的电压过零同步脉冲信号发出，这时若采样电路M5检测到输出电压U0大于229V，则M8电路把来自M5、M6的信号经过“与”作用产生一个触发脉冲信号X3，此信号作用于M9电路，使逻辑电路动作，经M4隔离放大后使可控硅V2导通，V4关断进入第一次降压状态，见图6的L1线。
( (UO)/(Ui) = (ne)/(n2+ n3) ,U0≤Ui)(3)从一降回到直通(l1→m)续“一降”状态，当采样电路M5采到输出电压U0小于211V时，在M8中产生一个触发脉冲信号X4，使M9动作，V2关断、V4导通，返回到“直通”状态。
(4)从一降到第二次降压状态(l1→l2)续“一降”状态，当采样电路M5采到输出电压U0大于229V时，同m→l1过程，M8产生一个相同的X3信号，逻辑电路M9判断到当前的状态是“l1”状态时，再一次动作，使可控硅V5关断、V6导通，绕组n1、n3均被接入主线路，实现第二次降压。( (UO)/(Ui) = (ne)/(n2+ n3+ ni) ,U0≤Ui)见图6。
(5)二降→一降(l2→l1)续“二降”状态，当M5采到U0≤211V时，在M8中产生一个X4信号，M9判断到当前状态是“l2”状态，由产生动作使V5导通，V6关断，绕组n1被与主回路切断，回到了“1降”状态。
(6)直通→第一次升压状态(m→h1)续“直通”状态，当M5采到U0≤211V时，在M8中产生一个X2信号作用于M9，使电路动作，V3关断，V1和V4、V5导通，进入第一次升压状态，即“h1”状态，见图6。( (UO)/(Ui) = (ne)/(n2- n3) ,U0＞Ui)(7)一升→直通状态(h1→m)续“一升”状态，当M5采到U0≥229V时，在M8中产生一个X1信号作用于M8，使电路动作，V3、V4、V5导通，返回到直通状态，见图6。
(8)一升→第二次升压状态(h1→h2)续“一升”状态，当M5采到V0≤211V时，在M8中产生一个X2信号作用于M9，M9判断出当前状态是“1升”状态，便动作，使V5关断，V6导通，进入“二升”状态，见图6。( (UO)/(Ui) = (ne)/(n2- n1- n3) ,U0＞Ui)(9)二升→一升状态(h2→h1)此过程类似“二降”→“一降”，从略。
以上所述的所有过程，都是在电压过零时完成的。
图7为本发明的应用实施例2，在图5基础上又增加了三个“BK”开关，从而使稳压精度提高了一倍，在5个“BK”开关中，总有二个是导通的。直通状态时是V3、V4、、BK2、BK5导通，1降状态是V2、V3、、BK2、BK5导通， (UO)/(Ui) = (n5)/(n5 + n2) ,)，降8V;
2降状态是V2、V3、、BK1、BK5导通， (UO)/(Ui) = (n5)/(n5+ n1+ n2) ，降16V;
3降状态是V2、V3、、BK2、BK4导通， (UO)/(Ui) = (n5)/(n5+ n2+ n4) ，降24V;
4降状态是V2、V3、、BK2、BK4导通， (UO)/(Ui) = (n5)/(n5 + n1+ n2+ n4) ，降32V;
5降、6降以此类推，升压状态把V2、V3换成V1、V4导通即可。
图8为本发明的应用实施例3，当初、次级需要隔离时通常采用这种形式。当需要降压时，“BKn-1”接通、“BKn”关断，比如1降BK3、BK6、……BKn-1导通， (UO)/(Ui) = (N0)/(NA+ n3+ N6+ …… + nn) = (NO)/(NLi) ;
2降BK2、BK6……BKn-1导通， (UO)/(Ui) = (NO)/(NLi+ n2) = (N0)/(NL2)3降BK1、BK6……BKn-1导通， (UO)/(Ui) = (NO)/(NL2+ ni) ;
……以此类推。
升压状态1升BK1、BK4、……BKn导通，(UO)/(Ui) = (N0)/( n1+ n2+ n3+ n4+ n5+ n6+ ……+ NA) = (NO)/(Nhi) ;
2升BK2、BK4……BKn导通， (UO)/(Ui) = (NO)/(Nhi- n1) = (NO)/(Nh2) ;
3升BK3、BK4……BKn导通， (UO)/(Ui) = (N0)/(Nh2- n2) ;
……以此类推。
这是nn是一个较大的绕组，当在降压状态时，输入绕组等于NA+nn+n3+n6……，每多降一次增加一个绕组，当在升压状态时，输入绕组等于n1+n2+n3+n4+n5+n6+……+NA(注意这里不包含nn)，每多升一次减少一个绕组。
本发明的“BK”开关，可以直接用于大功率交流稳压电源中完成主回路切换，流过BK开关的电流为主电流的1/20以下，工作可靠，使用寿命长。使用该开关的电源稳压精度高(达1%以上)，响应快，波形失真小，效率高。
权利要求
1.一种用于大功率交流稳压电源的变压器开关，其特征在于它含有变压器B，电子开关K，电子开关K并联在变压器B的次级，变压器B的次级或初级可以并联阻容RC网路，当电子开关K关断时，变压器开关开路，当电子开关K接通时，变压器开关接通。
2.根据权利要求1所述的变压器开关，其特征在于所述的变压器B是含有绕组n1、n2的隔离变压器，所述的电子开关K是可控硅开关V，变压器B的次级绕组n2两端分别连接可控硅V的T1、T2端，变压器B的绕组n2同时并联阻容RC网路，可控硅V的触发输入端接控制信号。
3.根据权利要求1所述的变压器开关，其特征在于所述的变压器B是含有绕组n1、n2的自耦变压器，电子开关K是可控硅开关V，可控硅V的T1、T2端分别连接自耦变压器B的次级n2的两端，自耦变压器B的次级n2两端同时并联阻容RC网路，可控硅的触发输入端连接控制信号。
4.根据权利要求1至3任何一项权利要求所述的变压器开关，其特征在于所述的变压器B的铁芯可以留有间隙。
5.根据权利要求1至3任何一项权利要求所述的变压器开关，其特征在于所述的变压器B的次级绕组n2与初级绕组n1匝数比 (n2)/(n1) l。
6.根据权利要求1至3任何一项权利要求所述的变压器开关，其特征在于所述的变压器B的次级绕组n2与初级绕组n1匝数比一般取 (n2)/(n1) ＝10～40。
7.根据权利要求1所述的变压器开关，其特征在于所述的电子开关K可以是继电器等电子开关。
全文摘要
一种用于大功率交流稳压电源的变压器开关，其特征在于含有变压器B，电子开关K，电子开关K并联在变压器B的次级，变压器B的次级或初级可以并联阻容RC网路，当电子开关K接通时，变压器开关接通，当电子开关关断时，变压器开关开路。其可以直接用于大功率交流稳压电源中完成主回路的切换，流过开关的电流不足主回路电流的1/20，工作可靠，使用该开关的电源稳压精度高，响应快，波形失真小，效率高。
文档编号G05F1/12GK1106144SQ9410123
公开日1995年8月2日 申请日期1994年1月28日 优先权日1994年1月28日
发明者杜树春, 曹贵富 申请人:杜树春, 曹贵富