CN204719578U - 无触点交流稳压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无触点交流稳压器，包括：具有多个抽头的自耦变压器；耦接于自耦变压器的多个双向可控硅；输入、输出电压采样电路，分别耦接于自耦变压器的一次侧和二次侧，用以检测自耦变压器的输入、输出电压，并输出相应的输入、输出电压采样信号；电流过零信号采样电路，用以检测自耦变压器一次侧的输入电流是否过零，并在该输入电压过零时输出相应的电流过零信号；输出电流检测电路，耦接于检测自耦变压器的二次侧，用以检测自耦变压器的输出电流，并输出相应的电流检测值；主控电路。本实用新型具有使用寿命长、可靠性高的特点。

Description

无触点交流稳压器

技术领域

本实用新型涉及一种交流稳压器，更具体地说，它涉及一种无触点交流稳压器。

背景技术

普通交流稳压器都存在触点接触和碳刷接触问题，随着大电流的通过，在触点接触面存在电弧的问题，影响了交流稳压器的使用寿命，降低了可靠性。碳刷架与调压变压器之间为机械传动，因此碳刷架磨损较大。而且碳刷架磨损到一定程度，则需要更换，导致交流稳压器的寿命较短。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种无触点交流稳压器，具有使用寿命长、可靠性高的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种无触点交流稳压器,包括：具有多个抽头的自耦变压器；耦接于所述自耦变压器的多个双向可控硅；输入、输出电压采样电路，分别耦接于自耦变压器的一次侧和二次侧，用以检测自耦变压器的输入、输出电压，并输出相应的输入、输出电压采样信号；电流过零信号采样电路，用以检测自耦变压器一次侧的输入电流是否过零，并在该输入电压过零时输出相应的电流过零信号；输出电流检测电路，耦接于检测自耦变压器的二次侧，用以检测自耦变压器的输出电流，并输出相应的电流检测值；主控电路，响应于所述输入电压采样信号、输出电压采样信号以及电流过零信号，并通过切换多个双向可控硅的开断以改变自耦变压器的匝数比，从而调整自耦变压器的输出电压，以及当电流检测值大于预设值时，切断自耦变压器的输出。

进一步的，所述主控电路包括：MCU控制芯片，响应于该输入电压采样信号、输出电压采样信号以及电流过零信号输出相应的译码信号；译码电路，响应于该译码信号以输出该选择信号；可控硅控制电路，接收该电流检测值，并且在该电流检测值小于预设值时，响应于该选择信号控制相应的双向可控硅开断，以及在该电流检测值大于预设值时，通过断开相应的双向可控硅以切断自耦变压器的输出。

进一步的，所述输入电压采样电路包括：依次串联的第一至第四电阻，第四电阻的一端接地；一第一二极管，其阴极耦接于第一电阻，阳极耦接于自耦变压器的一次侧；依次串联的第五、第六电阻，第五电阻的一端耦接于自耦变压器的一次侧；一第二二极管，其阴极耦接于所述第六电阻，阳极接地；一NPN三极管，其基极耦接于第二二极管的阴极，发射极接地，集电极通过一第七电阻耦接于5V电平。

进一步的，所述输出电压采样电路包括：依次串联的第一至第四电阻，第四电阻的一端接地；一第一二极管，其阴极耦接于第一电阻，阳极耦接于自耦变压器的二次侧；一第一电解电容，与第四电阻并联。

进一步的，所述电流过零信号采样电路包括：一第一电阻，其一端耦接于自耦变压器一次侧的零线；一第一二极管，其阴极耦接于第一电阻的另一端，阳极接地；一第一电容，其一端耦接于第一电阻的该一端，另一端耦接于第一二极管的阳极；一运算放大器，其反相端耦接于第一二极管的阴极，同相端通过一第二电阻接地，输出端耦接于MCU主控电路；一第二二极管，其阴极接地，阳极通过一第三电阻耦接于运算放大器的同相端；一第四电阻，其一端耦接于第二二极管的阳极，另一端耦接于5V电平；一第五电阻，其一端耦接于运算放大器的输出端，另一端耦接于5V电平。

进一步的，所述输出电路检测电路包括：电流互感器，其一次侧耦接于自耦变压器的二次侧；整流桥，其输入端耦接于电流互感器的二次侧；稳压滤波电路，其输入端耦接于整流桥的输出端，以输出该电流检测值。

进一步的，还包括冷风机监控电路，用于实时输出代表冷风机转速的转速信号；所述冷风机监控电路包括：一第一二极管，其阳极耦接于第一NMOS管的漏极，阴极耦接于12V电平，冷风极的正极耦接于该12V电平；依次串联的第一、第二电阻，第一电阻的一端耦接于5V电平；一第一电容，其一端耦接于第二电阻，另一端接地；其中，冷风机内部的霍尔传感器的输出端耦接于第一、第二电阻之间。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：利用双向可控硅，实现零电流切换，并利用双向可控硅导通压降在过零时会变零的特点，来判断自耦变压器一次侧的主线路电流是否过零，并切换相应的双向可控硅导通和判断，从而避免了可控硅承受大电流的冲击，延长了可控硅的寿命，同时也延长了交流稳压器的使用寿命，提高了可靠性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中自耦变压器以及双向可控硅的电路图；

图2为本实用新型实施例中输入、输出电压采样电路的电路图；

图3为本实用新型实施例中MCU主控芯片以及译码电路的电路图；

图4为本实用新型实施例中输出电流检测电路的电路图；

图5为本实用新型实施例中

图6至图9为本实用新型实施例中第一至第八可控硅触发电路的电路图；

图10为本实用新型实施例中电流过零信号采样电路的电路图；

图11为本实用新型实施例中冷风机监控电路的电路图；

图12为本实用新型实施例中工作电源电路的电路图。

附图标记：100、输入电压采样电路，200、输出电压采样电路，300、电流过零信号采样电路，400、输出电流检测电路，510、过载保护电路，520、可控硅触发电路600、冷风机监控电路，700、工作电源电路。

具体实施方式

参照图1至图12对本实用新型的实施例做进一步说明。

一种无触点交流稳压器,包括具有多个抽头的自耦变压器、耦接于自耦变压器的多个双向可控硅、输入电压采样电路、输出电压采样电路、电流过零信号采样电路、输出电流检测电路、温度检测电路、以及主控电路。

在本实施例中，该自耦变压器的一次侧的中间具有4个与一次侧的高端耦接的抽头，二次侧的中间具有2个与二次侧的高端耦接的抽头，每一个抽头上均串联有一个双向可控硅（Q1、Q2、Q3、Q4、Q7、Q8），自耦变压器的一次侧和二次侧的高、低端均串联有一个双向可控硅（Q5、Q6、Q9、）。

参照图2，输入电压采样电路包括电阻R1～R7、二极管D1～D2和NPN三极管Q10。其中，电阻R1～R4依次串联，电阻R4的一端接地，二极管D1的阴极耦接于电阻R1，阳极耦接于自耦变压器的一次侧，电阻R5的一端耦接于自耦变压器的一次侧，二极管D2的阴极耦接于电阻R6，阳极接地。NPN三极管Q10的基极耦接于二极管D2的阴极，发射极接地，集电极通过电阻R7耦接于5V电平。因此，自电阻R3和R4之间产生输入电压采样信号V_line，自NPN三极管Q10的集电极产生输入电压过零信号V-ZERO。

参照图2，输出电压采样电路包括电阻R8～R11、二极管D3和电解电容C1。其中，电阻R8～R11依次串联，电阻R11的一端接地，二极管D3的阴极耦接于电阻R8，阳极耦接于自耦变压器的二次侧，电解电容C1与电阻R11并联。因此，自电解电容C1的正极产生输出电压采样信号Vo。

本实施例中，主控电路包括MCU控制芯片，响应于该输入电压采样信号、输出电压采样信号、温度信号以及电流过零信号输出相应的译码信号；译码电路，响应于该译码信号以输出该选择信号；可控硅控制电路，接收该电流检测值，并且在该电流检测值小于预设值时，响应于该选择信号控制相应的双向可控硅开断，以及在该电流检测值大于预设值时，通过断开相应的双向可控硅以切断自耦变压器的输出。

参照图3，MCU主控芯片U1的型号为STC12LE5410AD，译码电路包括两片三八译码器U2和U3，其型号为M74HC138M1R，MCU主控芯片U1和三八译码器U2、U3的引脚连接关系参照附图即可，本实施例不再赘述。

参照图4，输出电流检测电路包括电流互感器CT、整流桥和稳压滤波电路。其中，电流互感器CT的一次侧耦接于自耦变压器的二次侧，整流桥的输入端耦接于电流互感器CT的二次侧，稳压滤波电路的输入端耦接于整流桥的输出端，以输出该电流检测值VIB，稳压滤波电路包括电阻R12和电容C2。因此，在电容C2的一端产生该电流检测值VIB。

本实施例中，可控硅控制电路包括过载保护电路和可控硅触发电路。其中，参照图5，过载保护电路包括电阻R13～R21、电容C3～C4、二极管D9、运算放大器OA1和PNP三极管Q11.其中，电阻R13的一端接于整流桥输出端的正极，另一端通过电阻R14接地，电阻R15的一端耦接于电阻R13和R14之间，另一端通过电容C3接地，运算放大器OA1的同相输入端耦接于电容C3，反相端通过电阻R17接地，电容C4的一端接地，另一端耦接于运算放大器OA1的反相输入端，电阻R21的一端耦接于5V电平，另一端耦接于运算放大器OA1的反相输入端，二极管D8的阴极接收电流检测值，阳极耦接于运算放大器OA1的同相输入端，二极管D9的阴极耦接于二极管D8的阳极，阳极通过电阻R16耦接于运算放大器OA1的输出端，PNP三极管的发射极耦接于5V电平，基极通过电阻R19耦接于运算放大器OA1的输出端，电阻R18的一端耦接于运算放大器OA1的输出端，另一端接5V电平，电阻R20的一端耦接于PNP三极管Q11的基极，另一端耦接于5V电平。因此，当电流检测值过大时，在PNP三极管Q11截止关断。

本实施例中，参照图6至图9，可控硅触发电路具有8个，分别用于控制双向可控硅Q1～Q8，在此，仅对其中一个可控硅触发电路进行详细说明。参照图6，可按硅触发电路包括电阻R22～R25、光耦合器U4、电容5～C6，其中，光耦合器U4的一个输入端通过电阻R22接收该过载信号MVdd，光耦合器U4的另一个输入端耦接于译码器U2，光耦合器U4的一个输出端通过电阻R23耦接于自耦变压器一次侧的高端，光耦合器U4的另一个输出端通过电阻R24耦接于双向二极管Q1所在的抽头，电阻R25的一端耦接于电阻R23，另一端通过电容C5耦接于双向二极管Q1所在的抽头，电容C6与电阻R24并联，双向二极管Q1的门极G1耦接于光耦合器U4的该另一个输出端。因此，当

参照图10，电流过零信号采样电路包括电阻R54～R58、二极管D10～D11、电容C21和运算放大器OA2。其中，运算放大器OA2的反相输入端通过电阻R54耦接于自耦变压器一次侧的低端，同相端通过电阻R57接地，二极管D10的阴极耦接于运算放大器OA2的反相输入端，阳极接地，电容C21的一端耦接于电阻R54，另一端接地，二极管D11的阴极接地，阳极通过电阻R56耦接于运算放大器OA2的同相输入端，电阻R55的一端耦接于二极管D11的阳极，另一端接5V电平，电阻R55的一端接5V电平，另一端耦接于运算放大器OA2的输出端。因此，自运算放大器OA2的输出端输出电流过零信号I-ZERO。

参照图11，冷风机监控电路包括电阻R60～R61、二极管D12和电容C22、其中，电阻R60和R61串联，电阻R60的一端耦接于5V电平，电容C22的一端耦接于电阻R61，另一端接地，冷风机内部的霍尔传感器Header的输出端耦接于电阻R60和R61之间。因此，在电容C22和电阻R61之间产生冷风机的转速信号F_clk。另外，冷风机也是由MCU控制芯片U1控制的，具体是，冷风机的电源正极负极耦接于NMOS管Q12的漏极，NMOS管Q12的源极接地，NMOS管Q12的栅极通过电阻R59耦接于MCU控制芯片，冷风机的电源的正极耦接于12V电平。因此，MCU控制芯片U1只需要发送控制信号Vc控制NMOS管Q12的通断即可控制冷风机启停。

另外，图12示出了本实用新型的工作电源电路，该电路为常见的稳压电路，因此，本实施例不再赘述其原理。

Claims (7)

1.一种无触点交流稳压器,其特征是，包括：

具有多个抽头的自耦变压器；

耦接于所述自耦变压器的多个双向可控硅；

输入、输出电压采样电路，分别耦接于自耦变压器的一次侧和二次侧，用以检测自耦变压器的输入、输出电压，并输出相应的输入、输出电压采样信号；

电流过零信号采样电路，用以检测自耦变压器一次侧的输入电流是否过零，并在该输入电压过零时输出相应的电流过零信号；

输出电流检测电路，耦接于检测自耦变压器的二次侧，用以检测自耦变压器的输出电流，并输出相应的电流检测值；

主控电路，响应于所述输入电压采样信号、输出电压采样信号以及电流过零信号，并通过切换多个双向可控硅的开断以改变自耦变压器的匝数比，从而调整自耦变压器的输出电压，以及当电流检测值大于预设值时，切断自耦变压器的输出。

2.根据权利要求1所述的无触点交流稳压器，其特征是，所述主控电路包括：

MCU控制芯片，响应于该输入电压采样信号、输出电压采样信号以及电流过零信号输出相应的译码信号；

译码电路，响应于该译码信号以输出该选择信号；

可控硅控制电路，接收该电流检测值，并且在该电流检测值小于预设值时，响应于该选择信号控制相应的双向可控硅开断，以及在该电流检测值大于预设值时，通过断开相应的双向可控硅以切断自耦变压器的输出。

3.根据权利要求1或2所述的无触点交流稳压器，其特征是，所述输入电压采样电路包括：

依次串联的第一至第四电阻，第四电阻的一端接地；

一第一二极管，其阴极耦接于第一电阻，阳极耦接于自耦变压器的一次侧；

依次串联的第五、第六电阻，第五电阻的一端耦接于自耦变压器的一次侧；

一第二二极管，其阴极耦接于所述第六电阻，阳极接地；

一NPN三极管，其基极耦接于第二二极管的阴极，发射极接地，集电极通过一第七电阻耦接于5V电平。

4.根据权利要求1或2所述的无触点交流稳压器，其特征是，所述输出电压采样电路包括：

依次串联的第一至第四电阻，第四电阻的一端接地；

一第一二极管，其阴极耦接于第一电阻，阳极耦接于自耦变压器的二次侧；

一第一电解电容，与第四电阻并联。

5.根据权利要求1或2所述的无触点交流稳压器，其特征是，所述电流过零信号采样电路包括：

一第一电阻，其一端耦接于自耦变压器一次侧的零线；

一第一二极管，其阴极耦接于第一电阻的另一端，阳极接地；

一第一电容，其一端耦接于第一电阻的该一端，另一端耦接于第一二极管的阳极；

一运算放大器，其反相端耦接于第一二极管的阴极，同相端通过一第二电阻接地，输出端耦接于MCU主控电路；

一第二二极管，其阴极接地，阳极通过一第三电阻耦接于运算放大器的同相端；

一第四电阻，其一端耦接于第二二极管的阳极，另一端耦接于5V电平；

一第五电阻，其一端耦接于运算放大器的输出端，另一端耦接于5V电平。

6.根据权利要求1或2所述的无触点交流稳压器，其特征是，所述输出电流检测电路包括：

电流互感器，其一次侧耦接于自耦变压器的二次侧；

整流桥，其输入端耦接于电流互感器的二次侧；

稳压滤波电路，其输入端耦接于整流桥的输出端，以输出该电流检测值。

7.根据权利要求1或2所述的无触点交流稳压器，其特征是，还包括冷风机监控电路，用于实时输出代表冷风机转速的转速信号；所述冷风机监控电路包括：

一第一二极管，其阳极耦接于第一NMOS管的漏极，阴极耦接于12V电平，冷风极的正极耦接于该12V电平；

依次串联的第一、第二电阻，第一电阻的一端耦接于5V电平；

一第一电容，其一端耦接于第二电阻，另一端接地；

其中，冷风机内部的霍尔传感器的输出端耦接于第一、第二电阻之间。