专利名称：改进型插头式电子变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及到变压器、插头式电子变压器及电器、具的低压电源。本发明的目的是为小功率电动工具、电器、电照明、电医疗器具等提供一种便于携带、收藏的小巧的电子变压器，以代替笨重累赘的工频变压器，使电器、具的使用携带更加安全、轻便。
对于接近人体的电动工具、电器、电照明、电医疗器具等电器、具(以下简称电器、具)，要求尽可能使用安全电压供电，以保证使用者的人身安全，一些特殊工作条件的电器、具也需要低压供电。目前这类产品都采用引人工频市电后通过变压器降压的方法供电。
由于工频变压器在电器、具中占有相当的体积与重量，使得电器、具的使用与携带很不方便。对于50W以上功率的电器、具，就很难将工频变压器与电器、具主体装设在一起。有时为了方便使用，生产厂家不得不将应该使用安全电压供电的电器、具改为直接使用市电电压供电，这样就使这些电器、具的安全系数大大下降。虽然采取了安全防范措施，但事故隐患依然存在，长期以来由电器、具酿成的触电伤人事故时有发生。
为解决以上矛盾，中国专利CN91213398.8(公告号为2090128U)曾提出用插头式电子变压器代替工频变压器。该项专利虽然解决了小功率电源变压器的小型化和安全等问题，但是对电源插头的结构并未做深入的描述和限定。通过对该项专利的实施，发现插头式电子变压器的电源插头占有一定空间容积，如做成固定式的电源插头，则不便于插头式电子变压器的携带与收藏，插头部分极易损坏。如将电源插头做成可伸缩式的，则避免了以上问题。
为进一步改进CN91213398.8专利，本发明公开以下技术方案一、将插头式电子变压器的电源插头设计成可伸缩结构，工作时将电源插头从绝缘壳体内伸出来，不工作时将电源插头缩回到绝缘壳体内。如此改进使电源插头占用空间容积为零，便利插头式电子变压器的携带与收藏，并使整机外形曲线柔和美观。
二、通过设置整流器、振荡器，将工频电源转换成大于5KHZ频率的电源。提高电频率，大大缩小变压器的体积与重量。三、振荡器采用半桥式或单端式或并联开关式或集成模块式或全桥式电路结构，利用各种电路结构特点改善插头式电子变压器的技术经济特性。四、高频变压器磁心采用铁氧体或合金材料或非晶态材料或金属磁。五、全部元件装设在绝缘壳体内，绝缘壳体可为单壳体或多个壳体组合，以便于不同工作场合需要。六、整个装置通过可伸缩电源插头直接插在电源插座上，将电器、具与市电电源隔离，保证使用的安全。七、根据需要还可在绝缘壳体内增设屏蔽层，在电路结构中增接定时、整流、稳压、短路保护、过压过流保护、热敏电阻、电池充电等模块，进一步改善其技术特性，扩展其功能。
下面结合附图
一来说明本发明结构，附图一是本发明的基本结构之一。
附图一所示各部件名称如下(1)可伸缩电源插头，(2)高频变压器，(3)整流器，(4)振荡器，(6)输出端子，(7)绝缘壳体，(13)金属导体，(28)支座。
如说明书附图一所示，可伸缩电源插头(1)、整流器(3)、振荡器(4)、高频变压器(2)、输出端子(6)全部装设在绝缘壳体(7)内。可伸缩电源插头(1)是一对条形金属插件或同心环式金属插件，固定在支座(28)上面(也可以无支座(28)，如附图九)。用手推动支座(28)，可伸缩电源插头(1)即从绝缘壳体(7)内移向壳体外。反之，可伸缩电源插头(1)从壳体外缩回绝缘壳体(7)内。可伸缩电源插头(1)通过一对金属导体与整流器(3)的输入口连接。整流器(3)与振荡器(4)连接，振荡器(4)与高频变压器(2)的初级连接。高频变压器(2)次级与构成输出端子(6)的一对金属接点连接。
在上述结构中可伸缩电源插头(1)的作用是用来引人工频市电电源;整流器(3)的作用是将引入的交流电源转变成单向脉动电源;振荡器(4)的作用是将整流后的直流电源转变成大于5KHZ频率(以下简称高频)的交流电源;高频变压器(2)的作用是将振荡器(4)产生的高频交流电源由高电压变成安全电压，然后通过输出端子(6)输送给电器、具;绝缘壳体(7)的作用是用来容纳、装设所有部件，将这些部件与外部隔离。绝缘壳体(7)可以是单个壳体也可以是多个壳体的组合。
附图二、附图四、附图六、附图八、附图九分别展示了以附图一结构为基础的采用不同电路结构的振荡器(4)。附图二中的振荡器(4)是半桥式电路结构;附图四中的振荡器(4)是并联开关式电路结构;附图六中的振荡器(4)是单端式电路结构;附图八中的振荡器(4)是集成模块式电路结构;附图九中的振荡器(4)是全桥式电路结构。
本发明的工作原理如下将可伸缩电源插头(1)插在工频市电电源插座上时，工频市电自可伸缩电源插头(1)引入，通过整流器(3)转变成单向脉动电源，再经过振荡器(4)转变成大于5KHZ频率的交流电源，再经过高频变压器(2)转变成低电压电源，通过输出端子(6)输出给电器、具。
本发明的特点1、通过将固定式电源插头改为可伸缩电源插头使本装置携带和收藏更加方便，增强了实用性。2、通过提高电频率，大大减少了变压器的体积和重量，整个电源装置小型化，便于使用与携带。3、使用插头直接从工频电源插座上引入电源进行变压，不仅方便使用而且插头以外的导线和用电器具完全处于低压工作状态，提高了用电器具的安全性能。4、采用不同电路结构的振荡器，利用各种电路特点，提高整个装置的经济技术特性，扩展了使用功能。5、电子电路工作在开关状态，电路本身能耗很小，与矽钢片铁心构成的工频变压器相比，可节约相当电耗。省去矽钢片等金属材料，降低了产品制造成本。
本发明经济意义与各类电动工具、电器、电照明、电医疗器具结合，可替代笨重、累赘的工频变压器，优化电器具的结构，提高电器、具的安全可靠性，与已公开的同类型专利技术相比，进一步增加了电器、具携带、使用的便利，增强了功能为电器、具更新换代创造了良好的技术先决条件。
下面结合实施例一对附图一和附图二做详细说明。
实施例一附图一所示的结构是本发明的基本结构之一，附图二是实施例一的电原理举例图。
如附图一所示实施例一的可伸缩电源插头(1)固定在支座(28)上面，可在绝缘壳体(7)内外作直线移动。
实施例一的整流器(3)在附图二中是由高反压二极管组成的桥式整流器。实施例一的振荡器(4)在附图二中是由双极型晶体管(9)开关管激励单元(16)及电容C1、C2等元件组成的半桥式振荡电路。其中开关管也可以是场效应管(MOSFET)或静电感应器件(SIT)或绝缘栅晶体管(IGBT)。实施例一的高频变压器(2)在附图二中是由铁氧体或坡莫合金磁心及初、次级线圈组成的降压变压器。
实施例一的绝缘壳体(7)是由工程塑料制成的中空壳体，可以是单一壳体，也可以是多个壳体的组合。
实施例一的输出端子(6)是由两只焊接点构成的一对金属接点。实施例一电路简单，对开关管平衡性要求较低。
实施例一应用于低压电照明，如流动型工作灯、机床照明灯、卤钨灯、充电器等。
下面结合实施例二对附图三说明。
实施例二附图三是实施例二的电原理举例图。
实施例二的可伸缩电源插头(1)固定在支座(28)上面，支座(28)尾端嵌有弹簧(29)，定位卡勾(30)限止了支座(28)的移动。按下按钮(31)，定位卡勾(30)转动，由于弹簧(29)的作用，支座(28)连同可伸缩电源插头(1)从绝缘壳体(7)内弹出，伸向壳体外。
实施例二中的振荡器(4)在附图三中是由绝缘栅晶体管(IGBT)(10)、开关管激励单元(16)、压敏电阻(35)、及电容C1、C2等元件组成的半桥式振荡电路。实施例二在电源插头(1)与整流器(2)之间串接了限流电阻(23)以减少高次谐波对电网的冲击。压敏电阻(35)增强了开关管抗瞬间过电压能力。
实施例二应用于需要调节输出功率的电照明、电热器、医疗器具及小型电动工具等处。
下面结合实施例三对附图四说明。
实施例三附图四是实施例三的电原理举例图。实施例三的支座(28)设计成螺旋结构，可伸缩电源插头(1)固定在支座螺芯(32)上面。旋动支座螺芯(32)，可伸缩电源插头(1)即在绝缘壳体(7)内外移动。实施例三的振荡器(4)在附图四中是由逆导可控硅(RCT)(14)、可控硅触发单元(17)、电感L、电容C3及高频变压器的初级等组成的并联开关式振荡电路。其中开关管可以是逆导可控硅也可以是门极可关断可控硅(GTO)或非对称可控硅(ASCR)。实施例三自身功耗低，能输出较大功率，对瞬间大电流耐受力强。
实施例三应用于电动工具、小家电、充电器等处。
下面结合实施例四对附图五说明。
实施例四附图五是实施例四的电原理举例图，实施例四中可伸缩电源插头(1)结构与实施例一相同。实施例四中的振荡器(4)结构与实施例三相同。实施例四在可伸缩电源插头(1)与整流器(3)之间串接了扼流圈(22)以限制高次谐波对电网的影响，另外它又增加了电流感应线圈(20)和过流、过压保护模块(39)，当电流或电压超过限值时，过流、过压保护模块(39)给出一驱动信号，使可控硅SCR导通，逆导可控硅(RCT)(14)的门极电压降为零，整个装置停止工作。实施例四还在绝缘壳体(7)内部增设了屏蔽层(15)，大大减少了对空间的高频幅射。
实施例四使本发明增加了自我保护能力，更加实用化。
下面结合实施例五对附图六说明。
实施例五附图六是实施例五的电原理举例图。实施例五的支座(28)设计成转动结构。支座(28)可围绕转轴作180°旋转，便于可伸缩电源插头(1)自不同角度引人工频电源。实施例五的振荡器(4)在附图六中是由静电感应器件(SIT)(11)、开关管激励单元(16)、整流管D、高频变压器(2)等组成的正激单端式振荡电路。实施例五结构简单、成本低，而且不存在共态导通、二次击穿等问题，可靠性较高。实施例五主要应用于电动工具。
下面结合实施例六对附图七说明。
实施例六附图七是实施例六的电原理举例图。
实施例六的振荡器(4)在附图七中是由双极型晶体管(9)、开关管激励单元(16)、高频变压器(2)、整流管D等组成的反激单端式振荡电路。实施例六与实施例五不同之处在于实施例六是两组振荡器-高频变压器并联运行，叠加功率输出。其特点是使用小容量的开关管并联可输出二倍的功率，性能价格比高。另外，加在整流管D两端的电压频率也提高了一倍，有利于下一级的滤波。此外，实施例六还在电源插头(1)与整流器(3)之间串接了负温系数热敏电阻(24)和温度继电器(25)，温度继电器的感热元件安装在开关管的散热片上。当电电路启动时能自动限制浪涌电流，保护开关管。当温升超过限值时能自动切断电源，对整个装置起保护作用。实施例六应用于功率较大及使用环境差的电器具，电照明，电动工具。
下面结合实施例七对附图八说明。
实施例七附图八是实施例七的电原理举例图。实施例七的可伸缩电源插头(1)结构与实施例一相同。实施例七的振荡器(4)在附图八中是由集成模块(功率开关IC)(5)及锯齿波发生器(21)、高频变压器(2)(兼作储能元件)、整流管D组成的反激单端式振荡电路。实施例七中的集成模块(功率开关IC)(5)将开关管及开关管驱动系统(18)、过流、过压保护系统(27)做在一块底板上，实现了开关器件集成化，这不仅使整个装置可靠性提高，体积进一步缩小，而且还有利于大批量生产和降低制造成本。实施例七的集成模块(功率开关IC)(5)中的开关管可以是双极型晶体管(BJT)、场效应管(MOSFET)、绝缘栅晶体管(IGBT)、门极可关断可控硅(GTO)或静电感应器件(SIT)。在附图八中的开关管是场效应管(MOSFET)(8)。
实施例七为本发明的大面积推广应用展开了广阔的前景。
下面结合实施例八对附图九说明。
实施例八附图九是实施例八的电原理举例图。
实施例八的可伸缩电源插头(1)设计成“闸刀”型。构成可伸缩电源插头(1)的两根金属插件可围绕金属支架(34)转动。将可伸缩电源插头板向水平位置即可工作。不工作时再将其扳回垂直位置。
实施例八的振荡器(4)电路结构为全桥式结构，在附图九中开关管为场效应管(MOSFET)(8)下面结合实施例九对附图十说明。
实施例九附图十是实施例九的电原理举例图。
实施例九在实施例一的基础上增设了整流模块(36)，输出端子(6)的交流电源经过整流模块(36)转变成脉动电源附图十(a);或经过整流滤波模块(37)转变成直流电源如附图十(b)。实施例九应用电动医疗器具、电动工具、家用电器等处。
下面结合实施例十对附图十一说明。
实施例十附图十一是实施例十的电原理举例图。
实施例十在实施例一的基础上增设了短路保护模块(38)和输出过压、过流保护模块(39)，当输出端短路时自动切断电流输出如附图十一(a)，当输出端出现过电压或过电流时自动调整输出电压和电流如附图十一(b)。短路保护模块(38)和输出过压、过流保护模块(39)可以由双极型晶体管、场效应管(MOSFET)、静电感应器件(SIT)、可控硅(BCR或SCR)、固态继电器(SSR)、三端稳压器件或特殊的集成保护器件组成。
下面结合实施例十一对附图十二说明。
实施例十一附图十二是实施例十一的电原理举例图。
在实施例十一中增设了电池(电瓶)充电模块(40)，电池(电瓶)充电模块(40)由整流电路和充电保护电路组成，在图十二(a)中是全波整流电路，在图十二(b)中是半波整流电路。
充电保护电路分别由充电短路保护电路(42)、充电过充保护电路(19)、充电反接保护电路(26)单独构成或组合构成。
下面接合实施例十二对附图十三说明。
实施例十二附图十三是实施例十二的电原理举例图。
在实施例十二中增设了直流稳压模块(41)，直流稳压模块(41)由整流电路、滤波电路、稳压电路组成。在图十三(a)中是全波整流电路，在图十三(b)中是半波整流电路。稳压电路由分立元件稳压电路或集成稳压器件构成，图十三中是集成稳压器件。图十三(a)中是可调集成稳压器件(44)，图十三(b)中是固定电压集成稳压器件(43)。
下面结合实施例十三对附图十四(a)、(b)说明。
实施例十三附图十四是实施例十三的电原理举例图。
在实施例十三中增设了定时模块(75)，定时模块(75)可以由电子元件或机械元件构成。定时模块(75)的常闭触点(77)串接在可伸缩电源插头(1)后面，如附图十四(a)。在设定的时间上常闭触点(77)自动断开使电路停止工作。
附图十四(b)是常开触点(76)的电原理举例图，在设定时间上常开触点(76)自动闭合使电路开始工作。实施例十三应用于各种需要定时控制的轻便电源，如信号灯、家用电器、电医疗器具等处。
附图一-附图十四所示各部件名称如下(1)电源插头，(2)高频变压器，(3)整流器，(4)振荡器，(5)集成模块(功率开关IC)，(6)输出端子，(7)绝缘壳体，(8)场效应管(MOSFET)，(9)双极型晶体管，(10)绝缘栅晶体管(IGBT)，(11)静电感应器件(SIT)，(12)绝缘壳体可拆卸盖板，(13)金属导体，(14)逆导可控硅(RCT)，(15)屏蔽层，(16)开关管激励单元，(17)可控硅触发单元，(18)IC开关管驱动系统，(19)充电过充保护电路，(20)电流感应线圈，(21)锯齿波信号发生器，(22)扼流圈，(23)限流电阻，(24)负温系数热敏电阻，(25)温度继电器，(26)充电反接保护电路，(27)IC过流、过压保护系统，(28)支座，(29)弹簧，(30)定位卡勾，(31)按钮，(32)支座螺芯，(33)转轴，(34)金属支架，(35)压敏电阻，(36)整流模块，(37)整流滤波模块，(38)短路保护模块，(39)输出过流、过压保护模块，(40)电池(电瓶)充电模块，(41)直流稳压模块，(42)充电短路保护电路，(43)固定电压集成稳压器件，(44)可调集成稳压器件，(75)定时模块，(76)常开触点，(77)常闭触点。
权利要求
1.改进型插头式电子变压器，其特征是由可伸缩电源插头(1)、高频变压器(2)、整流器(3)、振荡器(4)、输出端子(6)、绝缘壳体(7)组成，可伸缩电源插头(1)通过一对金属导体与整流器(3)连接，整流器(3)、振荡器(4)、高频变压器(2)依次连接，高频变压器(2)的次级与输出端子(6)连接；其特征是以上器件装设在绝缘壳体(7)内，由可伸缩电源插头(1)引入的工频电源经过整流器(3)、振荡器(4)后转变成大于5KHz频率的电源，再通过高频变压器(2)将电压转变成安全电压，最后通过输出端子(6)输出。
2.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是所说的可伸缩电源插头(1)是指条形的或同心环式的，在绝缘壳体(7)上可以伸缩的金属插件，其伸缩的运动轨迹是直线或弧线或螺旋线;所说的高频变压器(2)是指由各种形状的铁氧体磁芯、初级线圈、次级线圈组成的变压器，也可用合金材料、非晶态材料或金属磁代替铁氧体;所说的振荡器(4)是指电路结构为半桥式或单端式或并联开关式或集成模块式或全桥式结构的电子振荡器;所说的输出端子(6)是指一对任意形状的金属件;所说的绝缘壳体(7)是指由绝缘材料构成的用于容纳装设所有器件的中空壳体，可以是单一壳体、也可以是多个壳体的组合。
3.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是绝缘壳体(7)内可增设整流模块(36)或整流滤波模块(37)，并将该模块与输出端子(6)相连接。
4.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是;绝缘壳体(7)内可增设短路保护模块(38)或输出过流过压保护模块(39)，并将该模块与输出端子(6)相连接。
5.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是绝缘壳体(7)内可增设电池(电瓶)充电模块(40)，并将该模块与输出端子(6)相连接。
6.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是绝缘壳体(7)内可增设直流稳压模块(41)，并将该模块与输出端子(6)相连接。
7.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是绝缘壳体(7)内可增设金属制成或导电塑料制的屏蔽层(15)。
8.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是整流器(3)的输入、输出端或振荡器(4)的开关管两端可增接压敏电阻(35)。
9.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是绝缘壳体(7)内可增设负温系数热敏电阻(24)，并将负温系数热敏电阻(24)串接在可伸缩电源插头(1)后面或串接在输出端子(6)后面。
10.如权利要求1所述的改进型插头式电子变压器，其特征是绝缘壳体(7)内可增设定时模块(75)，并将定时模块(75)的常开触点(76)或常闭触点(77)串接在电路的任何部位。
全文摘要
一种插头式电子变压器，由可伸缩电源插头、高频变压器、整流器、振荡器、输出端子、绝缘壳体组成。其特征是全部器件装设在绝缘壳体内，由可伸缩电源插头引入的工频电源经整流器、振荡器后转变成大于5kHz频率的电源，再通过高频变压器将电压转变成安全电压，最后通过输出端子输出。其中振荡器电路结构为半桥式或并联开关式或单端式或集成模块式或全桥式结构。本发明为小型电器具、电照明、电动工具提供一种直接插在电源插座上的轻便式低压电源。
文档编号H02M5/44GK1090098SQ9311158
公开日1994年7月27日 申请日期1993年7月15日 优先权日1992年7月15日
发明者卢赤 申请人:卢赤