CN205753633U - 一种防雷等级高的双用电源 - Google Patents

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Abstract

一种防雷等级高的双用电源,属于电子技术领域,由整流单元,防雷保护单元,交流工作单元,交流备份单元,直流供电回路,切换控制单元,负载单元组成,直流供电回路由蓄电池、浮充单元、自动切换单元组成,两桥式整流电路分别接入防雷保护单元,利用继电器的响应迅速性,形成雷击时的速断保护,两桥式整流电路各自为直流供电回路与交流供电回路提供电流,接上负载单元后,有交流时,只交流回路供电,无交流时,切换控制单元断开,自动切换单元启动,蓄电池放电,为直流回路供电,实施后浮充电压浮充与负载回路互为独立,蓄电池浮充能保持到最佳状态,整体可操作性强,所用三极管均为大功率三极管,有很强的过压能力,从而有着广泛而特殊的用途。

Description

一种防雷等级高的双用电源
技术领域
[0001]属于电子技术领域。
背景技术
[0002]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:
[0003] —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。
[0004] 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。
[0005]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。
[0006]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,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。
[0007]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
[0008]本实用新型的主要目的是,利用继电器的响应迅速性,在有雷击过压时,形成速断保护,在交流稳压供电回路中,增强过压能力,增加调节与备份功能,使交流稳压输出更精准与可靠,在措施中形成独立直流供电回路,与交流供电回路结合,成为双供电回路的电源,并形成自动切换,从而使该电源有着广泛而特殊的用途。
[0009] 主要措施
[0010] 1、一种防雷等级高的双用电源由整流单元,防雷保护单元,交流工作单元,交流备份单元,直流供电回路,切换控制单元,负载单元组成。
[0011]其中:整流单元由两桥式整流电路组成;两桥式整流电路的不同之处在于,桥式整流电路一的接地端接切换二极管到地线,桥式整流电路二的输出接一个滤波电容。
[0012]防雷保护单元由保护继电器、防雷稳压管、两或门二极管组成:两桥式整流电路的输出各接一个或门二极管到保护继电器的一个线苞端头,保护继电器的另一个线苞端头接防雷稳压管到地线,保护继电器的第一常闭触点接桥式整流电路一的输出,保护继电器的第一转换触点接直流供电回路中的浮充单元,保护继电器的第二常闭触点接桥式整流电路二的输出,保护继电器的第二转换触点接交流供电回路与切换控制单元。
[0013]直流供电回路由蓄电池、浮充单元、自动切换单元组成。
[0014]浮充单元由涓流电阻、浮充三极管、停充器、停充比较上偏电阻、停充比较下偏电阻、直流隔离二极管组成。
[0015]停充器的同相端接蓄电池的正极,停充比较下偏电阻接在停充器的负相端与地线之间,停充比较上偏电阻接在保护继电器的第一常闭触点与停充器的负相端之间,停充器的输出端接浮充三极管的基极,涓流电阻接在保护继电器的第一常闭触点与蓄电池的正极之间,浮充三极管的发射极接保护继电器的第一常闭触点,浮充三极管的集电极接蓄电池正极,蓄电池正极接直流隔离二极管的正极。
[0016]自动切换单元由直流切换可控硅与直流转换触发电阻组成:直流切换可控硅的阳极接负载单元的接地端,直流切换可控娃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直流切换可控硅的控制极之间。
[0017]交流工作单元由交流工作三极管、交流工作上偏电阻、交流工作隔离二极管、压差二极管、交流工作稳压管、交流电压小调二极管、交流电压小调电阻组成。
[0018]交流备份单元由交流备份三极管、交流备份隔离二极管组成。
[0019]交流工作三极管的集电极与交流备份三极管的集电极都接保护继电器的第二转换触点,交流工作上偏电阻接在交流工作三极管的集电极与基极之间,压差二极管接在交流工作三极管的基极与交流备份三极管的基极之间,交流工作稳压管、交流电压小调二极管、交流电压小调电阻串联在交流备份三极管的基极与地线之间,交流工作三极管与交流备份三极管的发射极各接一隔离二极管后直流隔离二极管的负极相连,即是一种分离式的双回路的输出,接负载单元的电源端。
[0020]切换控制单元与自动切换单元组成。
[0021 ]切换控制单元由转换控制电阻与转换控制三极管组成:桥式整流电路二的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。
[0022] 2、停充器为运算放大器。[0023 ] 3、滤波电容的耐压值是桥式整流电路二输出电压值的三倍。
[0024] 4、交流电压小调二极管为面贴合型二极管形成。
[0025] 5、保护继电器为双刀双掷,所连接的防雷稳压管功率为1W。
[0026] 进一步说明如下:
[0027 ] 一种防雷等级高的双用电源由整流单元,防雷保护单元,交流工作单元,交流备份单元,直流供电回路,切换控制单元,负载单元组成,利用继电器的响应迅速性,在有雷击过压时,形成速断保护,在交流稳压供电回路中,增强过压能力,增加调节与备份功能,使交流稳压输出更精准与可靠,在措施中形成独立直流供电回路,与交流供电回路结合,成为双供电回路的电源,并形成自动切换,从而使该电源有着广泛而特殊的用途。
[0028] —、本实用型的交流供电回路性能可靠。
[0029]由于本发明中的交流供电,是对负载工作的主要时间,即是常态时间,而电源是最容易损坏的部分。为此在本措施中设计了两个单元,即是交流工作单元与交流备份单元,交流工作单元由交流工作三极管(图1中的5.1 )、交流工作上偏电阻(图1中的5.2)、交流工作隔离二极管(图1中的5.11)、压差二极管(图1中的5.4)、交流工作稳压管(图1中的5.5)、交流电压小调二极管(图1中的5.6)、交流电压小调电阻(图1中的5.7)组成。交流备份单元由交流备份三极管(图1中的5.10)、交流备份隔离二极管(图1中的5.12)组成。
[0030] 1、交流供电可靠的原因:交流工作单元中的三极管的基极要比交流备份单元的三极管基极多个一个压差二极管;所以工作三极管输出电压高于备份三极管输出,备份三极管将被封门,无电流输出,功耗近似于零,所以备份三极管不会损坏,处于一种备份状态。当工作三极管损坏后,备份三极管将自动位输出电压。
[0031]其次,本部分中压差二极管采用了面结合的整流二极管,稳压管的功率为1W,即采用了大功率稳压管,均处于大马拉小车的状态,因此本部分可靠性高。
[0032] 2、具有较宽的市电输入电压的说明。
[0033] A、可以工作在市电较宽的范围。
[0034]线路中为大功率高反压三极管,其集电极的反压可高达300伏,所以电源变压器的二次侧的电压可以适当的高一些,因此市电较低时电源变压器的二次侧的电压仍能满足器件的要求。而在因此市电较高时,其整流输出仍不会高于300伏,因而不至于对总通道电源级中的射随管造成伤害。所以本发明可以工作在电力不足的地方,而在电力过强的地方也不会损害。
[0035] B、在市电出现意外波动时不易被损坏。
[0036]也因为上述原因,所以在市电意外波动时,不会轻易损害。
[0037] 二、本实用新型有过压保护好的说明。
[0038]具有良好的防过压保护说明:保护继电器所串联的防雷稳压管吸穿,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买不到。
[0039]三、独立的充电回路特点的说明,即浮充单元的说明。
[0040]浮充单元由涓流电阻(图1中的7)、浮充三极管(图1中的8)、停充器(图1中的10.2)、停充比较上偏电阻(图1中的10.21)、停充比较下偏电阻(图1中的10.22)、直流隔离二极管(图1中的9.1)组成,能保证浮充的效果。
[0041]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,桥式整流电路一输出有电,经过浮充三极管,再经过蓄电池回到桥式整流电路一的接地端,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,与交流供电回路对负载的供电回路互不干扰,交流供电回路对负载的供电回路是桥式整流电路二的输出电流,经过交流供电回路到负载,然后回到地线,也即是桥式整流电路二的接地端。
[0042]在停充器的负相端接有停充比较上偏电阻与停充比较下偏电阻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,使浮充三极管断开,停止向蓄电池充电,此时由涓流电阻向蓄电池提供维持的涓流。
[0043]四、市电及蓄电池双供电的的说明。
[0044]当市电交流有时,桥式整流电路二输出高压,经过交流工作电路后,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。
[0045]当市电交流无时,桥式整流电路二无输出,交流工作电路无输出,但此时蓄电池向负载单元供电,电流经过负载单元后、经过直流切换可控硅(图1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。
[0046]五、自动切换单元的原理说明。
[0047]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1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,交流工作电路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。此时直流切换可控硅无触发电压,也即是无集电极电流,为断开状态。
[0048]当无市电交流时,桥式整流电路二无输出,转换控制电阻(图1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1中的13.2)触发直流切换可控硅(图1中的13.1 ),此时的回路是,蓄电池的正端经过直流隔离二极管(图1中的9.1)进入负载单元,再经过负载单元后进入直流切换可控硅的集电极,由直流切换可控硅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。
[0049]本实用新型实施后有以下显著的优点:
[0050]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。本实用新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:
[0051] 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。
[0052] 2、交流供电与蓄电池相互独立,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。
[0053] 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。
[0054] 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。
[0055] 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,因为所有的三极管为同一类型的NPN三极管。调试范围宽松,可操作性强。
[0056] 6、价格低廉,适应性广,配套性强。
附图说明
[0057]图1是一种防雷等级高的双用电源的电子电路图。
[0058]图中:0、整流输入;2.1、保护继电器;2.2、或门二极管一;2.3、或门二极管二;2.4、防雷稳压管;2.5、保护继电器的第一转换触点;2.6、保护继电器的第一常闭触点;2.7、保护继电器的第二转换触点;2.8、保护继电器的第二常闭触点;3、桥式整流电路二; 3.1、滤波电容;5.1、交流工作三极管;5.2、交流工作上偏电阻;5.4、压差二极管;5.5、交流工作稳压管;5.6、交流电压小调二极管;5.7、交流电压小调电阻;5.10、交流备份三极管;5.11、交流工作隔离二极管;5.12、交流备份隔离二极管;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;9、蓄电池;9.1、直流或门二极管;10.2、停充器;10.21、停充比较上偏电阻;10.22、停充比较下偏电阻;12.1、转换控制电阻;12.2、转换控制三极管;13.1、直流切换可控硅;13.2、直流转换触发电阻;18、负载单元。
[0059]图2是检测蓄电池浮充时的代替蓄电池的假负载图。
[0060]图中:15、假负载的串联二极管;16、假负载的串联电阻;17、万用表。
具体实施方式
[0061 ]图1表达了一种制作实例。
[0062] 一、选用元件。
[0063] 1、所有三极管都为NPN三极管,其反压值彡300V。
[0064] 2、停充器为运算放大器。
[0065 ] 3、滤波电容的耐压值是桥式整流电路二输出电压值的三倍。
[0066] 4、交流电压小调二极管为面贴合型二极管形成。
[0067] 5、保护继电器为双刀双掷,所连接的防雷稳压管功率为1W。
[0068] 二、焊接:一种防雷等级高的双用电源,其具体电子电路按照图1焊接。
[0069 ]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。
[0070] 1、检测交流供电回路:A、检测调试交流工作单元的工作电压。
[0071]用万用表测试交流工作三极管(图1中5.1)的发射极,其电压应符合要求,因为其基极中的工作稳压管(图1中5.5)为负误差,所以差电压用交流电压小调二极管(图1中
5.6)、交流电压小调电阻(图1中5.7)来弥补,其中小调二极管一个约为0.7伏,两个为1.4伏,而微调电阻可以调整0.7伏以下的误差。
[0072] B、检测调试交流备份单元的工作状态。
[0073]用万用表测试、用表的红笔测交流备份三极管(图1中5.10)的射极,其电压比交流工作三极管(图1中5.1)的发射极少一个PN节电压,如无电压则是交流备份三极管(图1中5.10)的基极虚焊。此时用电流表并联在交流备份隔离二极管(图1中5.16)两端,此时电流表显示应近似为零。如不正确则是压差二极管(图1中5.4)发生短路。
[0074] 2、检测蓄电池浮充电单元。
[0075]如图2所示先接上一个代替蓄电池的假负载,用2至3个二极管串联,再与调整电阻,与调整保护电阻串联。其中这两只电阻应选功率大的种类。将假负载调整至未充满电的情况,此时测停充控制三极管(图1中的10.1)的集电极为高位,将假负载调整至充满电的情况,将假负载调整至充满电的情况,此时停充器的输出为高位,如不是高位,则是负相端电压过高或蓄电池正极与停充器的同相端脱焊。
[0076] 3、检测配套蓄电池放电时的情况。
[0077]断掉市电,接上负载单元,用电表测直流切换可控硅(图1中的13.1)阴极与阳极电压,其压应为饱和电压,若过大,则是直流转换触发电阻(图1中的13.2)虚焊。
[0078] 4、检测切换控制单元工作的情况。
[0079]当有市电时,转换控制三极管(图1中的12.2)的集电极为低位;如不正确是转换控制电阻(图1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。
[0080] 5、检测防雷情况。
[0081]用本实用新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,则应调整所串联的稳压管使之符合要求。

Claims (5)

1.一种防雷等级高的双用电源,其特征是:由整流单元,防雷保护单元,交流工作单元,交流备份单元,直流供电回路,切换控制单元,负载单元组成; 其中:整流单元由两桥式整流电路组成;两桥式整流电路的不同之处在于,桥式整流电路一的接地端接切换二极管到地线,桥式整流电路二的输出接一个滤波电容; 防雷保护单元由保护继电器、防雷稳压管、两或门二极管组成:两桥式整流电路的输出各接一个或门二极管到保护继电器的一个线苞端头,保护继电器的另一个线苞端头接防雷稳压管到地线,保护继电器的第一常闭触点接桥式整流电路一的输出,保护继电器的第一转换触点接直流供电回路中的浮充单元,保护继电器的第二常闭触点接桥式整流电路二的输出,保护继电器的第二转换触点接交流供电回路与切换控制单元; 直流供电回路由蓄电池、浮充单元、自动切换单元组成; 浮充单元由涓流电阻、浮充三极管、停充器、停充比较上偏电阻、停充比较下偏电阻、直流隔离二极管组成: 停充器的同相端接蓄电池的正极,停充比较下偏电阻接在停充器的负相端与地线之间,停充比较上偏电阻接在保护继电器的第一常闭触点与停充器的负相端之间,停充器的输出端接浮充三极管的基极,涓流电阻接在保护继电器的第一常闭触点与蓄电池的正极之间,浮充三极管的发射极接保护继电器的第一常闭触点,浮充三极管的集电极接蓄电池正极,蓄电池正极接直流隔离二极管的正极; 自动切换单元由直流切换可控硅与直流转换触发电阻组成:直流切换可控硅的阳极接负载单元的接地端,直流切换可控硅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直流切换可控硅的控制极之间; 交流工作单元由交流工作三极管、交流工作上偏电阻、交流工作隔离二极管、压差二极管、交流工作稳压管、交流电压小调二极管、交流电压小调电阻组成; 交流备份单元由交流备份三极管、交流备份隔离二极管组成; 交流工作三极管的集电极与交流备份三极管的集电极都接保护继电器的第二转换触点,交流工作上偏电阻接在交流工作三极管的集电极与基极之间,压差二极管接在交流工作三极管的基极与交流备份三极管的基极之间,交流工作稳压管、交流电压小调二极管、交流电压小调电阻串联在交流备份三极管的基极与地线之间,交流工作三极管与交流备份三极管的发射极各接一隔离二极管后直流隔离二极管的负极相连,即是一种分离式的双回路的输出,接负载单元的电源端; 切换控制单元与自动切换单元组成; 切换控制单元由转换控制电阻与转换控制三极管组成:桥式整流电路二的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。
2.根据权利要求1所述的一种防雷等级高的双用电源,其特征是:停充器为运算放大器。
3.根据权利要求1所述的一种防雷等级高的双用电源,其特征是:滤波电容的耐压值是桥式整流电路二输出电压值的三倍。
4.根据权利要求1所述的一种防雷等级高的双用电源,其特征是:交流电压小调二极管为面贴合型二极管形成。
5.根据权利要求1所述的一种防雷等级高的双用电源,其特征是:保护继电器为双刀双掷,所连接的防雷稳压管功率为1W。
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