CN108415495A - 一种交流稳压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种交流稳压器，包括自耦变压器，包括输入端以及至少一个输出端，输入端与交流电源连接，输出端与负载连接；采样电路，与自耦变压器连接，包括输入采样电路和输出采样电路，用于采集自耦变压器的输入电压和输出电压；单片机，与采样电路连接，用于根据输入电压和输出电压生成电机控制信号；电机驱动电路，与单片机连接，用于根据电机控制信号驱动电机转动；电机，与电机驱动电路连接，并与自耦变压器的输入端连接，用于调节输入端的碳刷位置控制输出电压。上述交流稳压器的电路结构简单、采样精度高，并且通过单片机控制自耦变压器碳刷的移动改变输入和输出线圈的匝数比，输出电压的调节速度快。

Description

一种交流稳压器

技术领域

本发明涉及稳压器领域，具体涉及一种交流稳压器。

背景技术

由于电力系统供应电压不稳定，尤其是电压波动较大的情况下，不能满足用电设备的输入电压要求，从而影响用电设备的正常工作，甚至造成用电设备的损坏。交流稳压器作为一种能够提供稳定交流电源的电子装置，其市场需求越来越大。随着电子技术的发展，各种用电设备对交流稳压器的稳压精度的要求越来越高。

交流稳压器是通过对输出电压的侦测，反馈信号给伺服电机，控制伺服电机使接触碳刷运动至正确的位置，保持输出电压的稳定，随着输入电压的变化，输出电压也发生变化，当输出电压超出精度范围时，控制系统重新调整伺服电机，带动接触碳刷向正确的电压位置滑动，最终将输出电压稳定在一定误差范围内，以保证输出电压稳定。

中国专利CN204790662U提供了一种伺服式交流稳压器，包括自耦变压器、控制器、输入电压检测电路、输出电压检测电路、显示电路以及执行电路，输出电压检测电路包括两个输入端和一个输出端，输出电压检测电路的两个输入端分别接于自耦变压器的两个输出端，输出电压检测电路包括用于对两个输入端电压分别放大的第一运放单元和第二运放单元，第一运放单元和第二运放单元组成差分放大电路，第一运放单元和第二运放单元分别设置有第一运算放大器和第二运算放大器，第一运算放大器的输出端与第二运算放大器的输出端之间耦接有第一差分电阻和第二差分电阻，第一差分电阻和第二差分电阻串联设置且其连接的节点耦接控制器并输出第一检测电压。上述交流稳压器的电路结构较复杂，尤其是输入电压检测电路和输出电压检测电路，使得输出电压的调节速度慢、精度低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中交流稳压器电路结构复杂、调节精度低的缺陷。

本发明提供一种交流稳压器，包括自耦变压器、采样电路、单片机、电机驱动电路以及电机，其中：所述自耦变压器，包括输入端以及至少一个输出端，所述输入端与交流电源连接，所述输出端与负载连接；所述采样电路，与所述自耦变压器连接，包括输入采样电路和输出采样电路，用于采集所述自耦变压器的输入电压和输出电压；所述单片机，与所述采样电路连接，用于根据所述输入电压和所述输出电压生成电机控制信号；所述电机驱动电路，与所述单片机连接，用于根据所述电机控制信号驱动所述电机转动；所述电机，与所述电机驱动电路连接，并与所述自耦变压器的输入端连接，用于调节所述输入端的碳刷位置控制所述交流稳压器的输出电压。

可选地，所述输入采样电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一电容，所述第一电阻的第一端与所述输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与地线连接，所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第三电阻的第二端连接，并与所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第一端与第一电源连接，所述第四电阻的第二端与地线连接，所述第四电阻的第一端与所述单片机的输入电压采样端连接；和/或，所述输出采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第二电容，所述第五电阻的第一端与所述输出端连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与地线连接，所述第六电阻的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第七电阻的第二端连接，并与所述第八电阻的第一端连接，所述第七电阻的第一端与第二电源连接，所述第八电阻的第二端与地线连接，所述第八电阻的第一端与所述单片机的输出电压采样端连接。

可选地，所述电机驱动电路包括第一光耦、第一三极管、第二光耦和第二三极管，所述第一光耦的第一输入端与第三电源连接，所述第一光耦的第二输入端与所述单片机的第一电机控制信号端连接，所述第一光耦的第一输出端与所述第一三极管的控制端连接，所述第一光耦的第二输出端与所述第一三极管的第一端连接，并与第四电源连接，所述第二光耦的第一输入端与第五电源连接，所述第二光耦的第二输入端与所述单片机的第二电机控制信号端连接，所述第二光耦的第二输出端与所述第二三极管的控制端连接，所述第二光耦的第一输出端与所述第二三极管的第一端连接，并与第六电源连接，所述第一三极管的第二端与所述第二三极管的第二端连接，并与所述电机连接。

可选地，还包括电流检测电路，分别与所述自耦变压器的输出端和所述单片机连接，用于检测所述自耦变压器的输出电流并将所述输出电流传输至所述单片机。

可选地，所述电流检测电路包括电流互感器、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第三电容，所述电流互感器的一次侧绕组串联连接于所述自耦变压器的输出端，所述电流互感器的二次侧绕组与所述第九电阻并联连接，所述第九电阻的第一端与所述第三电容的第一端连接，所述第九电阻的第二端与地线连接，所述第十电阻的第一端与第七电源连接，所述第十电阻的第二端分别与所述第十一电阻的第一端、所述第三电容的第二端以及所述单片机的输出电流检测端连接，所述第十一电阻的第二端与地线连接。

可选地，还包括温度检测电路，分别与所述自耦变压器和所述单片机连接，用于检测所述自耦变压器的温度并将所述温度传输至所述单片机。

可选地，所述温度检测电路包括温度传感器、第十二电阻和第十三电阻，所述温度传感器设置于所述自耦变压器上，所述温度传感器的第一端与第八电源连接，所述温度传感器的第二端分别与第十二电阻的第一端和所述第十三电阻的第二端连接，所述第十二电阻的第二端与地线连接，所述第十三电阻的第一端与所述单片机的温度检测端连接。

可选地，还包括保护控制电路，分别与所述自耦变压器的输出端和所述单片机连接，用于根据所述单片机发出的保护控制信号控制所述自耦变压器的输出回路断开。

可选地，所述保护控制电路包括继电器和第三三极管，所述继电器的线圈的第一端与第九电源连接，所述继电器的线圈的第二端与所述第三三极管的第一端连接，所述继电器的第一触头串联连接于所述自耦变压器的输出回路中，所述第三三极管的第二端与地线连接，所述第三三极管的控制端与所述单片机的保护控制信号端连接。

可选地，还包括风机控制电路，与所述单片机连接，用于根据所述单片机发出的风机控制信号控制风机。

可选地，所述风机控制电路包括第四三极管和风机，所述第四三极管的控制端与所述单片机的风机控制信号端连接，所述第四三极管的第一端与所述风机的第一端连接，所述第四三极管的第二端与地线连接，所述风机的第二端与第十电源连接。

可选地，还包括系统稳压供电电路，与所述自耦变压器连接，用于提供交流稳压器所需电源。

可选地，所述系统稳压供电电路包括全桥整流、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第五三极管、三端可调分流基准源、第十四电阻和第十五电阻，所述全桥整流的输入端与所述自耦变压器的次级线圈连接，所述全桥整流的第一输出端与所述第一稳压二极管的阴极连接，所述全桥整流的第二输出端与所述第二稳压二极管的阳极连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第二稳压二极管的阴极连接，并与地线连接，所述第五三极管的第一端与所述全桥整流的第一输出端连接，所述第五三极管的第二端与所述第十四电阻的第一端连接，所述第五三极管的控制端与所述三端可调分流基准源的阴极连接，所述三端可调分流基准源的参考极分别与所述第十四电阻的第二端和所述第十五电阻的第一端连接，所述三端可调分流基准源的阳极分别与所述第十五电阻的第二端和地线连接。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明提供的交流稳压器，包括自耦变压器、采样电路、单片机、电机驱动电路以及电机，其中：自耦变压器，包括输入端以及至少一个输出端，输入端与交流电源连接，输出端与负载连接；采样电路，与自耦变压器连接，包括输入采样电路和输出采样电路，用于采集自耦变压器的输入电压和输出电压；单片机，与采样电路连接，用于根据输入电压和输出电压生成电机控制信号；电机驱动电路，与单片机连接，用于根据电机控制信号驱动电机转动；电机，与电机驱动电路连接，并与自耦变压器的输入端连接，用于调节输入端的碳刷位置控制交流稳压器的输出电压。上述交流稳压器的电路结构简单、采样精度高，并且通过单片机控制自耦变压器碳刷的移动改变输入和输出线圈的匝数比，输出电压的调节速度快。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中交流稳压器的一个具体示例的示意图；

图2为本发明实施例中交流稳压器的另一个具体示例的示意图；

图3为本发明实施例中交流稳压器的另一个具体示例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例提供一种交流稳压器，如图1所示，包括：

自耦变压器1，包括输入端VIN以及至少一个输出端VOUT，输入端VIN与交流电源连接，输出端VOUT与负载连接。自耦变压器1的初级线圈和次级线圈在同一条绕组上，初级线圈上通过碳刷与输入端VIN连接，碳刷的位置改变，则初级线圈的匝数改变，初级线圈和次级线圈的匝数比改变，进而输出电压得到调整。在本实施例中，如图2所示，输出端包括一个；当然，在其它实施例中，输出端也可以包括两个，分别为第一输出端VOUT1和第二输出端VOUT2，第一输出端VOUT1的输出电压值为220V，第二输出端VOUT2的输出电压值为110V，如图3所示，输出端的个数和电压值可根据实际需要合理设置。

采样电路2，与自耦变压器1连接，包括输入采样电路和输出采样电路，用于采集自耦变压器1的输入电压和输出电压。

在本实施例中，输入采样电路，如图2所示，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第一电容C1，第一电阻R1的第一端与输入端VIN连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与地线GND连接，第二电阻R2的第一端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端与第三电阻R3的第二端连接，并与第四电阻R4的第一端连接，第三电阻R3的第一端与第一电源VDD1连接，第四电阻R4的第二端与地线GND连接，第四电阻R4的第一端与单片机3的输入电压采样端PIN9连接。通过第一电阻R1降压，降压后对地接第二电阻R2，为了防止采样电压冲击，由第一电容C1隔离变送，再通过第一电源VDD1、第三电阻R3和第四电阻R4，基分出一个高精准输入电压采样信号送给单片机3作为有效值计算处理，故输入采样电路采集到的输入电压信号波形较好，输入采样电路的采样精度较高，使得单片机对输入电压采样信号进行处理后得到的电机控制信号更加精确，进而使得输出电压的调节更加快速、准确。输入采样电路通过调整第一电阻R1和第二电阻R2的电阻阻值，即改变采样电压值，使得第三电阻R3的第二端输出的电压向单片机输送电压采样信号。

由于电解电容具有额定容量大、单位体积电容量大、制备工艺简单以及成产成本低的优点，第一电容C1为电解电容，如图3所示，电解电容的负极作为第一电容C1的第一端与第二电阻R2的第一端连接，电解电容的正极作为第一电容C1的第二端与第三电阻R3的第二端连接；当然，在其它实施例中，第一电容C1也可以为其它类型的电容，如钽电容，根据需要合理设置即可。

在本实施例中，第一电源VDD1的电压值为5V，当然，在其它实施例中，也可以为其它值，如4V或者7V等，当第一电源VDD1的电压值改变时，可以相应调整第三电阻R3和第四电阻R4的阻值大小，只要能够保证第三电阻R3的第二端输出的电压值与单片机3的输入电压采样端PIN9所需电压值匹配即可。

第一电阻R1作为输入电压降压电阻，需要将采集到的自耦变压器输入端的电压降低至合适的范围，这样才能使第二电阻R2(采样电阻)上采集到的输入电压与单片机所需电压匹配，故第一电阻R1需要承受较大的电压降，同时又要保证流过电阻的电流大小合适，不至于损坏器件，第一电阻R1所需阻值可能较大。这种情况下，当所需第一电阻R1的阻值较大时，可通改变电阻值来调整所需的电压，如图3所示，第一电阻R1由四个电阻(R1a、R1b、R1c和R1d)依次串联组成；当然，在其它实施例中，构成第一电阻R1的串联电阻的个数可根据实际需要合理设置。

为了调节更加便捷，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4均可设置为可变电阻，如可变电阻器，通过滑动调整至合适阻值。

在本实施例中，输出采样电路，如图2所示，包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8以及第二电容C2，第五电阻R5的第一端与输出端VOUT连接，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端连接，第六电阻R6的第二端与地线GND连接，第六电阻R6的第一端与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端与第七电阻R7的第二端连接，并与第八电阻R8的第一端连接，第七电阻R7的第一端与第二电源VDD2连接，第八电阻R8的第二端与地线GND连接，第八电阻R8的第一端与单片机3的输出电压采样端PIN10连接。通过第五电阻R5降压，降压后对地接第六电阻R6，为了防止采样电压冲击，由第二电容C2隔离变送，再通过第二电源VDD2、第七电阻R7和第八电阻R8，基分出一个高精准输出电压采样信号送给单片机3作为有效值计算处理，故输出采样电路采集到的输出电压信号波形较好，输出采样电路的采样精度较高，使得单片机对输出电压采样信号进行处理后得到的电机控制信号更加精确，进而使得输出电压的调节更加快速、准确。

由于电解电容具有额定容量大、单位体积电容量大、制备工艺简单以及成产成本低的优点，第二电容C2为电解电容，如图3所示，电解电容的负极作为第二电容C2的第一端与第六电阻R6的第一端连接，电解电容的正极作为第二电容C2的第二端与第七电阻R7的第二端连接；当然，在其它实施例中，第二电容C2也可以为其它类型的电容，如钽电容，根据需要合理设置即可。

在本实施例中，第二电源VDD2的电压值为5V，当然，在其它实施例中，也可以为其它值，如4V或者7V等，当第二电源VDD2的电压值改变时，可以相应调整第七电阻R7和第八电阻R8的阻值大小，只要能够保证第七电阻R7的第二端输出的电压值与单片机3的输出电压采样端PIN10所需电压值匹配即可。

第五电阻R5作为输出电压降压电阻，需要将采集到的自耦变压器输出端的电压降低至合适的范围，这样才能使第六电阻R6(采样电阻)上采集到的输出电压与单片机所需电压匹配，故第五电阻R5需要承受较大的电压降，同时又要保证流过电阻的电流大小合适，不至于损坏器件，第五电阻R5所需阻值可能较大。这种情况下，当所需第五电阻R5的阻值较大时，可通过多个电阻串联连接，如图3所示，第五电阻R5由四个电阻(R5a、R5b、R5c和R5d)依次串联组成，为了便于对采样电压校正，R5d为可调节电阻；当然，在其它实施例中，构成第五电阻R5的串联电阻的个数可根据实际需要合理设置。

为了调节更加便捷，第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7以及第八电阻R8均可设置为可变电阻，如可变电阻器，通过滑动调整至合适阻值。

单片机3，与采样电路2连接，用于根据输入电压和输出电压生成电机控制信号。在本实施例中，单片机3的型号为STC15W系列，当然，也可利用等同或其他品牌的系列单片机代替。

电机驱动电路4，与单片机3连接，用于根据电机控制信号驱动电机5转动。

在本实施例中，电机驱动电路4，如图2所示，包括第一光耦OC1、第一三极管Q1、第二光耦OC2和第二三极管Q2；第一光耦OC1的第一输入端与第三电源VDD3连接，第一光耦OC1的第二输入端与单片机3的第一电机控制信号端PIN5连接，第一光耦OC1的第一输出端与第一三极管Q1的控制端连接，第一光耦OC1的第二输出端与第一三极管Q1的第一端连接，并与第四电源VDD4连接；第二光耦OC2的第一输入端与第五电源VDD5连接，第二光耦OC2的第二输入端与单片机3的第二电机控制信号端PIN6连接，第二光耦OC2的第二输出端与第二三极管Q2的控制端连接，第二光耦OC2的第一输出端与第二三极管Q2的第一端连接，并与第六电源VDD6连接；第一三极管Q1的第二端与第二三极管Q2的第二端连接，并与电机5连接。第一三极管Q1和第二三极管Q2的公共连接端作为电机驱动电路4的输出端与电机5连接。

在本实施例中，第一光耦OC1的第一输入端为阳极，第二输入端为阴极，第一输出端为集电极，第二输出端为发射极；第一三极管Q1为NPN型三极管，第一三极管Q1的第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极；第二光耦OC2的第一输入端为阳极，第二输入端为阴极，第一输出端为集电极，第二输出端为发射极；第二三极管Q2为PNP型三极管，第二三极管Q2的第一端为集电极，第二端为发射极，控制端为基极；当然，在其它实施例中，也可以根据实际需要合理设置，如第一三极管Q1采用PNP型，只要保证电路逻辑正确即可。

电机驱动电路4驱动电机5实现正反两个方向的转动，为了保证电机驱动电路4的输出信号的对称性，第一光耦OC1阳极所需的第三电源VDD3和第二光耦OC2阳极所需的第五电源VDD5共用一个电源供电，如图3所示。在上述第三电源VDD3和第五电源VDD5共用的基础上，为了使得电源的选取更加灵活，保证流过光耦的电流大小范围合适，串联限流电阻RC后在连接至光耦的阳极，如图3所示。第三电源VDD3和第五电源VDD5的电压值均设置为5V，当然，在其它实施例中，可根据需要合理设置。第四电源VDD4的电压值设置为12V，第六电源VDD6的电压值设置为-12V，当然，在其它实施例中，可根据需要合理设置。

为了降低第四电源VDD4和第六电源VDD6波动引起的干扰，保证电机驱动电路4输出的电机控制信号的稳定，如图3所示，在第四电源VDD4上和第六电源VDD6上分别增加第一滤波电路，第一滤波电路包括第一滤波电阻RL1和第一滤波电容CL1。第一滤波电路设置于第四电源VDD4上时，第一滤波电阻RL1的第一端与第四电源VDD4连接，第一滤波电阻RL1的第二端分别与第一光耦OC1的第二输出端和第一滤波电容CL1的第一端连接，第一滤波电容CL1的第二端与地线GND连接。第一滤波电路设置于第六电源VDD6上时，第一滤波电阻RL1的第一端与第六电源VDD6连接，第一滤波电阻RL1的第二端分别与第二光耦OC2的第一输出端和第一滤波电容CL1的第一端连接，第一滤波电容CL1的第二端与地线GND连接。

为了减小电机运行时所产生火花干扰，电机驱动电路4还包括吸收抗干扰电路，如图3所示，吸收抗干扰电路包括吸收抗干扰电容CC，抗干扰电容CC为固定电容，抗干扰电容CC的一端与电机驱动电路4的输出端连接，另一端与地线GND连接。

为了防止输出回路过流或短路损坏电路，如图3所示，电机驱动电路4还包括串联连接于电机驱动电路4输出端的过流保护元件，在本实施例中，过流保护元件为生产成本较低的自恢复保险RF，当然，在其它实施例中，过流保护元件还可以为热敏电阻等，根据需要合理设置即可。

电机5，与电机驱动电路4连接，并与自耦变压器1的输入端连接，用于调节输入端的碳刷位置控制交流稳压器的输出电压。在本实施例中，电机5的第一端与电机驱动电路4的输出端连接，第二端与地线GND连接；电机驱动电路4的输出端输出正电压时，电机5正向转动，带动自耦变压器上的碳刷移动以增加自耦变压器输入端的线圈匝数，减小匝数比，使输出电压减小；反之，电机驱动电路4的输出端输出负电压时，电机5反向转动，带动自耦变压器上的碳刷移动以减少自耦变压器输入端的线圈匝数，增大匝数比，使输出电压增加。当然，在其它实施例中，电机转动方向与输出电压调整方向也可以为电机正向转动，增大匝数比，输出电压增加；电机反向转动，减小匝数比，输出电压减少。

如图3所示，以输入电压或输出电压增大为例，详细介绍上述交流稳压器的工作过程：当采样电路检测到的自耦变压器的输入电压或输出电压增大时，单片机的第一电机控制信号端PIN5输出低电平，第一光耦OC1导通，第二电机控制信号端PIN6输出高电平，第二光耦OC2关断，进而使得第一三极管Q1导通，第二三极管Q2关断，电机驱动电路4的输出端输出正电压，电机5正向转动，带动自耦变压器上的碳刷移动以增加自耦变压器输入端的线圈匝数，使得输出与输入的匝数比减小，输出电压减小。反之，同理，在此不再赘述。

上述自耦变压器，通过高精度的采样电路采集自耦变压器的输入电压和输出电压，之后单片机根据采集到的电压生成电机控制信号，电机控制信号经电机驱动电路放大后输出电机控制信号驱动电机带动自耦变压器输入端连接的碳刷的移动，改变输入和输出线圈的匝数比，输出电压的调节速度快，能够保持输出电压稳定；并且采样电路和电机驱动电路结构简单、采样精度高。

上述交流稳压器，还包括电流检测电路6，分别与自耦变压器1的输出端和单片机3连接，用于检测自耦变压器1的输出电流并将输出电流传输至单片机3。

在本实施例中，电流检测电路6，如图2所示，包括电流互感器TA、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第三电容C3，电流互感器TA的一次侧绕组串联连接于自耦变压器1的输出端，电流互感器TA的二次侧绕组与第九电阻R9并联连接，第九电阻R9的第一端与第三电容C3的第一端连接，第九电阻R9的第二端与地线GND连接，第十电阻R10的第一端与第七电源VDD7连接，第十电阻R10的第二端分别与第十一电阻R11的第一端、第三电容C3的第二端以及单片机3的输出电流检测端PIN7连接，第十一电阻R11的第二端与地线GND连接，第十一电阻R11的第一端作为电流检测电路6的输出端。

电流检测电路6，如图3所示，还包括电流检测限压电路，电流检测限压电路包括第一限压负载电阻RV1、第二限压负载电阻RV2、第三限压负载电阻RV3和电流检测滤波电容CV1，用于防止开路产生高压损坏单片机和调节检测电流值用，其中，第一限压负载电阻RV1的第一端与第九电阻R9的第一端连接，第一限压负载电阻RV1的第二端与地线GND连接，第二限压负载电阻RV2和第三限压负载电阻RV3串联连接后与第一限压负载电阻RV1并联连接，电流检测滤波电容CV1也与第一限压负载电阻RV1并联连接。第七电源VDD7的电压值设置为5V，当然，在其它实施例中，可根据需要合理设置。

上述交流稳压器，还包括温度检测电路7，分别与自耦变压器1和单片机3连接，用于检测自耦变压器1的温度并将温度传输至单片机3。

在本实施例中，温度检测电路7，如图2所示，包括温度传感器TT、第十二电阻R12和第十三电阻R13，温度传感器TT设置于自耦变压器1上，温度传感器TT的第一端与第八电源VDD8连接，温度传感器TT的第二端分别与第十二电阻R12的第一端和第十三电阻R13的第二端连接，第十二电阻R12的第二端与地线GND连接，第十三电阻R13的第一端与单片机3的温度检测端PIN8连接。上述温度传感器TT为热敏电阻、热电偶或者电阻温度检测器等，根据需要合理设置即可。第八电源VDD8的电压值设置为5V，当然，在其它实施例中，可根据需要合理设置。

上述交流稳压器，还包括保护控制电路8，分别与自耦变压器1的输出端和单片机3连接，单片机3发出保护控制信号，保护控制信号控制自耦变压器的输出回路断开。当过流、过温、过压或欠压时，单片机3发出保护控制信号，保护控制信号控制自耦变压器的输出回路断开。

在本实施例中，保护控制电路8，如图2所示，包括继电器J和第三三极管Q3，继电器J的线圈的第一端与第九电源VDD9连接，继电器J的线圈的第二端与第三三极管Q3的第一端连接，继电器J的第一触头串联连接于自耦变压器1的输出回路中，第三三极管Q3的第二端与地线GND连接，第三三极管Q3的控制端与单片机3的保护控制信号端PIN17连接。第九电源VDD9的电压值设置为12V，当然，在其它实施例中，可根据需要合理设置。为了更好控制继电器释放时的反电势产生的高压，避免造成半导体器件或干扰造成的损坏，如图3所示，保护控制电路8还包括并联连接于继电器线圈上的继电器保护二极管DJ，继电器保护二极管DJ的阴极与继电器J的线圈的第一端连接，阳极与继电器J的线圈的第二端连接。为了减小线圈电流、降低发热量、延长线圈寿命，如图3所示，保护控制电路8还包括串联连接于继电器J线圈第一端和第九电源VDD9之间的限流电阻RC。为了保证第三三极管Q3的可靠截止，如图3所示，保护控制电路8还包括保护电阻RP，保护电阻RP的第一端与第三三极管Q3的控制端连接，第二端与地线GND连接。为了给第三三极管Q3的控制端提供合适的电压，如图3所示，保护控制电路8还包括设置于第三三极管Q3的控制端和单片机3的保护控制信号端PIN17之间的限流电阻RC。

当输出电流超过第一预设电流或温度超过预设温度或输出电压超过额定输出电压的±10％时，单片机3发出保护控制信号，保护控制信号控制自耦变压器1的输出回路断开。在本实施例中，第一预设电流设置为自耦变压器的额定输出电流的120％，预设温度范围设置为85±5℃，如自耦变压器的额定输出电流为1A，则第一预设电流为1.2A；额定输出电压为220V，则输出电压高于242V时实现过压保护，输出电压低于198V时实现欠压保护。上述保护控制电路8的具体工作过程为：当检测到的输出电流超过第一预设电流或者温度超过预设温度或输出电压超过额定输出电压的±10％时(当然也可预设值其它指标控制)，单片机3的保护控制信号端PIN17发出的保护控制信号为低电平，第三三极管Q3截止，继电器J的线圈失电，线圈失电后第一触头由原来的闭合状态变换为断开状态，进而使输出回路断开，对自耦变压器起到过流、过温、过压和欠压保护作用。

上述交流稳压器，还包括风机控制电路9，与单片机3连接，当输出电流超过第二预设电流时，单片机3发出风机控制信号，风机控制信号控制风机，风机用于自耦变压器的降温。

在本实施例中，风机控制电路9，如图2所示，包括第四三极管Q4和风机DF，第四三极管Q4的控制端与单片机3的风机控制信号端PIN28连接，第四三极管Q4的第一端与风机DF的第一端连接，第四三极管Q4的第二端与地线GND连接，风机DF的第二端与第十电源VDD10连接。为了保证第四三极管Q4的可靠截止，如图3所示，风机控制电路9还包括保护电阻RP，保护电阻RP的第一端与第四三极管Q4的控制端连接，第二端与地线GND连接。为了给第四三极管Q4的控制端提供合适的电压，如图3所示，风机控制电路9还包括设置于第四三极管Q4的控制端和单片机3的风机控制信号端PIN28之间的限流电阻RC。为了保护风机，如图3所示，风机控制电路9还包括设置于风机DF第二端和第十电源VDD10之间的限流电阻RC。

在本实施例中，第二预设电流设置为自耦变压器的额定电流的40％，如自耦变压器的额定电流为1A，则第二预设电流为0.4A，当电流超过第二预设电流时，单片机3的风机控制信号端PIN28发出风机控制信号，风机控制信号为高电平，高电平控制第四三极管Q4导通，第四三极管Q4的导通使得风机所在回路导通，风机开始转动，进而降低自耦变压器的温升，保证自耦变压器的温升符合规定的温升范围。

上述交流稳压器，还包括系统稳压供电电路10，与自耦变压器1连接，用于提供交流稳压器所需电源。

在本实施例中，系统稳压供电电路10，如图2所示，包括全桥整流BR、第一稳压二极管ZD1、第二稳压二极管ZD2、第五三极管Q5、三端可调分流基准源U、第十四电阻R14和第十五电阻R15，全桥整流BR的输入端与自耦变压器的次级线圈连接，全桥整流BR的第一输出端与第一稳压二极管ZD1的阴极连接，全桥整流BR的第二输出端与第二稳压二极管ZD2的阳极连接，第一稳压二极管ZD1的阳极与第二稳压二极管ZD2的阴极连接，并与地线GND连接，第五三极管Q5的第一端与全桥整流BR的第一输出端连接，第五三极管Q5的第二端与第十四电阻R14的第一端连接，第五三极管Q5的控制端与三端可调分流基准源U的阴极连接，三端可调分流基准源U的参考极分别与第十四电阻R14的第二端和第十五电阻R15的第一端连接，三端可调分流基准源U的阳极分别与第十五电阻R15的第二端和地线GND连接。系统稳压供电电路10作为整个交流稳压器的系统供电单元，设置三个基准电压，如图2所示，第一稳压二极管ZD1的阴极输出第一基准电压VREF1，第二稳压二极管ZD1的阳极输出第二基准电压VREF2，第十四电阻R14的第一端输出第三基准电压VREF3。如图3所示，第一基准电压VREF1的电压值为+12V，第二基准电压VREF2的电压值为-12V，第三基准电压VREF3的电压值为+5V，故第一基准电压VREF1可作为第四电源VDD4、第九电源VDD9以及第十电源VDD10提供所需的12V电压，第二基准电压VREF2可以为第六电源VDD6提供所需的-12V电压，第三基准电压VREF3可以为第一电源VDD1、第二电源VDD2、第三电源VDD3、第五电源VDD5、第七电源VDD7、第八电源VDD8以及单片机提供所需的5V电压；当然，在其它实施例中，基准电压输出个数和电压值可根据需要合理设置。改变三端可调分流基准源U的参考值可改变第三基准电压VREF3的输出电压值，组成高精密串联稳压电路，给单片机提供高精密稳压源。

在本实施例中，在上述系统稳压供电电路10的基础上，为了保证系统稳压供电电路10输出电压的稳定，如图3所示，系统稳压供电电路10还包括系统稳压供电滤波电路，系统稳压供电滤波电路包括并联连接的第二滤波电容CL2和第三滤波电容CL3，其中，第二滤波电容CL2为电解电容，第三滤波电容CL3为固定电容，主要是滤除输入端进来的干扰，系统稳压供电滤波电路设置于全桥整流BR的第一输出端和地线GND之间，设置于全桥整流BR的第二输出端和地线GND之间，还设置于第五三极管Q5的第二端和地线GND之间。

在本实施例中，在上述系统稳压供电电路10的基础上，为了向电机驱动部分提供稳定的正、负稳压电源，使电机长寿命运行，并且为了核心的单片机系统的正常运行，向单片机提供高精密的稳压源，如图3所示，系统稳压供电电路10还包括第三滤波电路，第三滤波电路包括第二滤波电阻RL2和第四滤波电容CL4，第二滤波电阻RL2并联连接于第五三极管Q5的第一端和第五三极管Q5的控制端之间，第四滤波电容CL4并联连接于去除噪声干扰。三端可调分流基准源U的阳极和U的参考极之间接第十五电阻，三端可调分流基准源U的参考极和Q5三极管发射极至输出端，并联第十四电阻，第十四电阻R14和第十五电阻R15作参考电压，各承受1/2电压均值，同时又要保证流过电阻的电流大小合适，不至于损坏器件，调整第十四电阻R14或第十五电阻R15的阻值，可通改变电阻值来调整所需的电压。

由自耦调压变压器隔离输出交流双电压，经整流桥整流，整为对称的正(+)负(-)直流电压，经电解电容、固定电容滤波后，再由ZD1和ZD2稳压器管稳压，将输出直流电压稳定在“正(+)负(-)”所需的范围值，向“电机驱动电路”提供正(+)负(-)稳定电源，同时也向“风机控制电路”提供稳定的直流电源。经以上正(+)负(-)稳压处理后，第五三极管Q5、三端可调分流基准源U、R14、R15电阻，组成高精密串联稳压电路，经固定电容、电解电容滤波后，向单片机、电流检测电路和报警电路等提供高精密稳压电源。

上述交流稳压器，如图2所示，还包括电机制动电路11，与电机5连接，还与电机驱动电路4连接，用于在电机调节到极限时能够有效切断电机驱动电路与电机之间的连接回路，保护电机。在本实施例中，如图2所示，电机制动电路11包括正向制动开关K1和反向制动开关K2，正向制动开关K1串联连接于电机驱动电路4的输出端和电机5的第一端之间，反向制动开关K2串联连接于电机5第二端与地线GND之间。为了使电机调到上下极限时的过冲和正常返回，如图3所示，在正向制动开关K1的两端并联连接有第一反压二极管D1作电机返回时供电，反向制动开关K2的两端并联连接有第二反压二极管D2作电机返回时供电。在本实施例中，正向制动开关K1和反向制动开关K2均为微动开关，正向制动开关K1在碳刷处于上限位置(绕组匝数最大位置)时由原来的闭合状态变为断开状态，反向制动开关K2在碳刷处于下限位置(绕组匝数最小位置)时由原来的闭合状态变为断开状态。其具体工作过程如下：当检测到的输入电压升高，单片机控制电机驱动电路4输出的电机驱动信号为正向电压，正向电压带动电机正转，随着电机的正转，输入绕组的匝数增加，碳刷向上限位置移动，当碳刷移动到上限位置时，正向制动开关K1由闭合状态变为断开状态，正向制动开关K1的断开将电机驱动电路与电机之间的通路切断，电机停止正向转动；随着输入电压的降低，单片机控制电机驱动电路4输出的电机驱动信号变为负向电压，反向制动开关K2和第一反压二极管D1使得电机驱动电路与电机之间的通路导通，负向电压带动电机开始反转，随着电机的反转，处于上限位置的碳刷开始向反方向移动，当碳刷离开上限位置后正向制动开关K1由断开状态变为闭合状态，电机又可以根据电机驱动信号进行正向或反向转动以保持输出电压稳定。反之，碳刷移动到下限位置时，需要通过正向制动开关K1和第二反压二极管D2形成通路实现电机的正常运转，具体工作过程与上述类似，在此不再赘述。

上述交流稳压器，如图2所示，还包括报警装置12，与单片机3的报警控制端PIN4连接，当交流稳压器出现输出过压、输出欠压、过温或过载时发出报警信息。在本实施例中，如图3所示，报警装置12为蜂鸣器FM，当然，在其它实施例中，也可以为声光报警器等，根据需要合理设置即可。

上述交流稳压器，如图3所示，还包括输入回路开关K3，当输入电流超过第三预设电流时，通过输入回路开关K3可切断交流电源与自耦变压器之间的通路，保证自耦变压器不受损坏。在本实施例中，第三预设电流设置为自耦变压器的额定输入电流的120％，如自耦变压器的额定输入电流为2A，则第三预设电流为2.4A；当然，在其它实施例中，第三预设电流的值可根据实际需要合理设置。

上述交流稳压器，如图2所示，还包括显示单元13，与单片机3的显示控制端连接，用于显示：输入电压、输出电压、负载电流，以及延时、工作、温度、欠压、过压、保护状态显示等，显示单元13可以为LED显示或者LCD显示等，根据需要合理设置即可。在本实施例中，如图3所示，单片机3的显示控制端为PIN1、PIN2和PIN3；当然，在其它实施例中，显示控制端的个数及显示单元13与单片机3的连接引脚可根据显示单元13的需要合理设置。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种交流稳压器，其特征在于，包括自耦变压器、采样电路、单片机、电机驱动电路以及电机，其中：

所述自耦变压器，包括输入端以及至少一个输出端，所述输入端与交流电源连接，所述输出端与负载连接；

所述采样电路，与所述自耦变压器连接，包括输入采样电路和输出采样电路，用于采集所述自耦变压器的输入电压和输出电压；

所述单片机，与所述采样电路连接，用于根据所述输入电压和所述输出电压生成电机控制信号；

所述电机驱动电路，与所述单片机连接，用于根据所述电机控制信号驱动所述电机转动；

所述电机，与所述电机驱动电路连接，并与所述自耦变压器的输入端连接，用于调节所述输入端的碳刷位置控制所述交流稳压器的输出电压。

2.根据权利要求1所述的交流稳压器，其特征在于，所述输入采样电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻以及第一电容，所述第一电阻的第一端与所述输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，所述第二电阻的第二端与地线连接，所述第二电阻的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第三电阻的第二端连接，并与所述第四电阻的第一端连接，所述第三电阻的第一端与第一电源连接，所述第四电阻的第二端与地线连接，所述第四电阻的第一端与所述单片机的输入电压采样端连接；和/或，

所述输出采样电路包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻以及第二电容，所述第五电阻的第一端与所述输出端连接，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接，所述第六电阻的第二端与地线连接，所述第六电阻的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与所述第七电阻的第二端连接，并与所述第八电阻的第一端连接，所述第七电阻的第一端与第二电源连接，所述第八电阻的第二端与地线连接，所述第八电阻的第一端与所述单片机的输出电压采样端连接。

3.根据权利要求1所述的交流稳压器，其特征在于，所述电机驱动电路包括第一光耦、第一三极管、第二光耦和第二三极管，

所述第一光耦的第一输入端与第三电源连接，所述第一光耦的第二输入端与所述单片机的第一电机控制信号端连接，所述第一光耦的第一输出端与所述第一三极管的控制端连接，所述第一光耦的第二输出端与所述第一三极管的第一端连接，并与第四电源连接，

所述第二光耦的第一输入端与第五电源连接，所述第二光耦的第二输入端与所述单片机的第二电机控制信号端连接，所述第二光耦的第二输出端与所述第二三极管的控制端连接，所述第二光耦的第一输出端与所述第二三极管的第一端连接，并与第六电源连接，

所述第一三极管的第二端与所述第二三极管的第二端连接，并与所述电机连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的交流稳压器，其特征在于，还包括电流检测电路，分别与所述自耦变压器的输出端和所述单片机连接，用于检测所述自耦变压器的输出电流并将所述输出电流传输至所述单片机。

5.根据权利要求1-4任一所述的交流稳压器，其特征在于，还包括温度检测电路，分别与所述自耦变压器和所述单片机连接，用于检测所述自耦变压器的温度并将所述温度传输至所述单片机。

6.根据权利要求1-5任一所述的交流稳压器，其特征在于，还包括保护控制电路，分别与所述自耦变压器的输出端和所述单片机连接，用于根据所述单片机发出的保护控制信号控制所述自耦变压器的输出回路断开。

7.根据权利要求6所述的交流稳压器，其特征在于，所述保护控制电路包括继电器和第三三极管，所述继电器的线圈的第一端与第九电源连接，所述继电器的线圈的第二端与所述第三三极管的第一端连接，所述继电器的第一触头串联连接于所述自耦变压器的输出回路中，所述第三三极管的第二端与地线连接，所述第三三极管的控制端与所述单片机的保护控制信号端连接。

8.根据权利要求1-7任一所述的交流稳压器，其特征在于，还包括风机控制电路，与所述单片机连接，用于根据所述单片机发出的风机控制信号控制风机。

9.根据权利要求1-8任一所述的交流稳压器,其特征在于，还包括系统稳压供电电路，与所述自耦变压器连接，用于提供交流稳压器所需电源。

10.根据权利要求9所述的交流稳压器，其特征在于，所述系统稳压供电电路包括全桥整流、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第五三极管、三端可调分流基准源、第十四电阻和第十五电阻，所述全桥整流的输入端与所述自耦变压器的次级线圈连接，所述全桥整流的第一输出端与所述第一稳压二极管的阴极连接，所述全桥整流的第二输出端与所述第二稳压二极管的阳极连接，所述第一稳压二极管的阳极与所述第二稳压二极管的阴极连接，并与地线连接，所述第五三极管的第一端与所述全桥整流的第一输出端连接，所述第五三极管的第二端与所述第十四电阻的第一端连接，所述第五三极管的控制端与所述三端可调分流基准源的阴极连接，所述三端可调分流基准源的参考极分别与所述第十四电阻的第二端和所述第十五电阻的第一端连接，所述三端可调分流基准源的阳极分别与所述第十五电阻的第二端和地线连接。