CN204859021U - 宽范围的输出端过压可调保护电源 - Google Patents

Abstract

宽范围的输出端过压可调保护电源，属于电子技术领域，由全波整流，避雷器，放大保护电路，三端稳压电路、输出可调过压监测保护电路共同组成。是具备了三重防雷防过压保护，第一重保护是整流输出端对地接有避雷器，有雷击时，其涌流将迅速入地，形成防雷第一级保护。由于放大保护电路中保护三极管的耐压比三端稳压电路的输入最高电压高数十百，所以形成二重保护。保护三极管基极采用了特殊的电阻、备份稳压管、防涌压电容并联设计，可防涌流涌压，确保基极电压的稳定，形成第三重保护。三端稳压电路的输出端有输出可调过压监测保护电路，时时监测，当三端稳压电路损坏后，立即启动保护，减少电源的损坏，为研究三端稳压电源提供新的方向。

Description

宽范围的输出端过压可调保护电源

技术领域

属于电子技术领域。

背景技术

电源是一个既古老又新鲜的话题，因为它是一切电子电路最重要的基极单元，在电子技术日新月异发展的今天，技术在不断更新，需要适应各种发展的需要的新电源，而电源也常常是最易损坏的重点部件，所以对电源的研究，一直是社会研究的重点。而研究一种减少故障率的带保护性质的稳压电源，显然是十分有意义的。

对于雷击涌压或意外过压使电源或设备受到损坏是常见的损坏方式，现在的电源大多都是在整流输出端安装防雷器来防止受雷击，但以78系列为代表的三端稳压电源却不是很适合这种防雷方式，因为有很多电子线路的工作电压不高，或为5V、6V、12V，此时的三端稳压输入端的电压也不会很高，如输出为12V的7812，它的输入电压最高不超过36V，一旦过压就会损坏，但是70V以下的防雷器很不好找，可何况36V的，因此必须要用其它方式来防止雷击涌压或意外过压损坏电源与设备。

因此要解决这些问题，达到在雷雨天不再需要断电来保护电器，在有过压情况时，也不再担心会损坏电源的目的，必须要进行系统的研究，需要多种技术的支持，需要有创新的思维方式，因为它既要考虑到能稳压，又要防止输入端的过压，并新增了对三端的监测，当三端损坏时，能及时提醒，并启动保护，所以，它必须突破传统的稳压电路的方式，找到新的方向，才能实现。

发明内容

本发明的主要目的是，设计一种保护性质的电源，运用三极管的高反压性质，结合电容不能跃变的性能，在雷击过压时，形成三端稳压电路的输入过压保护，并增加对三端稳压电路的检测，当三端稳压电路损坏时能及时启动保护，并发出光警示，为研究三端稳压电源提供新的方向。

本发明采用的措施：

1、宽范围的输出端过压可调保护电源由全波整流，避雷器，放大保护电路，三端稳压电路、输出可调过压监测保护电路共同组成。

全波整流由整流变压器与整流二极管、滤波电容组成：整流变压器次级的中心轴头接地线，整流变压器的次级两边端头分别接一个整流二极管的正极，两个整流二极管的负极接在一起，成为整流输出，滤波电容接在整流输出与地线之间。

避雷器接在整流输出与地线之间。

放大保护电路由放大三极管、上偏分压电阻、下偏分压电阻、备份保护稳压管，防涌压电容组成。

上偏分压电阻接在放大三极管基极与集电极之间，下偏分压电阻接在放大三极管的基极与地线之间，备份保护稳压管与下偏分压电阻并联，防涌压电容的一端接在放大三极管的基极，另一端接地线，放大三极管的集电极接整流输出，发射极接三端稳压电路的输入端。

三端稳压电路的接地端接地线，三端稳压电路的输出端即是防涌压的三端稳压源的输出。

输出可调过压监测保护电路由门坎可调电路、监测启动电路组成。

门坎可调电路由上偏保护电阻、下偏保护电阻、上偏可调电阻、可调三极管、集电极电阻组成；监测启动电路由监测发光管、保护电阻、控制可控硅、钳位二极管组成。

上偏保护电阻与上偏可调电阻串联在三端稳压电路的输出端与可调三极管的基极之间，下偏电阻接在可调三极管的基极与可调三极管的发射极之间，集电极电阻接在三端稳压电路的输出端与可调三极管的集电极之间，监测发光管与保护电阻串联在可调三极管的发射极与控制可控硅的控制极之间，控制可控硅的阴极接地线，钳位二极管的正极接放大三极管的基极，钳位二极管的负极接控制可控硅的阳极。

2、上偏分压电阻与下偏分压电阻形成的分压值应比三端稳压电路输入端的最高电压值36V低5V或6V。

3、控制可控硅为单向可控硅。

4、放大三极管的耐压值≥100V。

对以上措施解释如下：

1、宽范围的输出端过压可调保护电源由全波整流，避雷器，放大保护电路，三端稳压电路、输出可调过压监测保护电路共同组成。是具备了三重防雷保护的稳压电源，在三端稳压电路的输入端有放大电路，它能防止雷击时的涌压与意外情况下的过压，在三端稳压电路的输出端有输出可调过压监测保护电路，时时监测，当三端稳压电路损坏后，立即启动保护。减少电源的损坏，为研究三端稳压电源提供新的方向。

2、防雷保护的第一重保护是整流输出端对地接有避雷器（图1中的8），有雷击时，其涌流将迅速入地，形成防雷第一级保护。由于放大保护电路的放大三极管（图1中的11）是NPN三极管，其反压≥100伏，（一般三端稳压电路的输入端不能超过36V），所以形成二重保护。由于本措施中的过压放大保护电路采用了特殊的电阻、备份稳压管、防涌压电容并联设计，可防涌流涌压，确保基极不可能输出较高的电压，所以形成第三重保护。

3、过压放大保护电路的保护原理是：由上偏分压电阻（图1中的9）与下偏分压电阻（图1中的10）分压成一个固定电压，这个电压应高于三端稳压电路（图1中的14）的输入电压，在正常市电的情况下，两电阻分压由放大三极管（图1中的11）的发射极输出，能提供较大的输出供三端稳压电路的需要。

与下偏分压电阻并联的备份稳压管（图1中的13）的稳压值高于上偏电阻与下偏电阻的分压值，所以备份稳压管不导通，成为无电流通过的备份状态。所以不易损坏，在实践中，电阻的可靠性将远高于有源件稳压管，所以只是上偏与下偏电阻支路有电流通过，但不容易造成电阻的损坏。由于保护三极管的发射极是为三端稳压电路的输入提供电压，所以放大保护电路的输出不需要精确的稳压效果，只要在一个符合三端稳压电路所需的较大区间就可，所并联的备份稳压管，实际上的作用是限压，如果有击或市电意外过高时，以保证三端稳压电路的输入不可能过压。而还有一个防涌压电容（图1中的12）与之并联，防涌压电容的作用是，当产生一瞬间涌压情况时，因为电容不能跃变，因此，它使放大三极管的基极仍处于稳压值，所以这样设计的好处一是，在市电正常状态下，符合三端稳压电路所需的输入要求，而在意外时三端稳压电路不会过压因而有很好的保护作用。二是因为易坏件备份稳压管平时不通电，所以不易损坏。

4、上偏分压电阻与下偏分压电阻形成的分压值应比三端稳压电路输入端的最高电压值36V低5V或6V。而备份保护稳压管的稳压值应比上偏分压电阻与下偏分压电阻形成的分压值高3V或4V。所以能形成上述的情况，在平时，备份保护稳压管是不工作的，但是却又能提供三端稳压电路的输入电压，使三端稳压电路能正常工作，只有在过压时，才启动，而不管是上偏分压电阻与下偏分压电阻形成的分压值还是备份保护稳压管的稳压值都比三端稳压电路的输入端最高电压值36V低，因此在超过上偏分压电阻与下偏分压电阻形成的分压值或备份保护稳压管的稳压值，过压保护电路就会启动，不会损坏三端稳压电路。

5、三端稳压电路的外接件少，性能稳定，使用方便，成本低，所以运用极广，是一种成熟的优秀稳压电路，能输出稳定的工作电压值。但是由于输入电压低一般仅30伏，所以一旦输入电压高就会造成损害，如果受到雷击，很可能会高于30V，所以本发明中设计了放大保护电路与避雷器来防止三端稳压电路受雷击损坏。

6、对三端稳压电路的输出端监测与保护点的监测与保护的说明：

（1）、意义。

该保护主要是检查三端稳压电路内部损坏后产生的一种保护，如果三端稳压电路损坏，其输出的稳压值必定会升高，则对负载产生过压的严重危害，由于是电源常常故障损害的重点部位，所以有必要对单独进行监测与保护。

（2）、形成的原理

当稳压输出端电压升高后，门坎可调电路所形成的门坎电压突破，控制三极管（图1中的18）。迅速饱和导通，钳位三端稳压电路输入端的放大三极管（图1中的11）的基极，迅速关闭电源，而形成保护。此时监测发光管（图1中的20）发光。

（3）、线路特点分析

该点保护的门坎采用可调的三极管模拟电路，所以保护适应面很广

以78系列为例，三端稳压电路稳压值不一样，如稳压值分别有5伏，6伏，8伏12伏，所以过压的标准不一样。而对应的稳压二极管不好与此配合。由于三端稳压电路输出端保护支路的门坎值是采用了连续可调的三极管模拟电路，其模拟的稳压二极管的门坎值选择灵活且连续可调，因而设计保护的标准可以灵活制定，不会受到限制，所以可以适应所有三端稳压电路。形成的原理是，当该管的上偏可调电阻阻值增加后，该电阻上分压增大，基极与发射极的分压减少，也由于控制可控硅有强烈的反馈，所以保护是雪崩式的，很迅速，保护有力。

由于这种保护是因为三端稳压电路损坏而引起，必需修理，所以这种保护不会自愈，所以指示灯只长期亮，一直要告之使用者，直到修复。

本发明实施后有以下显著的优点：

电源是一切电子电路最重要的基本单元，一切电子设备均需要可靠而稳定的电源。一种电子设备的好坏直接与电源有关。电源性能好，则整体性能好。电源也常常是易损坏的重点部件，而雷击与过压造成的损害又是故障的主要来源之一，所以，减少这种故障率的稳压电源，是十分有意义的。

而本发明的实施有着积极的意义。优点如下：

1、稳压源稳压效果好。即能提供稳定的电压，因为该电路是三端稳压电路，该电路是一种优秀的稳压集成电路，稳压效果好，而且又含有多种保护，所以是一种优秀的稳压电路。

2、工作可靠，一是三端稳压集电路是一种成熟的集成稳压电路，工作可靠。二是过压放大保护电路的元件由大功率三极管与外围件组成，也属于成熟的器件，三是过压放大保护电路的外围线路精简，所以故障情况少。

3、具备了三重防雷防防过压的功效，一重保护是整流输出端所接的避雷器，当有雷击时，其涌流将迅速入地，形成防雷第一级保护。由于放大保护电路的放大三极管是NPN三极管，其反压值可为400伏，（一般三端稳压电路的输入端不能超过36V），所以形成二重保护。过压放大保护电路采用了特殊的电阻、备份稳压管、防涌压电容并联设计，可防涌流涌压，确保基极不可能输出较高的电压，所以形成第三重保护。

4、在三端稳压电路的输出端形成时时监测的功能，防止三端稳压电路损坏后对设备造成损坏，并且输出端形成的监测保护，能方便调整其启动电压，适用于各种三端稳压电路。

5、成本低，易生产与调试。

附图说明

图1是宽范围的输出端过压可调保护电源电路图。

图中：1、整流输入；2、整流变压器；3、整流变压器次级的中心轴头；5、整流二极管；6、滤波电容；7、整流输出；8、避雷器；9、上偏分压电阻；10、下偏分压电阻；11、放大三极管；12、防涌压电容；13、备份稳压管；14、三端稳压电路；15、上偏保护电阻；16、上偏可调电阻；17、集电极电阻；18、可调三极管；19、下偏保护电阻；20、监测发光管；21、保护电阻；22、控制可控硅；23、钳位二极管；25、宽范围的输出端过压可调保护电源的输出。

图2是调试三端集成稳压电路时将输出电压升高的模拟方法图。

图中：14、三端稳压电路；14.1、新增加的上偏电阻；14.2、新增加的下偏电阻；14.3、电压表；25、宽范围的输出端过压可调保护电源的输出。

具体实施方式

图1、图2是宽范围的输出端过压可调保护电源的具体电路连接方式。

1、选件：放大三极管（图中的5）是高反压大功率NPN三极管，反压值为400V。上偏分压电阻（图中的3）与下偏分压电阻（图中的4）形成的分压值应比三端稳压电路（图中的8）输入端的最高电压值36V低5V或6V。而备份保护稳压管（图中的6）的稳压值应比上偏分压电阻与下偏分压电阻形成的分压值高3V或4V。

2、焊接：宽范围的输出端过压可调保护电源按图1的线路图进行焊接。

宽范围的输出端过压可调保护电源由全波整流，避雷器，放大保护电路，三端稳压电路、输出可调过压监测保护电路共同组成。

全波整流由整流变压器（图1中的2）与整流二极管（图1中的5）、滤波电容（图1中的6）组成：整流变压器次级的中心轴头（图1中的3）接地线，整流变压器的次级两边端头分别接一个整流二极管的正极，两个整流二极管的负极接在一起，成为整流输出，滤波电容接在整流输出与地线之间。

避雷器（图1中的8）接在整流输出（图1中的7）与地线之间。

放大保护电路由放大三极管（图1中的11）、上偏分压电阻（图1中的9）、下偏分压电阻（图1中的10）、备份保护稳压管（图1中的13），防涌压电容（图1中的12）组成。

上偏分压电阻（图1中的9）接在放大三极管（图1中的11）基极与集电极之间，下偏分压电阻（图1中的10）接在放大三极管（图1中的11）的基极与地线之间，备份保护稳压管（图1中的13）与下偏分压电阻（图1中的10）并联，防涌压电容（图1中的12）的一端接在放大三极管（图1中的11）的基极，另一端接地线，放大三极管（图1中的11）的集电极接整流输出，发射极接三端稳压电路（图1中的14）的输入端。

三端稳压电路的接地端接地线，三端稳压电路的输出端即是防涌压的三端稳压源的输出。

输出可调过压监测保护电路由门坎可调电路、监测启动电路组成。

门坎可调电路由上偏保护电阻（图1中的15）、下偏保护电阻（图1中的19）、上偏可调电阻（图1中的16）、可调三极管（图1中的18）、集电极电阻（图1中的17）组成；监测启动电路由监测发光管（图1中的20）、保护电阻（图1中的21）、控制可控硅（图1中的22）、钳位二极管（图1中的23）组成。

上偏保护电阻（图1中的15）与上偏可调电阻（图1中的16）串联在三端稳压电路（图1中的14）的输出端与可调三极管（图1中的18）的基极之间，下偏电阻（图1中的19）接在可调三极管（图1中的18）的基极与发射极之间，集电极电阻（图1中的17）接在三端稳压电路（图1中的14）的输出端与可调三极管（图1中的18）的集电极之间，监测发光管（图1中的20）与保护电阻（图1中的21）串联在可调三极管（图1中的18）的发射极与控制可控硅（图1中的22）的控制极之间，控制可控硅（图1中的22）的阴极接地线，钳位二极管（图1中的23）的正极接放大三极管（图1中的11）的基极，钳位二极管（图1中的23）的负极接控制可控硅（图1中的22）的阳极。

3、调整三端稳压电路的输入端电压值：用万用表的红表笔接三端稳压电路的输入端，黑表笔接地线，电压值应在25V到30V之间，如果无电压，调整上偏分压电阻（图1中的9）与下偏分压电阻（图1中的10）的阻值。

4、调整过压保护参数：断掉交流，用示波器的热端接在宽范围的输出端过压可调保护电源的输出（图1中的25），用100伏的直流电压点击整流输出（图1中的7），示波器显示输出应为正常电压，否则应调试备份保护稳压管（图1中的13）的稳压值。

5、对三端稳压电路输出端过压监测与保护的检测与调试。

调整门坎可调电路中的可调门坎值。

用电压表测三端稳压电路的输出端。确定输出端的过压门坎电压，具体是调整上偏可调电阻（图1中的16）的阻值或调整其门坎值。

门坎值如比三端稳压输出电压值高10%伏，保护动作。

A、模拟三端稳压电路被损坏的情况，即是模拟损坏后输出电压增高.（参见图2）

方法是断开三端稳压电路（图2中的14）的接地端，并在该端与地之间串联一只电阻即新增的下偏电阻（图2中的14.2），同时在三端稳压电路接地端与输出端连接另一个电阻即新增的上偏电阻（图2中的14.1），这时输出端的电压会提高，调整两电阻的值，如将新增的下偏电阻的阻值增大，（或将上偏电阻的阻值减少），让三端稳压电路的输出端增加的电压达到所需值，如10%。这时电压表指示为高如10%的电压。

B、当输出电压过压，超过门坎可调电路形成的门坎值，控制可控硅（图1中的22）立即启动，钳位二极管（图1中的23）立即钳位放大三极管（图1中的11）的基极，监测发光管（图1中的20）亮，用万用表的电压档测放大三极管的发射极为零。

短路新增的下偏电阻（图2中的14.2），此时监测发光管（图1中的20）仍亮。

如果用万用表测三端稳压电路的输出有过压，而监测发光管（图1中的20）不亮，则中门坎可调电路中的元件有脱焊或是监测发光管（图1中的20）损坏。

Claims (4)

1.宽范围的输出端过压可调保护电源，其特征是：由全波整流，避雷器，放大保护电路，三端稳压电路、输出可调过压监测保护电路共同组成；

全波整流由整流变压器与整流二极管、滤波电容组成：整流变压器次级的中心轴头接地线，整流变压器的次级两边端头分别接一个整流二极管的正极，两个整流二极管的负极接在一起，成为整流输出，滤波电容接在整流输出与地线之间；

避雷器接在整流输出与地线之间；

放大保护电路由放大三极管、上偏分压电阻、下偏分压电阻、备份保护稳压管，防涌压电容组成；

上偏分压电阻接在放大三极管基极与集电极之间，下偏分压电阻接在放大三极管的基极与地线之间，备份保护稳压管与下偏分压电阻并联，防涌压电容的一端接在放大三极管的基极，另一端接地线，放大三极管的集电极接整流输出，发射极接三端稳压电路的输入端；

三端稳压电路的接地端接地线，三端稳压电路的输出端即是防涌压的三端稳压源的输出；

输出可调过压监测保护电路由门坎可调电路、监测启动电路组成；

门坎可调电路由上偏保护电阻、下偏保护电阻、上偏可调电阻、可调三极管、集电极电阻组成；监测启动电路由监测发光管、保护电阻、控制可控硅、钳位二极管组成；

上偏保护电阻与上偏可调电阻串联在三端稳压电路的输出端与可调三极管的基极之间，下偏电阻接在可调三极管的基极与可调三极管的发射极之间，集电极电阻接在三端稳压电路的输出端与可调三极管的集电极之间，监测发光管与保护电阻串联在可调三极管的发射极与控制可控硅的控制极之间，控制可控硅的阴极接地线，钳位二极管的正极接放大三极管的基极，钳位二极管的负极接控制可控硅的阳极。

2.根据权利要求1所述的宽范围的输出端过压可调保护电源，其特征是：上偏分压电阻与下偏分压电阻形成的分压值应比三端稳压电路输入端的最高电压值36V低5V或6V。

3.根据权利要求1所述的宽范围的输出端过压可调保护电源，其特征是：控制可控硅为单向可控硅。

4.根据权利要求1所述的宽范围的输出端过压可调保护电源，其特征是：放大三极管的耐压值≥100V。