CN201048351Y - 超宽电压自适应电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超宽电压自适应电源，包括与交流电源连接的电压输入整流限压电路、与电压输入整流限压电路连接的电容串充并放降压/并充串放升压电路，其特征在于：过零检测电路与电压输入整流限压电路连接、并与微控制器连接；输出驱动电路与微控制器连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路连接；电压检测电路与微控制器连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路的平滑输出端连接。具有以下优点：可以对超宽输入电压进行自动跟踪控制提供仪器正常工作的电压值，无论电压高低，均可直接连接供电；低功耗，功率因数高；重量轻体积小。特别针对井下85V－2000V各种供电线路。

Description

超宽电压自适应电源

技术领域

本实用新型涉及超宽电压电源，具体涉及一种专用于矿井的超宽电压自适应电源。

背景技术

在矿井下，根据多种用电设备的需要设有多种供电线路，不仅各供电线路的电压值差异很大，低电压不足100V，高电压超过800V，而且各供电回路的电压波动较大。传统的井下检测安全仪器的电源部分是采用多组接插头的电源变压器，再根据井下实际的电源电压对应连接。这样不仅带来操作不便，一旦接错还会烧毁仪器，而且电源变压器的功率裕量选得较大，造成功率因素低、消耗铜材多。因此，传统的井下检测安全仪器的电源需要加以改进。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种超宽电压自适应电源，它能自动跟踪超宽输入电压，始终保证电源电压稳定输出的要求，能适应矿井下多种供电线路，无论电压高低，均可与其直接连接，为检测安全仪器提供正常工作的电压值。

本实用新型所述的超宽电压自适应电源，包括与交流电源连接的电压输入整流限压电路、与电压输入整流限压电路连接的电容串充并放降压/并充串放升压电路，其特征在于：过零检测电路与电压输入整流限压电路连接、并与微控制器连接；输出驱动电路与微控制器连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路连接；电压检测电路与微控制器连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路的平滑输出端连接。电压输入整流限压电路的作用是整流控制输入电压；过零检测电路的作用是为电容串充并放降压/并充串放升压电路提供充放电时序基准，以便微控制器根据当前电路所处的状态来控制整体电路的下一步动作，输出驱动电路的作用是放大隔离微控制器给出的弱控制信号；电压检测电路的作用是反馈平滑输出端的电压到微控制器。本电源用平滑输出端的电压反馈调节输出电压值，经平滑滤波后供给后级开关电源稳定地输出。

所述的超宽电压自适应电源，其特征在于：串充并放降压/并充串放升压电路包括可控硅SCR0-SCR10、二极管D4-D17、D31、稳压二极管DW5、DW6、电容C12-C17、C11、C10、电阻R17-R21、R32-R35、R38、R43、R50、光耦U3、电感L0、VOMS功率场效应管Q7。其中的SCR9和SCR10在此起整流限压的作用，过高的输入电压经SCR9与SCR10移相限压后保证串充并放降压/并充串放升压电路工作在允许的电压下；C12-C17为串充并放电容，C16、C17为并充串放电容，在该电路中起电压变换元件的作用；SCR0-SCR8控制C12-C17串充并放降压，控制C16、C17并充串放升压，在该电路中起控制电流流向开关元件的作用；VOMS功率场效应管Q7能强制关断串充并放降压/并充串放升压电路中的充电/放电回路，在该电路中起控制充电/放电时间长短开关元件的作用；C17为负载滤波电容，使其平滑输出电压。该串充并放降压/并充串放升压电路可以根据实际情况，减少或者增加级数，使之既满足功能的要求，又经济合理。

整个的运行特征是：微处理器从过零检测电路那里采样时间基准，按照交流电的正弦特性曲线进行时序分配，根据时序安排对电容串充并放降压/并充串放升压电路进行充放电控制，再根据输入交流电压值的高低，自动对电容串充并放降压/并充串放升压电路中的串并与串并级数进行增减，对充放电过程进行平稳调节，始终保证电源输出电压值在允许的范围内。

本电源的所有动作都是由程序进行控制的，程序检测当前电路的各个外部状态来控制电路的下一步动作，程序控制微处理器实现控制整个电路。

本实用新型和现有技术相比具有以下优点：可以对超宽输入电压进行自动跟踪控制提供仪器正常工作的电压值，无论电压高低，均可直接连接供电；低功耗，功率因数高；重量轻体积小，不需用工频变压器，节省铜线和矽钢片。特别针对井下85V-2000V各种供电线路。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

图2是本实用新型的电路图。

图3是图2的A部放大图。

图4是图2的B部放大图。

图5是图2的C部放大图。

图6是图2的D部放大图。

图7是软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

参见图1，电压输入整流限压电路1与交流电源连接，电容串充并放降压/并充串放升压电路2与电压输入整流限压电路1连接，过零检测电路4与电压输入整流限压电路1连接、并与微控制器5连接，输出驱动电路6与微控制器5连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路2连接，电压检测电路7与微控制器5连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路的平滑输出端3连接。

参见图2-图6，电压输入整流限压电路1包括：D0-D3、D32、D33、SCR10，其作用是整流控制输入电压；

串充并放降压/并充串放升压电路2由可控硅SCR0-SCR10、二极管D4-D17、D31、稳压二极管DW5、DW6、电容C12-C17、C11、C10、电阻R17-R21、R32-R35、R38、R43、R50、光耦U3、电感L0、VOMS功率场效应管Q7连接组成；

过零检测电路4包括：R0-R9、DW0、DW1、Q2、Q3，其作用是为电容串充并放降压/并充串放升压电路提供充放电时序基准，以便微控制器根据当前电路所处的状态来控制整体电路的下一步动作；

微控制器5为U0，型号为AT89C2051；

输出驱动电路6包括：T0-T10、D20-D30、U1、U2，其作用是放大隔离微控制器给出的弱控制信号；

电压检测电路7包括：Q4、Q5、DW3、DW4、R37、R36，其作用是反馈平滑输出端的电压到微控制器。

参见图7，本电源的所有动作都是由程序进行控制的，程序检测当前电路的各个外部状态来控制电路的下一步动作，程序控制微处理器实现控制整个电路。

当外部工作条件达到时，微控制器与各电路同时复位。微控制器启动后将控制权交给程序，这时的微控制器才由程序控制。微控制器首先完成各种数据变量的初始化，给软件运行建立环境。同时禁止全部输出，以初始化外部硬件工作环境。当软硬件环境都建立后才对外部环境进行检测判断，其中对交流输入电压的过零检测最重要，它是整个电路动作的触发时间基准，程序对它进行一百次的跟踪检测校准后才对电源的连接触点进行抗抖动抑制，提高本电路的抗干扰能力，以确保后续工作继续稳定安全的进行。到了这一步后程序才认为外部工作环境基本稳定可靠。这时微控制器才能打开电容串充并放降压/并充串放升压控制回路。

本电路采用缓启动输出方式，由SCR9、SCR10控制输入交流电压的导通角来限制输入电压，导通角缓慢递增，输出电压也随着缓慢递增。在缓启动的整个过程中因du/dt(电压突变率)很小，对电路中的电子器件的损伤小，因而提高了本电源的使用寿命。微控制器将控制角递减到小于或等于36°附近，实现电源功率因素的最佳控制。等输出电压稳定后再对输出电压值进行采样检测判断，看是否满足预先给出的条件。达到给出的条件时，程序保持当前状态。不满足时，程序会分析是哪个条件不满足并给出相对应的响应。在本电源中通过两个反馈控制回路，一是输出电压上限反馈，二是输出电压下限反馈，程序将检测两个反馈来作出相应的控制动作。

当电压超出输出电压值的上限时，程序控制电路串联一个电容到电容串充并放降压/并充串放升压电路中去，以提高耐压能力，同时也降低了输出电压值。当输出电压低到下限时，程序控制电路从电容串充并放降压/并充串放升压电路中减去一个电容，以提高输出电压。在这个过程中程序完成了对外部输入条件的检测、分析、判断及时进行实时控制。

本实用新型超宽电压自适应电源中的电容串充并放降压/并充串放升压电路级数能根据实际的输入/输出工作电压范围作出相应调整。

Claims (2)

1.超宽电压自适应电源，包括与交流电源连接的电压输入整流限压电路(1)、与电压输入整流限压电路连接的电容串充并放降压/并充串放升压电路(2)，其特征在于：过零检测电路(4)与电压输入整流限压电路(1)连接、并与微控制器(5)连接；输出驱动电路(6)与微控制器(5)连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路(2)连接；电压检测电路(7)与微控制器(5)连接、并与电容串充并放降压/并充串放升压电路的平滑输出端(3)连接。

2.根据权利要求1所述的超宽电压自适应电源，其特征在于：串充并放降压/并充串放升压电路(2)包括可控硅SCR0-SCR10、二极管D4-D17、D31、稳压二极管DW5、DW6、电容C12-C17、C11、C10、电阻R17-R21、R32-R35、R38、R43、R50、光耦U3、电感L0、VOMS功率场效应管Q7。

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