继电器档位调压电路的制作方法

1.本实用新型涉及电压调节技术领域，尤其是涉及一种继电器档位调压电路。


背景技术：

2.随着各类电容器在电子产品领域受到广泛应用，人们对电容器的品质要求越来越严格，因此对电容器的测试电源的要求也越来越高。要对电容器完成各类参数的检测，就需要测试电源能够提供不同档位的精密电压源，比如在检测电容器的耐压特性时，往往需要测试电源多次输出不同的电压给电容器充电与快速放电等。
3.现有技术中，电容器的测试电源在高档电压与低档电压之间进行切换时，通常都是通过变压器进行升压/降压到所需的电源，电源的输出档位单一，且测试电源的降压电路的输入与输出之间的压差大大，降压电路中存在电压压差大的危险性，降压调节速度比较慢；而且，测试电源输出高低档位电压时，不能实现在线实时切换。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出了一种继电器档位调压电路，能够实时切换多种不同档位的电压。
5.根据本实用新型实施例的继电器档位调压电路，包括：
6.控制模块；
7.变压器，所述变压器的原边具有至少一个原边线圈，所述变压器的副边具有多个副边线圈，所述变压器的原边用于连接交流输入电源；
8.档位调压模块，包括n个继电器，n个所述继电器用于调节所述变压器的原边和/或副边的线圈的匝数，以使所述变压器的副边能够输出2n种不同档位的输出电压；其中，n为正整数；
9.选择驱动模块，具有多个输入端和多个输出端，所述选择驱动模块的每个输入端分别与所述控制模块对应的输出端电连接，所述选择驱动模块的每个输出端分别与对应的所述继电器的电磁线圈的一端电连接，每个所述继电器的电磁线圈的另一端连接驱动电源，每个所述继电器的常开触点与对应的所述原边线圈或所述副边线圈的一端电连接，每个所述继电器的常闭触点与对应的所述原边线圈或所述副边线圈的另一端电连接。
10.根据本实用新型的一些实施例，还包括：
11.整流滤波模块，输入端与所述档位调压模块的输出端电连接；
12.降压调压模块，输入端与所述整流滤波模块的输出端电连接，所述降压调压模块的输出端用于连接负载电容器，所述降压调压模块的反馈端还与所述控制模块的输入端电连接。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述整流滤波模块包括：
14.整流桥，输入端通过第一保险丝与所述档位调压模块的输出端电连接；
15.滤波电容，所述滤波电容的一端与所述整流桥的输出端电连接，所述滤波电容的
另一端接地；
16.负载电阻，与所述滤波电容并联连接。
17.根据本实用新型的一些实施例，所述变压器具有5个副边线圈，所述档位调压模块包括4个继电器；其中，第一继电器的常闭触点与第一副边线圈的第一端电连接，所述第一继电器的常开触点与所述第一副边线圈的第二端电连接；第二继电器的常闭触点与第二副边线圈的第一端电连接，所述第二继电器的常开触点分别与所述第二副边线圈的第二端和第三副边线圈的第一端电连接，所述第二继电器的公共触点与所述第一继电器的常开触点电连接；第三继电器的常开触点分别与所述第三副边线圈的第二端和第四副边线圈的第一端电连接，所述第三继电器的常闭触点与所述第四副边线圈的第二端电连接；第四继电器的常开触点分别与所述第三继电器的公共触点和第五副边线圈的第一端电连接，所述第四继电器的常闭触点与所述第五副边线圈的第二端电连接；所述第一继电器和所述第四继电器的公共触点作为所述档位调压模块的输出端。
18.根据本实用新型的一些实施例，所述变压器具有两个原边线圈，所述档位调压模块包括第五继电器；第一原边线圈的第一端通过第二保险丝连接交流输入电源的一端，所述第一原边线圈的第二端和第二原边线圈的第一端均与所述第五继电器的常闭触点电连接，所述第二原边线圈的第二端与所述第五继电器的常开触点电连接，所述第五继电器的公共触点连接所述交流输入电源的另一端。
19.根据本实用新型的一些实施例，所述选择驱动模块采用达林顿晶体管阵列驱动器。
20.根据本实用新型的一些实施例，所述选择驱动模块的每个输出端通过对应的限流电阻与对应的所述继电器的电磁线圈的一端电连接。
21.根据本实用新型的一些实施例，所述控制模块采用单片机、fpga或plc。
22.根据本实用新型实施例的继电器档位调压电路，至少具有如下有益效果：档位调压模块通过切换多个继电器的状态来改变变压器的线圈匝数，进而调节出各种需求档位电压，从而解决高低档电压不能实时切换的问题；而且，由于变压器的输出电压档位多元化，所以能够满足各类电容器测试需要，便于广泛应用。
23.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
24.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
25.图1为本实用新型一种实施例的继电器档位调压电路的模块示意图；
26.图2为本实用新型另一种实施例的继电器档位调压电路的模块示意图；
27.图3为本实用新型一种实施例的继电器档位调压电路的电路原理图；
28.图4为本实用新型另一种实施例的继电器档位调压电路的电路原理图；
29.附图标记：
30.控制模块100、变压器200、档位调压模块300、选择驱动模块400、整流滤波模块500、降压调压模块600。
具体实施方式
31.本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
32.在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
33.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
34.如图1所示，根据本实用新型实施例的继电器档位调压电路，包括控制模块100、变压器200、档位调压模块300和选择驱动模块400；变压器200的原边具有至少一个原边线圈，变压器200的副边具有多个副边线圈，变压器200的原边用于连接交流输入电源；档位调压模块300包括n个继电器，n个继电器用于调节变压器200的原边和/或副边的线圈的匝数，以使变压器200的副边能够输出2n种不同档位的输出电压；其中，n为正整数；选择驱动模块300具有多个输入端和多个输出端，选择驱动模块300的每个输入端分别与控制模块100对应的输出端电连接，选择驱动模块300的每个输出端分别与对应的继电器的电磁线圈的一端电连接，每个继电器的电磁线圈的另一端连接驱动电源，每个继电器的常开触点与对应的原边线圈或副边线圈的一端电连接，每个继电器的常闭触点与对应的原边线圈或副边线圈的另一端电连接。
35.其中，变压器200用于隔离输入输出电压，且对交流输入电源进行变压处理；控制模块100用于根据所需的档位电压，发送相应的控制信号至选择驱动模块400，使得选择驱动模块400控制档位调压模块300中的各个继电器的通断状态，进而调节变压器200的原边和副边的线圈匝数比，使得变压器200能够实现实时切换2n种不同档位的输出电压。其中，控制模块100可以采用单片机、plc、fpga等。
36.如图3所示，假设变压器200(即变压器t1)具有5个副边线圈，档位调压模块300包括4个继电器(副边线圈和继电器的具体数量可根据实际需要进行调整，具体数量并不受限定)；5个副边线圈分别为第一副边线圈至第五副边线圈，4个继电器分别为第一继电器k1至第四继电器k4。变压器t1的原边线圈的同名端为第1引脚，线圈匝数记为n1；变压器t1副边的第3引脚与第4引脚之间的第一副边线圈的同名端为第3引脚，线圈匝数记为n2；第5引脚与第6引脚之间的第二副边线圈的同名端为第5引脚，线圈匝数记为n3；第6引脚与第7引脚之间的第三副边线圈的同名端为第6引脚，线圈匝数记为n4；第7引脚与第8引脚之间的第四副边线圈的同名端为第7引脚，线圈匝数记为n5；第9引脚与第10引脚之间的第五副边线圈的同名端为第9引脚，线圈匝数记为n6。
37.第一继电器k1至第四继电器k4的第1引脚为公共触点，第2引脚为常闭触点，第3引脚为常开触点，第4引脚和第5引脚为继电器的电磁线圈的两端，其中第4引脚用于连接驱动电源dc24v，第5引脚用于连接选择驱动模块400对应的输出端。第一继电器k1的第2引脚与
变压器t1的第3引脚电连接，第一继电器k1的第3引脚与变压器t1的第4引脚电连接；第二继电器k2的第2引脚与变压器t1的第5引脚电连接，第二继电器k2的第3引脚与变压器t1的第6引脚电连接，第二继电器k2的第1引脚与第一继电器k1的第3引脚电连接；第三继电器k3的第3引脚与变压器t1的第7引脚电连接，第三继电器k3的第2引脚与变压器t1的第8引脚电连接；第四继电器k4的第3引脚与变压器t1的第9引脚电连接，第四继电器k4的第2引脚与变压器t1的第10引脚电连接；第一继电器k1和第四继电器k4的第1引脚作为档位调压模块300的输出端。
38.在本实用新型的一些实施例中，选择驱动模块400可以采用达林顿晶体管阵列驱动器ic1，具体型号可以是tbd62003afwg等。ic1的第13引脚通过限流电阻r1连接第一继电器k1的第5引脚，ic1的第14引脚通过限流电阻r2连接第二继电器k2的第5引脚，ic1的第15引脚通过限流电阻r3连接第三继电器k3的第5引脚，ic1的第16引脚通过限流电阻r4连接第四继电器k4的第5引脚，ic1的第9引脚与直流电压源dc24v连接；ic1的第8引脚与直流电压源gnd连接；ic1控制信号的第1、2、3、4引脚分别与控制模块100对应的输出端电连接，其它输入引脚与直流电压源gnd连接。控制模块100通过输出控制信号给选择驱动模块400的输入端，使得选择驱动模块400的输出端控制对应的继电器的通断状态，进而调节变压器200的原边和副边的线圈匝数比，使得变压器200能够实现实时切换多种不同档位的输出电压。
39.4个继电器在变压器t1副边切换16档位电压的具体工作流程如下：
40.第1档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n4；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-n4
÷
n1
×
u1；
41.第2档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1的副边的线圈匝数为n3+n4；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n3+n4)
÷
n1
×
u1；
42.第3档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n4；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n4)
÷
n1
×
u1；
43.第4档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n3+n4；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n3+n4)
÷
n1
×
u1；
44.第5档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n4+n5；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n4+n5)
÷
n1
×
u1；
45.第6档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连
接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n3+n4+n5；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n3+n4+n5)
÷
n1
×
u1；
46.第7档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n4+n5；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n4+n5)
÷
n1
×
u1；
47.第8档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n3+n4+n5；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n3+n4+n5)
÷
n1
×
u1；
48.第9档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第2引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n4+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n4+n6)
÷
n1
×
u1；
49.第10档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第2引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n3+n4+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n3+n4+n6)
÷
n1
×
u1；
50.第11档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第2引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n4+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n4+n6)
÷
n1
×
u1；
51.第12档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第3引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第2引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n3+n4+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n3+n4+n6)
÷
n1
×
u1；
52.第13档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第2引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n4+n5+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n4+n5+n6)
÷
n1
×
u1；
53.第14档位：第一继电器k1的第1引脚与第3引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第2引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n3+n4+n5+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n3+n4+n5+n6)
÷
n1
×
u1；
54.第15档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第3引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第3引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n4+n5+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n4+n5+n6)
÷
n1
×
u1；
55.第16档位：第一继电器k1的第1引脚与第2引脚连接，第二继电器k2的第1引脚与第
2引脚连接，第三继电器k3的第1引脚与第2引脚连接，第四继电器k4的第1引脚与第2引脚连接，此时变压器t1副边的线圈匝数为n2+n3+n4+n5+n6；由变压器的电压变比公式得到变压器t1的输出电压为：u＝-(n2+n3+n4+n5+n6)
÷
n1
×
u1。
56.4个继电器在变压器t1副边切换16档位的情况如下表所示：
[0057][0058][0059]
如图4所示，在本实用新型的一些实施例中，档位调压模块300除了可以在变压器t1的副边设置继电器，也可以在变压器t1的原边设置继电器，通过调节变压器t1原边的线圈匝数来调节变压器t1的输出电压。例如，当变压器t1的原边具有两个原边线圈时，档位调压模块300还包括第五继电器k5；变压器t1的第1引脚通过第二保险丝fu1连接交流输入电源的一端，变压器t1的第2引脚与第五继电器k5的第2引脚电连接，变压器t1的第11引脚与
第五继电器k5的第3引脚电连接，第五继电器k5的第1引脚连接交流输入电源的另一端。第五继电器k5的第4引脚连接驱动电源dc24v，第五继电器k5的第5引脚通过限流电阻r5连接选择驱动模块400的输出端。通过切换第五继电器k5的导通状态，可以调节变压器t1原边的线圈匝数，进而调节变压器t1的输出电压。由此可见，可以通过在变压器t1的原边和/或副边设置n个继电器，进而实现切换2n不同档位的输出电压。第二保险丝fu1用于防止短路或电流过大烧毁变压器t1。
[0060]
如图2所示，在本实用新型的一些实施例中，继电器档位调压电路还包括整流滤波模块500和降压调压模块600，整流滤波模块500的输入端与档位调压模块300的输出端电连接；整流滤波模块500的输出端与降压调压模块600的输入端电连接，降压调压模块600的输出端用于连接负载电容器c2，降压调压模块600的反馈端还与控制模块100的输入端电连接。其中，整流滤波模块500用于对档位调压模块300输出的电压进行整流和滤波；降压调压模块600用于将档位调压模块300的输出电压调节为负载电容器c2所需的电压值。其中，降压调压模块600可以采用传统的电容测试电源的降压调压电路，因此在此不对其具体电路设计进行赘述。
[0061]
进一步地，如图3所示，整流滤波模块500包括整流桥d1、滤波电容c1和负载电阻r5，整流桥d1的第2引脚通过第一保险丝fu2与第一继电器k1的第1引脚电连接，整流桥d1的第1引脚与滤波电容c1的一端连接，滤波电容c1的另一端接地，负载电阻r5与滤波电容c1并联连接，负载电阻r5的阻值为上百千欧姆或上兆欧姆。经过整流滤波后得到的直流电压u7，送入降压调压模块600中进行降压处理。第一保险丝fu2用于防止后级电路短路或功率过大烧毁整个电路系统；整流桥d1用于将变压器t1输出的交流电转换为直流电压；滤波电容c1用于将滤除整流后直流电压中的纹波；负载电阻r5用于提高整流的稳定性。
[0062]
根据本实用新型实施例的继电器档位调压电路，档位调压模块300通过切换继电器的状态来改变变压器t1的线圈匝数，进而调节出各种所需的档位电压，从而解决高低档电压不能实时切换的问题；而且，通过切换合适的档位电压，能够使得降压调压模块600的输入与输出之间的压差大大减小，从而避免降压调压模块600存在电压压差大的危险性，同时提高降压调节速度；输出电压档位多元化，能够满足各类电容器测试需要，便于广泛应用。
[0063]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“进一步实施例”、“一些具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0064]
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。