CN203851054U - 精简型速断式保护电源 - Google Patents

Abstract

精简型速断式保护电源，属于电子应用技术领域，由防雷管、平衡二极管、整流单元、交流稳压单元、速断式保护单元、过流保护显示单元与直流充放电单元共同组成，市电经过整流单元后进入到交流稳压单元，交流稳压单元中的电压调整三极管的耐压值远远高于防雷管的耐压值，当雷击过压时，防雷管优先断开使整流输出为零，速断式保护单元作为过压保护的备份，当防雷管不作用后，速断式保护单元启动，将电压调整三极管钳位到零，成为速断保护，当过压消失时，速断式保护单元恢复为备份状态，本电源的实施，在设备有过流状况时，过流保护单元立即显示，提醒人们处理故障，平衡二极管在有交流电的情况下使交流电压成为设备所需的电压，实现交直流共用。

Description

精简型速断式保护电源

技术领域

 属于电子应用技术领域。

背景技术

任何优秀的电子设备，都离不开一个优秀的电源，外界环境恶劣，如雷雨天、市电过高或市电过低，种种因素都会导致电子设备中的元件损坏，如何克服，这是发明者一直都在研究的问题。

试想，如果有一种电源，能够在雷雨天受到雷击时，将突然升高的涌压化解，使电源与所配设备不会因此而损坏；在市电低的地段，所配设备能正常工作，在市电高的地段，保持输出端电压不升高，使所配电子设备在何时何地都能正常工作，这就达到了人们所理想的要求，因此提升电源的保护能力，意义十分重大，是电子设备杜绝外界恶劣因素的关键。

发明内容

本发明目的是提出一提出的新型电源技术方案，实施后，能在输出端形成速断保护，在各种恶劣环境下能正常工作，使电子设备杜绝了外界种种恶劣因素，提升了电源的保护能力。

本发明采用的措施是：

1、精简型速断式保护电源由防雷管、平衡二极管、整流单元、交流稳压单元、速断式保护单元、过流保护显示单元与直流充放电单元共同组成。

整流单元是一个整流二极管的正极连接整流变压器次级的一边端头，另一个整流二极管的正极连接整流变压器次级的另一边端头，整流变压器次级中心轴头接地线，整流变压器初级为市电输入端，两个整流二极管的负极连接在一起作为整流输出。

交流稳压单元是电压调整三极管的集电极连接整流输出，电压调整三极管的上偏电阻一边端连接整流输出，另一边端头连接电压调整三极管的基极，电压调整三极管的下偏稳压管正极连接电压调整三极管的基极，负极串联一个下偏精调电阻后到地线。

速断式保护单元是保护可控硅的阳极连接了电压调整三极管的基极，从浮充接点连接一个触发门坎稳压管到保护可控硅的控制极，保护可控硅的控制极还连接一个灵敏度调整电阻到地线。

过流保护显示单元是过流保护电阻一边端头连接电压调整三极管的发射极，另一边端头连接浮充接点，过流保护显示发光管正极连接电压调整三极管的基极，过流保护显示发光管负接连接浮充接点。

直流充放电单元是浮充隔离电阻一端连接浮充接点，浮充隔离电阻另一端连接放电三极管的发射极，放电三极管的发射极还连接了蓄电池，放电三极管的基极连接一个整流控制二极管的负极，整流控制二极管的正极连接整流输出，放电三极管的基极还连接了一个基极受控电阻到地线，放电三极管的集电极作为电压输出端。

平衡二极管的正极连接浮充接点，负极连接在放电三极管的集电极作为电压输出端。

防雷管的连接是整流输出到地线之间。

2、电压调整三极管的下偏稳压管可以用二极管串联形式代替。

3、电压调整三极管的上偏电阻的功率为二分之一瓦。

4、浮充隔离电阻的功率为三瓦或三瓦以上。

5、电压调整三极管是耐压值为100V以上的NPN三极管。

对以上措施解释如下：

任何优秀的电子设备，都离不开一个优秀的电源，本电源实施后，能在雷雨天不必怕受雷击而使所配设备损坏，不必担心市电过高损坏设备，也不必为市电过低设备不能正常工作而烦忧，所配设备在有了故障后，还能主动显示，以提醒人们尽快解决故障。特对电源作如下说明：

一、整流单元的说明：

整流电路使用了半波整流，市电经过整流变压器的初级后进入次级，再经过整流二极管后成为整流输出，整流变压器的次级中心轴头接了地线，整流二极管选用大功率二极管，轻易不会损坏，使整流更可靠。

二、交流稳压的原理：

1、整流输出进入到电压调整三极管（图1中的7）的集电极，电压调整三极管是高反压大功率NPN三极管，采用了射随输出形式，当电压调整三极管的基极电压值固定后，即电压调整三极管的下偏稳压管（图1中的8）稳压值固定后，电压调整三极管的发射极电压只比电压调整三极管的基极少0.7V，也成为一个固定值，这个固定值能满足直流充放电单元中浮充电压值，而电压调整三极管的上偏电阻（图1中的6）选用了二分之一瓦，如果此电阻阻值小，电压调整三极管能带的负载功率就大，如果阻值大，电压调整三极管能带的负载功率就小。

2、电压调整三极管的基极下偏稳压管所串联的下偏精调电阻可以在0.7V以内的电压进行调试，所以能更好地调试出所需的电压值。

3、电压调整三极管的下偏稳压管可以用二极管串联形式代替，如图2中的22所示的形式，其好处是二极管比稳压管更耐用，更不易损坏，一个二极管约为0.7V，串联下偏精调电阻后，也很好调试。

三、本电源实施后，当所配电子设备有了短路故障，使电流增加，能主动显示以提醒人们尽快处理故障，其原理是：

当输出端电流增加，过流保护电阻（图1中的10）压降增大，过流保护显示发光管（图1中的11）立即导通，发出光指示，同时对电压调整三极管的基极进行分流，流入电压调整三极管基极的电流减少，输出端过流越多，则减少的基极电流越多，自动形成对电压调整三极管的保护。

四、当有雷击过压时，速断保护的原理是：

当有雷击而产生的涌压，使电压调整三极管的集电极突然上升到很高，此时电压调整三极管的发射极电压升高，当电压调整三极管的发射极电压超过了触发门坎稳压管（图1中的12）后，使保护可控硅（图1中的14）迅速导通，而保护可控硅有很强的正反馈，立即对电压调整三极管的基极短路，形成对电压调整三极管的输出电压封闭，成为过压时的速断保护。

而当电压调整三极管的发射极输出无高压存在，即电压调整三极管的发射极电压不能超过触发门坎稳压管，不能触发保护可控硅，因而成为保护可控硅能自动恢复的原因之一。

保护可控硅能自动恢复的原因之二是：保护可控硅对控制极对地连接了一个灵敏度调整电阻（图1中的13），此电阻的作用是分流，将可控硅的控制极电流分到地，将可控硅的灵敏度降低，可控硅要自保持，控制极需要一定的电流，调整此电阻，可以在雷击消失即电压调整三极管的发射极电压不能超过触发门坎稳压管时，让保护可控硅所需的自保持电流迅速消失，使保护可控硅迅速恢复。

当雷击消失，保护可控硅恢复后，电压调整三极管的发射极电压迅速调整，成为正常电压值。

保护可控硅在未过压时，因为触发门坎稳压管的稳压值比电压调整三极管的下偏稳压管的稳压值高，所以保护可控硅在一般情况下都处于备份状态，因而不会损坏，从而增强了可靠性。

而电压调整三极管是高反压大功率三极管，它的耐压值达到几百伏，而所用的防雷管（图1中的5）耐压值为几十伏，因而在雷击时，防雷管会优先断开，迫使整流输出无电压，因而再一次保护了电源本身。

五、直流电压，就是蓄电池（图1中的17）放电的电压，在很多电源中，因为不能满足蓄电池的标准浮充而放弃了使用直流电，而有的因为不能解决浮充电压高而放电电压低，蓄电池放电时产生了电压降，使设备不能正常地工作，因而只使用直流电，而本电源不仅满足了蓄电池的标准浮电压13.8V，更是解决了蓄电池浮充电压高而放电电压低的矛盾，在有交流电时，蓄电池是浮充状态，无交流电时，蓄电池开始放电，而且蓄电池电压进入到电子设备不会产生电压降，使设备任何时候都保持良好的工作性能。

1、能实现标准浮充的原由：电压调整三极管的基极电压由电压调整三极管的下偏稳压管与精调电阻稳压而成，下偏稳压管是一个定值，而精调电阻则可以在0.7V之内进行调整，所以能很方便地调整出浮充所需的电压值，如果用图2所述的将下偏稳压管用多个二极管代替，再串联上精调电阻也能很方便地调整出所需的电压值，而电压调三极管的基极电压一旦固定，它的发射极电压只比基极电压少0.7V，所以在调压时将基极电压在13.8V的基础上增加0.7V，就能达到浮充的电压值了。

浮充隔离电阻（图1中的15）的作用一是隔离了大电流，作用二是实现浮充输出点与蓄电池（图1中的17）之间的电压隔离，因而在有交流时，既可以浮充，又可以成为工作电源。

2、蓄电池放电时不会产生电压降的原因是：第一、放电三极管（图1中的16）是高反压大功率PNP三极管， PNP管的特性是，当基极电压低，PNP管导通，一股大电流从PNP管的发射极流向集电极，集电极电压升高，因此当整流输出无电压时，放电三极管导通，即蓄电池开始放电，之所以选用PNP管，因为它导通时压降很小，可以忽略不计，所以在无交流电的时候不会产生压降，放电三极管的集电极电压等同于蓄电池电压。

第二、放电三极管平时处于截止状态，即蓄电池在有交流电时处于浮充状态，在无交流电时才作用，这是因为在有交流电压时，整流控制二极管（图1中的18）直接将电压输入放电三极管的基极，因为PNP三极管的特性，基极有高压存在，因此放电三极管不会导通，所以放电三极管平时处于截止状态，无交流电时，整流输出无电压，因而放电三极管的基极无电压，电流从放电三极管的发射极流向集电极，放电三极管的集电极产生电压，这个电压等同于蓄电池电压。

六、本电源是交直流共用，因为蓄电池的电压为12V，因此所配设备的电压也应该为12V能正常工作，否则在只有直流电时所配设备不能工作，所以在交流电时，电压输出端也应该是12V电压，但是因为浮充电压的关系，因此电压调整三极管的电压调整的是13.8V，因此浮充点的电压为13.8V，所以平衡二极管（图1中的20）就体现了他的用途，就是将13.8V的电压降为所配设备的工作电压12V，这样就能使所配设备在有交流电时是标准12V电压，而在只有直流电时也是12V电压，使所配设备工作性能更稳定，之所以用二极管，是因为二极管是定值0.7V，调试方便，更易于批量的生产。

本电源实施后有以下突出的优点：

一、防雷效果好，过压能力性能优异，表现在以下几点：

1、保护可控硅有很强的正反馈能力，一旦输出电压过高，超过触发门坎稳压管的稳压值，保护可控硅立即启动，形成对电压调整三极管的速断保护。

2、速断保护的力度大，因为可控硅导通后，将电压调整三极管的基极基本钳位到零，因而电压调整三极管的电压基本到零。

3、在雷雨天不必断电来保护设备，因为保护可控硅在过压时立即启动，将电压调整三极管的电压基本钳位到零，电压输出端的电压也接近为零，而在未过压时，保护可控硅因为没有触发电流，所以，在平时，它是备份状态，只有在过压时才启动。

二、本电源实施后，可以随时监测电源与所配设备的工作状态，当设备有故障出现电流过大，过流保护显示发光管立即显示，以提醒人们立即处理，提高了维护效率与可靠性。

三、交直流实现了共用，两者互不干扰，实现了对蓄电池的科学浮充，任何时候都保证了配套设备良好的工作性能。

四、适用面广，不管是市电高的地段或是市电低的地段都能正常工作。

五、线路简洁，成本低，易生产调试，适合批量生产。

附图说明

图1是精简型速断式保护电源的基本电路图。

图中：1、市电输入；2、整流变压器；3、整流二极管；4、整流变压器次级中心轴头；5、防雷管；6、电压调整三极管的上偏电阻；7、电压调整三极管；8、电压调整三极管的下偏稳压管；9、下偏精调电阻；10、过流保护电阻；11、过流保护显示发光管；12、触发门坎稳压管；13、灵敏度调整电阻；14、保护可控硅；15、浮充隔离电阻；16、放电三极管；17、蓄电池；18、整流控制二极管；19、基极受控电阻；20、平衡二极管；21、电压输出端。

图2是用二极管代替电压调整三极管的下偏稳压管的电路图。

图中：1、市电输入；2、整流变压器；3、整流二极管；4、整流变压器次级中心轴头；5、防雷管；6、电压调整三极管的上偏电阻；7、电压调整三极管；9、下偏精调电阻；10、过流保护电阻；11、过流保护显示发光管；12、触发门坎稳压管；13、灵敏度调整电阻；14、保护可控硅；15、浮充隔离电阻；16、放电三极管；17、蓄电池；18、整流控制二极管；19、基极受控电阻；20、平衡二极管；21、电压输出端；22、代替电压调整三极管的下偏稳压管的二极管。

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，其中电压调三极管选用高反压大功率NPN三极管，如3DD15；放电三极管选用高反压大功率PNP三极管，如TIP42C。防雷管击穿电压参数应选低于三极管耐压值的防雷管，可控硅选单向可控硅类。

2、按图1或图2的线路图焊接。

3、调整电源输出值：电压调整三极管输出值的调整，电压调整稳压管作为一个定值，电压调整稳压管所串的下偏精调电阻可以在0.7V以内的电压进行调整，也可以按图2所描述，将电压调整三极管用多个二极管代替，其好处是二极管更不易损坏。

其规律是稳压管值越高，输出电压越高，下偏精调电阻越大，输出电压越高，反之越低，如果是图2所示的形式，则是二极管越多，电压越高，二极管越少，电压越低。

4、调整过压保护参数。

（1）、用示波器的接在稳压源输出端，用100伏的直流电压点击整流端，示波器显示输出由正常电压基本降为零，否则应调试门坎稳压管的稳压值。 

（2）、断掉100伏的直流电压，示波器显示输出端电压正常，如果不正常就调整保护可控硅灵敏度调整电阻的阻值。

5、过流保护显示发光管应选用高亮度型发光管。

6、调整放电三极管的性能，其一是当整流有输出时，测放电三极管发射极与集电极电压应开路。其二是当整流无输出时，测放电三极管发射极与集电极电压应小于0.1，否则改变放电三极管的基极受控电阻的阻值。

Claims (5)

1.精简型速断式保护电源，其特征是：由防雷管、平衡二极管、整流单元、交流稳压单元、速断式保护单元、过流保护显示单元与直流充放电单元共同组成；

整流单元是一个整流二极管的正极连接整流变压器次级的一边端头，另一个整流二极管的正极连接整流变压器次级的另一边端头，整流变压器次级中心轴头接地线，整流变压器初级为市电输入端，两个整流二极管的负极连接在一起作为整流输出；

交流稳压单元是电压调整三极管的集电极连接整流输出，电压调整三极管的上偏电阻一边端连接整流输出，另一边端头连接电压调整三极管的基极，电压调整三极管的下偏稳压管正极连接电压调整三极管的基极，负极串联一个下偏精调电阻后到地线；

速断式保护单元是保护可控硅的阳极连接了电压调整三极管的基极，从浮充接点连接一个触发门坎稳压管到保护可控硅的控制极，保护可控硅的控制极还连接一个灵敏度调整电阻到地线；

过流保护显示单元是过流保护电阻一边端头连接电压调整三极管的发射极，另一边端头连接浮充接点，过流保护显示发光管正极连接电压调整三极管的基极，过流保护显示发光管负接连接浮充接点；

直流充放电单元是浮充隔离电阻一端连接浮充接点，浮充隔离电阻另一端连接放电三极管的发射极，放电三极管的发射极还连接了蓄电池，放电三极管的基极连接一个整流控制二极管的负极，整流控制二极管的正极连接整流输出，放电三极管的基极还连接了一个基极受控电阻到地线，放电三极管的集电极作为电压输出端；

平衡二极管的正极连接浮充接点，负极连接在放电三极管的集电极作为电压输出端；

防雷管的连接是整流输出到地线之间。

2.根据权利要求1所述的精简型速断式保护电源，其特征是：电压调整三极管的下偏稳压管可以用二极管串联形式代替。

3.根据权利要求1所述的精简型速断式保护电源，其特征是：电压调整三极管的上偏电阻的功率为二分之一瓦。

4.根据权利要求1所述的精简型速断式保护电源，其特征是：浮充隔离电阻的功率为三瓦或三瓦以上。

5.根据权利要求1所述的精简型速断式保护电源，其特征是：电压调整三极管是耐压值为100V以上的NPN三极管。