專利名稱：寬范圍微電子式交流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬穩(wěn)壓電源領(lǐng)域。
現(xiàn)有微電子分段調(diào)節(jié)式交流穩(wěn)壓電源因其低價格而得到廣泛使用，但其在穩(wěn)壓范圍、保護功能及可靠性等方面存在許多缺陷。具體表現(xiàn)為1、主變壓器繞組設(shè)計不合理，采用完全抽頭方式形成5個繞組或前4個繞組采用抽頭方式，后1個繞組為獨立繞組，導致大容量產(chǎn)品體積大或變壓器匝間電壓過高，增加其絕緣要求，使其生產(chǎn)成本過高、穩(wěn)壓范圍受到限制；2、主電路設(shè)計不合理，沒有市電直通功能，變壓器損耗大，其可靠性和效率較差；3、過載保護電路設(shè)計不合理，影響穩(wěn)壓器使用壽命；4、輸出欠過壓保護電路無滯后特性功能，易造成保護電路頻繁動作而使穩(wěn)壓電源可靠性下降；5、無變壓器過熱保護功能，易造成變壓器燒壞；6、邏輯控制電路設(shè)計不合理，影響繼電器壽命。
本實用新型的目的是提供一種變壓器繞組及主電路設(shè)計合理、穩(wěn)壓范圍寬、具有滯后保護、變壓器過熱保護及過載保護功能、可靠性高的寬范圍繼電器式交流穩(wěn)壓電源。
本實用新型的技術(shù)方案是寬范圍微電子式交流穩(wěn)壓電源由主變壓器1、主回路2、過載保護電路3、輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4、公知延時保護電路5、穩(wěn)壓邏輯控制電路6、公知輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7、公知基準電源電路8組成。主變壓器1各繞組的輸出端分別與主回路2入端各繼電器觸頭相連；過載保護電路3出端為該穩(wěn)壓器輸出電源過載控制端，入端與主回路2出端、輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7出端及輸出欠、過壓保護電路4出端相連；輸出欠、過壓保護電路4入端與主回路2出端相連、出端與延時保護電路5入端相連；輸出電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7出端與穩(wěn)壓邏輯控制電路6入端相連、入端與交流輸入電源線相連，基準電源電路8入端與交流輸入電源線相連。其特殊之處在于主變壓器1由5個分段式繞組組成，n1、n2、n3為抽頭式繞組、n4、n5分別為獨立繞組(其匝數(shù)據(jù)實際需要定)，其0、1、2、3、4、5、6、7端分別順序接于主回路2中繼電器RL7的轉(zhuǎn)換觸點、RL1的常閉觸點、RL3的常閉觸點、RL4的轉(zhuǎn)換觸點或RL5的常閉觸點、RL4的常開觸點、RL6的轉(zhuǎn)換觸點、RL8的常開觸點、RL9的常開觸點；主回路1由繼電器RL1、RL3、RL4、RL5、RL6、RL7、RL8、RL9的觸點組成，其入端通過繼電器RL8的常開觸點與輸入火線A2相連、通過繼電器RL7的常閉觸點及RL6的常開觸點與輸入零線A1相連，出端通過RL9的轉(zhuǎn)換觸點與過載保護電路3中電感器T3的0端相連；過載保護電路3由電流檢測電感器T3、整流橋B1、電位器VR1、同相放大器IC2、比較器IC1、公知可設(shè)置時間保持電路S、發(fā)光二極管D1、二極管Do、D6、斷路器MC及相應電阻、電容(R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、C1)組成，其入端通過電阻R8連于輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7中同相放大器IC6的輸出端、出端通過二極管Do連于延時保護電路5入端；輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4為設(shè)有積分電阻R10、R11、積分電容C3、C4的公知輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路(由整流二極管D2、電位器VR2、欠壓比較器IC3、過壓比較器IC4、二極管D3、D4及相應電阻、電容組成)，R10及C3組成的積分電路連于IC4正端、R11及C4組成的積分電路連于IC3的負端，穩(wěn)壓邏輯控制電路6由比較器IC6、IC7及連于它們出端的隔離二極管D9、D10、三極管V10、繼電器RL8線圈、公知邏輯控制電路H及分別順序連于其1、2、3、4、5、6腳的驅(qū)動三極管V3、V4、V5、V6、V7、V8和V9、繼電器RL1、RL2、RL3、RL4、RL5、RL6、RL7線圈、以及相應電阻、二極管組成，其入端連于電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7的比較器IC6出端；主變壓器1上固有熱敏繼電器9，其常閉熱敏觸頭Ko連于輸入火線A2與基準電源電路8中變壓器T2的輸入繞組1端之間。


圖1為本實用新型電路圖，圖2為本實用新型公知邏輯控制電路圖。
以下結(jié)合附圖進一步闡述本實用新型的實施例。如圖1、2所示，該寬范圍微電子式交流穩(wěn)壓電源由主變壓器、主回路2、過載保護電路3、輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4、公知延時保護電路5(由積分電阻R21及電容C5、自鎖常開、常閉開關(guān)K3、比較器IC5、驅(qū)動三極管V1、V2繼電器RL9線圈及相應電阻R15、R16、R17、R18、R19、R20組成)、穩(wěn)壓邏輯控制電路6、公知輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7(由整流二極管D5、D6、D7、D8、電位器VR3、濾波電容C6、同相比較器IC6及電阻R22組成，其入端通過D5、D6及D7、D8分別接于輸入火線及輸入零線、出端連于過載保護電路3中R8及穩(wěn)壓邏輯控制電路6中R29)、公知基準電源電路8(由電源變壓器T2、繼電器RL2轉(zhuǎn)換觸點、整流二極管D11、D12、D13、D14、穩(wěn)壓二極管D15、三極管V11、穩(wěn)壓集成塊7808及濾波電容C7、C8、C9組成)組成。主變壓器1(T1)由5個分段式繞組組成，n1、n2、n3為抽頭式繞組、n4、n5分別為獨立繞組(n1＝198匝、n2＝71匝、n3＝121匝、n4＝388匝、n5＝88匝)，其0、1、2、3、4、5、6、7端分別順序接于主回路2中繼電器RL7的轉(zhuǎn)換觸點、RL1的常閉觸點、RL3的常閉觸點、RL4的轉(zhuǎn)換觸點或RL5的常閉觸點、RL4的常開觸點RL6的轉(zhuǎn)換觸點、RL8的常開觸點、RL9的常開觸點；主回路1由繼電器RL1、RL3～RL9的觸點組成，其入端通過繼電器RL8的常開觸點與輸入火線相連、通過繼電器RL7的常閉觸點及RL6的常開觸點與輸入零線相連、出端通過RL9的轉(zhuǎn)換觸點與過載保護電路3中電感器T3的0端相連；過載保護電路3由電流檢測電感器T3、整流橋B1、電位器VR1、放大器IC2、比較器IC1、公知可設(shè)置時間保持電路S、發(fā)光二極管D1、二極管Do、D6、斷路器MC及電阻R1～R7、電容C1組成，其入端通過電阻R8連于輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7中放大器IC6的輸出端、出端通過二極管Do連于延時保護電路5的入端；輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4(欠壓設(shè)定值為180V)由整流管D2、電位器VR2、欠壓比較器IC3、過壓比較器IC4、二極管D3、D4、積分電阻及電容R10、R11、C3、C4、電阻R9、R12、R13、R14、電容C2組成，延時保護電路入端通過電阻R15連于過載保護電路3的入端和輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4的入端；穩(wěn)壓邏輯控制電路6由比較器IC6、IC7及與其相連的隔離二極管D9、D10、三極管V10、繼電器RL8線圈、電阻R24～R29，公知邏輯控制電路H(由6塊比較器及相應電阻組成，它們的入端相連為0端、出端分別為1～6端，見圖2)及分別順序連于其1～6腳的驅(qū)動三極管V3～V8和V9、繼電器RL1～RL6和RL7線圈、電阻R36、R35、R34、R33、R32、R31和R30組成，其入端R25與轉(zhuǎn)換電路7的IC6輸出端相連；基準電源電路8提供繼電器線圈用VDD驅(qū)動電源和比較器用VCC基準電源，其入端通過電源變壓器T2的1端接于過熱保護器9的熱敏常閉觸頭Ko上，通過電源變壓器0端接于輸入、輸出零線上；主變壓器T1上固有熱敏繼電器9，其常閉熱敏觸頭Ko連于輸入火線A2及變壓器T2的1端。圖中A1為輸入、輸出零線、A2為輸入火線、A3為輸出火線。
當市電Vi輸入時，基準電源電路8中電源變壓器T2的主邊0、1端有交流電輸入，其付邊2、3、4端有交流電產(chǎn)生而經(jīng)繼電器RL2觸點輸入給整流二極管D11～D14及穩(wěn)壓二極管D15，從而產(chǎn)生基準電原VDD(12V)、VCC(8V)輸出；使該交流穩(wěn)壓電源進入穩(wěn)壓工作狀態(tài)。當Vi為0～150V時，RL2常閉觸點工作，T2從2端輸出電壓；Vi為150～275V時，RL2通過穩(wěn)壓邏輯控制電路6的作用，使其常開觸點吸合，T2從3端輸出電壓，當Vi為75V時，穩(wěn)壓邏輯控制電路6中比較器IC7輸出高電平，使V10導通，繼電器RL8線圈吸合，主回路2中RL8常開觸點工作，主變壓器T1處于穩(wěn)壓工作狀態(tài)，輸入電壓Vi從T1的1端及6端輸入(零線從0端輸入)，經(jīng)升壓作用，主變壓器T1的7端輸出電壓Vo為120V左右(T1中Vo＝[(n1+n5)/n1]·Vi，Vn＝[(n1+n2+n3)/n1]·Vi，Vn5＝(n4/n1)·Vi，各繞組中電壓不會太高)，由于欠、過壓保護電路4的欠壓設(shè)定值為180V，故比較器IC3輸出高電平電壓，加于延時保護電路5的R15上，使比較器IC5輸出高電平，三極管V1導通、V2截止，繼電器RL9線圈無電釋放，其對應于主回路2的常閉觸點工作，交流穩(wěn)壓電源無輸出電壓Vo輸出。當市電Vi為100V時，主變壓器T1的7端輸出電壓Vo為180V，此時欠、過壓保護電路4的IC3輸出低電平電壓，使延時保護電路5的繼電器RL9吸合，其在主回路2中的常開觸點工作，穩(wěn)壓電源有輸出電壓Vo輸出；若延時開關(guān)K3按下，則積分電阻R21及電容C5產(chǎn)生滯后作用，使穩(wěn)壓電源在予置時間后輸出電壓V0當Vi為100～140V時，輸入電壓檢測電路7輸出與Vi相對應的直流電給穩(wěn)壓邏輯控制電路6，使IC7輸出高電平電壓，V10導通，RL8處于吸合狀態(tài)，同時邏輯控制塊H的1～6端均輸出低電平電壓，使V3～V9截止，RL1～RL7處于釋放狀態(tài)，從而使主回路2中Vi經(jīng)RL1常閉觸點輸入到T1的1端、經(jīng)RL8常開觸點輸入到T1的6端，然后經(jīng)T1的n1及n5繞組的耦合作用，從T1的7端經(jīng)RL9的常開觸點、過載保肌さ緶煩的電感器T3的原邊及斷路器MC輸出Vo(210-242V)；當Vi為140V時，邏輯控制電路H的1端輸出高電平，使V3導通，RL1吸合，輸入電壓Vi經(jīng)主回路中RL1常開觸點到RL2常閉觸點輸入至T1的2端及6端，通過n1、n2及n5的升壓，使輸出電壓Vo為200-242V；當Vi為160V時，邏輯控制電路H的3端輸出高電平電壓，使V5導通，RL3吸合，輸入電壓Vi從T1的3端及6端輸入，經(jīng)T1的n1、n2、n3、n5繞組的升壓作用，從7端輸出210-242V電壓Vo；當Vi為150V時，邏輯控制電路H的4端輸出高電平電壓，使V6導通，RL4吸合，T1的3端及4端連通，避免了T1繞組上感應高電壓；同理，當Vi為185-210V時，RL5吸合，T1的n1n2、n3、n4、n5起升壓作用，使T1的7端輸出210-242V輸出電壓Vo；當Vi為210-240V時，邏輯控制電路6中IC7輸出低電平，使V10截止，RL8釋放，輸入電壓Vi經(jīng)RL8的常閉觸點到RL9的轉(zhuǎn)換觸點而址接輸出當Vi為220V時，邏輯控制電路H的6端輸出高電平電壓，使V8、V9導通，RL6、RL7吸合，輸入、輸出零線從T1的6端輸入轉(zhuǎn)換為從5端輸入，且T1的0端與6端相連，使n1、n2、n3、n4的同名端與n5的相反；當Vi為240-275V時，邏輯控制電路H的6端輸出高電平電壓，使V10導通，RL8吸合，輸入電壓Vi從RL8常開觸點輸入到T1的6端，通過T1的降壓作用，使其7端的輸出電壓Vo為210-242V。
本實用新型通過上述過程，經(jīng)主變壓器繞組n1～n5的不同組合，使輸出電壓穩(wěn)定在220V±10％。
當電源系統(tǒng)故障或其它原因，導致輸出電壓Vo小于180V或高于252V時，輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4的比較器IC3或IC4輸出高電平電壓，使IC5輸出高電平電壓，繼而使V1、V2截止，RL9釋放，切斷輸出回路。
當負載過載時，過載保護電路3的檢測互感器T3中產(chǎn)生與輸入電流成一定比例的交流電壓值，經(jīng)整流濾波后送給比較器IC1(其基準比較電壓由帶限幅的同相放大器IC2提供一個與交流輸入電壓Vi成一定比例的電壓值而實現(xiàn))，使IC1輸出高電平電壓給保持電路S，經(jīng)20-30秒后，保持電路S的1端和2端輸出高電壓經(jīng)延時保護電路5，使RL9釋放，從而切斷主回路中輸入電壓Vi，同時，發(fā)光二極管發(fā)光報警。經(jīng)過上述過程，本穩(wěn)壓電源可實現(xiàn)根據(jù)輸入電壓Vi的大小而限制負載大小的功能。
本實用新型主變壓器由于采用分段獨立式繞組，使得各繞組上電壓不會太高，降低了其生產(chǎn)工藝要求及體積大小，提高了變壓器可靠性及穩(wěn)壓電源容量范圍。由于主回路及邏輯控制電路設(shè)計合理，使其具有直通功能，加之欠過壓保護電路增加了積分電路，使其在電壓瞬間波動時不會誤動作而具有滯后功能，從而大大減少了主變壓器及繼電器的損耗。由于在電路中增加了熱敏繼電器，故當負載過大或短路而引起主變壓器升溫到一定值時，熱敏觸頭Ko將自動斷開，從而使基準電源電路8無輸出，穩(wěn)壓器電路自動斷開，輸入電壓Vi經(jīng)RL6常閉觸點而有接輸出，穩(wěn)壓器工作于直通狀態(tài)，可有效防止燒壞變壓器。同時，由于增加了過載保護電路3，使本電源具有根據(jù)輸入電壓大小而限制負載大小的功能。
本實用新型具有穩(wěn)壓范圍寬、容量大、體積小、效率高、保護功能完善、抗過載能力強、生產(chǎn)成本低、可靠性高的優(yōu)點。
權(quán)利要求1.一種寬范圍微電子式交流穩(wěn)壓電源，由主變壓器1、主回路2、過載保護電路3、輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4、公知延時保護電路5、穩(wěn)壓邏輯控制電路6、公知輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7、公知基準電源電路8組成，主變壓器1各繞組的輸出端分別與主回路2入端各繼電器觸頭相連；過載保護電路3出端為該穩(wěn)壓器輸出電源過載控制端，入端與主回路2出端、輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7出端及輸出欠、過壓保護電路4出端相連；輸出欠、過壓保護電路4入端與主回路2出端相連、出端與延時保護電路5入端相連；輸出電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7出端與穩(wěn)壓邏輯控制電路6入端相連、入端與交流輸入電源線相連，基準電源電路8入端與交流輸入電源線相連，其特征在于主變壓器1由5個分段式繞組組成，n1、n2、n3為抽頭式繞組、n4、n5分別為獨立繞組，其0、1、2、3、4、5、6、7端分別順序接于主回路2中繼電器RL7的轉(zhuǎn)換觸點、RL1的常閉觸點、RL3的常閉觸點、RL4的轉(zhuǎn)換觸點或RL5的常閉觸點、RL4的常開觸點、RL6的轉(zhuǎn)換觸點、RL8的常開觸點、RL9的常開觸點；主回路1由繼電器RL1、RL3、RL4、RL5、RL6、RL7、RL8、RL9的觸點組成，其入端通過繼電器RL8的常開觸點與輸入火線A2相連、通過繼電器RL7的常閉觸點及RL6的常開觸點與輸入零線A1相連，出端通過RL9的轉(zhuǎn)換觸點與過載保護電路3中電感器T3的0端相連；過載保護電路3由電流檢測電感器T3、整流橋B1、電位器VR1、同相放大器IC2、比較器IC1、公知可設(shè)置時間保持電路S、發(fā)光二極管D1、二極管Do、D6、斷路器MC及相應電阻、電容組成，其入端通過電阻R8連于輸入電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7中同相放大器IC6的輸出端、出端通過二極管Do連于延時保護電路5入端；輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路4為設(shè)有積分電阻R10、R11、積分電容C3、C4的公知輸出電壓檢測及欠、過壓保護電路，由R10及C3組成積分電路連于IC4正端、由R11及C4組成積分電路連于IC3的負端穩(wěn)壓邏輯控制電路6由比較器IC6、IC7及連于它們出端的隔離二極管D9、D10、三極管V10、繼電器RL8線圈、公知邏輯控制電路H及分別順序連于其1、2、3、4、5、6腳的驅(qū)動三極管V3、V4、V5、V6、V7、V8和V9、繼電器RL1、RL2、RL3、RL4、RL5、RL6、RL7線圈、以及相應電阻、二極管組成，其入端連于電壓檢測及轉(zhuǎn)換電路7的比較器IC6出端；主變壓器1上固有熱敏繼電器9，其常閉熱敏觸頭Ko連于輸入火線A2與基準電源電路8中變壓器T2的輸入繞組1端之間。
專利摘要本實用新型提供一種寬范圍微電子式交流穩(wěn)壓電源,屬穩(wěn)壓電源領(lǐng)域。由主變壓器、主回路、過載保護電路、設(shè)有積分電路的欠、過壓保護電路及基準電源電路組成,主變壓器采用分段式繞組,其出端分別與主回路各繼電器觸頭相連,過載保護電路由直流穩(wěn)壓器及保持電路組成,主變壓器上固有熱敏繼電器,其熱敏觸點接于輸入電源與基準電源電路入端之間。具有穩(wěn)壓范圍寬、容量大、效率高、保護功能完善、可靠性高、抗過載能力強的優(yōu)點。
文檔編號G05F1/10GK2279643SQ9620894
公開日1998年4月22日 申請日期1996年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月19日
發(fā)明者詹躍東, 李莉 申請人:云南工業(yè)大學