CN205753624U - 一种配有蓄电池的三端稳压电源 - Google Patents

Abstract

一种配有蓄电池的三端稳压电源，属于电子技术领域，由整流变压器、直流整流单元、交流整流单元、防雷开关单元、直流供电单元、交流供电单元、自动转换级、负载单元、或门单元、蓄电池组成。两整流单元的隔离二极管接入防雷开关单元，交流整流单元为交流供电单元提供电流，直流整流单元为充电单元提升电流，在接上负载单元后，有交流时，为交流供电回路，无交流时，自动转换级启动，为直流供电回路，两回路互不干扰，自动切换，在直流供电单元中使用了科学化的恒流充电，保证了蓄电池的寿命，在防雷开关单元中使用响应迅速的继电器，在有雷击过压时，形成速断保护，从而使该电源有着广泛而特殊的用途。

Description

一种配有蓄电池的三端稳压电源

技术领域

属于电子技术领域。

背景技术

电源是每个电子产品的关键部分，电源的好坏，直接影响到整体的性能。现在的产品日新月异，传统的电源稳压方式已不能适用于现代创新的科技产品，如本企业曾申请了多个关于保安器材的产品。这些器材的产品对电源的要求就很高，苛求度将远远高于普通家电，按传统的的设计方案是不能胜任的。原因如下：

一是电源往往是电器，最易出故障的重点部位，对普通家电均如此。而对配有蓄电池的产品更是如此，因为带有蓄电池时，不仅有负载电源，又增加了充蓄电池的充电电流，如果蓄电池用电过多，初充电流很大，因而更加剧了电源的负载，因而容易损坏。

二是普通家电在雷雨季节的当天，可以拨掉电源预防，在需要用时，（如需要看电视时），因为容易被提醒，可以立即恢复，使用者想得到。而保安类产品确很困难，因为在拨掉电源后，不易直观提醒，因为在高节奏的生活，忘掉这些事是可能的，此时其保安功能就失灵，产生保安空白。如果使用者忘记恢复，则保安长期将处于保安空白。而现在的稳态集成在防雷上，很弱，如一般说输入端最高电压仅为30伏左右。

三是因为保安的产品的特殊性重要性，因此必须在设计时要有能适应电网变化的更大范围，主要好处原因一是当电网电压波动时，不会对稳压集成电路本射造成损坏。原因二是，在市电相对低或相对高时能正常稳压，不会造成保安功能的失灵。原因三是，使保安产品能有更大的使用空间。

四是保安类产品必需要配蓄电池，而蓄电池的维护有较高的要求，其中充电电压值与放电值不一样。如果稳压按负载要求稳压，则不能满足充电的要求，如果按充电的电压作为要求，则负载将长期高于正常所需电压。这是难点一。难点二是如果有蓄电池放电系统，必然与市电供电系统对负载形成或门供电方式，因此两者与负载有个或门性质的电路。蓄电池放电时大多数时间为每节2伏的标准值，随着放电该值还要下降，因此蓄电池的输出电压降很宝贵，如果或门性质的电路的压降过大。则负载的偏离正常的标准加大。因此采用什么措施使蓄电池在放电时不产生过多的压降，成为难点。难点三是在有市电时对负载是一套系统，而无市电时又是蓄电池系统供电，两者之间的转换是自动切换，因此怎样才能实现转换科学化。难点四是如何形成两部分供电彼此互不影响，即是当蓄电池发生故障时，不会影响市电供电系统，反之市电供电系统损坏时不会影响蓄电池系统。难点五是有的资料提出用继电器来作切换，这种方案有多种不足，其中一重要不足之点是耗电，难点六是，一些方案造价过高，不适宜产品的普及。

正是由于上述的因素，使得电源的发展受到了阻碍，要使电子产品的性能得到更进一步的完善，首先需要的就是电源的创新，所以需要全新的思维对电源进行完善。

发明内容

本实用新型的主要目的是，利用成熟的三端稳压技术，运用新措施，增加蓄电池的直流回路，解决配套蓄电池时充电与放电矛盾，形成直流与交流共用，并形成自动切换，从而使该电源有着广泛而特殊的用途。

1、一种配有蓄电池的三端稳压电源由整流变压器、直流整流单元、交流整流单元、防雷开关单元、直流供电单元、交流供电单元、自动转换级、负载单元、或门单元、蓄电池共同组成。

其中：直流整流单元由桥式整流电路一与切换二极管组成：桥式整流电路一的接地端接切换二极管到地线。

交流整流单元由桥式整流电路二与滤波电容组成：桥式整流电路二的输出接滤波电容到地线。

两桥式整流电路的输入接整流变压器的次级端，整流变压器的初级端接交流市电输入。

防雷开关单元由保护继电器、防雷稳压管、两隔离二极管组成：两桥式整流电路的输出各接一个隔离二极管到保护继电器的一个线包端头，保护继电器的另一个线包端头接防雷稳压管到地线，保护继电器的第一转换触点接桥式整流电路一的输出，保护继电器的第一常闭触点接直流供电单元，保护继电器的第二转换触点接桥式整流电路二的输出，保护继电器的第二常闭触点接交流供电单元。

或门单元由交流或门二极管与直流或门二极管组成。

交流供电单元由三端稳压器、三端稳压器、交流稳压上偏电阻、交流稳压下偏电阻、交流稳压调整二极管组成。

三端稳压器的输入端接保护继电器的第二常闭触点，交流稳压上偏电阻接三端稳压器的输出端与三端稳压器的接地端，交流稳压下偏电阻的一端接三端稳压器的接地端，交流稳压下偏电阻的另一端接交流稳压调整二极管到地线，三端稳压器的输出端接交流或门二极管的正极，交流或门二极管的负极与直流或门二极管的负极相连，即是一种配有蓄电池的三端稳压电源的输出。

直流供电单元由恒流充电电路、停充电路、涓流电阻组成。

恒流充电电路由浮充三极管、恒流电阻、调谐指示组成；停充电路由停充器、停充比较电压支路组成，停充比较电压支路由两个电阻组成。

浮充三极管的发射极经过恒流电阻接在保护继电器的第一常闭触点上，保护继电器的第一常闭触点与浮充三极管的基极之间接调谐指示，浮充三极管的集电极接蓄电池正极，蓄电池的负极接直流整流的接地端，停充比较支路的两个电阻中的一个电阻接在浮充三极管的发射极与停充器的反相端之间，这个电阻即是停充上偏比较电阻，另一个电阻为停充下偏比较电阻接在停充器的反相端与地线之间，停充器的同相端接蓄电池的正极，停充器的输出端接浮充三极管的基极，直流或门二极管的正极接蓄电池的正极。

自动转换级由转换控制单元与可控硅转换单元组成。

转换控制单元由转换控制电阻与转换控制三极管组成：交流工作单元整流输出接转换控制电阻到转换控制三极管的基极，转换控制三极管的发射极接地线，转换控制三极管的集电极接负载单元的接地端，负载单元的电源端接一种配有蓄电池的三端稳压电源的输出。

可控硅转换单元由转换三极管与直流转换触发电阻组成：转换三极管的阳极接负载单元的接地端，转换三极管的阴极接蓄电池的负极，直流转换触发电阻接在负载单元的接地端与转换三极管的控制极之间。

2、滤波电容的耐压为≥50V。

3、转换控制三极管与转换三极管为同类型的三极管，都是NPN三极管。

进一步说明如下：

一、交流供电有很强的可靠性。

本实用新型中的交流稳压采用了成熟的三端稳压技术，保留了三端稳压的一系列优点，增加了交流稳压上偏电阻、交流稳压下偏电阻，以及交流稳压调整二极管，形成电压的可调整性，其交流稳压调整二极管采用大功率二极管，处于大马拉小车的状态，因此保证了本部分可靠性。

二、本实用型有过压保护好的说明。

具有良好的防过压保护说明：过压保护继电器所串联的稳压管吸穿，其对应常闭触点断开，对后级形成保护速断，因此对雷击有保护作用，形成 一种特殊保护。这种保护形成的原理是，对后级切断，而不是短路，所以良好的作用，在许多小型发电站的众多设备的防雷保护，就是采用这种速断保护。由于保护继电器所串联的稳压管灵活，所以可以形成所需要的防过压等级。这是普通的避雷管难以实现的，因为100伏以下的避雷管很难买到，而50伏以下的防雷管几乎不能买到。

三、交流工作单元具有优异的性能的说明。

一是输出电压稳定，二是有过流保护，主要原因是采用了三端集成稳压电路，该电路有着优异的性能。三设计了稳压中调，与稳压微调电路，所以可以很方面地将稳压输出调到所需值。

四、独立的充电回路特点的说明。

直流供电单元由恒流充电电路、停充电路、涓流电阻（图2中的7）组成。

恒流充电电路由浮充三极管（图2中的8）、恒流电阻（图2中的8.1）、调谐指示（图2中的8.2）组成；停充电路由停充器（图2中的10.2）、停充比较电压支路（图2中的10.22）组成，停充比较电压支路由两个电阻组成。

在不是高档的稳压设备中，很难保证具有浮充的蓄电池与市电同时供电的具有高度的统一。本措施采用了特殊的设计，将一般配套的浮充回路与负载回路完全分开，因而具有很好的优点。现以负载需要12伏为例，如果配用12伏的蓄电池。则 蓄电池浮充时，需要13.8伏左右，如果不设计特殊的线路，则市电有电时，电源输出端长期为13.8伏左右，这对只需12伏的负载不利。如果电源端输出调整为12伏，虽能满足负载要求，但又不合乎蓄电池浮充所需的13.8伏。为此本系统设计了蓄电池浮充与放电单元。其浮充原理是，市电有电时，直流供电单元整流输出有电，经过恒流充电电路，再经过蓄电池回到桥式整流电路一的地线端，也是蓄电池的负端，因而形成浮充独立回路，根据克氏定律，及电路的实验，这个浮充回路是独立存在的，与交流工作单元对负载的供电回路互不干扰，交流工作单元对负载的供电回路是桥式整流电路二的输出电流，经过交流工作单元到负载，然后回到地线，也即是桥式整流电路二的接地端。

1、恒流充电电路的原理是：浮充三极管（图1中的8）的发射极串联了恒流电阻（图1中的8.1），同时基极与防雷继电器的第一常闭触点连接了一个调谐指示（图1中的8.2），起限流作用，当负载电流过大，且超过了调谐指示的阈值时，基极电流将分流，不再经过三极管放大，因而保证了发射极电流为一定值，因而成为一种恒流源。

发射极所串联的工作恒流电阻可以对恒流进行调整。

调谐指示之所以用发光管，因为它有发光的功能，有利于调整。之所以用一只的原因是，发光管的NP节约为1.2伏左右，而不是0.7伏。

用这样的电路的好处是，线路精简，可靠，利于工程，同时利于节约成本。此外用发光管作为恒流的限流器件的一个重要原因是，有光指示，当发射极所串联的恒流电阻调试正确时，发光管发微光或较亮光，表示调试正确。因为此时限流发光管起作用。产生恒流效果。

2、停止充电的原理是：在停充器（图1中的10.2）的反相端接有停充比较电压支路，形成停充器负相端的阈值电压，其原理是，当蓄电池浮充到这个阈值时，停充器输出高压，浮充三极管断开，停止向蓄电池充电，此时只涓流电阻（图1中的7）向蓄电池提供维持的涓流。

五、市电及蓄电池双供电的的说明，其供电走向如图3所示。

当市电交流有时，桥式整流电路二输出高压，经过交流工作单元后，进入负载单元的电源端，转换控制电阻将转换控制三极管触发，因此由负载单元的接地端，负载电流经过转换控制三极管的集电极到发射极，因为转换三极管的发射极接地线，因此又回到了地线，即是桥式整流电路二的接地端。

当市电交流无时，桥式整流电路二无输出，交流工作单元无输出，但此时蓄电池向负载单元供电，电流经过负载单元后、经过转换三极管（图3中13.1）到桥式整流电路一的接地端，即是蓄电池的负端，完成供电。

六、可控硅转换单元的原理说明。

当市电交流有时，桥式整流电路二输出高压，转换控制三极管（图2中12.2）被触发，产生基流，所以转换控制三极管集电极有电流，其集电极为饱和状态，其基极回路是，桥式整流电路二正极，经过控制单元三极管基极到地，集电极电流回路是，交流供电单元的输出经过负载单元进入转换控制三极管的集电极然后到地。此时转换三极管无触发电压，也即是无集电极电流，为断开状态。

当无市电交流时，桥式整流电路二无输出，转换控制电阻（图中12.1）无电，不产生基流，所以转换控制三极管集电极无电流，其集电极为截止状态，而蓄电池的电压经过负载单元后，由直流转换触发电阻（图2中的13.1）触发转换三极管（图2中的13.1），此时的回路是，蓄电池的正端经过直流或门二极管（图2中的9.1）进入负载单元，再经过负载单元后进入转换三极管的集电极，由转换三极管的发射极进入桥式整流电路一的接地端，也即是蓄电池的负极。

本实用型实施后有以下显著的优点：

电源的好坏，直接影响到整体的性能。电源性能好，则整体性能好。特别重要的一是，重要的设备一般配有配套蓄电池，如不能对其科学维护，直接影响蓄电池寿命与可靠性，将可能成为一种新的故障点，二是配套电源的供电参数如果与市电的供电参数如果存在差导，将直接影响电器性能，三是需要两种电源的自动切换性能要好，以保证各证信号的不流失。四是对于普通家电，一些重要的性能可以用人的行为来弥补，如雷雨天，可以人为地拨掉电源，而很多设备却不能用人为方式弥补，如保安类的产品，拨掉电源就使“保安”成为空白，如用在信号传输系统的设备，拨掉电源会引起系统信号的畅通。更有甚者，有时人还不可能随意走到设备之前断电源，拨掉电源。细节决定成功，而上述问题还不一定属细节。本实用型是一种性能十分优异的稳压电源，他具有目前产品的一切优异性能，而且还有着系列亮点，因此可以广泛地用于多种电子设备的需要，适应电子产品月新日异的发展需要。具体情况如下：

1、蓄电池浮充能保持到最佳状态，因为浮充电压浮充与负载回路互为独立。加之采用恒流充电形式，对蓄电池有显著的维护效果，网上有评论认为蓄电池是被充坏的，而不是用坏的，而本措施能合蓄电池的充电相对的最大科学维护，而用这样的脉冲充电方式，不仅能使电池的容量与寿命不会减少，甚至使受损电池能得到一定程度的恢复，所以意义是很大的。

2、交流工作单元与蓄电池相互独立，互不影响，因而进一步提高了可靠性，二是当无市电时自动切换，蓄电池立即自动投入，当有市电时，蓄电池自动切除。切换速度快，因可控硅有强烈的正反馈，因而开关性能好，不会对负载产生影响。保证了负载的性能。三是省电，在一些技术资料里提出了用继电器的办法，但是继电器很耗电，对配套的蓄电池很不利。

3、过压保护好，保护时继电器常闭触点断开，对后级形成保护速断，对后级切断，而不是短路，所以良好的作用，由于保护继电器所串联的稳压管灵活，所以可以形成所需要的防过压等级。这是普通的避雷管难以实现的，因为100伏以下的避雷管很难买到，而50伏以下的防雷管几乎不能买到。这对很多特殊的电器很有好处，如保安器材，不会造成意外事件（如雷击）而损坏，不会出现保安空白，在网络回路的放大器中，也不会不出雷击后，放大器大规模的维修情况。

4、两级输出电压（浮充输出电压，与负载输出电压）可调性强，能广泛适应负载的需要。

5、线路简洁，易生产与调试，原因一是因为线路中的调试点少。二是，很易量化。调试范围宽松，可操作性强。

6、价格低廉，适应性广，配套性强。

附图说明

图1是一种配有蓄电池的三端稳压电源的方框图。

图中：1、交流市电输入；1.1、整流变压器；2.0、防雷开关单元；3.0、交流整流单元；5.1、交流供电单元；6.0直流整流单元；7.0、直流供电单元；9、蓄电池；11.0、或门单元；12、自动转换级；12.0、转换控制单元；13.0可控硅转换单元；18.0、负载单元。

图2是一种配有蓄电池的三端稳压电源的电子电路图。

图中：1、交流市电输入；1.1、整流变压器；2、保护继电器；2.1、防雷稳压管；2.2隔离二极管一；2.3、隔离二极管二；3、桥式整流电路二；3.1、滤波电容；5.1、三端稳压器；5.2、交流稳压上偏电阻；5.3、交流或门二极管；5.5、交流稳压下偏电阻；5.7、交流稳压调整二极管；6、桥式整流电路一；6.1、切换二极管；7、涓流电阻；8、浮充三极管；8.1、恒流电阻；8.2、调谐指示；9、蓄电池；9.1、直流或门二极管； 10.2、停充器；10.22、停充比较电压支路；12.1、转换控制电阻；12.2、转换控制三极管；13.1、转换三极管；13.2、直流转换触发电阻；18、负载单元；18.1、负载单元的电源端；18.2、负载单元的接地端。

图3是本实用型中交流供电与直流供电的电流走向指示图。

图中：1、交流市电输入；1.1、整流变压器；2、保护继电器；2.1、防雷稳压管；2.2隔离二极管一；2.3、隔离二极管二；3、桥式整流电路二；3.1、滤波电容；5.1、三端稳压器；5.2、交流稳压上偏电阻；5.3、交流或门二极管；5.5、交流稳压下偏电阻；5.7、交流稳压调整二极管；6、桥式整流电路一；6.1、切换二极管；7、涓流电阻；8、浮充三极管；8.1、恒流电阻；8.2、调谐指示；9、蓄电池；9.1、直流或门二极管； 10.2、停充器；10.22、停充比较电压支路；12.1、转换控制电阻；12.2、转换控制三极管；13.1、转换三极管；13.2、直流转换触发电阻；18、负载单元；19、交流供电的走向指示；20、直流供电的走向指示。

具体实施方式

图1为本实用新型的方框图。图2图3表达了一种制作实例。

一、选用元件：

1、保护继电器选用双刀继电器。

2、滤波电容的耐压为≥50V。

3、转换控制三极管与转换三极管为同类型的三极管，都是NPN三极管。

4、交流稳压调整二极管采用面结合整流二极管。

二、焊接：一种配有蓄电池的三端稳压电源，其具体电子电路按照图2焊接。

三、通电的检查与调试：首先让电源接上负载单元，如等效电阻。

（1）、检测调试交流工作单元的工作电压。

用万用表测试、交流工作集成电路输出电压，其电压应符合要求，如电压过低，则调整交流调整二极管，增加一个二极管，则提高0.7伏。同时可以调整交流稳压上偏电阻与交流稳压下偏电阻，该电压可以调整0.7伏以下的电压，从而使供电符合要求。

（2）、检测恒流充电电路。

焊接一个假负载，用一只三极管连成可调的稳压管模拟电路，代替被充电池成为假负载。用万用表的电流表红笔串在假负载中，或红笔接在假负载中的二极管正极，黑笔接二极管负极。

调整假负载的阻值，此时电流表的指示示不发生变化。如果正确，说明恒流源工作正常。

调整恒流电阻的阻值，使其恒流值符合要求。

（3）、检测停充电路：将假负载调整至充满电的情况，此时停充器输出高位，如果不是为高，由是停充器反相端的阈值电压过高，或是停充器的同相端与浮充三极管基极的连接脱焊。

（4）、检测配套蓄电池放电时的情况。

断掉市电，接上负载单元，用电表测转换三极管（图2中的13.1）发射极与集电极电压，其压应为饱和电压，若过大，则是直流转换触发电阻（图2中的13.2）虚焊。

(5)、检测转换控制单元工作的情况。

当有市电时，转换控制三极管（图2中的12.2）的集电极为低位；如不正确是转换控制电阻（图2中的12.1）脱焊，或转换控制三极管管脚插错。当无市电时，电流串在转换控制三极管的集电极为回路无电流，如不正确是转换控制三极管损坏。

（6）、检测防雷开关单元。

用本实用型连接在含有交流调压器的插座上，升高调压器的电压，超过一定值后，保护继电器动作，如果未动，则应调整防雷稳压管，使之符合要求。

Claims (3)

1.一种配有蓄电池的三端稳压电源，其特征是：由整流变压器、直流整流单元、交流整流单元、防雷开关单元、直流供电单元、交流供电单元、自动转换级、负载单元、或门单元、蓄电池共同组成；

其中：直流整流单元由桥式整流电路一与切换二极管组成：桥式整流电路一的接地端接切换二极管到地线；

交流整流单元由桥式整流电路二与滤波电容组成：桥式整流电路二的输出接滤波电容到地线；

两桥式整流电路的输入接整流变压器的次级端，整流变压器的初级端接交流市电输入；

防雷开关单元由保护继电器、防雷稳压管、两隔离二极管组成：两桥式整流电路的输出各接一个隔离二极管到保护继电器的一个线包端头，保护继电器的另一个线包端头接防雷稳压管到地线，保护继电器的第一转换触点接桥式整流电路一的输出，保护继电器的第一常闭触点接直流供电单元，保护继电器的第二转换触点接桥式整流电路二的输出，保护继电器的第二常闭触点接交流供电单元；

或门单元由交流或门二极管与直流或门二极管组成；

交流供电单元由三端稳压器、三端稳压器、交流稳压上偏电阻、交流稳压下偏电阻、交流稳压调整二极管组成；

三端稳压器的输入端接保护继电器的第二常闭触点，交流稳压上偏电阻接三端稳压器的输出端与三端稳压器的接地端，交流稳压下偏电阻的一端接三端稳压器的接地端，交流稳压下偏电阻的另一端接交流稳压调整二极管到地线，三端稳压器的输出端接交流或门二极管的正极，交流或门二极管的负极与直流或门二极管的负极相连，即是一种配有蓄电池的三端稳压电源的输出；

直流供电单元由恒流充电电路、停充电路、涓流电阻组成；

恒流充电电路由浮充三极管、恒流电阻、调谐指示组成；停充电路由停充器、停充比较电压支路组成，停充比较电压支路由两个电阻组成；

浮充三极管的发射极经过恒流电阻接在保护继电器的第一常闭触点上，保护继电器的第一常闭触点与浮充三极管的基极之间接调谐指示，浮充三极管的集电极接蓄电池正极，蓄电池的负极接直流整流的接地端，停充比较支路的两个电阻中的一个电阻接在浮充三极管的发射极与停充器的反相端之间，这个电阻即是停充上偏比较电阻，另一个电阻为停充下偏比较电阻接在停充器的反相端与地线之间，停充器的同相端接蓄电池的正极，停充器的输出端接浮充三极管的基极，直流或门二极管的正极接蓄电池的正极；

自动转换级由转换控制单元与可控硅转换单元组成；

转换控制单元由转换控制电阻与转换控制三极管组成：交流工作单元整流输出接转换控制电阻到转换控制三极管的基极，转换控制三极管的发射极接地线，转换控制三极管的集电极接负载单元的接地端，负载单元的电源端接一种配有蓄电池的三端稳压电源的输出；

可控硅转换单元由转换三极管与直流转换触发电阻组成：转换三极管的阳极接负载单元的接地端，转换三极管的阴极接蓄电池的负极，直流转换触发电阻接在负载单元的接地端与转换三极管的控制极之间。

2.根据权利要求1所述的一种配有蓄电池的三端稳压电源，其特征是：滤波电容的耐压为≥50V。

3.根据权利要求1所述的一种配有蓄电池的三端稳压电源，其特征是：转换控制三极管与转换三极管为同类型的三极管，都是NPN三极管。