CN107017790A - 一种具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源 - Google Patents

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Abstract

本发明的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，包括接口J1、接口J2、负载接口J4、第一稳压芯片、第二稳压芯片、双电压比较器和继电器K1，特征在于：低压交流端、高压交流端分别经继电器K1的常闭点、常开点接于第一整流电路的输入端；包括由电阻R2和电阻R3组成的输出电压检测电路，以及电阻R4、电阻R5、电阻R6和二极管D12组成的给定电压电路。当所需的电压较低时，利用低压交流端输出的电压进行供电；当所需的电压较高时，切换至利用高压交流端进行供电，有效降低了稳压电源电路中的电流，降低了元器件的发热，保证了稳压电源的使用寿命，有益效果显著，适于应用推广。

Description

一种具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源
技术领域
本发明涉及一种稳压电源，更具体的说，尤其涉及一种具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源。
背景技术
当需要较高的直流电压时，要求交流电源提供较高的交流电压，当直流电压较低时，要求交流电源提供较低的交流电压，这样既有利于节能，又可以减少关键器件的发热。如果要求输出较低的直流电压，而采用较高的交流电压输入，这时的稳压芯片发热很严重，稳压电源的效率较低。交流电压的高低，一般通过切换档位来实现。同时，当用电回路发生短路时，如果提供电能的稳压电源不能自动切换供电回路，将会导致稳压电源中流经很大电流，会导致稳压电源烧坏。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源。
本发明的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，包括交流主电源输入接口J1、交流辅助电源输入接口J2、负载接口J4、第一稳压芯片、第二稳压芯片、双电压比较器和继电器K1，J1上设置有编号分别为3、2、1的端口，其分别为公共端、低压交流端和高压交流端；J2上设置有两个端口，用于输入辅助交流电，J4上设置有两个端口，分别为直流输出端和电源地；其特征在于：所述低压交流端、高压交流端分别经继电器K1的常闭点、常开点接于第一整流电路的输入端，第一整流电路的输出与第一稳压芯片的输入相连接，第一稳压芯片的输出形成直流供电端，直流供电端与直流输出端相连接；辅助交流电经第二整流电路的整流后输入至第二稳压芯片的输入端，第二稳压芯片的输出形成直流参考端；
包括由电阻R2和电阻R3组成的输出电压检测电路，以及电阻R4、电阻R5、电阻R6和二极管D12组成的给定电压电路，电阻R2与R3串联后的两端分别接于电源地和直流输出端上，电阻R4、R5、R6和二极管D12串联后的两端分别接于直流参考端和电源地上；电阻R2与电阻R3的连接处与双电压比较器中的第一电压比较器的同相输入端和第二电压比较器的反相输入端均相连接，第一电压比较器的反相输入端接于电阻R4与二极管D12的连接处，第二电压比较器的同向输入端接于电阻R5与R6的连接处；第一电压比较器的输出端接于NPN型三极管Q2的基极，Q2的发射极基于电源地上，Q2的集电极与继电器K1的线圈串联后接于直流参考端上。
本发明的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，包括由继电器K2、NPN型三极管Q1和电阻R11构成的短路自动切断电路，第二电压比较器的输出端与Q1的基极相连接，Q1的发射极接于电源地上，Q1的集电极与K2的线圈串联后接于直流参考端上；直流输出端经继电器K2的常闭点与电阻R11组成的并联电路与直流供电端相连接。
本发明的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，所述第一整流电路为由二极管D5、D6、D7和D8组成的整流桥，第一整流电路的输出端与电源地之间连接有电容E3形成的滤波电路，第一稳压芯片的输出端与电源地之间连接有电感L1和电容E4组成的滤波电路；所述第二整理电路为由二极管D1、D2、D3和D4组成的整流桥，整流桥的输出与电源地之间连接有电容E1形成的滤波电路。
本发明的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，所述第一稳压芯片、第二稳压芯片和双电压比较器分别采用型号为LM1117-5、LM2596和LM393的芯片，第一稳压芯片的引脚1经电阻R9与电源地相连接，第一稳压芯片的引脚2与引脚1之间串联有电阻R10；所述电阻R9和电阻R10的阻值分别为1.8kΩ、2.0kΩ，所述电阻R2、R3的阻值均为2.0kΩ，所述电阻R4、R5、R6的阻值分别为10kΩ、6.8kΩ、470Ω。
本发明的有益效果是：本发明的稳压电源，由交流主电源输入接口J1、交流辅助电源输入接口J2、负载接口J4、第一稳压芯片、第二稳压芯片、双电压比较器以及继电器K1组成，且设置有由R2、R3组成的输出电压检测电路、由R4、R5、R6和D12组成的给定电压电路，当负载接口J4所需的电压较低时，利用低压交流端输出的电压进行供电；当负载接口J4所需的电压较高时，输出电压检测电路输出的检测电压大于给定电压电路的电压，双电压比较器输出端的电平发生变化，切换至利用高压交流端进行供电，有效降低了稳压电源电路中的电流，降低了元器件的发热，保证了稳压电源的使用寿命，有益效果显著，适于应用推广。
同时，通过设置由三极管Q1、继电器K2和电阻R11组成的短路自动切换电路，当负载接口J4一侧发生短路时，使得电压检测电路所检测的电压很低，双电压比较器输出端的状态发生变化，通过继电器K2切断对负载接口J4的直接供电，而是通过电路R11对负载供电，以维持J4的1端低电平，实现保护作用。当负载接口J4的短路消失后，电压检测电路所检测的电压恢复正常，通过继电器K2切换至对负载的正常供电，避免了负载短路时稳压电源中电流过大现象的出现，实现了对稳压电源的保护。
附图说明
图1为本发明的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源的电路图。
图中：1交流主电源输入接口J1，2交流辅助电源输入接口J2，3负载接口J4，4第一稳压芯片，5第二稳压芯片，6双电压比较器，7继电器K1，8继电器K2，9低压交流端，10高压交流端，11直流供电端，12直流参考端，13直流输出端，14电源地。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，给出了本发明的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源的电路图，其由交流主电源输入接口J1、交流辅助电源输入接口J2、负载接口J4、第一稳压芯片4、第二稳压芯片5、双电压比较器6、继电器K1、输出电压检测电路以及给定电压电路组成，交流主电源输入接口J1上有3个编号为3、2、1的端口，其分别为公共端、低压交流端9和高压交流端10，如：低压交流端9采用16V的交流电，高压交流端10采用32V的交流电。交流辅助电源输入接口J2上有两个接线端口，用于输入辅助交流电，如16V的交流电。负载接口J4上有两个接线端口，一个为直流输出端13，另一个与电源地14相连接，以实现对负载的供电。
所示低压交流端9、高压交流端10分别经继电器K1的常闭端、常开点接于第一整流电路的输入侧，第一整流电路为由二极管D5、D6、D7、D8组成的整流桥，第一整流电路与电源地14之间串联有电容E3，以实现对输出电压信号的滤波作用。第一整流电路的输出端与第一稳压芯片4的输入端相连接，第一稳压芯片4可采用型号为LM2596的芯片，以满足较宽范围的电压输出。第一稳压芯片4的输出与电源地14之间串联有电感L1和电容E4，以实现对输出电源的滤波作用。第一稳压芯片4的输出形成直流供电端11。
经交流辅助电源输入接口J2（2）输入的辅助交流电，输入至第二整流电路中进行整流，第二整流电路为由二极管D1、D2、D3和D4组成的整流桥，第二整流电路的输出与电源地之间连接有电容E1，以实现对输出信号的滤波作用。第二整流电路的输出接于第二稳压芯片5的输入端，第二稳压芯片5采用型号为LM1117-5的芯片。第二稳压芯片5的1号引脚通过电阻R9与电源地相连接，2号引脚与1号引脚之间连接有电阻R10。第二稳压芯片5的输出形成了直流参考端12，直流参考端12为稳定的直流参考电压。如图中所示，在电阻R9、电阻20的阻值分别为1.8KΩ、2.0KΩ时，直流参考端12的参考电压为：5V*（1.8+2.0）/（1.8）=10.6V，流参考电压为10.6V。
双电压比较器6由第一电压比较器和第二电压比较器组成。所示的输出电压检测电路由电阻R3和电阻R2组成，R2与R3串联后的两端分别接于电源地14和直流输出端13上，R2与R3的连接处与第一电压比较器的同相输入端、第二电压比较器的反相输入端均相连接，以实现输出电压的检测和比较。所示的给定电压电路由电阻R4、R5、R6和二极管D12组成，电阻R4、R5、R6和二极管D12串联后的两端分别接于直流参考端12和电源地上。电阻R4与电阻R5的连接处接于第一电压比较器的反相输入端，电阻R5与R6的连接处接于第二电压比较器的同相输入端。
如图中所示，电阻R2、R3的阻值均为2.0kΩ，电阻R4、R5、R6的阻值分别为10kΩ、6.8kΩ、470Ω。在直流参考端12的电压为10.6V的情况下，第一电压比较器反相输入端的电压为：10.6V*(0.47+6.8)/ (0.47+6.8+10)=4.5V；第二电压比较器同相输入端的电压为：10.6V*0.47/ (0.47+6.8+10)=0.3V。
第一电压比较器的输出与NPN型三极管Q2的基极相连接，Q2的发射极接于电源地14上，Q2的集电极与继电器K1的线圈串联后接于直流参考端12上。这样，当负载接口J4输出的电压较低时（如小于9V，此时R3与R2连接处的电压小于4.5V），第一电压比较器输出低电平，Q2处于截止状态，继电器K1的线圈不得电，则低压交流端9对外进行供电。当负载接口J4输出的电压较大时（如大于9V，此时R3与R2连接处的电压大于4.5V），第一电压比较器输出高电平，Q2导通，继电器K1的线圈得电，其常闭点断开、常开点闭合，高压交流端10所在的回路接通，低压交流端9所在的回路断开，利用较高电压对外供电。
所示的三极管Q1、继电器K2和电阻R11组成了短路自动切断电路，第二电压比较器的输出与NPN型三极管Q1的基极相连接，Q1的发射极接于电源地上，Q1的集电极与继电器K2的线圈串联后接于直流参考端12上。所示的直流输出端13一路经电阻R11与直流供电端11相连接，另一路经继电器K2的常闭点与直流供电端11相连接。当负载接口J4一侧发生短路时，使得J4的直流输出端13的电压很低，接近0电压，此时电阻R3与R2之间的电压值很低，使得第二电压比较器输出高电平，Q1导通，继电器K2得电，其常开点闭合，此时直流供电端11经电阻R11对外供电，以维持J4的直流输出端13的低电平状态。当短路去掉后，J4的直流输出端13恢复高电平，U1的3、6端电压高于U1的5脚电压，U1的7脚输出低电平，Q1关断，继电器K2动作，恢复主输出电路的正常功能。

Claims (4)

1.一种具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，包括交流主电源输入接口J1（1）、交流辅助电源输入接口J2（2）、负载接口J4（3）、第一稳压芯片（4）、第二稳压芯片（5）、双电压比较器（6）和继电器K1（7），J1上设置有编号分别为3、2、1的端口，其分别为公共端、低压交流端（9）和高压交流端（10）；J2上设置有两个端口，用于输入辅助交流电，J4上设置有两个端口，分别为直流输出端（13）和电源地（14）；其特征在于：所述低压交流端、高压交流端分别经继电器K1的常闭点、常开点接于第一整流电路的输入端，第一整流电路的输出与第一稳压芯片的输入相连接，第一稳压芯片的输出形成直流供电端（11），直流供电端与直流输出端相连接；辅助交流电经第二整流电路的整流后输入至第二稳压芯片的输入端，第二稳压芯片的输出形成直流参考端（12）；
包括由电阻R2和电阻R3组成的输出电压检测电路，以及电阻R4、电阻R5、电阻R6和二极管D12组成的给定电压电路，电阻R2与R3串联后的两端分别接于电源地和直流输出端（13）上，电阻R4、R5、R6和二极管D12串联后的两端分别接于直流参考端（12）和电源地上；电阻R2与电阻R3的连接处与双电压比较器中的第一电压比较器的同相输入端和第二电压比较器的反相输入端均相连接，第一电压比较器的反相输入端接于电阻R4与二极管D12的连接处，第二电压比较器的同向输入端接于电阻R5与R6的连接处；第一电压比较器的输出端接于NPN型三极管Q2的基极，Q2的发射极基于电源地上，Q2的集电极与继电器K1的线圈串联后接于直流参考端（12）上。
2.根据权利要求1所述的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，其特征在于：包括由继电器K2（8）、NPN型三极管Q1和电阻R11构成的短路自动切断电路，第二电压比较器的输出端与Q1的基极相连接，Q1的发射极接于电源地（14）上，Q1的集电极与K2的线圈串联后接于直流参考端（12）上；直流输出端（13）经继电器K2的常闭点与电阻R11组成的并联电路与直流供电端（11）相连接。
3.根据权利要求1或2所述的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，其特征在于：所述第一整流电路为由二极管D5、D6、D7和D8组成的整流桥，第一整流电路的输出端与电源地（14）之间连接有电容E3形成的滤波电路，第一稳压芯片（4）的输出端与电源地之间连接有电感L1和电容E4组成的滤波电路；所述第二整理电路为由二极管D1、D2、D3和D4组成的整流桥，整流桥的输出与电源地之间连接有电容E1形成的滤波电路。
4.根据权利要求1或2所述的具有自动换挡和短路切断功能的稳压电源，其特征在于：所述第一稳压芯片（4）、第二稳压芯片（5）和双电压比较器（6）分别采用型号为LM1117-5、LM2596和LM393的芯片，第一稳压芯片的引脚1经电阻R9与电源地相连接，第一稳压芯片的引脚2与引脚1之间串联有电阻R10；所述电阻R9和电阻R10的阻值分别为1.8kΩ、2.0kΩ，所述电阻R2、R3的阻值均为2.0kΩ，所述电阻R4、R5、R6的阻值分别为10kΩ、6.8kΩ、470Ω。
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