CN202737768U - 一种适应市电宽范围变化的稳压电源 - Google Patents

Abstract

一种适应市电宽范围变化的稳压电源，属于电子技术领域。他主要用来与发明者已有的成果进行配套，将对发明者已申请的专利作进一步提升与完善。其特征是，用变压器、桥式整流输出后，采用了两个放大三极管接成了负反馈电路，并增加了有关外围件组成。产生的效果在多方面优于传统的设计线路，其它地步也毫不逊色。其具体优点如下：一是能工作在很宽的市电波动范围之内，即是当电压过高时不损坏电器，且能正常工作，在市电较低时，也能适应，二、防雷性好，具有三级保护、所配电器限制小，三是可以调整出各种数值的电源稳压值，四是具有过压过流保护的优异功能，五是有较高灵敏度，六是相对廉价，七是线路可靠易实施。本产品仍可以与其它电子配套。

Description

一种适应市电宽范围变化的稳压电源

技术领域

本发明属于电子技术领域。

背景技术

任何电子技术设备均需要稳压电源，稳压电源性能的好坏直接影响到电子设备的工作好坏。

发明人已有了多项电子技术成果，属于保安器材类，均需要一种较好的稳压电源与之配套，但现在的三端稳压集成电路，或按传统设计的稳压电源，均不能达到较好的效果。其主要原因一是防雷等级不够高，这样保安器材将在雷雨季可能受到损害，或不能正常工作，将造成保安器失控的严重时段。二是不能在市电变化很宽的范围内工作，直接影响了保安器材的应用范围。三是稳压数值的其精度有限。不能对所配的蓄电池科学地浮充。造成以上三点不足一个主要原因在于电子产品中的三端集成稳压电路（如三端稳压集成电路78系列）的固有性造成，因78系列稳压集成电路输入端的电压不能太高，通常为30伏。而有雷击时三端集成电路的输入端可能超过此值。所以造成了第一方面的不足。造成第二方面的不足的原因是是，将220伏市电变为电子线路所需的低压后的桥式整流电压输出值，只能满足大多数情况的市电标准，在市电高的地方与时段时，其桥式整流输出就可能超过三端集成电路的输入额定值。为解决这一问题，通常的传统方法是，在桥式整流之后三端集成电路之前，新增加一级射随器，其目的是，当桥式整流电压过高后，让射随器将输出限压，使这不要超过三端集成电路输入的额定电压。这样的方案虽然扩展了桥式整流输出的上限值，但又产生了新的矛盾，因为新增的射随器会产生附加损失电压降。在市电较低时，三端集成电路有可能可以工作，但因新增的射随器存在附加电压降，三端集成电路输入端就会变低，低于所需值，就不能稳压。造成第三方面的原因是，由于三端稳压集成电路的输出值是固定的某一整数值，如，5伏，8伏，12伏，还不能满足需要有小数值的的浮充电压，如12。6伏，等。

此外，所配的稳压电源还涉及造价成本与可靠性等多方面的约束，所以所需的稳压电源，初看起来简单，但仔细分析，确充满着多处难点，还必须进一步创新。

发明内容

本发明的目的是设计一种新的稳压电源电路，使该电子电路一是具有很强的抗雷能力，二是可以在市电变化较大的地放与时段能正常工作，三是可以调整成稳压所需的任意值，四是具有过压过流保护性能，主要目的一是能与发明者已有的专利成果能很好地配合，产生更好的技术效果，二是为开发其它电子产品提供更大的空间。

本发明的具体措施是：

1、一种适应市电宽范围变化的稳压电源是由变压器、桥式整流输出，防雷管、输出电压调整管，基准电压支路，调压值支路、过压保护支路、过流保护支路、稳压放大管、补偿支路等电路共同组成。

其具体线路是：用变压器低压的二次侧连接了一个桥式整流单元，桥式整流的输出与地线间连接了一只防雷管；其输出还连接了一只输出电压调整管的集电极；其输出还连接了一只电阻的一端；该电阻的另一端连接连接了输出电压调整管的基极。

输出电压调整管的基极连接了两条支路接地，第一条支路是基极连接了一只稳压管的正极，该稳压管的负极接地，第二条支路是输出电压调整管的基极连接了另一只稳压管稳压值比第一支路高的稳压管的正极，该稳压管的负极接地。

用一只电阻一端接在了输出电压调整管的发射极，另一端作为稳压电路的输出；用两只二极管串联，接二极管正极的一端接在了调整管的基极，另一端接在调整流器管的发射极。

用三个电阻串联组成了调压值支路，该支路的一端接在了调压管的发射极，另一端接地线。

用一只三极管做稳压放大管，该管的集电极接在了调压管的基极，该管基极接在了调压支路上电阻的一个串联点上。

用一只电阻与稳压管串联级组成了基准电压支路，其中电阻的一端接在了调整管的发射极上，稳压管负极的一端接在地线上，稳压放大管的发射极接在了电阻与稳压的串联接点上。

用一只电阻的一端接在了输出电压调整管的集电极上，另一端接在了稳压放大管的基极上。

用输出电压调整管的发射极与地线两引出线共同组成了两端向外输出线。

2、接在输出电压调整管对地的第二支路中的稳压管与第一支路稳压管参数相同，然后第二支路中的稳压管经过两个二极管串联后结地。

3、基准电压支路中的稳压管由多个面结合二极管串联而成。

4、线路中的输出电压调整管是高反压三极管。

5、接在输出电压调整管对地的两条支路稳压管稳压值高于输出电压调整管输出管基极电压，而最大值不超过基极电压3伏。

6、用三个电阻串联组成的调压值支路，该支路的三个电阻采用固定电阻，而非可调电阻。

对以下措施进一步解释如下：

一、稳压的主要原理：

调整管与放大管形成了很强的负反馈，一旦线路参数确定后，调整管就可以稳定在一个具体的数值上。

电路见图1，具体稳压过程如下：9为输出电压调整管，15为稳压放大管，当输出电压调整管的发射极输出端18过高或过低时，由电阻12、13、14所组成的调压值支路，将把变化的量传给了稳压放大管16的基极，由于稳压放大管的发射极为标准的固定电压，所以调压值支路的变化量将引起该管集电极发生变化，自动对三极管基极调整使其输出而成为标准值。

二、大大提高防雷等级的原因：对防雷有三级保护，第一是调整管采用了高反压管，其反压可以达数百伏，几乎是78系列的三端稳压集成电路输入电压的10位左右，相当于承受能力提高了10倍。之二是增加了防雷管作二级保护，能将雷击时的电压限制在击穿电压的数十伏的范围内，之三是在输出电压调整管的基极增加了稳压二极管，成为防雷第三级保护。该稳压管稳压值高于输输出电压调整管的基极，所以平时不工作，不通电，但雷击时有涌流时，将成为泄放通道。

三、在市电较高的地方与时段不会损坏电路的原因：因调整管是高反压管，仅管此时桥式输出的电压高，但是还会远低于高反压管耐压值。

四、能在市电较低的地方与时段工作的原因：其主要原因一是，输出电压调整管，不会产生附加电压降，直接将桥式整流输出电压调整为输出稳压电路输出电压，即是只要桥式电压高于输出电压，且这个电压能使三极管工作，就能稳压。（说明：如果采用传统的三极管与三端集成电路串联的方案，因为三端要稳定的工作，必须要输入端的电压高于输出端一个定值，而三端集成电路的输入前级如果串有三极管发射器，则输入端就增加了射随器引起的附加电压损失，也即是在市电低时，桥式输出必须要减去附加损失电压后，才是三端集成电路的输入有效电压。而在市电低时，这是宝贵的电压。），其二是因调整管是高反压管，所以在设计时可以把桥式输出电压可以设计得高一些，在市电低时这时桥式电压不可能很低，可以作一定补偿。

五、能扩展市电变化工作的范围的原因：由于上两条原因，市电高时不损坏电路，而在较低时仍可以正常工作。所以可大大地扩展了市电变化的工作范围。

六、可以调整不同的输出稳压值的原因。由于基准电压支路中的电阻与串联的稳压确定后，稳压放大管的发射极电压值固定。而在调压值支路的三个电阻组成了调压管输出的分压关系，当上偏电阻（说明：以稳压放大管的基极连接点为分界，与火线相连的部分为上偏电阻，与地线相连的部分为下偏电阻）阻值增大，分压多，则稳压输出电压高，反之少。所以调整电阻，就可以把稳压基本数值调整为所需值，如标准的浮充电压值，12。6伏，而不是简简单单的整数12伏。这里应说明是，该支路的上偏电阻有两个，即图1中的R12与R13，其中R13主要作精调之用，这里不采用可调电阻是线路有更好的抗震能力。

七、具有过流保护的原因：当输出电流过大时，调整管发射极所串联的电阻压降增大，超过一定值时，过流保护支路中的二极管导通，流入输出电压调整管的基极电流减少，负载过流超多，则减少的基极电流越多，自动形成对调整管保护。

八、过压保护原理：由输出电压调整管对地连接的两支路但任，当输入电压过高时，第一条支路首先导通，输出电压调整管基极电压被钳位到额定数，稳压电路的输出电压也自然被钳位到一定数，当第一条支路损坏开路时，第二条支路立即自动投入保护。

九、提高可靠性的几点措施：一，在防雷电路中，形成了三级保护，（见第二条）。二，在电子线路中，由于稳压管是一种易坏件，而防雷是本方案的重点，所以在输出电压调整管的基极回路中新增加了第二支路，该路由一只稳压二极管与2只二极管串联的形式，这就形成了对基极稳压电路的一种“特殊的替代”保护方式，其原理是：基极回路中两条支路中的两只稳压二极管稳压参数一致，但其中第二只支路多串联了两只二极管，稳压值会高出2个PN结，所以在工作时，该第二支路电流会因被稳压低的第一支路钳位，也即是当稳压值低的第一支路没有损坏时，基极电流始终从第一支路通过，而串联有二极管的第二支路因被钳位，不会损坏，就会处于一种 “永远守候状态”，当第一支路损坏断路时，“守候状态”的第二支路会自动投入工作，由于 基准电压及调压值支路各参数均未发生变化，所以不会因第二支路的加入稳压值不会发生变化。之三，由于稳压放大管的发射极基准电压低，所以采用了面结合二极管的串联形式，这种二极管的可靠性将极大地提高。之四、过压保护两条支路平时因为稳压管稳压的参数值高于输出电压调整管基极电压，被钳位无电流通过，不产生“电磨损”，不易损坏，而传统的三级管与三端集成电路的联合设计方案，其中的射随器中的稳压管处于长期工作状态，相对容易坏。具体情况可参见图3，之五、利用复合功能，减少元件数，但性能不减。

十、加补偿电阻提高稳压性能。在实施措施一中，本发明用一只电阻的一端接在了输出电压调整管的集电极上，另一端接在了稳压放大管的基极上；该电阻进一步提高了稳压效果的灵敏度。

 本发明实施后有以下显著的优点：

1、性能好，体现在以下方面：一是抗雷效果好，在有雷雨季节，不易损坏，所配套的电器不会因雷雨天而停止工作。二是适应面广，比传统的电器有更宽的适应能力，即是可以使所配的电器在市电电压高的地方工作而不致损坏，而在市电电压较低的地方与时段也能正常工作。三是，可用于输出代有小数的稳压值。而发明者已有的成果是保安类，影响不能工作的因素越小，则性能越好，所以本发明有很强的配套能力，四是、性能优异，具有过压过流保护，而用三端集成电路或传统的三极管与三端集成电路的联合设计其功能在以上多种性能上不如该线路，甚至是难以实现。

2、可靠，优于传统设计。原因一是，在电子线路，有源件如三极管集成电路是是易坏件，而在该线路中仅仅只有两只有源件，与传统的三极管与三端集成电路联合设计相比，没有增加有源件的数量，重要的是，一般高反压大功率管，可靠性一般都大大高于普通三极管。原因二是，在电子线路，稳压二极管也是易坏件之一，而在本发明中，对稳压管作了特殊处理，所以可靠性高于传统的三极管与三端集成电路的联合设计。

3、成本与传统的三极管与三端集的联合设计之成本，基本没有增加，而比很多专业稳压电源确要廉价很多。

4、线路不复杂，具有可操作性。

附图说明

图1是实施本发明措施的图。

图中：1、电源变压器一次高压侧输入 ；2、电源变压器 ；3、变压器二次侧低压输出；4、桥式整流器；5、防雷管；6、输出电压调整管基极电阻；7、输出电压调整管对地第一支路；8、输出电压调整管对地第二支路；9、输出电压调整管；10、过流保护支路中的二极管；11、过流保护支路中的电阻；12、调压值支路中上偏电阻；13、调压值支路中上偏电阻的调整电阻；14、调压值支路中的下偏电阻；15、稳压放大管；16，基准电压支路中的电阻；17、基准电压支路中的稳压管；18、灵敏度补偿电阻；19、稳压电路的热端输出。

图2是实施本发明的措施2与4后的附图。

图中：1、电源变压器一次高压侧输入 ；2、电源变压器 ；3、变压器二次侧低压输出；4、桥式整流器；5、防雷管；6、输出电压调整管基极电阻；7、输出电压调整管对地第一支路；9、输出电压调整管；10、过流保护支路中的二极管；11、过流保护支路中的电阻；12、调压值支路中上偏电阻；13、调压值支路中上偏电阻的调整电阻；14、调压值支路中的下偏电阻；15、稳压放大管；16，基准电压支路中的电阻；18、灵敏度补偿电阻；19、稳压电路的热端输出；20、实施措施2中的输出电压调整管对地第二支路；21、实施措施4的基准电压支路中的稳压管支路。

图3是用三极管与三端集成电路联合设计的传统设计方法图。

图中：1、电源变压器一次高压侧输入；2、电源变压器；3、变压器二次侧低压输出；4、桥式整流器；19、稳压电路的热端输出；30、新增加的三极管基极的下偏稳压管；32、新增加的三极管基极的上偏电阻；33、新增加的三极管射随器；34、三端集成电路；35、36、37、三端集成电路的外围调整件。 

具体实施方式

1、按图1或图2选定三极管，防雷管、二极管与电阻，其中三极管选定高反压管，如3DD15，防雷管击穿电压参数应选低于三极管反压值。

2、按图1与图2的线路图连接、焊接。

3、调节稳压值的数值。当确定了基准电压支路的参数后，这时可调节调压值支路中上偏电阻中的调整电阻R13阻值的大小，就可将稳压的输出值调到所 需要要的数值上。其规律是当其电阻的阻值越大，则输出的电压越高，反之越低。当调整完毕后，用R13对应阻值的固定电阻焊在该位置，也即是电阻R13不用可调电阻。 

Claims (6)

1.一种适应市电宽范围变化的稳压电源，其特征是：由变压器、桥式整流输出，防雷管、输出电压调整管，基准电压支路，调压值支路、过压保护支路、过流保护支路、稳压放大管、补偿支路等电路共同组成；

其具体线路是：用变压器低压的二次侧连接了一个桥式整流单元，桥式整流的输出与地线间连接了一只防雷管；其输出还连接了一只输出电压调整管的集电极；其输出还连接了一只电阻的一端；该电阻的另一端连接连接了输出电压调整管的基极；

输出电压调整管的基极连接了两条支路接地，第一条支路是基极连接了一只稳压管的正极，该稳压管的负极接地，第二条支路是输出电压调整管的基极连接了另一只稳压管稳压值比第一支路高的稳压管的正极，该稳压管的负极接地；

用一只电阻一端接在了输出电压调整管的发射极，另一端作为稳压电路的输出；用两只二极管串联，接二极管正极的一端接在了调整管的基极，另一端接在调整流器管的发射极；

用三个电阻串联组成了调压值支路，该支路的一端接在了调压管的发射极，另一端接地线；

用一只三极管做稳压放大管，该管的集电极接在了调压管的基极，该管基极接在了调压支路上电阻的一个串联点上；

用一只电阻与稳压管串联级组成了基准电压支路，其中电阻的一端接在了调整管的发射极上，稳压管负极的一端接在地线上，稳压放大管的发射极接在了电阻与稳压的串联接点上；

用一只电阻的一端接在了输出电压调整管的集电极上，另一端接在了稳压放大管的基极上；

用输出电压调整管的发射极与地线两引出线共同组成了两端向外输出线。

2.如权利要求一所述的一种适应市电宽范围变化的稳压电源，其特征是：接在输出电压调整管对地的第二支路中的稳压管与第一支路稳压管参数相同，然后第二支路中的稳压管经过两个二极管串联后结地。

3.如权利要求一所述的一种适应市电宽范围变化的稳压电源，其特征是：基准电压支路中的稳压管由多个面结合二极管串联而成。

4.如权利要求一所述的一种适应市电宽范围变化的稳压电源，其特征是：线路中的输出电压调整管是高反压三极管。

5.如权利要求一所述的一种适应市电宽范围变化的稳压电源，其特征是：接在输出电压调整管对地的两条支路稳压管稳压值高于输出电压调整管输出管基极电压，而最大值不超过基极电压3伏。

6.如权利要求一所述的一种适应市电宽范围变化的稳压电源，其特征是：用三个电阻串联组成的调压值支路，该支路的三个电阻采用固定电阻，而非可调电阻。

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