專利名稱：穩(wěn)壓逆變電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種電源技術(shù)，尤其適于作為電訊、微機(jī)、電教等儀器設(shè)備的電源使用。
國內(nèi)市場上流行的UPS電源設(shè)備大都來自日、美等國家，整機(jī)價格高，部分電子元器件的型號特殊，不易更換，也不易檢修。致使具有一般電子技術(shù)知識的用戶和銷售商無法維護(hù)修理。許多不間斷電源一旦損壞，就成廢物。其次，普遍感到使用壽命短，不間斷供電時間短。對于那些市電供電極不正常的地區(qū)，常有停電達(dá)幾小時乃至十幾小時的現(xiàn)象。這些地區(qū)的信息傳送和機(jī)要部門就無法正常工作，還有醫(yī)院的手術(shù)室和一些家庭電視都需要有一個應(yīng)急時間長的不間斷和穩(wěn)定供電的電源。雖然這樣功能的電源設(shè)備已有，可價格上萬元甚至幾萬元，不是一般用戶能使用得起的。而且也存在維護(hù)檢修難的問題。在結(jié)構(gòu)上普遍存在無專設(shè)的充電穩(wěn)壓電路和充電變壓器，無逆變輸出電壓調(diào)節(jié)電路。也沒有充電、逆變電路的工作指示和穩(wěn)壓輸出、逆變輸出的電壓指示；不利于用戶直觀了解電源各部分的工作情況?，F(xiàn)有的不間斷電源的供電方式，多為后備式，其逆變轉(zhuǎn)換總是存在一個大于零的時間間隔，不適用于一些信息儲存儀器工作的要求。
本實用新型的目的就是提供一種采用普通電器元件構(gòu)成電路，具有穩(wěn)壓充電、逆變輸出可調(diào)、各部電路工作指示明了、供電時間長的載線式穩(wěn)壓逆變電源。
實現(xiàn)上述目的的方案如下整個電源由交流穩(wěn)壓、充電、UPS逆變、蓄電池及相應(yīng)控制和保護(hù)電路組成；穩(wěn)壓部分由變壓器B1、市電信號指示及穩(wěn)壓控制電路構(gòu)成，充電部分由全橋整流、濾波和充電指示電路、蓄電池構(gòu)成，逆變部分采用UPS350B厚模塊及保護(hù)電路、控制電路和輸出變壓器B3構(gòu)成，關(guān)鍵是采用四抽頭變壓器B1和由兩個三極管復(fù)合放大器控制推動的繼電器J1、J2連接構(gòu)成的邏輯穩(wěn)壓電路。通過繼電器K與穩(wěn)壓輸出電路相接的變壓器B2和接在B2的次級繞組上的25A橋堆全橋整流電路、接在整流電路輸出端的濾波電容C4、漏放電阻R9構(gòu)成直流充電回路；UPS350B型集成塊的兩C腳與逆變輸出變壓器B3的初級繞組的兩邊相接，它的E腳與充電回路輸出端的負(fù)極相接，B3的初級繞組的中心抽頭通過開關(guān)S2接充電回路輸出端的正極，UPS350集成塊的管腳E與管腳C間，接有保護(hù)二極管D6、D7和削波峰電容C8、C9，它的K腳與控制電路中的繼電器J3的常開觸點J3-2相接，變壓器B3的中心抽頭接在繼電器J3的常閉觸點J3-1上，又在J3-1與UPS350B的管腳E間并接了由電阻R20和LED4串聯(lián)的欠壓指示電路，在管腳E與繼電器J3的常開觸點J3-2間，接有由電阻R19、發(fā)光管LED3串聯(lián)的逆變指示電路。
三極管BG1、BG3的集電極分別通過限流電阻R3、R6與BG2、BG4的基極相接，BG1、BG3的基極分別通過反饋電阻R4、R7與BG2、BG4的集電極連接，構(gòu)成兩個相同復(fù)合放大器；整流管D2同濾波電容C1并接到BG2、BG4的發(fā)射極，D2的輸入端接變壓器B1的抽頭1，電容C1的另一腳接地(即變壓器B1的零線上)，構(gòu)成兩個復(fù)合放大器的工作電壓電路；整流管D3、降壓電阻R2、微調(diào)電阻W1串聯(lián)后，D3端接在同變壓器B1的抽頭2相接的繼電器J1的常閉觸點J1-2上，W1端接地。BG1的基極接在R2、W1間，構(gòu)成了BG1的取樣偏壓電路；同樣，整流管D4、降壓電阻R5和微調(diào)電阻W2串聯(lián)后，D4端接在同B1的抽頭3相接的繼電器J2的常開觸點J2-2上，W2端接地，BG3的基極接在R5與W2間，成了BG3的偏壓電路；J1、J2分別接在BG2、BG4的集電極與地間。這樣就構(gòu)成了交流穩(wěn)壓控制電路。
三極管BG7、BG9的集電極分別通過限流電阻R14、R17與三極管BG8、BG10的基極相接，BG7、BG9的基極分別通過反饋電阻R15、R18與BG8、BG10的集電極連接，形成兩個相同復(fù)合放大器，R13串接W4，作為BG7的偏置電路，R16串接W5作為BG9的偏置電路，直接接到直流充電回路的輸出極上，BG8、BG10的發(fā)射極接直流充電回路的正極，它們的集電極接上繼電器J4、J5后，同直流充電回路的負(fù)極相接，繼電器K的一極接充電回路正極，另一極與繼電器J4、J5相接，構(gòu)成充電控制電路。
三極管BG5的集電極與BG6的基極，通過限流電阻R11相接，BG5的基極與BG6的集電極，通過反饋電阻R12相接，形成復(fù)合放大器；接在充電回路輸出端的正極與負(fù)極間的R10、W3，串聯(lián)形成BG5的偏置電路，BG6的發(fā)射極接充電回路輸出端正極，繼電器J3接在BG6的集電極與充電回路負(fù)極間，變壓器B3的次級有可完成160V至250V電壓調(diào)控的10個抽頭，分別接在波段開關(guān)S3的10個接線頭上，構(gòu)成逆變及其控制電路。
進(jìn)一步的方案是在三極管BG2、BG4、BG6、BG8、BG10的集電極與地或者充電回路負(fù)極間接有的繼電器J1、J2、J3、J4、J5的電路上，分別接了電解電容C2、C3、C4、C5、C6作為防止繼電器吸合時跳動的旁路電容。在市電輸入電路中并接了壓敏電阻R0，作為市電過壓保護(hù)；還并接了由電阻R1、整流管D1、發(fā)光管LED1串聯(lián)而成的市電輸入指示電路。在充電變壓器的輸出電路上，并接了由R8、D5、LED2串聯(lián)而成的充電指示電路。在穩(wěn)壓輸出、逆變輸出電路中分別接有電壓表V1、V2，指示這兩部分的電壓，充電回路中串入雙向直流電流表A，作為充電電流及逆變電流指示。在市電輸入、穩(wěn)壓輸出、充電、逆變輸出電路中分別接入保險器件BX1、BX3、BX2、BX4，在市電輸入與穩(wěn)壓電路、充電回路與逆變電路間，分別接有電源開關(guān)S1及逆變充電開關(guān)S2。
為使整個裝置各部分有較好的冷卻散熱效果，在市電整流回路輸出端的正負(fù)極間，并接了由型號為7812的三端穩(wěn)壓塊和電風(fēng)扇M構(gòu)成的冷卻機(jī)構(gòu)。
按上述方案，將開關(guān)S1、S2、S3、市電指示LED1、充電指示LED2、逆變指示LED3、欠壓指示LED4、保險器件BX1、BX3、BX2、BX4、電壓表V1、V2，電流表A、電風(fēng)扇及市電輸入、穩(wěn)壓輸出、逆變電壓輸出、充電等接線柱及接頭均裝在機(jī)殼的面板或背板上。電器元件連接調(diào)試好后固定在機(jī)殼內(nèi)。即制成一個穩(wěn)壓逆變電源。
使用時，用市電接頭插入市電電源插座中，LED1即發(fā)光，合上開關(guān)S1，穩(wěn)壓部分工作，電壓表V1指示穩(wěn)壓輸出值，通過穩(wěn)壓輸出接線柱，接出穩(wěn)壓電壓供非連續(xù)工作的電器設(shè)備使用。當(dāng)將蓄電池接在充電回路的正負(fù)接線柱上，充電回路和相應(yīng)的控制電路、指示電路都進(jìn)入正常工作狀態(tài)。LED2發(fā)光指示，電流表A示出充電電流數(shù)值。合上開關(guān)S2，逆變電路工作，經(jīng)逆變輸出接線柱送出逆變電壓，供微機(jī)一類信息儲存儀器使用。根據(jù)逆變輸出電壓表的示數(shù)，可以調(diào)節(jié)波段開關(guān)S3，使輸出電壓達(dá)到要求值。當(dāng)電瓶充足電后，在控制電路的作用下，自動停止充電。市電經(jīng)穩(wěn)壓后送給充電變壓器B2變壓，再送給整流器，整流后經(jīng)開關(guān)S2進(jìn)入逆變電路，由B3調(diào)壓輸出，供用電器使用。一旦市電停電，在控制電路的作用下，蓄電池立即向逆變電路供電，由B3輸出，用電器繼續(xù)工作，逆變轉(zhuǎn)換時間為零。故能滿足微機(jī)和通訊設(shè)備的不間斷用電要求。由于蓄電池供電可達(dá)16小時，還可為醫(yī)院手術(shù)室、學(xué)校電教室以及家庭的電視提供電壓和頻率都穩(wěn)定的電源。
本實用新型的優(yōu)點是由于采用載線式逆變供電線路結(jié)構(gòu)，逆變轉(zhuǎn)換時間為零，因而可滿足計算機(jī)類用電設(shè)備對不間斷供電要求；采用了自耦變壓器B1和相應(yīng)控制電路、充電變壓器B2及整流充電和相應(yīng)控制電路，UPS350B逆變模塊和相應(yīng)控制指示電路以及可調(diào)整逆變輸出電壓的開關(guān)S3，既使得市電供電、整流充電、逆變輸出一次完成；又使得負(fù)載輕時，剩余的整流電流可向蓄電池充電，負(fù)載重時，整流電流不夠，蓄電池自動補(bǔ)上；市電波動大時，由穩(wěn)壓電路的作用和蓄電池的自動供電補(bǔ)嘗，保證了逆變的電壓和頻率都能穩(wěn)定輸出。設(shè)置了蓄電池過充電、放電欠壓、市電過壓保護(hù)，逆變電壓可調(diào)、風(fēng)機(jī)冷卻以及由穩(wěn)壓電路為充電變壓器B2提供穩(wěn)定電壓，既有利于整流充電效果，又有效的將市電的波動對充電、逆變電路的影響隔斷。所以，本實用新型既可輸出可靠的不間斷電源，又方便用戶檢修維護(hù)。價格低廉，適于一般用戶的要求。


圖1、本實用新型電原理圖；圖2、控制、指示元件在機(jī)殼面板上的分布圖；圖3、輸入、輸出接線柱、風(fēng)機(jī)、保險元件在機(jī)殼背板上的布置圖。
以下結(jié)合附圖，作為一個實施例，對本實用新型的工作原理作進(jìn)一步說明。
參照圖1，變壓器B1為750W四抽頭自耦變壓器，抽頭1為12V，抽頭2為196V，抽頭3為220V，抽頭4為246V，供控制電路工作并把從165V到260V的市電輸出變?yōu)?07V到232V的穩(wěn)壓輸出；達(dá)到±7％的穩(wěn)壓精度，供充電部分使用；最大充電電流為15安。
合上開關(guān)S1，市電指示電路中的發(fā)光二極管LED1發(fā)光，作出市電輸入指示。穩(wěn)壓控制電路中的兩個復(fù)合放大器獲得經(jīng)D2整流、C1濾波升壓約有14V的直流電壓，控制電路即處于工作狀態(tài)。同時電源經(jīng)接在B1的抽頭2的繼電器J1-2常閉觸點，進(jìn)入變壓器B1，此時接在變壓器J2-1的常閉觸點的變壓器B1的抽頭4上，感應(yīng)出一個電動勢；其變電范圍是市電輸入為165V到185V，則穩(wěn)壓輸出范圍為207V到232V。
調(diào)整W1給BG1一個工作電位，BG1飽和導(dǎo)通，BG1的集電極電流促使BG2導(dǎo)通，J1吸合。當(dāng)電源電壓變動時，BG1的基極電位跟著變動；若低于工作電位，BG1截止，繼電器J1釋放；若高于工作電位，BG1一直處于工作狀態(tài)，J1保持吸合。同理，BG3的基極工作電位，取自于J2-2常開觸點，經(jīng)D4，R5降壓，W2的調(diào)整控制，推動同B1的相關(guān)抽頭連接的放大器和繼電器，產(chǎn)生調(diào)整電壓的作用。
市電輸入在165V-185V之間，J1、J2都不工作，電源經(jīng)J1-2常閉觸點輸入，由J2-1常閉觸點輸出；保持207V-220V之間的輸出電壓。當(dāng)電壓超過232V時，接在J2-2常開觸點的B1的抽頭3上的電壓約208V；調(diào)整W2微調(diào)，BG3導(dǎo)通，J2吸合，市電從J2-1輸入，從J2-2輸出；當(dāng)市電由185V上升到208V時，調(diào)整微調(diào)W1，使BG1導(dǎo)通，J1吸合；這時，J1-1與J2-1接通，B1的抽頭4端的電壓也是208V；此時B1的抽頭3端的電壓下降至185V左右，J2失壓釋放，變?yōu)橛蒍2-1輸出。輸入電壓與輸出電壓相同。當(dāng)市電達(dá)232V時，J2-2有208V電壓，使J2工作吸合。這時，J1、J2均吸合，輸出又變?yōu)镴2-2；如果輸入電壓從232V上升到260V時，輸出電壓仍保持在232V左右，所以能使165V-260V的市電輸入，變?yōu)榉€(wěn)壓在207V-232V的輸出，達(dá)到±7％的穩(wěn)壓精度。
參照圖1，充電變壓器B2的功率為750W，電壓比為220V/22.5V。22.5V的交流電壓經(jīng)25A橋堆全橋整流、C4濾波升壓至27V-28V，再經(jīng)釋放電阻R9，形成向蓄電池充電的回路。充電受繼電器K的控制，繼電器K又受繼電器J4、J5的控制。J4為保護(hù)蓄電池設(shè)置，使整個電路要接入蓄電池才能正常工作。當(dāng)24V蓄電池接好后，J4工作，J4-1常開觸點接通，J5為蓄電池充電控制，當(dāng)蓄電池電壓低于28V時，J5不工作，J5-1觸點接通，繼電器K工作，K的觸點接通，穩(wěn)壓市電經(jīng)B2降壓，再經(jīng)整流后，向蓄電池充電，當(dāng)蓄電池電壓充至28V時，BG9、BG10飽和導(dǎo)通，J5工作，將J5-1觸點斷開，繼電器K的觸點失電跳開，蓄電池停止充電。所以蓄電池不會過量充電。
參照圖1，逆變過程主要由UPS350B集成厚模塊和變壓器B3完成。UPS350B工作直流電壓為24V，B3的初級繞組為雙24V，中心抽頭接蓄電池正極，兩邊分別接UPS350B的C腳，E腳接蓄電池負(fù)極，UPS350B的K腳供正電源后，其內(nèi)50Hz的方波振蕩器工作，推動功率放大器工作，把24V的直流電流變?yōu)?0Hz交流對稱方波電壓，加到B3的初級繞組上，在其次級繞組上感應(yīng)升高，輸出220V電壓，供負(fù)載使用；在逆變過程中，蓄電池的電壓變化，也影響到B3的次級電壓變化，所以在B3的次級抽有10個抽頭，通過波段開關(guān)S3調(diào)整，并由電壓表指示，保證輸出電壓為220V。蓄電池接上后，合上S2開關(guān)。當(dāng)蓄電池的電壓在21V以上，J3工作，J3-2常開觸點接通，K腳得電，逆變工作；逆變電壓通過波段開關(guān)S3，調(diào)整為220V交流輸出，供負(fù)載使用。由于二極管D6、D7的作用，保護(hù)UPS350B不受B3初級繞組的反峰電壓沖擊。削波峰電容C8、C9把尖脈沖削平，使輸出的50Hz方波平滑，保證逆變電壓的質(zhì)量。當(dāng)市電停電時間長，蓄電池放電電壓低至21V時，J3-2斷開，K腳失去正電源，LED3熄滅，逆變停止工作；J3-1接通，LED4發(fā)光，指示蓄電池欠壓，保證蓄電池不過量放電。
機(jī)殼外形為柜式金屬結(jié)構(gòu)；電器線路部分裝在上層，上層為抽屜式，下層放蓄電池，底部裝萬向輪，參照圖1、2，市電電壓指示、逆變輸出指示均用0-300V電壓表，充電和逆變電流指示，用30A雙向直流電流表，市電和逆變控制開關(guān)S1、S2均用空氣開關(guān)，逆變輸出電壓調(diào)整開關(guān)S3，用波段開關(guān)，連同發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3、LED4，裝在機(jī)殼面板上。參照圖1、3，充電直流接線柱、逆變輸出接線柱、穩(wěn)壓輸出接線柱、市電輸入插頭、冷卻風(fēng)機(jī)以及保險BX1、BX2、BX3、BX4，均安裝在機(jī)殼背板上；蓄電池為24V，裝于機(jī)殼下層。
本實用新型采用了普通電子元器件構(gòu)成，便于檢修維護(hù)；有市電交流穩(wěn)壓輸出和逆變輸出，便于用戶根據(jù)用電儀器的要求選用；市電經(jīng)交流穩(wěn)壓后提供充電回路使用，保證了充電效果。市電整流和蓄電池直流電配合，供逆變器工作，逆變電壓、頻率穩(wěn)定，加之B3次級繞組由多抽頭構(gòu)成，同波段開關(guān)相接，又有逆變輸出電壓表指示，可靈活調(diào)整電壓，保證輸出電壓達(dá)到使用要求；還有蓄電池過充電、放電欠壓過流、市電過壓、風(fēng)機(jī)冷卻等保護(hù)電路。使其有長達(dá)16小時的不間斷供電性能和低廉的造價；是信息、機(jī)要、行政、事業(yè)單位辦公自動化儀器設(shè)備的可靠電源。由于價格低，也可作為市電供電不穩(wěn)定的地區(qū)的醫(yī)院手術(shù)室、學(xué)校電教室和家庭電視機(jī)的電源使用。
權(quán)利要求1.一種穩(wěn)壓逆變電源，由交流穩(wěn)壓、充電、UPS逆變、蓄電池及相應(yīng)控制和保護(hù)電路組成；穩(wěn)壓部分由變壓器B1、市電信號指示及穩(wěn)壓控制電路構(gòu)成，充電部分由全橋整流、濾波和充電指示電路、蓄電池構(gòu)成，逆變部分采用UPS350B厚模塊及保護(hù)電路、控制電路和輸出變壓器B3構(gòu)成，其特征在于采用四抽頭變壓器B1和由兩個三極管復(fù)合放大器控制推動的繼電器J1、J2連接構(gòu)成的邏輯穩(wěn)壓電路；通過繼電器K與穩(wěn)壓輸出電路相接的變壓器B2和接在B2的次級繞組上的25A橋堆全橋整流電路、接在整流電路輸出端的濾波電容C4、漏放電阻R9構(gòu)成直流充電回路；UPS350B型集成塊的兩C腳與逆變輸出變壓器B3的初級繞組的兩邊相接，它的E腳與充電回路輸出端的負(fù)極相接，B3的初級繞組的中心抽頭通過開關(guān)S2接充電回路輸出端的正極，UPS350集成塊的管腳E與管腳C間，接有保護(hù)二極管D6、D7和削波峰電容C8、C9，它的K腳與控制電路中的繼電器J3的常開觸點J3-2相接，變壓器B3的中心抽頭接在繼電器J3的常閉觸點J3-1上，又在J3-1與UPS350B的管腳E間并接了由電阻R20和LED4串聯(lián)的欠壓指示電路，在管腳E與繼電器J3的常開觸點J3-2間，接有由電阻R19、發(fā)光管LED3串聯(lián)的逆變指示電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓逆變電源，其特征在于三極管BG1、BG3的集電極分別通過限流電阻R3、R6與BG2、BG4的基極相接，BG1、BG3的基極分別通過反饋電阻R4、R7與BG2、BG4的集電極連接，構(gòu)成兩個相同復(fù)合放大器；整流管D2同濾波電容C1并接到BG2、BG4的發(fā)射極，D2的輸入端接變壓器B1的抽頭1，電容C1的另一腳接地，構(gòu)成兩個復(fù)合放大器的工作電壓電路；整流管D3、降壓電阻R2、微調(diào)電阻W1串聯(lián)后，D3端接在同變壓器B1的抽頭2相接的繼電器J1的常閉觸點J1-2上，W1端接地；BG1的基極接在R2、W1間，構(gòu)成了BG1的取樣偏壓電路；整流管D4、降壓電阻R5和微調(diào)電阻W2串聯(lián)后，D4端接在同B1的抽頭3相接的繼電器J2的常開觸點J2-2上，W2端接地，BG3的基極接在R5與W2間，成了BG3的偏壓電路；J1、J2分別接在BG2、BG4的集電極與地間；構(gòu)成了交流穩(wěn)壓控制電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓逆變電源，其特征在于三極管BG7、BG9的集電極分別通過限流電阻R14、R17與三極管BG8、BG10的基極相接，BG7、BG9的基極分別通過反饋電阻R15、R18與BG8、BG10的集電極連接，形成兩個相同復(fù)合放大器，R13串接W4，作為BG7的偏置電路，R16串接W5作為BG9的偏置電路，直接接到直流充電回路的輸出極上，BG8、BG10的發(fā)射極接直流充電回路的正極，它們的集電極接上繼電器J4、J5后，同直流充電回路的負(fù)極相接，繼電器K的一極接充電回路正極，另一極與繼電器J4、J5相接，構(gòu)成充電控制電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穩(wěn)壓逆變電源，三極管BG5的集電極與BG6的基極，通過限流電阻R11相接，BG5的基極與BG6的集電極，通過反饋電阻R12相接，形成復(fù)合放大器；接在充電回路輸出端的正極與負(fù)極間的R10、W3，串聯(lián)形成BG5的偏置電路，BG6的發(fā)射極接充電回路輸出端正極，繼電器J3接在BG6的集電極與充電回路負(fù)極間，變壓器B3的次級有可完成160V至250V電壓調(diào)控的10個抽頭，分別接在波段開關(guān)S3的10個接線頭上，構(gòu)成逆變及其控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4所述的穩(wěn)壓逆變電源，其特征在于在穩(wěn)壓輸出、逆變輸出電路中分別接有電壓表V1、V2，充電回路中串入雙向直流電流表A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2、3、4所述的穩(wěn)壓逆變電源，其特征在于在市電整流回路輸出端的正負(fù)極間，并接了由型號為7812的三端穩(wěn)壓塊和電風(fēng)扇M構(gòu)成的冷卻機(jī)構(gòu)。
專利摘要一種穩(wěn)壓逆變電源,由穩(wěn)壓、充電、逆變、控制、保護(hù)指示電路構(gòu)成。采用四抽頭變壓器B
文檔編號H02J7/00GK2276682SQ9621106
公開日1998年3月18日 申請日期1996年5月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月8日
發(fā)明者郭光湘, 張兆慶 申請人:郭光湘