恒流脉冲充电式交直流供电源的制作方法

属于电子技术领域。

背景技术：

稳压源是电子产品重要的组成部分，稳压电源性能的好坏直接影响到电子设备的工作好坏。

传统的稳压源设计均是以78系列为代表的加外围件的设计，但是这种设计在性能上还不能达到要求，主要原因一是在交流供电时其性能还不够优异；二是不能妥善解决蓄电池浮充与正常放电时的矛盾，因在两种状态时蓄电池电压相差过大，不能为配套的系统接受。

如本企业曾申请了多个关于保安器材的产品。这些器材的产品对电源的要求就很高，苛求度将远远高于普通家电，按传统的的设计方案是不能胜任的。原因如下：

一是电源往往是电器，最易出故障的重点部位，对普通家电均如此。而对配有蓄电池的产品更是如此，因为带有蓄电池时，不仅有负载电源，又增加了充蓄电池的充电电流，如果蓄电池用电过多，初充电流很大，因而更加剧了电源的负载，因而容易损坏。

二是普通家电在雷雨季节的当天，可以拨掉电源预防，在需要用时，（如需要看电视时），因为容易被提醒，可以立即恢复，使用者想得到。而保安类产品确很困难，因为在拨掉电源后，不易直观提醒，因为在高节奏的生活，忘掉这些事是可能的，此时其保安功能就失灵，产生保安空白。如果使用者忘记恢复，则保安长期将处于保安空白。而现在的稳态集成在防雷上，很弱，如一般说输入端最高电压仅为30伏左右。

三是因为保安的产品的特殊性重要性，因此必须在设计时要有能适应电网变化的更大范围，主要好处原因一是当电网电压波动时，不会对稳压集成电路本射造成损坏。原因二是，在市电相对低或相对高时能正常稳压，不会造成保安功能的失灵。原因三是，使保安产品能有更大的使用空间。

四是保安类产品必需要配蓄电池，而蓄电池的维护有较高的要求，其中充电电压值与放电值不一样。如果稳压按负载要求稳压，则不能满足充电的要求，如果按充电的电压作为要求，则负载将长期高于正常所需电压。这是难点一。难点二是如果有蓄电池放电系统，必然与市电供电系统对负载形成或门供电方式，因此两者与负载有个或门性质的电路。蓄电池放电时大多数时间为每节2伏的标准值，随着放电该值还要下降，因此蓄电池的输出电压降很宝贵，如果或门性质的电路的压降过大。则负载的偏离正常的标准加大。因此采用什么措施使蓄电池在放电时不产生过多的压降，成为难点。难点三是在有市电时对负载是一套系统，而无市电时又是蓄电池系统供电，两者之间的转换是自动切换，因此怎样才能实现转换科学化。难点四是如何形成两部分供电彼此互不影响，即是当蓄电池发生故障时，不会影响市电供电系统，反之市电供电系统损坏时不会影响蓄电池系统。难点五，有的资料提出用继电器来作切换，这种方案有多种不足，其中一重要不足之点是耗电，难点六是，一些方案造价过高，不适宜产品的普及。

正是由于上述的因素，使得电源的发展受到了阻碍，要使电子产品的性能得到更进一步的完善，首先需要的就是电源的创新，所以需要全新的思维对电源进行完善。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是，实施一种恒流脉冲充电式交直流供电源，解决蓄电池的充电与放电的矛盾，实现蓄电池的科学化充电，提高蓄电池的使用寿命，实现交流与直流的双供电回路，且两回路互不干扰，提高抗雷击的能力，从而提升电源的性能，使该电源有着广泛而特殊的用途。

1、恒流脉冲充电式交直流供电源由整流单元，开关防雷单元，交流工作单元，负载单元，直流供电单元，转换控制单元，三极管转换单元共同组成。

其中：整流单元由整流变压器、直流整流单元与交流整流单元组成：其中直流整流单元与交流整流单元中的整流电路均为桥式整流，两桥式整流的输入端接入整流变压器的次级端，整流变压器的初级端接交流市电输入，两桥式整流的不同之处在于，直流整流单元的桥式整流的接地端是连接切换二极管到地线，而交流整流单元的桥式整流接地端是直接接地线，交流整流单元的桥式整流的输出接一个滤波电容到地互。

开关防雷单元由或门二极管，防雷继电器，防雷稳压管组成：交流整流单元输出与直流整流单元输出各接一个或门二极管到防雷继电器的一个线苞端头，防雷继电器的另一个线苞端头接防雷稳压管到地线，防雷继电器的第一转换触点接直流整流单元输出，第二转换触点接交流整流单元输出，防雷继电器的第一常闭触点接直流供电单元，防雷继电器的第二常闭触点接交流工作单元。

交流工作单元由交流工作稳压集成电路、交流工作稳压上偏电阻、交流工作稳压下偏电阻、交流工作稳压调整二极管、交流隔离二极管组成。

交流工作稳压集成电路的输入端接防雷继电器的第二常闭触点，交流工作稳压上偏电阻的一端接交流工作稳压集成电路的输出端，交流工作稳压上偏电阻的另一端接交流工作稳压集成电路的接地端，交流工作稳压下偏电阻与交流工作稳压调整二极管串联在交流工作稳压集成电路的接地端与地线之间，交流工作稳压集成电路的输出端接交流隔离二极管的正极。

直流供电单元由蓄电池、涓流电阻、直流隔离二极管、恒流电路、脉冲电路、停充电路、充电控制电路组成。

恒流电路由充电管、恒流调整电阻、恒流调整保护电阻、调谐指示、恒流触发电阻组成；脉冲电路由脉冲器、振荡电阻、振荡比较电压支路，振荡电容组成；停充电路由停充器、停充比较上偏电阻、停充比较下偏电阻组成；充电控制电路由脉冲控制二极管、停充控制二极管、钳位二极管、充电控制管、充电控制管电源电阻、充电控制触发电阻组成。

充电管的集电极接防雷继电器的第一常闭触点，恒流触发电阻接在防雷继电器的第一常闭触点与充电管的基极之间，恒流调整电阻与恒流调整保护电阻串联在充电管的发射极与蓄电池的正极之间，调谐指示接在充电管的基极与蓄电池的正极之间；涓流电阻接在防雷继电器的第一常闭触点与蓄电池的正极之间；脉冲器的同相端接振荡比较电压支路，振荡电阻接在脉冲器的输出端与反相端之间，脉冲器的反相端接振荡电容到地线；停充器的同相端接蓄电池的正极，停充比较上偏电阻接在防雷继电器的第一常闭触点与停充器的反相端之间，停充器的反相端接停充比较下偏电阻到地线；脉冲控制二极管的正极接脉冲器的输出端，停充控制二极管的正极接停充器的输出端，两控制二极管的负极相连，接充电控制触发电阻到充电控制管的基极，充电控制管电源电阻接在防雷继电器的第一常闭触点与充电控制管的集电极之间，充电控制管的发射极接地线，充电管的基极接钳位二极管到充电控制管的集电极。

转换控制单元由转换控制电阻与转换控制三极管组成：交流工作单元整流输出接转换控制电阻到转换控制三极管的基极，转换控制三极管的发射极接地线，转换控制三极管的集电极接负载单元的接地端，负载单元的电源端接恒流脉冲充电式交直流供电源的输出。

三极管转换单元由直流转换三极管与直流转换触发电阻组成：直流转换三极管的集电极接负载单元的接地端，直流转换三极管的发射极接蓄电池的负极，直流转换触发电阻接在负载单元的接地端与直流转换三极管的基极之间。

2、交流工作稳压集成电路采用78系列。

3、充电管、充电控制管、转换控制三极管、直流转换三极管都采用同一类型的NPN三极管。

4、振荡电阻为振荡调整电阻与振荡调整保护电阻串联成。

5、桥式整流除外的所有二极管都为面贴合型二极管。

进一步说明如下：

恒流脉冲充电式交直流供电源，由整流单元，开关防雷单元，交流工作单元，负载单元，直流供电单元，转换控制单元，三极管转换单元组成。直流整流单元与交流整流单元经过或门二极管后共同进入开关防雷单元，运用了响应迅速的继电器作开关，在有雷击过压时，形成速断保护，蓄电池使用了恒流型脉冲式的科学化充电方式，最大程度的保证了蓄电池的使用寿命，交流工作单元中采用了成熟的稳压技术，即78系列的三端稳压，但增加了可调整的因素，在保持了三端的系列优点的同时做到了稳压的可调性，在接上负载单元后，转换控制单元在有交流时为接通，即是形成交流回路，而此时的三极管转换单元为断开，即是直流回路断路，无交流时，转换控制单元无触点电压为断开，而三极管转换单元接通，形成直流回路，两回路互不干扰，自动切换，从而该电源有着广泛而特殊的用途。

1、交流稳压有很强的可靠性。

本实用新型中的交流稳压采用了成熟的三端稳压技术，保留了三端稳压的一系列优点，增加了交流工作稳压上偏电阻、交流工作稳压下偏电阻，以及交流工作稳压调整二极管，形成电压的可调整性，其交流工作稳压调整二极管采用大功率二极管，处于大马拉小车的状态，因此保证了本部分可靠性。

2、本实用新型有过压保护好的说明。

具有良好的防过压保护说明：防雷继电器所串联的稳压管吸穿，其对应常闭触点断开，对后级形成保护速断，因此对雷击有保护作用，形成 一种特殊保护。这种保护形成的原理是，对后级切断，而不是短路，所以良好的作用，在许多小型发电站的众多设备的防雷保护，就是采用这种速断保护。由于保护继电器所串联的稳压管灵活，所以可以形成所需要的防过压等级。这是普通的避雷管难以实现的，因为100伏以下的避雷管很难买到，而50伏以下的防雷管几乎不能买到。

三、交流工作单元具有优异的性能的说明。

一是输出电压稳定，二是有过流保护，主要原因是采用了三端集成稳压电路，该电路有着优异的性能。三是交流稳压上偏电阻与交流稳压下偏电阻形成了稳压的微调电路，能调整0.7V以下的电压，交流稳压调整二极管成为了稳压中调，因为一个二极管为0.7V，所以能很方面地将稳压输出调到所需值。

四、独立的充电回路特点的说明。

在不是高档的稳压设备中，很难保证具有浮充的蓄电池与市电同时供电的具有高度的统一。本措施采用了特殊的设计，将一般配套的浮充回路与负载回路完全分开，因而具有很好的优点。现以负载需要12伏为例，如果配用12伏的蓄电池。则 蓄电池浮充时，需 要13.8伏左右，如果不设计特殊的线路，则市电有电时，电源输出端长期为13.8伏左右，这对只需12伏的负载不利。如果电源端输出调整为12伏，虽能满足负载要求，但又不合乎蓄电池浮充所需的13.8伏。为此本系统设计了蓄电池浮充与放电单元。其浮充原理是，市电有电时，直流整流单元输出有电，经过恒流式的脉冲充电后，再经过蓄电池回到直流整流单元的地线端，也是蓄电池的负端，因而形成浮充独立回路，根据克氏定律，及电路的实验，这个浮充回路是独立存在的，与交流工作单元对负载的供电回路互不干扰，交流工作单元对负载的供电回路是交流整流单元的输出电流，经过交流工作单元到负载，然后回到地线，也即是交流整流单元的接地端。

1、形成恒流充电的原理是。

充电管（图1中的8）的发射极串联了恒流调整电阻与恒流调整保护电阻（图1中的8.1与8.2），同时基极与所串联的电阻末端连接了一个调谐指示（图1中的8.5），起限流作用，当负载电流过大，且超过了调谐指示的阈值时，基极电流将分流，不再经过三极管放大，因而保证了发射极电流为一定值，因而成为一种恒流源。

发射极所串联的恒流调整电阻与恒流调整保护电阻，恒流调整电阻可以对恒流进行调整，恒流调整保护电阻是对恒流调整电阻的最小值进行了限制，从而保证了恒流值在一个有约束的空间。

用这样的电路的好处是，线路精简，可靠，利于工程，同时利于节约成本。此外用谐调指示作为恒流的限流器件的一个重要原因是，有光指示，当发射极所串联的恒流电阻调试正确时，谐调指示发微光或较亮光，表示调试正确。因为此时限流件起作用。产生恒流效果。由于谐调指示的PN节电压为1.2伏左右，高于0.7伏，所以用了一个。

2、形成脉冲式的充电电路的原理是：振荡电阻（图1中的10.15）向振荡电容（图1中的10.16）充电，当充电至脉冲器（图1中的10.1）同相端的比较电压值时，脉冲器的输出端为低位，此时振荡电容通过振荡电阻向脉冲器的输出端放电，当脉冲器反相端的电压低位脉冲器的同相端的比较电压值时，其输出端为高位，由此循环，而当脉冲器的输出为低位，充电控制管（图1中的11.5）无触发电压，充电控制管的集电极为高位，不能钳位充电管（图1中的8）的基极，因而充电管此时被恒流触发电阻（图1中的8.3）触发导通，向蓄电池（图1中的9）充电，而当脉冲器的输出为高位时，充电控制管受触发，其集电极为低位，通过钳位二极管（图1中的11.8）钳位充电管的基极，因而充电管截止，停止向蓄电池充电，由此形成脉冲的充电形式，而因为又是恒流，所以形成了恒流型的脉冲充电方式。

3、停充的原理是：在停充器（图1中的10.2）的反相端的停充比较上偏电阻（图1中的10.21）与停充比较下偏电阻（图1中的10.22）形成了停充器反相端的一阈值电压，当蓄电池（图1中的9）浮充到这个阈值时，停充器输出高位，通过停充控制二极管（图1中的11.2），再经过充电控制触发电阻（图1中的11.3）触发充电控制管，充电控制管的集电极变低，从而钳位充电管的基极，使充电管停止向蓄电池充电，此时由涓流电阻（图1中的7）向蓄电池提供维持的涓流。

五、市电及蓄电池双供电的的说明，其供电走向如图2所示。

当市电交流有时，交流整流单元输出高压，经过交流工作单元后，进入负载单元的电源端，转换控制电阻将转换控制三极管触发，因此由负载单元的接地端，负载电流经过转换控制三极管的集电极到发射极，因为转换三极管的发射极接地线，因此又回到了地线，即是交流整流单元的接地端。

当市电交流无时，交流整流单元无输出，交流工作单元无输出，但此时蓄电池向负载单元供电，电流经过负载单元后、经过直流转换三极管（图2中13.1）到直流整流单元的接地端，即是蓄电池的负端，完成供电。

六、三极管转换单元的原理说明。

当市电交流有时，交流整流单元输出高压，转换控制三极管（图2中12.2）被触发，产生基流，所以转换控制三极管集电极有电流，其集电极为饱和状态，其基极回路是，交流整流单元正极，经过控制单元三极管基极到地，集电极电流回路是，交流工作单元的输出经过负载单元进入转换控制三极管的集电极然后到地。此时直流转换三极管无触发电压，也即是无集电极电流，为断开状态。

当无市电交流时，交流整流单元无输出，转换控制电阻（图2中12.1）无电，不产生基流，所以转换控制三极管集电极无电流，其集电极为截止状态，而蓄电池的电压经过负载单元后，由直流转换触发电阻（图2中的13.2）触发直流转换三极管（图2中的13.1），此时的回路是，蓄电池的正端经过直流隔离二极管（图2中的9.1）进入负载单元，再经过负载单元后进入直流转换三极管的集电极，由直流转换三极管的发射极进入直流整流单元的接地端，也即是蓄电池的负极。

本实用新型实施后有以下显著的优点：

电源的好坏，直接影响到整体的性能。电源性能好，则整体性能好。特别重要的一是，重要的设备一般配有配套蓄电池，如不能对其科学维护，直接影响蓄电池寿命与可靠性，将可能成为一种新的故障点，二是配套电源的供电参数如果与市电的供电参数如果存在差导，将直接影响电器性能，三是需要两种电源的自动切换性能要好，以保证各证信号的不流失。四是对于普通家电，一些重要的性能可以用人的行为来弥补，如雷雨天，可以人为地拨掉电源，而很多设备却不能用人为方式弥补，如保安类的产品，拨掉电源就使“保安”成为空白，如用在信号传输系统的设备，拨掉电源会引起系统信号的畅通。更有甚者，有时人还不可能随意走到设备之前断电源，拨掉电源。细节决定成功，而上述问题还不一定属细节。本实用新型是一种性能十分优异的稳压电源，他具有目前产品的一切优异性能，而且还有着系列亮点，因此可以广泛地用于多种电子设备的需要，适应电子产品月新日异的发展需要。具体情况如下：

1、蓄电池浮充能保持到最佳状态，因为浮充电压浮充与负载回路互为独立。加之采用恒流型脉冲式充电形式，对蓄电池有显著的维护效果，网上有评论认为蓄电池是被充坏的，而不是用坏的，而本措施能合蓄电池的充电相对的最大科学维护，而用这样的脉冲充电方式，不仅能使电池的容量与寿命不会减少，甚至使受损电池能得到一定程度的恢复，所以意义是很大的。

2、交流工作单元与蓄电池相互独立，互不影响，因而进一步提高了可靠性，二是当无市电时自动切换，蓄电池立即自动投入，当有市电时，蓄电池自动切除。切换速度快，因三极管有强烈的正反馈，因而开关性能好，不会对负载产生影响。保证了负载的性能。

3、过压保护好，保护时继电器常闭触点断开，对后级形成保护速断，对后级切断，而不是短路，所以良好的作用，由于保护继电器所串联的稳压管灵活，所以可以形成所需要的防过压等级。这是普通的避雷管难以实现的，因为100伏以下的避雷管很难买到，而50伏以下的防雷管几乎不能买到。这对很多特殊的电器很有好处，如保安器材，不会造成意外事件（如雷击）而损坏，不会出现保安空白，在网络回路的放大器中，也不会不出雷击后，放大器大规模的维修情况。

4、两级输出电压（浮充输出电压，与负载输出电压）可调性强，能广泛适应负载的需要。

5、线路简洁，易生产与调试，原因一是因为线路中的调试点少。二是，电路中的三极管都为同一类型的三极管，很易量化。调试范围宽松，可操作性强。

6、价格低廉，适应性广，配套性强。

附图说明

图1是恒流脉冲充电式交直流供电源的电子电路图。

图中：1、交流市电输入；1.1、整流变压器；2、防雷继电器；2.1、防雷稳压管；2.2或门二极管一；2.3、或门二极管二；3、交流整流单元的桥式整流；3.1、滤波电容；5.1、交流工作稳压集成电路；5.2、交流工作稳压上偏电阻；5. 3、交流工作隔离二极管；5.5、交流工作稳压下偏电阻；5.7、交流工作稳压调整二极管；6、直流整流单元的桥式整流；6.1、切换二极管；7、涓流电阻；8、充电管；8.1、恒流调整电阻；8.2、恒流调整保护电阻；8.3、恒流触发电阻；8.5、调谐指示；9、蓄电池；9.1、直流隔离二极管；10.1、脉冲器；10.12、脉冲器的同相端比较电压支路；10.15、振荡电阻；10.16、振荡电容；10.2、停充器；10.21、停充比较上偏电阻；10.22、停充比较下偏电阻；11.1、脉冲控制二极管；11.2、停充控制二极管；11.3、充电控制触发电阻；11.5、充电控制管；11.7、充电控制电源电阻；11.8、钳位二极管；12.1、转换控制电阻；12.2、转换控制三极管；13.1、直流转换三极管；13.2、直流转换触发电阻；18、负载单元；18.1、负载单元的电源端；18.2、负载单元的接地端。

图2是本实用新型中交流供电与直流供电的电流走向指示图。

图中：1、交流市电输入；1.1、整流变压器；2、防雷继电器；2.1、防雷稳压管；2.2或门二极管一；2.3、或门二极管二；3、交流整流单元的桥式整流；3.1、滤波电容；5.1、交流工作稳压集成电路；5.2、交流工作稳压上偏电阻；5. 3、交流工作隔离二极管；5.5、交流工作稳压下偏电阻；5.7、交流工作稳压调整二极管；6、直流整流单元的桥式整流；6.1、切换二极管；7、涓流电阻；8、充电管；8.1、恒流调整电阻；8.2、恒流调整保护电阻；8.3、恒流触发电阻；8.5、调谐指示；9、蓄电池；9.1、直流隔离二极管；10.1、脉冲器；10.12、脉冲器的同相端比较电压支路；10.15、振荡电阻；10.16、振荡电容；10.2、停充器；10.21、停充比较上偏电阻；10.22、停充比较下偏电阻；11.1、脉冲控制二极管；11.2、停充控制二极管；11.3、充电控制触发电阻；11.5、充电控制管；11.7、充电控制电源电阻；11.8、钳位二极管；12.1、转换控制电阻；12.2、转换控制三极管；13.1、直流转换三极管；13.2、直流转换触发电阻；18、负载单元；19、交流供电的走向指示；20、直流供电的走向指示。

具体实施方式

图1与图2表达了一种制作实例。

一、选用元件：防雷继电器选用双刀继电器。交流工作稳压集成电路采用78系列。

充电管、充电控制管、转换控制三极管、直流转换三极管都采用同一类型的NPN三极管。

振荡电阻为振荡调整电阻与振荡调整保护电阻串联成。

桥式整流除外的所有二极管都为面贴合型二极管。

二、焊接：恒流脉冲充电式交直流供电源，其具体电子电路按照图2焊接。

三、通电的检查与调试：首先让电源接上负载单元，如等效电阻。

（1）、检测调试交流稳压单元的工作电压。

用万用表测试、交流稳压集成电路输出电压，其电压应符合要求，如电压过低，则调整交流稳压调整二极管，增加一个二极管，则提高0.7伏。同时可以调整交流稳压上偏电阻与交流稳压下偏电阻，该电压可以调整0.7伏以下的电压，从而使供电符合要求。

（2）、检测蓄电池浮充情况。

用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路，代替蓄电池作为临时负载。用万用表的电压连接充电管发射极串联的恒流电阻的另一端（原蓄电池所接的正极端）与地之间。

调试假负载，让万用表中的电压档显示为不同的电压值，如6伏，12伏，18伏，24伏。

用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路的原理，当该管的上偏电阻变高时，充电端的电压要增高才能击穿该管的偏置电压，使该管进入放大状态，该假负载三极管的集电极电压有一个变化的范围，因而可以模拟成一个不同的稳压二极管，因而可以模拟出6伏、12伏、18伏24伏之值。

调节充电管发射极所接的恒流调整电阻之值，使其恒流值符合要求，此时还应观察调谐指示应微显光，如果不发微光，应将恒流电阻之值加大。如果还不行，则应减少恒流触发电阻的阻值。应说明的是因为发光管的PN节在1伏多一点，大于0.7伏，约为1.2左右所以本措施中只采用一只发光管。

查看脉冲状况：用示波器的红表笔接脉冲器的输出端，就有振荡图形显示，调整振荡电阻或振荡电容，可调整振荡的频率。在脉冲器输出端为高位时，用万用表电压档测充电控制管的集电极，为低位，如不为低位，则是脉冲控制二极管脱焊，在脉冲器输出端为低位时，用万用表电压档测充电控制管的集电极，为高位，如不为高位，则是脉冲控制二极管焊反。

调整假负载至充满电的情况，用万用表测调节停充器的输出端，应为高位，如不是高位，则是停充器同相端比较电压过高，或是停充器反相端的连线断线，此时用万用表电压档测充电控制管的集电极为低位，如不为低位，则是停充控制二极管脱焊。

（3）、检测配套蓄电池放电时的情况。

断掉市电，接上负载单元，用电表测直流转换三极管（图2中的13.1）发射极与集电极电压，其压应为饱和电压，若过大，则是直流转换触发电阻（图2中的13.2）虚焊。

(4) 检测转换控制单元工作的情况

当有市电时，转换控制三极管（图2中的12.2）的集电极为低位；如不正确是转换控制电阻（图2中的12.1）脱焊，或转换控制三极管管脚插错。当无市电时，电流串在转换控制三极管的集电极为回路无电流，如不正确是转换控制三极管损坏。

（5）、检测开关防雷单元。

用本实用新型连接在含有交流调压器的插座上，升高调压器的电压，超过一定值后，防雷继电器动作，如果未动，则应调整所串联的稳压管使之符合要求。