CN106406413B - Npn管串联多点式检测保护电源 - Google Patents

Abstract

NPN管串联多点式检测保护电源，属于电子技术领域由通道二极管单元、通道取样单元、前级放大单元、三端集成稳压电路、电流监测单元、电流监测显示单元、电流保护起动单元、整流输出端过压保护起动单元、互补电路、限压单元、阀值连续可调单元、稳压输出监视单元、稳压输出端保护单元、故障系统声光指示单元组成。形成以NPN三极管连成一种串在通道线路中的电流放大管形式，实现对线路电流变化进行监测与保护，并实现对整流输出与稳压输出关键两点，进行监测与保护，采用声光共存效果的监测与保护效果，实施后保护严密，保护全面，实现电压与电流的双重监测与保护，形成对输入、输出的双重监控与保护，适用于观察产品中存在的薄弱环节。

Description

NPN管串联多点式检测保护电源

技术领域

本发明属于电子技术领域。

背景技术

电源是一个古老的话题，因为从有电子线路开始的第一天，就开始对电源的研究，因为一切电子电路都必须要电源才能工作。

电源也是一个新鲜的话题，因为在电子技术日新月异发展的今天，技术在不断更新，需要适应各种发展的需要的新电源。所以对电源的研究，一直是社会研究的重点。

稳压源是电子产品重要的组成部分，其性能的优异，直接关系到整体的性能，所以目前有很多优秀的稳压电源集成电路，如78系列，79系列等等。上述这些集成系列虽然 有很多优点，但它是一种普及型的稳压电路仍然不能满足目前电子产品日新月异的需要。例如，这上述稳压集成电路虽有保护，但是不能监测，更不能实现光与声音共存的监测与保护。

例如本企业曾申请了多个关于保安器材的产品。这些器材的产品对电源的要求就很高，苛求度将远远高于普通家电，按传统的设计方案是不能胜任的。原因如下：

一、电源往往是电器，最易出故障的重点部位。特别是在雷雨季节到来之际，对普通家电，可以采用拨掉电源来预防，在需要用时，（如需要看电视时），重新插上。否则无法看电视，提示性很强，可以立即恢复，而保安类产品相对很困难，因为在拨掉电源后，不易直观提醒，只能靠回忆，但高节奏的生活，容易忘掉，成为保安空白。

二、现在虽然有避雷器类的产品，但具了解，其吸穿在100伏以内的很难买到，更别说是在30伏以内的（现在的78系列，输入电压只能为30伏）。

三、一般的家电发生故障，维修方便。但保安类产品，需要定点维修。而这种维修，需要抢时间，因此如何能准确地判断出故障产生的部位，是电源，还是负载。

四、除了雷击外，电网的波动，也是容易引起电子产品易损坏的重要原因，因此必需要有更强的适应能力。

五、特别重要的一点是，无法可靠而准确地对保安器进行监测。现在的产品，只能定期地进行模拟实验，以检验产品现在处于正常或非正常状态，但是这种模拟只是一种被动式的监测与检验，因为这种监测是有次数的，不是一有问题就能主动的被人为发现，从而加以解决。

业内人事都知道，如果负载发生故障，其电源电压，与负载总电流会发生严重变化，因此可以从电源的工作变化来观察与检验整个负载的工作状态。在贵重的仪器中，有专门的仪器进行观察，但是那样的成本高，难以普及。

但是目前的多数资料介绍，技术主要情况如下：

1、多数资料的介绍只能对电流进行粗糙的监测（如电流有无的监测），如附图3所示。而不能对电流的变化进行放大后监测，因而存在两方面的不足，一是无法引出声讯检测信号，二是检测的精度达不到要求。其常用线路如图3。

2、只能做到某点的某一方面的监测与保护，如只能实现对电流，或电压的监测与保护，而不能做到电流与电压共存的全面监测与保护。

3、只能做到故障区域一个方面的监测或保护，如是外界因素（雷击与市电）而造成的过压保护，或对负载原因造成的过流保护，但是却不能实现对电源本身出现问题而产生的监测与保护，（因为电源常常是故障产生的重点区域），因此不能做到多个面的、即多点的共同监测多种保护。

4、在监测的效果不能实现光与声的共存的警示，因而提示性不强，同时维修人员也不能根据指示迅速与准确地判断出故障发生的区域。

5、缺乏响应快，过压保护的阀值为灵活可调线路。

6、缺乏全面与价格的统一，多种先进效果与可操作性的统一的线路。

7、本型的显著特点是。

由于上述上原因，所以现有资料难以解决提出的5点问题。

发明内容

为弥补现有稳压电路功能的不足，本发明的手段一是，以三极管连成一种串联在通道线路中电流放大管形式，实现对线路电流的变化进行监测与保护，二是对线路中整流输出与稳压输出关键两点，进行监测与保护，三是采用声光共存效果的监测与保护效果，其目的是创新一种集监测，保护，稳压一体，并有着多种亮点的电源电路，从而大大丰富电子线路中电源线路，推动电源电子线路的发展。

本发明所采用措施是，

1、NPN管串联多点式检测保护电源由防雷器，通道二极管单元，通道取样单元，前级放大单元，三端集成稳压电路，电流监测单元，电流监测显示单元，电流保护起动单元，整流输出端过压保护起动单元，互补电路，限压单元，阀值连续可调单元，稳压输出端监视保护单元，故障系统声光指示单元组成。

NPN管串联多点式检测保护电源形成了NPN三极管串联在通道线路中以电流放大管方式实现：一是实现对线路电流的变化进行监测与保护，二是对线路中整流输出与稳压输出关键两点，进行监测与保护，三是采用声光共存效果的监测与保护效果的NPN管串联多点式检测保护电源。

通道二极管单元由数个二极管串联而成。

通道取样单元由取样电阻、隔离电阻二、隔离二极管一组成。

其连接方式是：电流监测管的集电极接整流输出，通道二极管单元接在电流监测管的集电极与基极之间，取样电阻的一端接电流监测管的基极，另一端接前级放大单元中前级三极管的集电极，隔离电阻二的一端接电流监测管的发射极，隔离电阻二的另一端接隔离二极管一正极，隔离二极管一负极与前级放大单元中前级三极管的集电极连接。

前级放大单元由前级三极管与基极电容组成。

限压单元由上偏电阻、下偏电阻与限压稳压管组成。

其连接方式是：上偏电阻接在前级三极管的集电极与基极之间，下偏电阻接在前级三极管的基极与地线之间，基极电容与下偏电阻并联，限压稳压管的负极端接前级三极管的基极，限压稳压管的正极端接地线。

电流监测单元由电流监测管、电流启动控制管、控制电阻组成。

电流保护单元由或门二极管一与启动电阻一组成。

电流监测显示单元由隔离电阻一与发光管一组成。

控制电阻的一端接前级三极管的集电极，控制电阻的另一端接电流启动控制管的基极，电流启动控制管的发射极与电流监测管的发射极相接，电流启动控制管的集电极为两路，一路与电流监测显示单元隔离电阻一的一端相接，隔离电阻一的另一端接发光管一到地线，另一路与电流保护单元启动电阻一的一端相接，启动电阻一的另一端接或门二极管一的正极，或门二极管一的负极接互补电路中互补电路NPN管的基极。

整流输出端过压保护起动单元由门坎稳压管二、或门二极管二、启动电阻二、隔离二极管二组成。

其连接方式是：门坎稳压管二的负极端连接整流输出，门坎稳压管二的正极端接启动电阻二的一端，启动电阻二的另一端接或门二极管二到互补电路中互补电路NPN管的基极，隔离二极管二的正极接前级三极管的基极，隔离二极管二的负极接互补电路NPN管的集电极。

互补电路由互补电路NPN管、互补电路PNP管、微分式反馈电容、反馈电阻、放电电阻一、交连电阻、放电电阻二组成。

交连电阻连接在互补电路NPN管的集电极与互补电路PNP管的基极之间，微分式反馈电容的一端接互补电路PNP管的集电极，微分式反馈电容的另一端接反馈电阻到互补电路NPN管的基极，放电电阻一接在互补电路NPN管的基极与地线之间，放电电阻二接在互补电路PNP管的集电极与地线之间，互补电路NPN管的发射极接地线，互补电路PNP管的发射极接前级三极管的集电极。

阀值连续可调单元由稳压可调三极管、稳压可调上偏电阻、稳压可调上偏保护电阻、稳压可调下偏电阻组成。

稳压输出端监视保护单元由保护可控硅、触发电阻、发光管三组成。

其连接方式是：稳压可调上偏电阻的一端接稳压电压输出，稳压可调上偏电阻的另一端串联稳压可调上偏电阻保护到稳压可调三极管的基极，稳压可调三极管的集电极接一个电阻到稳压电压输出，稳压可调三极管的基极接稳压可调下偏电阻到稳压可调三极管的发射极。

触发电阻的一端接稳压可调三极管的发射极，触发电阻的另一端接保护可控硅的控制极，保护可控硅的阴极接地线，发光管三的正极接互补电路NPN管的集电极，发光管三的负极接保护可控硅的阳极。

三端集成稳压电路的输入端接前级三极管的发射极，三端集成稳压电路的输出端即是稳压电压输出，也即是NPN管串联多点式检测保护电源的输出。

故障系统声光指示单元由语音体、隔离电阻三、发光管二组成。

语音体接在互补电路PNP管的集电极与地线之间，隔离电阻三的一端接互补电路PNP管的集电极，隔离电阻三的另一端接发光管二到地线。

2、微分式反馈电容是无极电容。

3、防雷器接在整流输出与地线之间，防雷器选用耐压值35V以下的。

进一步说明：

一、NPN管串联多点式检测保护电源实现对总电流监测与保护的说明。

（1）、其意义。

本监测与保护主要是：电流监测管（图2中的101）为NPN三极管，过流启动控制管为PNP三极管，（图2中的121），并由NPN与PNP两三极管连成了一种特殊的串联（线路的）放大线路。由于三极管能对变化的电流进行放大，所以突出的效果：一是有很高的灵敏度，二是能对负载与三端集成稳压电路两方面出现的故障进行监测与保护，因而监测与保护全面。

（2）、形成的原理。

主通道二极管单元（图2中的102）的连接使电流监测管的集电极与基极形成2.1伏以上的反压，使电流监测管具备了工作的必要条件，用一个电阻即是取样电阻（图2中的103）串在了电流监测管的基极与发射串联的隔离电阻二、隔离二极管一支路输出端之间，可以取出电流的大小变化情况。发射极所串联的隔离二极管一（图2中的107）主要起到两重作用，一是隔离作用，即是主通道的总电流被隔离不会反流到发射极所连的显示部分，造成电流显示误判。反之发射极产生的电流必定是电流监测管放大后的电流。二是成为电流监测管的重要通道作用，使电流监测管的集电极，反压高于基极，同时也更高于发射极，因而使三极管满足工作的所有条件。也即是当取样电阻的压降满足该管的正向偏置时，该管导通。当该管导通后，过流启动控制管（图2中121）的发射极才可能有电流，成为该管开通的必要条件。所以当取样电阻的电压在大于1.4伏时，（电流监测管的基极与发射极正向电压为0.7伏，过流启动控制管发射极与基极正向偏置仍为0.7伏，）两管同时开通，输出电流激励互补电路动作翻转。互补电路NPN三极管（图2中207）集电极为低位，立即钳位前级三极管（图2中301）关闭，发射极不再有输出。同时互补电路PNP管（图2中208）集电极输出电流激励语音体（图2中211）与发光管二（图2中214）警示。

（3）、效果与特点分析。

A、由互补电路具有强烈的正反馈，所以当过流时产生的保护时，在翻转过程中是“雪崩”式的，响应极快。

B、由于主通道二极管具有很小的内阻，所以无论电流多大其两端电压均会只有1.4伏左右。而取样电阻的电压不会超过1.4伏就会动作，所以对整流输出端不会造成有效电压的较大下降。

C、监测很灵敏。在电流监测管采用NPN三极管放大，且与过流启动控制管（图2中的121）配合后，有很高的灵敏度。由于过流监测与保护是一种重要监测与保护，其故障涉及面广，因素包括外界与内因两方面，采用两管的组合后其输出形成了“与”的关系，可以进一步避免监测与保护的失误。

D、监测很准确。由于取样电阻（图2中的103）的两端电压超过1.4伏；即是两管的正向偏置后，就有输出，反之无输出，所以使监测与保护准确而可靠。

E、由于产生电流过大的原因有外界因素，在外界故障消除后电流可能变小，所以指示能够自愈的。

二、NPN管串联多点式检测保护电源 对整流输出端重点监测与保护点的过压速断监测与保护的说明。

（1）、意义。

该电路主要针对外界有意外形成的保护，如雷击，或市电外线路意外引起的升高。虽然现在市面有避雷器产品，但是吸穿电压在100伏以下的产品很难买到，更别说是36伏以下的产品。

（2）、形成的原理。

当整流输出有较高的电压，且超过门坎稳压管二（图2中的201）的稳压值电压后，保护支路导通，使互补电路迅速作用。

由于互补电路设计有正反馈支路，因而响应极快，使互补电路NPN管（图2中的207）集电极为雪崩变低，因而钳位三端集成稳压电路输入端的前级三极管（图2中的301）迅速截止，产生速断因而形成保护。

由于互补电路PNP管（图2中的208）由截止变为饱和的过程中，该管集电极有电，所以带动发光管二发光（图2中的214），其语音体（图2中的211）发声。

（3）、线路特点分析。

由于互补电路有强烈的正反馈，所以保护为雪崩式，其效果一是响应极快，二是互补电路NPN管集电能迅速到零位，所对前级三极管的基极能迅速降零位。

由于互补电路设计的反馈为微分状态的强烈的正反馈，所以有以下优点：一是当雷击或过压结束，会自动恢复，因为微分式反馈电容（图2中的209）具有时间性。二是如果雷击或过压为连续的为瞬态，但是因为存在正反馈，所以将时间进行了延时，进一步减少了冲击风险。三是因为反馈支路有充电与放电的两个时间常数，在这两个时间常之内，互补电路PNP管处于导通状态，所以此时发光管二与语音体指示均有反应，不会因过压时间过短而产生监测指示的失效。

由于本部分的门坎支路中的门坎稳压管二的稳压值，可以很方便地找到，所以门坎值高计灵活，也可以很方便的实施。

由于互补电路PNP管在翻转时有高位输出，所以光与声的警示很可靠。

（4）、防雷与过压保护效果好的措施说明。

主要原因是采用多重保护设计。

整流输出端对连有避雷器，有雷击时，其涌流将速入地，形成 防雷第一级保护。由于总通道级中设计有前级三极管，该管采用了高反压三极管，其反压可为400伏，抗反压能力强（一般三端集成稳压电路只有35伏），所以形成二极保护。加之前级三极管对地连接有限压稳压管（图2中的305），该管基极上偏电阻（图2中的302）成为降压电阻，可防涌流，确保基极基本稳定，因而可保证基本的输出稳定，所以形成第三极防雷保护。特别是设计有过压速断保护，能起到了良好的保护作用，所以整体电路防雷性能强。

三、对三端集成稳压电路的输出端监测与保护点的过压速断监测与保护的说明。

（1）、意义。

该保护主要是检查三端集成稳压电路内部损坏后产生的一种保护，如果三端集成稳压电路损坏，其输出的稳压值必定会升高，则对负载产生过压的严重危害，由于是电源常常故障损害的重点部位，所以有必要对单独进行监测与保护。

（2）、形成的原理。

当稳压输出端电压升高后，阀值连续可调单元所形成的门坎电压突破，保护可控硅（图2中的602）。迅速饱和导通，钳位三端集成稳压电路（图2中的401）输入端的前级三极管（图2中的301）的基极，迅速关闭电源，而形成保护。

保护可控硅饱和导通，保护可控硅控制极所接的发光管三（图2中的601）通电，所以有长亮的光指示。

（3）、线路特点分析。

A、该点保护的门坎采用连续可调的三极管模拟电路，所以保护适应面很广。

以78系列为例，三端集成稳压电路稳压值不一样，如稳压值分别有5伏，6伏，8伏12伏，所以过压的标准不一样。而对应的稳压二极管不好与此配合。由于三端集成稳压电路输出端保护支路的门坎值是采用了连续可调的三极管模拟电路，其模拟的稳压二极管的门坎值选择灵活且连续可调，因而设计保护的标准可以灵活制定，不会受到限制，所以可以适应所有三端集成稳压电路。形成的原理是，当该管的上偏电阻增加后，该电阻上分压增大，基极与发射极的分压减少，也由于三端集成稳压电路输出端的保护可控硅有强列的正反馈，所以保护是雪崩式的，很迅速，保护有力。

由于这种保护是因为三端集成稳压电路损坏而引起，必需修理，所以这种保护不会自愈，所以指示灯只长期亮，一直要告之使用者，直到修复。

四、三处发光管与语音体指示共存的好处说明。

因为有声响，所以维护者可以很灵感地收到报警信息，引起注意。

所形成的两点过压监测与总电流监测，所以可以很方便地进行分析与判断出故障的区域。其中逻辑如下：

1、三端集成稳压电路发生故障时，发光管二（图2中的214）与发光管三（图2中的601），均会闪亮，同时语音体（图2中的211）会出现声响。

2、负载电路发生故障时，发光管一（图2中的105）长亮，同时会出现声响。

3、整流输出电压过高，发光管二会亮，同时会出现声响。

4、发光管闪亮后恢复，表示故障自动排除，告诉使用者可能存在市电有波动的情况，或外线有一定故障。需要检查维修。

五、三端集成稳压电路电路输入端的前级三极管设计的说明。

前级三极管（图2中的301）可以承受很高的反压，所以对三端集成稳压电路有很好的保护作用。

（1）、在基极用下偏电阻（图2中的303）代替基极传统下偏稳压管的意义

该管的基极电压由上偏电阻（图2中的302）与下偏电阻（图2中的303）分压成一个固定电压，在正常的市电时，这个电压符合三端集成稳压电路的输入电压的正常要求，也是稳定的。但在波动时，一是基极电容（图2的中304）不能跃变，减少了这种变化，二是如果存在波动，由于发射极的输出在一个较大的区间均能满足三端集成稳压电路的输入电压要求。但用这种下偏电阻代替却大大地提高了基极回路的可靠性。其原因是仅管在理论上，电阻与稳压管的可靠性基本一样，但因实际的生产后，经过了流水线后，稳压管的可靠性将大大于电阻。

（2）、基极连接有限压稳压管（图2中的305）的意义。

当整流输出电压过高，如雷击涌压很大，该管基极电压猛升，当达到限压稳压管限压之值时，该路开通，因此该管输出仍不会高于后级的三端稳压集成电路输入端最高电压。由于在正常情况下，该限压稳压管被低的基极电压钳位，即是上偏电阻与下偏电阻的分压值低于限压稳压管的稳压值，所以该管无电流通过，处于断流状，所以不产生电磨损，不会损坏。这样将大大提高了该限压稳压管（图2中的305）的可靠性。

六、具有较宽的市电输入电压说明。

1、可以工作在市电较宽的范围。

前级放大单元中的前级三极管（图2中的301）为大功率高反压三极管，其集电极的反压可高达300伏，所以电源变压器的二次侧的电压可以适当的高一些，因此市电较低时电源变压器的二次侧的电压仍能满足器件的要求。而在因此市电较高时，其整流输出仍不会高于300伏，因而不至于对前级放大单元中的前级三极管（图2中的301）造成伤害。同时在市较低时，也能工作。所以本发明有较宽的市电工作范围。

2、在市电出现意外波动时不易被损坏。

也因为上述原因，所以在市电意外波动时，不会轻易损害。

本发明实施后有以下显著的优点：

一、本发明实施后，集稳压，监测，保护为一体，而且三种功能都具有突出的性能。特别是形成的两点（整流输出端与稳压输出端），两参数（电压与电流）、两效果（光与声）的系统监测与保护，是十分先进的。他的最大好处一是有很强的保护作用，大大提升了可靠性。二是与特殊负载（如保安类负载）配合后，能将以前的“被动检查状态”变为了“主动发现状态”，所以有着特殊的意义 ，从而丰富了电子线路的的内容。

二、抗雷保护效果特好。因为一是形成了多级保护。二是抗雷的响应特快，因为NPN管与PNP形成的互补放大电路有很强的正反馈，所以响应快。三是门坎电压灵活可调，可以灵活地将门坎电压调到所需值，不会受到限制。

三、保护性能优异。

1、功能全面。能实现电压与电流的双重保护。

2、保护严密。一是对外界的因素造成的故障因素如电压过高能形成及时的保护，二是对内因如稳压电源出现的问题能及时保护。（因为电源常是故障的重点）。三是对内因负载产生的问题能保护。

3、对三端稳压集成电路的输出端保护电压输出值可以灵活可调，因而能与现代三端集成稳压电路进行很好地匹配。

四、监测性能优异。

一是监视显示全面，光声并存，提示性强。这对特殊负载如保安器材类，意义很重要，能使维护人员主动发现问题。

二是监测参数全面，有电压，与电流。

三是监测点全面：监测了由外界因素引起，还是由负载故障引起，还是由稳压电源内部引起。（由于电源处于长期的通电状态，常常是设备易损害的重点部位，所以本发明单列）。

四是对电流的监测亮点多。

A、灵敏度高，因为监测采用了放大电路，所以不只是仅对电流存在的有无的进行监测，而是能监测到电流的变化情况。

B、灵敏度灵活可调。因为取样电阻灵活可调。

C、准确而可靠。其原因是电流监测放大管与过流启动控制管的下向偏置成为了一个标准的比较门坎值，当高于此值起动，反之不起动。

D、对整流输出端的有效电压损失少。因为通道采用了二极管支路，降压损失仅为2.1伏（采用两只二极管时），取样电阻也仅为1.4伏（因为高于1.4伏时保护起动）。

E、通过监测的指示很容易判断出故障区域与原因其规律是：

1、三端集成稳压电路发生故障时，发光管二与发光管三，均会闪亮，同时语音体会出现声响。

2、负载电路发生故障时，发光管一长亮，同时会出现声响。

3、整流输出电压过高，发光管二会亮，同时会出现声响。

4、发光管闪亮后恢复，表示故障自动排除，告诉使用者可能存在市电有波动的情况，或外线有一定故障。需要检查维修。

五、稳压效果好，因为第二级稳压保留了三端集成稳压电路所有的优秀性能。其次是前级三级管基极对地有积分电容，电容电压不能跃变，因而存在一定的稳压作用，同时连接有限压稳压管，所以形成了第一级的稳压粗调稳压。

六、比传统的稳压电源有更宽的适应能力，在发生意外电压高，不会损坏。而在电压较低的地方与时段也能正常工作。

七、价格低廉，信价比高，体积小，适应性广，配套性强。

八、线路简洁，易生产与调试，原因一是因为线路中的调试点少。二是，很易量化。调试范围宽松，可操作性强。

九、这种产品可以用于对新产品的开发研究，用于对新产品的老化试验中，观察新产品那一部分存在薄弱环节。

附图说明

图1是NPN管串联多点式检测保护电源的方框原理图。

图中：1、整流单元输出；2、通道二极管单元；3、通道取样单元（取样电阻与隔离电阻二、隔离二极管一）；4、前级放大单元（前级三极管与基极电容）；6、电流监测单元（电流监测管、电流启动控制管、控制电阻）；7、电流监测显示单元；（含隔离电阻一与发光管一）；8、电流保护起动单元（或门二极管一与启动电阻一）；9、整流输出端过压保护起动单元（门坎稳压管二、或门二极管二、启动电阻二）；10、互补电路；11、限压单元（上、下偏电阻与限压稳压管）；12、阀值连续可调单元（稳压可调三极管及附加件）；14、稳压输出端监视保护单元（保护可控硅与发光管三、触发电阻）；15、故障系统声光指示单元（语音体及隔离电阻三、发光管二）；401、三端集成稳压电路；700、稳压电压输出。

图2是NPN管串联多点式检测保护电源一种实施方案的电子元件工程原理图。

图中：1、整流单元输出；100、避雷器；101、电流监测管；102、主通道二极管；103、取样电阻；104、隔离电阻一；105、发光管一、107、隔离二极管一；111、或门二极管一；120、控制电阻；121、过流启动控制管；122、隔离电阻二；134、启动电阻一； 201、门坎稳压管二；202、启动电阻二；203、或门二极管二；204、放电电阻一；205、隔离二极管二；206、交连电阻；207、互补电路NPN管；208、互补电路PNP；209、微分式反馈电容；210、反馈电阻；211、语音体；212、隔离电阻三；214、发光管二；215、放电电阻二；301、前级三极管；302、上偏电阻；303、下偏电阻；304、基极电容；305、限压稳压管；401、三端集成稳压电路；501、稳压可调上偏电阻；502、稳压可调上偏保护电阻；503、稳压可调下偏电阻；504、稳压可调三极管集电极电阻；505、稳压可调三极管；600、触发电阻；601、发光管三；602、保护可控硅；700、稳压电压输出。

图3是说明书上所用的监测电流的方法图。

图中：901、电流输入端；902、电流输出端；903、电流通道的稳压二极管；904、发光二极管；905、平衡电阻。

图4是说明书调试三端集成稳压电路时将输出电压升高的模拟方法图。

图中：401、三端集成稳压电路；401.1、新增加的上偏电阻；401.2、新增加的下偏电阻；401.3、电压表。

具体实施方式

图1、图2、图3、图4表达了一种制作实例。

一、选用元件：避雷器选择击穿电压为100伏以内的避雷器；三端集成稳压电路前级的前级三极管选用高反压大功率管3DD15，电流监测放大管放大系数为50---80，互补电路NPN管选用8050，互补电路PNP管采用8550，主通道二极管采用面结合型二极管，如EI4007（如果通道电流大还可采用其它型号），所有门坎稳压管选用功率为1W的，保护可控硅采用直流单向型类，三端集成稳压电路选用78系列。

二、焊接：按照图2的原理制作电路控制板，按照图2进行元件焊接。

三、通电的检查与调试：首先让电源接上负载。负载可由等效电阻代替，等效电阻一端接在电源输出端上，一端接在地线上。

1、对电流监测与保护的检查与调试。

调试取样电阻的灵敏度，此时用电压表的红表笔接在取样电阻（图2中的103）连接电流监测管（图2中的101）基极的一端，黑表笔连接在取样电阻另一端。

A、当等效电阻为正常的负载电流时，用此时取样电阻的两端电压应小于1.4伏，过流启动控制管（图2中的121）集电极无输出。

B、当等效电阻小于正常值时，即是负载电流稍超过正常值时，取样电阻的两端电压增加，并产生正向偏置，取样电阻两端电压应为1.4伏左右。过流启动控制管集电极应有输出。此时发光管一（图2中的105）与发光管二（图2中的214）亮，语音体（图2中的211）有声音提示。用电表测试互补电路PNP管（图2中的208）集电极为高位。

如果过流启动控制管无输出，首先测试电流监测管发射极，此时应有输出，如果不正确则可能是，主通道二极管（图2中的102）焊接反，因而使线路无电流。另一种情况是主通道二极管其中一个为短路，使电流监测管的集电极与基极之间电压过低仅为0.7伏。使电流监测管反压太低，不能正常工作。

如果电流监测管发射极有电，而过流启动控制管集电极仍然无电，此时应检查过流启动控制管基极所接的控制电路（图2中的120）是否脱焊，或是控制电阻的阻值太大，应对其调整，其规律是阻值越大，该管集电极电压越弱。

C、当负载电流稍超过正常值时一定值时（根据设计要求，如10%时），发光管一（图2中的105）与发光管二（图2中的214）亮。

D、当负载电流恢复正常值时（即是等效电阻恢复为正常负载值），发光管一与发光管二不亮。

2、对三端集成稳压电路输入端过压监测的检查与调试。

将直流调压器连接在整流输出。即是用直流调压器代替整流线路，采用两只电压表，第一只表连接直流调压器输出与地线间，用来测试输出电压。第二只表连接三端集成稳压电路电源输入端与地线之间测量三端集成稳压电路输入端电压。

A、确定整流输出端保护门坎电压如为30伏，则选限压稳压管（图2中的305）为30伏左右的稳压管焊接。当直流调压器电压高过30伏后，则第二只电表无电压，表示三端集成稳压电路输入端无电压。如果直流调压器持高，第二只电表将继续无电压，直流调压器电压恢复正常后，则第二只电压表电压恢复正常。在第二只电压表无电压期间，发光管二（图2中的214）亮。

B、当直流调压器电压恢复正常，即是小于30伏后，发光管二不亮。

3、对三端集成稳压电路输出端过压监测与保护的检测与调试。

（1）、检测与调整保护起动门坎值。

用电压表测量三端集成稳压电路的输出端。确定输出端保护的门坎电压，如比正常稳压值高10%伏，保护动作。

A、模拟三端集成稳压电路被损坏的情况，即是模拟损坏后稳压输出电压增高。

方法是断开三端集成稳压电路接地端，并在该端与地之间串联一只电阻即接地电阻，同时在三端集成稳压电路接地端与输出端连接一只电阻二即上偏调压电阻，这时输出端的电压会提高，（参见图4）调整两电阻的值，如将接地电阻的阻值增大，（或将上偏电阻的阻值减少），让三端稳压集成电路的输出端增加的电压达到所需值，如10%。这时电压表指示为高如10%的电压。

B、在确定门坎电压值后，调整保护起动。

稳压可调上偏电阻，（图2中501），这时保护可控硅（图2中602）会触发迅速由截止变为饱和。稳压可调上偏电阻的规律是，阻值越大，稳压输出所击穿的电压越高，反之越低。

（2）、监测与保护的正常现象。

保护可控硅（图2中602）饱和后，声响，而且发光管二（图2中的214）与发光管三（图2中的601）亮。

短路接地阻，此时声仍响响，而且发光管二与发光管三仍亮。

如上述情况不正确，则是保护可控硅损坏。

4、对互补放大电路的检查与调试。

用示波器的y轴输入端连接互补电路PNP管（图2中的208）的集电极，地线输入端接地。

用电源线端连接电阻去触发激励的输入端，即是互补电路NPN管（图2中的207）的基极，这时示波器有迅速的低位变高位的显示，如果迅速不够，则是反馈支路断路。或是微分式反馈电容（图2中的209）之值太小。

这时语音体（图2中的211）会有响声音，同时发光管二会亮。

5、三端集成稳压电路前级的射随器的输出调整。

采用交流调压器，将市电调高一定值，如250伏，用电压表监测稳压集成电路的输入端，此时电压不超过30伏，如果超过，则应将限压稳压管（图2中的305）的值降低。采用交流调压器，将市电降低到180伏以下，三端集成稳压电路的输入端仍应高于输出端3伏以上。否则应调整上偏电阻（图2中的302）与下偏电阻（图2中的303）的阻值，其规律是下偏电阻越大，输出电压越高，反之越低。

Claims (3)

1.NPN管串联多点式检测保护电源，其特征是：由防雷器，通道二极管单元，通道取样单元，前级放大单元，三端集成稳压电路，电流监测单元，电流监测显示单元，电流保护起动单元，整流输出端过压保护起动单元，互补电路，限压单元，阀值连续可调单元，稳压输出端监视保护单元，故障系统声光指示单元组成；

NPN管串联多点式检测保护电源形成了NPN三极管串联在通道线路中以电流放大管方式实现：一是实现对线路电流的变化进行监测与保护，二是对线路中整流输出与稳压输出关键两点，进行监测与保护，三是采用声光共存效果的监测与保护效果的NPN管串联多点式检测保护电源；

通道二极管单元由数个二极管串联而成；

通道取样单元由取样电阻、隔离电阻二、隔离二极管一组成；

其连接方式是：电流监测管的集电极接整流输出，通道二极管单元接在电流监测管的集电极与基极之间，取样电阻的一端接电流监测管的基极，另一端接前级放大单元中前级三极管的集电极，隔离电阻二的一端接电流监测管的发射极，隔离电阻二的另一端接隔离二极管一正极，隔离二极管一负极与前级放大单元中前级三极管的集电极连接；

前级放大单元由前级三极管与基极电容组成；

限压单元由上偏电阻、下偏电阻与限压稳压管组成；

其连接方式是：上偏电阻接在前级三极管的集电极与基极之间，下偏电阻接在前级三极管的基极与地线之间，基极电容与下偏电阻并联，限压稳压管的负极端接前级三极管的基极，限压稳压管的正极端接地线；

电流监测单元由电流监测管、电流启动控制管、控制电阻组成；

电流保护单元由或门二极管一与启动电阻一组成；

电流监测显示单元由隔离电阻一与发光管一组成；

控制电阻的一端接前级三极管的集电极，控制电阻的另一端接电流启动控制管的基极，电流启动控制管的发射极与电流监测管的发射极相接，电流启动控制管的集电极为两路，一路与电流监测显示单元隔离电阻一的一端相接，隔离电阻一的另一端接发光管一到地线，另一路与电流保护单元启动电阻一的一端相接，启动电阻一的另一端接或门二极管一的正极，或门二极管一的负极接互补电路中互补电路NPN管的基极；

整流输出端过压保护起动单元由门坎稳压管二、或门二极管二、启动电阻二、隔离二极管二组成；

其连接方式是：门坎稳压管二的负极端连接整流输出，门坎稳压管二的正极端接启动电阻二的一端，启动电阻二的另一端接或门二极管二到互补电路中互补电路NPN管的基极，隔离二极管二的正极接前级三极管的基极，隔离二极管二的负极接互补电路NPN管的集电极；

互补电路由互补电路NPN管、互补电路PNP管、微分式反馈电容、反馈电阻、放电电阻一、交连电阻、放电电阻二组成；

交连电阻连接在互补电路NPN管的集电极与互补电路PNP管的基极之间，微分式反馈电容的一端接互补电路PNP管的集电极，微分式反馈电容的另一端接反馈电阻到互补电路NPN管的基极，放电电阻一接在互补电路NPN管的基极与地线之间，放电电阻二接在互补电路PNP管的集电极与地线之间，互补电路NPN管的发射极接地线，互补电路PNP管的发射极接前级三极管的集电极；

阀值连续可调单元由稳压可调三极管、稳压可调上偏电阻、稳压可调上偏保护电阻、稳压可调下偏电阻组成；

稳压输出端监视保护单元由保护可控硅、触发电阻、发光管三组成；

其连接方式是：稳压可调上偏电阻的一端接稳压电压输出，稳压可调上偏电阻的另一端串联稳压可调上偏保护电阻到稳压可调三极管的基极，稳压可调三极管的集电极接一个电阻到稳压电压输出，稳压可调三极管的基极接稳压可调下偏电阻到稳压可调三极管的发射极；

触发电阻的一端接稳压可调三极管的发射极，触发电阻的另一端接保护可控硅的控制极，保护可控硅的阴极接地线，发光管三的正极接互补电路NPN管的集电极，发光管三的负极接保护可控硅的阳极；

三端集成稳压电路的输入端接前级三极管的发射极，三端集成稳压电路的输出端即是稳压电压输出，也即是NPN管串联多点式检测保护电源的输出；

故障系统声光指示单元由语音体、隔离电阻三、发光管二组成；

语音体接在互补电路PNP管的集电极与地线之间，隔离电阻三的一端接互补电路PNP管的集电极，隔离电阻三的另一端接发光管二到地线。

2.根据权利要求1所述的NPN管串联多点式检测保护电源，其特征是：微分式反馈电容是无极电容。

3.根据权利要求1所述的NPN管串联多点式检测保护电源，其特征是：防雷器接在整流输出与地线之间，防雷器选用耐压值35V以下的。