CN205544909U - 五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器 - Google Patents

Abstract

一种五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器，输入端L与电压档位选择电路连接，连接后分为两个支路，一个支路连接由两个三极管组成共集‑共集的放大电路，再与漏电保护电路的输入端连接，另一支路连接整流滤波电路后，再与漏电保护电路的输入端连接；零线N连接交直流切换电路后，与漏电保护电路的输入端零线连接。该电源变换器具备交、直流兼容输入功能，而且输入电压范围宽，交流输入电压范围宽，可做220Vac或380Vac输入，能通过开关设定输出稳定的交流电和用户所需的多种直流电。能适用于5000瓦输出功率以内的场合，可在支路接入数码显示模块时，显示输出电压数据，使用更为方便。

Description

五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器

技术领域

本实用新型属于一种电器设备，属于高压电源变换器，尤其涉及一种输出功率达到五千瓦的具有交直流选择输出的电源变换器。

背景技术

AC-Alternating current 是交流的意思 ，DC-Direct current 是直流的意思，AC/DC变换是将交流变换为直流，AC/DC转换器就是将交流电变为直流电的设备，其功率流向可以是双向的，功率流由电源流向负载的称为整流，功率流由负载返回电源的称为有源逆变。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电，因必须经整流、滤波，因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的，同时因遇到安全标准（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、FCC、CSA），交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件，这样就限制AC/DC电源体积的小型化，另外，由于内部的高频、高压、大电流开关动作，使得解决EMC电磁兼容问题难度加大，也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求，由于同样的原因，高电压、大电流开关使得电源工作消耗增大，限制了AC/DC变换器模块化的进程，因此必须采用电源系统优化设计方法才能使其工作效率达到一定的满意程度。

AC/DC变换按电路的接线方式可分为，半波电路、全波电路。按电源相数可分为，单项、三相、多相。按电路工作象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。

电源变换器广泛用于使用化学与物理电源场合，例如氢氧燃料电池，氢气、氧气的运行，生成水的排出，冷却液体的循环等均要用电动机(直流电机、步进电机)、电磁阀的控制。这就需要DC／DC变换器(直流一直流变换器)、DC／AC变换器(直流一交流变换器)。这些变换器应具有较高的效率，以减少对电池电能的损耗；体积质量应当小。航天器中太阳电池阵一蓄电池电源系统中，蓄电池的充、放电，有效载荷的二次电源，需要DC／DC模块；航天器上的陀螺，同步电机需要DC／AC变换器。

目前家庭、办公单位使用的电源不够安全，无功功率损耗大，电压波动较大，影响了家用电器和办公设备的工作，不小心时还容易造成漏电和短路，甚至烧坏电器，虽然用电单位安装了漏电开关，电磁感应开关等，但仍无法避免漏电和短路现象，也无法避免电压过高过低对电器造成的影响。现有的交直流电源变换器，交流直流电往往不能在同一个变换器中输出，应用范围不广。本申请人为了克服现有稳压器的不足，分别于 97 年 6 月和2011年9月向中国专利局申请了一种“交直流安全节能电源变换器” (CN 97223976)和“具有交直流选择输出的电源变换器”（CN02334319U）的专利，得到稳定的输出电压，但其只适用于输出功率较小的场合。

发明内容

本实用新型的目的，即在于提供一种能解决上述不足的交直流电源变换器。该交直流电源变换器可适用于较大输出功率场合，并能根据需要输出多种直流电或者稳定的交流电。

本实用新型提供的技术方案是：

一种五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器，输入端L与电压档位选择电路连接，连接后分为两个支路，一个支路连接由两个三极管组成共集-共集的放大电路，再与漏电保护电路的输入端连接，另一支路连接整流滤波电路后，再与漏电保护电路的输入端连接；零线N连接交直流切换电路后，与漏电保护电路的输入端零线连接；

所述电压档位选择电路由相互并联、并可选择接入的多个电感及电容支路组成；

所述漏电保护电路包括电流互感器TA、脱扣开关QF、脱扣线圈KL、可控硅SCR、试验回路和漏电保护回路，漏电保护电路的输入端分为两个支路，一个支路连接由SB按钮和4.8k电阻组成的试验回路，并通过脱扣线圈KL与可控硅SCR连接，可控硅SCR连接漏电保护回路后与漏电保护电路的输入端零线连接，另一支路与脱扣开关QF一端连接；漏电保护电路的输入端零线与脱扣开关QF另一端连接。

电流互感器TA，又称为剩余电流互感器。正常情况下，火、零二极构成供电回路，流过L、N线的电流是相等的（实质上为同一电流），L、N均穿过TA，因两线中电流相等，由此形成的电磁场大小相等，方向相反，TA感应电势为零，可控硅SCR无触发电流信号，处于截止状态，脱扣线圈KL不能得电，脱扣开关QF正常闭合供电。

漏电情况下，当人体碰触火线时，火线电流经人体和大地构成回路，不再由N线返回电网，此时L线的电流大于N线电流，出现了所谓“剩余电流”。L线周围的电磁强度大于N线电磁强度，二者不能互相抵消，TA产生磁电感应，并由此产生触发电流，可控硅导通，KL线圈得电，QF受力产生脱扣动作现而开断，使供电中断，触电人脱离电源！SB按钮和4.8k电阻是试验回路。此电阻模拟人体电阻，当按下按钮时，产生45mA（大于30mA以上）的漏电流，使保安器产生脱扣动作。

整流滤波电路主要由整流桥堆和大容量滤波电容组成，其中C1为电瓷电容， C2为大容量电解电容，滤波电路采用大容量电解电容滤波。

所述放大电路的基极接电压电位选择电路的输出端，其集电极输出端连接电源控制开关K后接入漏电保护电路的输入端，其射极接漏电保护电路的输入端。

所述交直流切换电路通过输出切换继电器的常开、常闭开关，选择将整流滤波电路连接至交流电源输入端的零线上；输出切换继电器的常闭开关的两端分别为交流电源输入端的零线与漏电保护电路的输入端的零线；输出切换继电器的常开开关至少有三组，第一组将交流电源输入端的零线连制整流电路输入侧的电流输出端，第二组将整流电路输出侧的负极与漏电保护电路的输入端的零线连接，第三组将整流滤波电路的负极端与漏电保护电路的输入端的零线相连。

本实用新型具有交直流选择输出的电源变换器的工作原理如下 ：

1、将本电源变换器的电源控制开关闭合，此时因交直流手动切换开关处于断开状态，交直流切换继电器线圈无电，其常闭开关将交流电源输入端的零线与漏电保护电路的输入端的零线连通，则本电源变换器输入端的交流电经过电压档位选择电路中所选定档位的电容，通过放大电路到达漏电保护电路的输入端，使得在本电源变换器的输出端得到稳定的交流电压。此时，并接在漏电保护电路的输入端的变压器也得电，从而电感接入继电器的线圈得电，其串接在电压档位选择电路中的电感支路上的常闭开关使电感支路断开。

2、需要直流电输出时：交直流输出切换开关拨至“直流”档，交直流切换继电器线圈得电，交直流切换继电器的常闭开关断开，电感接入继电器的线圈因变压器支路断开而失电，从而电压档位选择电路中的电感支路得电工作；同时，交直流切换继电器的常开开关闭合，将整流电路以及滤波电路连接至交流电源输入端的零线。此时，本电源变换器输入端的交流电，通过电感支路平波、电容支路分压，再经整流滤波电路，即可成为平滑的直流电输出。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：

1、具备交、直流兼容输入功能，而且输入电压范围宽，交流输入电压范围宽，可做220Vac或380Vac输入，能通过开关设定输出稳定的交流电和用户所需的多种直流电。电压档位选择电路中接通的电容越多，本电源变换器输出端的直流电压越低。例如，当输入为220V市电时，通过调整设定电路参数，输出可为 250V-6V随意调整；

2、能适用于5000瓦输出功率以内的场合，可在支路接入数码显示模块时，显示输出电压数据，使用更为方便；

3、本电源变换器，外形体积非常小（所有型号大小体积都在长58cm×高80cm×宽28cm以内），相比于同类产品，在相同体积内增加了40%的输出功率，采用先进的开关电源控制技术和元器件，以及精心的设计，整机体积小、重量轻、效率高，确保了长期满负荷运行的稳定、可靠；

4、本电源变换器，设置有漏电保护电路，使用更为安全。

附图说明

图1是本实用新型五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器的电路示意图；

图2是本实用新型电源变换器整流滤波Dn的电路示意图。

具体实施方式

以下对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，K-电源控制开关，K1、K2、K3、K4、K5-电容接入手动开关，ZL1、ZL2-电感，T-组合放大电路，LJ1、LJ2-电感控制继电器线圈，LJ-1、LJ-2-电感控制继电器的常闭开关，J-交直流输出切换继电器线圈 J1、J2、J3-交直流切换继电器的双向开关，Dn-整流滤波电路。

一种五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器，输入端L与电压档位选择电路连接，连接后分为两个支路，一个支路连接由两个三极管组成共集-共集的放大电路，再与漏电保护电路的输入端连接，另一支路连接整流滤波电路后，再与漏电保护电路的输入端连接；零线N连接交直流切换电路后，与漏电保护电路的输入端零线连接；

所述电压档位选择电路由相互并联、并可选择接入的多个电感及电容支路组成；

所述漏电保护电路包括电流互感器TA、脱扣开关QF、脱扣线圈KL、可控硅SCR、试验回路和漏电保护回路，漏电保护电路的输入端分为两个支路，一个支路连接由SB按钮和4.8k电阻组成的试验回路，并通过脱扣线圈KL与可控硅SCR连接，可控硅SCR连接漏电保护回路后与漏电保护电路的输入端零线连接，另一支路与脱扣开关QF一端连接；漏电保护电路的输入端零线与脱扣开关QF另一端连接。

电流互感器TA，又称为剩余电流互感器。正常情况下，火、零二极构成供电回路，流过L、N线的电流是相等的（实质上为同一电流），L、N均穿过TA，因两线中电流相等，由此形成的电磁场大小相等，方向相反，TA感应电势为零，可控硅SCR无触发电流信号，处于截止状态，脱扣线圈KL不能得电，脱扣开关QF正常闭合供电。

漏电情况下，当人体碰触火线时，火线电流经人体和大地构成回路，不再由N线返回电网，此时L线的电流大于N线电流，出现了所谓“剩余电流”。L线周围的电磁强度大于N线电磁强度，二者不能互相抵消，TA产生磁电感应，并由此产生触发电流，可控硅导通，KL线圈得电，QF受力产生脱扣动作现而开断，使供电中断，触电人脱离电源！SB按钮和4.8k电阻是试验回路。此电阻模拟人体电阻，当按下按钮时，产生45mA（大于30mA以上）的漏电流，使保安器产生脱扣动作。

整流滤波电路主要由整流桥堆和大容量滤波电容组成，其中C1为电瓷电容， C2为大容量电解电容，滤波电路采用大容量电解电容滤波。

所述放大电路的基极接电压电位选择电路的输出端，其集电极输出端连接电源控制开关K后接入漏电保护电路的输入端，其射极接漏电保护电路的输入端。

所述交直流切换电路通过输出切换继电器的常开、常闭开关，选择将整流滤波电路连接至交流电源输入端的零线上；输出切换继电器的常闭开关的两端分别为交流电源输入端的零线与漏电保护电路的输入端的零线；输出切换继电器的常开开关至少有三组，第一组将交流电源输入端的零线连制整流电路输入侧的电流输出端，第二组将整流电路输出侧的负极与漏电保护电路的输入端的零线连接，第三组将整流滤波电路的负极端与漏电保护电路的输入端的零线相连。

该5000瓦具有交直流选择输出的电源变换器的工作原理如下 ：

1、将本电源变换器的电源控制开关闭合，此时因交直流手动切换开关处于断开状态，交直流切换继电器线圈无电，其常闭开关将交流电源输入端的零线与漏电保护电路的输入端的零线连通，则本电源变换器输入端的交流电经过电压档位选择电路中所选定档位的电容，通过放大电路到达漏电保护电路的输入端，使得在本电源变换器的输出端得到稳定的交流电压。此时，并接在漏电保护电路的输入端的变压器也得电，从而电感接入继电器的线圈得电，其串接在电压档位选择电路中的电感支路上的常闭开关使电感支路断开。

2、需要直流电输出时：交直流输出切换开关拨至“直流”档，交直流切换继电器线圈得电，交直流切换继电器的常闭开关断开，电感接入继电器的线圈因变压器支路断开而失电，从而电压档位选择电路中的电感支路得电工作；同时，交直流切换继电器的常开开关闭合，将整流电路以及滤波电路连接至交流电源输入端的零线。此时，本电源变换器输入端的交流电，通过电感支路平波、电容支路分压，再经整流滤波电路，即可成为平滑的直流电输出。

如图2所示：整流滤波电路主要由整流桥堆和大容量滤波电容组成，其中C1为电瓷电容，可以有效抑制高频干扰，C2为大容量电解电容，整流桥堆具有体积小巧、输出电流大、安装方便等优势，并能代替由4只二极管组成的传统桥式整流电路。滤波电路采用大容量电解电容滤波，增加了输出电压的稳定性。

本实用新型的电源变换器已经生产出来，并委托检测公司对该电源变换器进行额定输出功率、输出交直流控制功能、输出交流电压、输出频率、输出直流电源、防触电保护、绝缘电阻、电气强度、耐潮湿、短路保护功能、漏电保护功能、节能检测项目的检验，具体数据如下：

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此而限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器，其特征在于：输入端L与电压档位选择电路连接，连接后分为两个支路，一个支路连接由两个三极管组成共集-共集的放大电路，再与漏电保护电路的输入端连接，另一支路连接整流滤波电路后，再与漏电保护电路的输入端连接；零线N连接交直流切换电路后，与漏电保护电路的输入端零线连接；

所述电压档位选择电路由相互并联、并可选择接入的多个电感及电容支路组成；

所述漏电保护电路包括电流互感器TA、脱扣开关QF、脱扣线圈KL、可控硅SCR、试验回路和漏电保护回路，漏电保护电路的输入端分为两个支路，一个支路连接由SB按钮和4.8k电阻组成的试验回路，并通过脱扣线圈KL与可控硅SCR连接，可控硅SCR连接漏电保护回路后与漏电保护电路的输入端零线连接，另一支路与脱扣开关QF一端连接；漏电保护电路的输入端零线与脱扣开关QF另一端连接。

2.根据权利要求1所述五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器，其特征在于：整流滤波电路主要由整流桥堆和大容量滤波电容组成，其中C1为电瓷电容， C2为大容量电解电容，滤波电路采用大容量电解电容滤波。

3.根据权利要求1所述五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器，其特征在于：所述放大电路的基极接电压电位选择电路的输出端，其集电极输出端连接电源控制开关K后接入漏电保护电路的输入端，其射极接漏电保护电路的输入端。

4.根据权利要求1所述五千瓦型具有交直流选择输出的电源变换器，其特征在于：所述交直流切换电路通过输出切换继电器的常开、常闭开关，选择将整流滤波电路连接至交流电源输入端的零线上；输出切换继电器的常闭开关的两端分别为交流电源输入端的零线与漏电保护电路的输入端的零线；输出切换继电器的常开开关至少有三组，第一组将交流电源输入端的零线连制整流电路输入侧的电流输出端，第二组将整流电路输出侧的负极与漏电保护电路的输入端的零线连接，第三组将整流滤波电路的负极端与漏电保护电路的输入端的零线相连。