交直流电源变换电路的制作方法

1.本实用新型涉及电源变换技术领域，具体的，涉及交直流电源变换电路。


背景技术：

2.在电机驱动系统中，直流电机不能直接接入交流供电系统，否则会导致电源或电机损坏不能工作。如果输入电源为交流电源，则需要专门准备带有变压整流功能的电路，通过变压和整流，将所输入的交流市电转换为适合直流电机工作的直流电源。交直流电源变换可以为直流电机驱动电路提供输入电源，现有的交直流电源变换在实际使用过程中，存在不稳定的情况。


技术实现要素：

3.本实用新型提出交直流电源变换电路，解决了现有技术中交直流电源变换不稳定的问题。
4.本实用新型的技术方案如下：
5.交直流电源变换电路，包括ac-dc电路，所述ac-dc电路包括变压器t1、整流桥u2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、运放u1、电阻r6、三极管q1和继电器k1，
6.所述变压器t1的第一输入端和第二输入端均连接220v交流市电，所述变压器t1的第一输出端连接所述继电器k1的常闭端，所述变压器t1的第二输出端连接所述继电器k1的常开端，所述变压器t1的第三输出端连接所述整流桥u2的第一输入端，所述整流桥u2的第二输入端连接所述继电器k1的公共端，所述整流桥u2的第一输出端作为所述ac-dc电路的输出端，所述整流桥u2的第二输出端接地，
7.所述运放u1的反相输入端通过所述电阻r1连接vref基准电源，所述运放u1的同相输入端通过所述电阻r2连接所述整流桥u2的第一输出端，所述运放u1的同相输入端通过所述电阻r3接地，所述运放u1的输出端通过所述电阻r6连接所述三极管q1的基极，所述三极管q1的集电极连接所述继电器k1的第一输入端，所述继电器k1的第二输入端连接所述整流桥u2的第一输出端，所述三极管q1的发射极接地。
8.进一步，本实用新型中还包括充电电路，所述充电电路包括电阻r4、电阻r7、电阻r8、电阻r9、运放u3、电阻r10、二极管d6、三极管q2、电阻r11、二极管d7、二极管d8、三极管q3、二极管d9和电池e1，
9.所述运放u3的同相输入端通过所述电阻r4连接整流桥u2的第一输出端，所述运放u3的同相输入端通过所述电阻r7接地，所述运放u3的反相输入端通过所述电阻r8接地，所述运放u3的输出端连接通过所述电阻r10连接所述二极管d6的阳极，所述二极管d6的阴极连接所述三极管q2的基极，所述三极管q2的发射极接地，所述三极管q2的集电极通过所述电阻r11连接所述三极管q3的基极，所述三极管q3的基极连接所述二极管d8的阴极，所述二极管d7的阳极连接所述二极管d8的阴极，所述二极管d8的阳极连接所述整流桥u2的第一输出端，所述三极管q3的发射极连接所述整流桥u2的第二输出端，所述三极管q3的集电极连
接所述二极管d9的阳极，所述二极管d9的阴极连接所述电池e1的正极，所述电池e1的正极通过所述电阻r9连接所述运放u3的同相输入端，所述电池e1的负极接地。
10.进一步，本实用新型中所述充电电路还包括二极管d10和二极管d11，所述二极管d11的阳极连接所述整流桥u2的第一输出端，所述二极管d11的阴极连接所述二极管d10的阴极，所述二极管d10的阳极连接所述电池e1的阳极。
11.进一步，本实用新型中还包括电流检测电路和过流保护电路，所述电流检测电路连接所述过流保护电路，所述电流检测电路包括电流互感器、电阻r14、电阻r15、运放u4、二极管d12、二极管d13、电阻r16、电阻r17、电阻r18、运放u5和电阻r19，
12.所述运放u4的反相输入端连接所述电阻r15的第一端，所述电阻r15的第二端连接所述电流互感器，所述运放u4的同相输入端通过所述电阻r14接地，所述运放u4的输出端连接所述二极管d12的阳极，所述二极管d12的阴极连接所述运放u4的反相输入端，所述运放u4的输出端连接所述二极管d13的阴极，所述二极管d13的阳极通过所述电阻r16连接所述运放u4的反相输入端，所述二极管d13的阳极通过所述电阻r17连接所述电阻r15的第二端，所述二极管d13的阳极连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的同相输入端通过所述电阻r18接地，所述运放u5的输出端通过所述电阻r19连接所述运放u5的反相输入端，所述运放u5的输出端连接所述过流保护电路的输入端。
13.进一步，本实用新型中所述过流保护电路包括电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、运放u6、电阻r24、三极管q4、和交流接触器km，所述电阻r20的第一端连接所述运放u5的输出端，所述电阻r20的第二端通过所述电阻r21连接所述运放u6的同相输入端，所述运放u6的反相输入端通过所述电阻r22连接5v电源，所述运放u6的反相输出端通过所述电阻r23接地，所述运放u6的输出端通过所述电阻r24连接所述三极管q4的基极，所述三极管q4的集电极连接所述交流接触器km的第一输入端，所述交流接触器km的第二输入端连接vcc电源，所述交流接触器km的触点开关串联在220v交流市电和变压器t1的第一输入端之间，所述三极管q4的发射极接地。
14.本实用新型的工作原理及有益效果为：
15.本实用新型中，ac-dc电路用于将220v的交流市电变换为24v直流电，通过转换后的24v直流直接向直流负载供电。
16.具体的，ac-dc电路的工作原理为：变压器t1的输入端接入220v交流市电，变压器t1用于将高压交流电降压处理，然后经过整流桥全波整流后得到24v直流电，其中电容c5起滤波作用。该24v直流电可为直流负载供电。
17.为了防止交流电过高，将整流后的24v直流作为电源，经电阻r2和电阻r3分压后加至运放u1的反相输入端，vref作为运放u1的参考电压。220v交流市电正常情况下，即输出24v直流电压也正常，则运放u1的反相输入端参考电压vref大于运放u1同相输入端电压，运放u1构成电压比较器，因此运放u1输出低电平，三极管q1截止，继电器k1不动作，此时，24v直流电可正常为直流负载供电。当交流市电过高时，整流桥u2输出端的直流电压要大于24v，此时运放u1同相输入端电压大于运放u1反相输入端参考电压vref，因此运放u1输出高电平加至三极管q1的基极，三极管q1导通，则继电器k1得电吸合，继电器k1的常闭触点断开，此时继电器k1的公共端与继电器k1的常开端连接，此时变压器t1次级线圈的匝数发生改变(减小)，由于变压器t1输出端的电压与变压器t1的匝数成正比，因此当变压器t1次级
线圈的匝数减小时，变压器t1的输出电压也就降了下来，保证输出直流电压不会过高，不会对直流负载造成影响。
18.本实用新型通过实时检测输出直流电压的大小，当输出直流电压过大时，通过改变变压器t1的匝数来降低输出电压，从而提高了电路的稳定性。
19.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
20.图1为本实用新型中ac-dc电路的电路图；
21.图2为本实用新型中充电电路的电路图；
22.图3为本实用新型中电流检测电路的电路图；
23.图4为本实用新型中过流保护电路的电路图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。
25.实施例1
26.如图1所示，本实施例提出了交直流电源变换电路，包括ac-dc电路，ac-dc电路包括变压器t1、整流桥u2、电阻r1、电阻r2、电阻r3、运放u1、电阻r6、三极管q1和继电器k1，变压器t1的第一输入端和第二输入端均连接220v交流市电，变压器t1的第一输出端连接继电器k1的常闭端，变压器t1的第二输出端连接继电器k1的常开端，变压器t1的第三输出端连接整流桥u2的第一输入端，整流桥u2的第二输入端连接继电器k1的公共端，整流桥u2的第一输出端作为ac-dc电路的输出端，整流桥u2的第二输出端接地，运放u1的反相输入端通过电阻r1连接vref基准电源，运放u1的同相输入端通过电阻r2连接整流桥u2的第一输出端，运放u1的同相输入端通过电阻r3接地，运放u1的输出端通过电阻r6连接三极管q1的基极，三极管q1的集电极连接继电器k1的第一输入端，继电器k1的第二输入端连接整流桥u2的第一输出端，三极管q1的发射极接地。
27.本实施例中，ac-dc电路用于将220v的交流市电变换为24v直流电。
28.具体的，ac-dc电路的工作原理为：变压器t1的输入端接入220v交流市电，变压器t1用于将高压交流电降压处理，然后经过整流桥全波整流后得到24v直流电，其中电容c5其滤波作用。该24v直流电可为直流负载供电。
29.因为220v交流电压是市电，可能会出现不稳定的情况，如果220v市电过高，那么输出的24v直流电也会相应升高，这样可能会造成加在直流负载中的电压过大，长期下去将影响直流负载的使用寿命，严重的话可直接损坏直流负载。
30.为了防止交流电过高，将整流后的24v直流作为电源，经电阻r2和电阻r3分压后加至运放u1的反相输入端，vref作为运放u1的参考电压。220v交流市电正常情况下，即输出24v直流电压也正常，则运放u1的反相输入端参考电压vref大于运放u1同相输入端电压，运放u1构成电压比较器，因此运放u1输出低电平，三极管q1截止，继电器k1不动作，此时，24v
直流电可正常为直流负载供电。
31.当交流市电过高时，整流桥u2输出端的直流电压要大于24v，此时运放u1同相输入端电压大于运放u1反相输入端参考电压vref，因此运放u1输出高电平加至三极管q1的基极，三极管q1导通，则继电器k1得电吸合，继电器k1的常闭触点断开，此时继电器k1的公共端与继电器k1的常开端连接，此时变压器t1次级线圈的匝数发生改变(减小)，由于变压器t1输出端的电压与变压器t1的匝数成正比，因此当变压器t1次级线圈的匝数减小时，变压器t1的输出电压也就降了下来，保证输出直流电压不会过高，不会对直流负载造成影响。
32.本实施例中，通过实时检测输出直流电压的大小，当输出直流电压过大时，通过改变变压器t1的匝数来降低输出电压，从而提高了电路的稳定性。
33.如图2所示，本实施例中还包括充电电路，充电电路包括电阻r4、电阻r7、电阻r8、电阻r9、运放u3、电阻r10、二极管d6、三极管q2、电阻r11、二极管d7、二极管d8、三极管q3、二极管d9和电池e1，运放u3的同相输入端通过电阻r4连接整流桥u2的第一输出端，运放u3的同相输入端通过电阻r7接地，运放u3的反相输入端通过电阻r8接地，运放u3的输出端连接通过电阻r10连接二极管d6的阳极，二极管d6的阴极连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极通过电阻r11连接三极管q3的基极，三极管q3的基极连接二极管d8的阴极，二极管d7的阳极连接二极管d8的阴极，二极管d8的阳极连接整流桥u2的第一输出端，三极管q3的发射极连接整流桥u2的第二输出端，三极管q3的集电极连接二极管d9的阳极，二极管d9的阴极连接电池e1的正极，电池e1的正极通过电阻r9连接运放u3的同相输入端，电池e1的负极接地。
34.为了防止直流负载在工作的过程中交流市电突然断电，而导致后续工作无法完成。本实施例加入了充电电路，充电电路用于向电池e1充电，当交流市电停电时，可将电池e1作为临时电源为直流负载供电。
35.具体的，充电电路的工作原理为：电池e1正常充电时，运放u3输出高电平，三极管q2导通，则三极管q3也导通，二极管d7和二极管d8的作用是起到降压的作用，用于保护三极管q3的基极，此时，24v直流电压通过电阻r12、三极管q3电阻r13和二极管d9后加至电池e1的正极，从而开始向电池e1充电。
36.24v直流电压经电阻r4和电阻r7分压后作为运放u3同相输入端的参考电压，电池电压e1经电阻r9和电阻r8分压后加至运放u3的反相输入端，当电池e1的电压低于20v时，运放u3反相输入端电压小于运放u3同相输入端的参考电压，因此运放u3输出高电平，用整流桥u2输出的24v直流电为电池e1充电。当电池e1的电压高于20v时，运放u3反相输入端电压大于运放u3同相输入端参考电压，运放u3输出低电平，三极管q2和三极管q3截止，电池e1停止充电。这样可以保证电池e1中一直有充足的电压，可随时作为临时电压为直流负载供电。
37.其中，二极管d6起到防止反向电压倒灌运放u3的作用；二极管d9起到防止电池e1电压倒灌至三极管q3的集电极对三极管造成损害。
38.如图2所示，本实施例中充电电路还包括二极管d10和二极管d11，二极管d11的阳极连接整流桥u2的第一输出端，二极管d11的阴极连接二极管d10的阴极，二极管d10的阳极连接电池e1的阳极。
39.图2中，vo作为直流负载的供电端，当直接使用交流市电供电时，整流桥u2输出的电压要稍高于电池e1两端电压，因此交流市电供电时二极管d10截止，将电池e1隔离。当交
流市电断电时，二极管d11两端电压为0，此时可由电池e1为直流负载供电，同时二极管d11用于隔离电池e1，防止电池e1反相向变压器t1放电。
40.如图3所示，本实施例中还包括电流检测电路和过流保护电路，电流检测电路连接过流保护电路，电流检测电路包括电流互感器、电阻r14、电阻r15、运放u4、二极管d12、二极管d13、电阻r16、电阻r17、电阻r18、运放u5和电阻r19，运放u4的反相输入端连接电阻r15的第一端，电阻r15的第二端连接电流互感器，运放u4的同相输入端通过电阻r14接地，运放u4的输出端连接二极管d12的阳极，二极管d12的阴极连接运放u4的反相输入端，运放u4的输出端连接二极管d13的阴极，二极管d13的阳极通过电阻r16连接运放u4的反相输入端，二极管d13的阳极通过电阻r17连接电阻r15的第二端，二极管d13的阳极连接运放u5的反相输入端，运放u5的同相输入端通过电阻r18接地，运放u5的输出端通过电阻r19连接运放u5的反相输入端，运放u5的输出端连接过流保护电路的输入端。
41.本实施例中，电流检测电路用于检测交流市电中的交流电流，当输入变压器t1初级线圈的电流过大时，变压器t1初级线圈的功率将会升高，长时间处于高功率的状态下将导致变压器t1严重发热，从而影响变压器正常运行。电流检测电路的检测结果送至过流保护电路，当交流市电中的交流电流超过设定值时，断开变压器t1与交流市电之间的连接，从而对变压器t1起到保护的作用。
42.具体的，电流检测电路的工作原理为：电流互感器用于检测交流市电中的交流电流，电流互感器将电流信号经电阻r15变为电压信号后加至运放u4的反相输入端，电阻r14、电阻r15、运放u4、二极管d13、二极管d12、电阻r16和电阻r17构成整流电路，电流信号为正半周时，运放u4输出低电平，电流经电阻r15、电阻r16和二极管d13，此时运放u4构成反相放大电路；负半周时，运放u4输出高电平，根据运放u4虚短的原理可知此时运放输出为0。运放u5构成反相放大电路，将运放u4输出电压反相放大后加至过流保护电路的输入端。
43.如图4所示，本实施例中过流保护电路包括电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、运放u6、电阻r24、三极管q4、和交流接触器km，电阻r20的第一端连接运放u5的输出端，电阻r20的第二端通过电阻r21连接运放u6的同相输入端，运放u6的反相输入端通过电阻r22连接5v电源，运放u6的反相输出端通过电阻r23接地，运放u6的输出端通过电阻r24连接三极管q4的基极，三极管q4的集电极连接交流接触器km的第一输入端，交流接触器km的第二输入端连接vcc电源，交流接触器km的触点开关串联在220v交流市电和变压器t1的第一输入端之间，三极管q4的发射极接地。
44.运放u5输出的电压经电阻r20和电容c3构成的低通滤波电路进行滤波处理后，加至运放u6的同相输入端，5v电源经电阻r22和电阻r23分压后，取电阻r23两端的电压作为参考电压，当交流市电中的电流正常时，运放u6的同相输入端电压小于运放u6反相输入端电压，运放u6构成比较器，此时运放u6输出低电平信号，三极管q4截止；当交流市电中的电流过高时，运放u5输出电压高于运放u6反相输入端电压，运放u6输出高电平，三极管q4导通，交流接触器km得电吸合，如图1中，交流接触器km的触点开关串联在交流市电和变压器t1之间，此时交流接触器km的常闭触点断开，变压器t1的初级线圈断电，从而对变压器起到了保护作用。
45.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保
护范围之内。