專利名稱：一種適用于各式電子整流濾波器的保護(hù)節(jié)能限流電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子整流濾波器，特別是一種適用于各式電子整流濾波器的保護(hù)節(jié)能限流電路簡(jiǎn)稱一種保節(jié)限(BJX)電路。
業(yè)內(nèi)人士個(gè)個(gè)皆知，電子設(shè)備通常都要有一個(gè)(或幾個(gè))輸出電壓的直流電源；人人都曉，整流濾波電容平滑濾波、充放電時(shí)間常數(shù)控制的雙重作用；容量愈大、貯能愈多、效果愈好，充放電時(shí)間愈長(zhǎng)。一臺(tái)關(guān)機(jī)(間隔長(zhǎng)于十倍放電時(shí)間常數(shù))待用的電子設(shè)備，在開(kāi)閉(按通、斷開(kāi)、短路及電勢(shì)和元件參數(shù)的實(shí)然變化)時(shí)，使電路由一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)(關(guān)機(jī)或開(kāi)機(jī))到另一個(gè)穩(wěn)定(停機(jī)或運(yùn)行)狀態(tài)出現(xiàn)的過(guò)渡過(guò)程稱為暫態(tài)過(guò)程，這個(gè)暫態(tài)過(guò)程對(duì)各式電子整流電路帶來(lái)利害攸關(guān)的潛在危害。在開(kāi)關(guān)開(kāi)閉后t→0+的瞬間，整流輸出的脈動(dòng)電流通過(guò)整流電路綜合的等效內(nèi)阻Rn(包括變壓器次級(jí)直流線阻漏抗Rbn、整流二極管VD的正向電阻Rdn、濾波電容等效損耗電阻Rcn=ZK/WCε、開(kāi)關(guān)接觸電阻、連接線路的線阻Rmn)向電容C充電，同時(shí)向負(fù)載供電；如果整流直接取自市電220伏電源，由于市電電源內(nèi)阻極低，在開(kāi)機(jī)瞬間，1只330μF的濾波電容在橋式整流電路中，如在綜合的等效內(nèi)阻的串聯(lián)電路上不加入限流電阻Rxn，開(kāi)機(jī)間的峰值電流達(dá)50A左右；考慮開(kāi)關(guān)接觸電阻、線路線阻Rmn，二管的正向電阻Rdn的限流作用，瞬峰電流雖比實(shí)際值略小一些，但仍可足以沖擊損壞開(kāi)關(guān)、二極管、濾波電容，甚至危及電網(wǎng)。
隨著家庭影院大功率寬動(dòng)態(tài)擴(kuò)音設(shè)備的普及應(yīng)用，對(duì)直流電源的低內(nèi)阻強(qiáng)輸出更為迫切、更加突出，都希望加大濾波電容的容量來(lái)獲得更大的貯能與轉(zhuǎn)換釋放，時(shí)下104～105μF巨容濾波已趨之若騖，成為時(shí)尚。從充電過(guò)程中，電容器貯能、電路電阻耗能相等Wc=Wr=1/2CE2；分析式中因子，可發(fā)現(xiàn)增加電容量C的數(shù)值，貯能可成比例增加，若C從104μF增加到105μF,Rcn則下降了十倍，其它不變情況下，使Rn明顯下降，瞬間峰流將大大地增加，潛在的因素進(jìn)一步加劇，這是其一；容量過(guò)大，充放電時(shí)間常數(shù)呈十倍延長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的放電，電容貯能得不到及時(shí)復(fù)充補(bǔ)給，效果也適得其反，這是其二；由于Wc正比于電源E的平方，因此提高電源電壓E是增加貯能一個(gè)行之有效的途徑。
本發(fā)明的目的在于提供一個(gè)可以串接在各式電子整流濾波電路里的一種保節(jié)限(BJX)電路，利用隨機(jī)調(diào)變的動(dòng)態(tài)限流電阻，適應(yīng)電路由暫態(tài)過(guò)程向穩(wěn)態(tài)過(guò)程狀態(tài)的變化，適時(shí)適度地把瞬峰電流限制壓低，爾后旁路直通，提供一個(gè)動(dòng)作明快、穩(wěn)定可靠的保護(hù)環(huán)節(jié)；以解除傳統(tǒng)程式整流濾波電路對(duì)高壓饋電、巨大電容濾波的雙重限制；并根據(jù)電路及負(fù)載要求，選配反向電壓耐受強(qiáng)度、整流電流密度高，熱時(shí)間常數(shù)大、過(guò)電流過(guò)電壓耐量夠的基本元件，適合于各種場(chǎng)合、寬范圍供電的安全優(yōu)質(zhì)直流電源的需求。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的采用瞬峰壓頂、二次整流、定額啟動(dòng)、穩(wěn)態(tài)直通技術(shù)；由控制信號(hào)形成電路(1)、伺服導(dǎo)通監(jiān)控電路(2)、隨機(jī)調(diào)節(jié)執(zhí)行電路(3)、瞬峰壓頂限流電路(4)組成，其方框圖見(jiàn)

圖1。其特征在于控制信號(hào)形成電路(1)先與伺服導(dǎo)通監(jiān)控電路串接，后分三端輸出，定額啟動(dòng)控制信號(hào)的輸出端再與隨機(jī)調(diào)節(jié)執(zhí)行電路的控制極G連接，另兩端與電路(3)、(4)同極性并聯(lián)；運(yùn)用配接時(shí)，將受保電路從濾波電容器負(fù)極引線靠近整流二極管的正極端處斷開(kāi)，把保節(jié)限電路按電流流極性要求串接進(jìn)去。
所述的控制信號(hào)形成電路(1)是由二次整流二極管1VD1，本電路的降壓濾波電阻1RP1，濾波電容1C1、負(fù)載電阻1R1連接構(gòu)成；所述的伺服導(dǎo)通監(jiān)控電路(2)由穩(wěn)壓二極管1VD2、對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行再次濾波并起限流作用的電阻1R2、抗干擾電容1C2組成；所述的隨機(jī)調(diào)節(jié)執(zhí)行電路(3)由單向可控硅1VS1構(gòu)成；所述的瞬峰壓頂限流電路(4)由大功率可調(diào)線繞電阻1RP2構(gòu)成。
保節(jié)限(BJX)電路原理圖見(jiàn)圖2。
工作原理假設(shè)有一個(gè)等效內(nèi)阻Rn和負(fù)載電阻Rfz都同為10歐姆的整流濾波電路，在整流脈動(dòng)電流輸出端并聯(lián)一個(gè)容量為104μF的濾波電容C。在正半周二極管導(dǎo)電期間，電源在向負(fù)載供電的同時(shí)向電容C充電；在脈沖技術(shù)中，通常認(rèn)為，當(dāng)t=(3-5)RC時(shí)，電容器被充電可上升至95～99.3％的幅度，就此電路RC元件參數(shù)，歷時(shí)0.15～0.25秒，充電暫態(tài)結(jié)束，電容電能即可認(rèn)為充足。當(dāng)電容器端電壓Uc大于二極管兩端饋電電壓。二極管因反向而截止，電容器上的貯能以電壓Uc向負(fù)載Rfz放電，歷時(shí)0.3～0.5放電暫態(tài)完畢。隨后電路轉(zhuǎn)入穩(wěn)定的工作狀態(tài)。
由于保節(jié)限電路的串入，開(kāi)閉后瞬間t→0+；充電電流流經(jīng)1RP2的同時(shí)也流過(guò)1VD1進(jìn)行二次整流。因?yàn)榭刂菩盘?hào)形成電路，伺服導(dǎo)通控制電路的時(shí)間常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于主電源濾波的時(shí)間常數(shù)，經(jīng)過(guò)二級(jí)RC濾波及阻尼限流，控制信號(hào)由1RP1調(diào)節(jié)，在負(fù)載電阻1R1上降壓，輸送到穩(wěn)壓二極管1VD2進(jìn)行定額監(jiān)控，經(jīng)由1R2送到1VS1的控制極，控制1VS1的兩端壓降，也即動(dòng)態(tài)電阻，經(jīng)過(guò)時(shí)間常數(shù)的配合調(diào)節(jié)，使1RP2在暫態(tài)期間不被1VS1短路，達(dá)到瞬峰壓頂降低了充電電流；在充電暫態(tài)結(jié)束直至穩(wěn)態(tài)工作期間，1VS1始終保持導(dǎo)通，端電壓減小，亦即動(dòng)態(tài)電阻變小，旁路了1RP2，確保穩(wěn)態(tài)直通，大大地降低人工增設(shè)的限流電阻阻值，降低了內(nèi)阻，提高了輸出，減小功耗、提高了效率。只要適當(dāng)選擇1RP2使其滿足限流的要求，選擇1VS1保證使其能安全工作于功率需要的電流強(qiáng)度；就可完全解除傳統(tǒng)電路對(duì)饋電電壓高、濾波電容容量大的束縛和限制，為電子整流濾波高電壓大電容運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)。
次級(jí)電壓為32伏的橋式整流濾波電路串入1RP2=10歐姆的保節(jié)限電路后，用自配的雙向直流電流表，對(duì)相同電壓不同濾波電容容量的充電電流進(jìn)行測(cè)試，相應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表(1)；固定濾波電容容量、改變饋電電壓，充電電流相應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表(2)；直接饋電市電電網(wǎng)橋式整流濾波的充電電流相應(yīng)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表(3)。
整理、分析表(1)、(2)、(3)，可見(jiàn)(1)、同一電路串接了保節(jié)限電路后，開(kāi)機(jī)瞬間的峰值電流有幾十至成百倍的防護(hù)性減?。?2)、同一電路串接了保節(jié)限電路后，在限流電阻上的降壓有十幾至幾十倍的減小；(3)、同一電路串接了保節(jié)限電路后，二百三十伏市電直接整流220F電容濾波，限流電阻1RP2=10歐姆，其兩端壓降，直通效果不佳時(shí)，壓降為12伏，直通效果良好，壓降為0.38伏，限流電阻功耗由15瓦降低為0.364瓦減少功率損耗400多個(gè)百分點(diǎn)。
由此可知，串接保節(jié)限電路，可以使傳統(tǒng)電路采用高電壓、大電容狀態(tài)工作；能使電源升格，進(jìn)入低內(nèi)阻、強(qiáng)輸出、高效率的擋次，達(dá)到抗沖擊、穩(wěn)定可靠的安全運(yùn)行。
實(shí)施本發(fā)明，進(jìn)行保節(jié)限電路和受保電路的配接，對(duì)于有隔離交壓器傳統(tǒng)電路的串接，無(wú)須贅述。用RC降壓直接與電網(wǎng)連接半波整流電路，建議用圖(3)；用可控硅交流調(diào)壓，適用于寬范圍電壓、電流的整流濾波電路，建議用圖(4)；電子管擴(kuò)音機(jī)無(wú)變壓器的燈絲電源，建議用圖(5)；電子管擴(kuò)音機(jī)高壓倍壓電源，建議用圖(6)；進(jìn)行連接。
綜合數(shù)據(jù)表 表一(1)
綜合數(shù)據(jù)表表(2)表(3)
權(quán)利要求
1.一種適用于各式電子整流濾波器的保護(hù)節(jié)能限流電路，簡(jiǎn)稱一種保護(hù)節(jié)能限流電路(BJX電路)，是由控制信號(hào)形成電路(1)、伺服導(dǎo)通監(jiān)控電路(2)、隨機(jī)調(diào)節(jié)執(zhí)行電路(3)、瞬峰壓頂限流電路(4)構(gòu)成。其特征在于控制信號(hào)形成電路(1)與伺服導(dǎo)通監(jiān)控電路(2)串接后，以三個(gè)端點(diǎn)形式與外電路電氣連接，定額起控信號(hào)輸出端與電路(3)的可控硅控制極連接，其余兩端與電路(3)、(4)依極性并聯(lián)；本電路按電流流向串接于欲被保護(hù)直流電源的濾波電容與地之間、靠近整流二極管輸出端點(diǎn)連線的斷開(kāi)處；接地電位的公共點(diǎn)維持在原接地端點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保節(jié)限(BJX)電路，其特征在于控制信號(hào)形成電路(1)是由二次整流二極管1VD1，限流、RC濾波電路電阻1RP1、濾波電容1C1、負(fù)載電阻1R1構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述保節(jié)限(BJX)電路，其特征在于伺服導(dǎo)通監(jiān)控電路(2)是由穩(wěn)壓二極管1VD2、二級(jí)RC濾波及抗干擾電路的限流電阻1R1，電容1C2組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保節(jié)限(BJX)電路，其特征在于隨機(jī)調(diào)節(jié)執(zhí)行電路(3)是由按電路參數(shù)、容量要求選配的單向可控硅1VS1組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保節(jié)限(BJX)電路，其特征在于瞬峰壓頂限流電路(4)是由按電路參數(shù)、容量要求選配的大功率可調(diào)(或固定)電阻(電位器)1RP2組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于各式電子整流濾波器的保護(hù)節(jié)能限流電路,簡(jiǎn)稱一種保節(jié)限(BJX)電路;采用瞬蜂壓頂、二次整流、定額啟動(dòng)、穩(wěn)態(tài)直通技術(shù);由控制信號(hào)形成電路、伺服導(dǎo)通監(jiān)控電路、隨機(jī)調(diào)節(jié)執(zhí)行電路、瞬峰壓頂限流電路組成;性能達(dá)標(biāo)的工作電路,動(dòng)作明快,可靠穩(wěn)定;其削峰限流,減耗降溫,抗沖保護(hù),功效顯著;尤其是解除了傳統(tǒng)程式電路對(duì)高電壓、大電容濾波的限制,保護(hù)了構(gòu)件,保證受保電路低內(nèi)阻、大功率、高效率的安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02H9/02GK1231537SQ9910321
公開(kāi)日1999年10月13日 申請(qǐng)日期1999年3月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月29日
發(fā)明者陳基生, 陳兆 申請(qǐng)人:陳基生