CN209265307U - 一种单相稳压装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单相稳压装置，属于单相稳压器技术领域，包括用于设定期望电压和温度值，进行电压采样、偏差检测、温度采集，通过计算输出控制信号，控制过压保护电路、执行电路和降温部分的执行的单片机控制电路；用于根据输入电压信号和控制信号进行调压稳压处理，输出稳压电压的执行电路；用于根据输入电压信号和控制信号对装置进行过压保护的过压保护电路；用于测量装置温度，将温度信号传输给单片机，再根据单片机发送的控制信号对装置进行降温冷却处理的降温部分。解决了稳压调节是精确度较低、反应不太灵敏、装置发热影响运行等问题，适用于任何用电场所。

Description

一种单相稳压装置

技术领域

本实用新型提供一种单相稳压装置，属于单相稳压器技术领域。

背景技术

单相稳压器由接触式自耦调压器、伺服式电动机、自动控制电路等组成，由于市电供电压不稳定，特别是有些供电场所电压波动幅度很大，从而影响用电设备的正常工作，还可能造成用电设备损坏，而稳压器是一种能够使用电设备的工作电压基本稳定的稳压设备，当电网电压不稳定或负载变化时，自动采样控制电路发出信号并驱动伺服电机，调整自耦调压器碳刷的位置，使输出电压调整到额定值并达到稳定状态。现有稳压器大多采用伺服电机驱动变压器进行稳压调节，伺服电机利用碳刷进行调节，易产生拉弧现象，容易烧坏转子，故障率高。

发明内容

本实用新型的目的在于：本实用新型提供一种单相稳压装置，解决了稳压调节是精确度较低、反应不太灵敏、装置发热影响运行等问题，适用于任何用电场所。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种单相稳压装置，其特征在于：包括：

单片机控制电路：用于设定期望电压和温度值，进行电压采样、偏差检测、温度采集，通过计算输出控制信号，控制过压保护电路、执行电路和降温部分的执行；

执行电路：用于根据输入电压信号和控制信号进行调压稳压处理，输出稳压电压；

过压保护电路：用于根据输入电压信号和控制信号对装置进行过压保护；

降温部分：用于测量装置温度，将温度信号传输给单片机，再根据单片机发送的控制信号对装置进行降温冷却处理。

进一步，所述单片机控制电路包括：

采样电路：用于对输入电压进行采样，得到输入电压信号；

反馈电路：用于采集输出的稳压电压，将稳压电压反馈给单片机；

单片机：用于设定期望输出电压和温度值，计算期望输出电压与输入电压的差值，进行放大处理后产生第一偏差电压信号，计算期望输出电压与反馈的稳压电压的差值并放大，产生第二偏差电压信号，计算设定的温度值与温度电信号的差值并放大，产生第三偏差电压信号，根据第一偏差电压信号、第二偏差电压信号和第三偏差电压信号，分别输出控制信号，进行计算控制执行电路和降温部分的执行，根据输入电压信号输出控制信号控制过压保护电路的执行。

进一步，所述执行电路包括：

双向全控电子开关：用于根据控制信号调节全控器件的通断比，控制调压器的匝数比；

接触式自耦调压器：用于根据调节后的匝数比来对输入电压进行稳压操作，输出初步稳压电压；

滤波电路：用于对稳压电压进行滤波操作，对输出的稳压电压进行优化操作，输出稳压电压。

进一步，所述降温部分包括：

温度采集电路：用于采集单相稳压装置的温度，转换为温度电信号，输出给单片机；

冷却室：用于根据单片机输出的控制信号进行冷却操作。

进一步，所述双向全控电子开关由两个整流二极管和两个全控器件构成。

进一步，所述温度采集电路包括温度传感器D1，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R13、R14，电容C2、C3、C4、C6、 C7、C9、C12、C13、C16，电解电容C17，运算放大器U1、U2、U5，其电路组成为：D1正极接VCC1，D1负极接R2的一端，R2的另一端分别接C2的一端和接U1的IN-端口，C2与R2 相连的端口同时接U1的IN-端口，C2的另一端接地，C3一端接D2负极，C3另一端接地，C4 一端接C3和R2的公共端，C4另一端接C2和R2的公共端，R3的一端接U1的IN+端口，R3 的另一端接地，U1的接地端接VCC1，U1的电源端接VCC2，U1的调零端接C6的一端，C6的另一端接地，R4一端接U1的IN-端口，R4另一端接U1的OUT端口，C9与R4并联，U1的0UT 端口接R5的一端，R5的另一端接U2的IN-端口，U2的IN+端口接R6的一端，R6的另一端接地，U2的接地端接VCC1，U2的电源端接VCC2，R7一端接U2的IN-端口，R7另一端接U2 的OUT端口，C7与R7并联，U2的0UT端口输出放大信号给滤波电路，R12一端与U2的OUT 端口相接，另一端与R13串联，R13的另一端连接U5的IN+端口，C12的一端连接R12和R13 的公共端，另一端分别连接U5的OUT端口和IN-端口，C13一端连接U5的IN+端口，另一端接地，U5的电源端接VCC2，接地端接地，电阻R14一端连接U5的OUT端口，另一端接地，U5的OUT端口将放大信号输出给单片机，VCC1处设有旁路电容电容电路，电解电容 C17与电容C16并联，电解电容C17负极接地，正极接VCC1，其中D1测量稳压装置内部温度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型中，由单片机控制电路、执行电路、过压保护电路和降温部分组成，单片机控制电路、执行电路、过压保护电路组成一个闭环回路，单片机控制电路设定好期望输出电压和温度值，输入电压经由单片机控制电路的采样操作输出给执行电路和过压保护电路，单片机控制电路将输入电压与期望输出电压进行比较放大得到第一偏差电压信号控制执行电路的执行，执行电路对输入电压进行稳压操作得到稳压电压，单片机控制电路将稳压电压与期望输出电压进行比较放大得到第二偏差电压信号再控制执行电路的执行，进行连续实时稳压调节，形成一个闭环操作环境，过压保护电路在输入电压骤升或过高的情况时对整个装置进行过压保护，降温部分先采集装置的温度产生温度电信号送到单片机控制电路，单片机控制电路将温度电信号和设定的温度值进行比较放大得到第三偏差电压信号控制就降温部分的执行，对装置进行相应的降温处理，提高了稳压精度，解决装置发热影响运行的问题。

2.本实用新型中，所述单片机控制电路的工作流程是先由采样电路采样输入电压发送给单片机，单片机将输入电压与期望输出电压进行比较放大得到第一偏差电压信号，反馈电路将稳压电压反馈给单片机，单片机将稳压与期望输出电压进行比较放大得到第二偏差电压信号，同时单片机根据设定的温度值与温度电信号进行比较放大得到第三偏差电压信号，根据第一偏差电压信号、第二偏差电压信号和第三偏差电压信号，分别输出控制信号，利用单片机计算偏差，提高了计算的精度，进而稳压精度提高。

3.本实用新型中，所述执行电路由双向全控电子开关、接触式自耦调压器和滤波电路组成，双向全控电子开关根据控制信号调节全控器件的通断比，控制接触式自耦调压器的匝数比，接触式自耦调压器根据匝数比进行稳压调压处理得到初步稳压电压，然后滤波电路对初步稳压电压进行滤波处理，滤除噪音，提高稳定电压的精度，提高了装置的反应速度。

4.本实用新型中，所述降温部分由温度采集电路和冷却室组成，由温度采集电路测量装置内部的温度并转换为温度电信号，将温度电信号发送给单片机，与单片机设定的温度值比较放大，由单片机输出控制信号，控制冷却室的操作，解决装置发热影响运行的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型工作原理框图；

图2是本实用新型组成框图；

图3是本实用新型温度采集电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

一种单相稳压装置，包括用于设定期望电压和温度值，进行电压采样、偏差检测、温度采集，通过计算输出控制信号，控制过压保护电路、执行电路和降温部分的执行的单片机控制电路；用于根据输入电压信号和控制信号进行调压稳压处理，输出稳压电压的执行电路；用于根据输入电压信号和控制信号对装置进行过压保护的过压保护电路；用于测量装置温度，将温度信号传输给单片机，再根据单片机发送的控制信号对装置进行降温冷却处理的降温部分。单片机控制电路、执行电路、过压保护电路组成一个闭环控制回路。解决了稳压调节是精确度较低、反应不太灵敏、装置发热影响运行等问题，适用于任何用电场所。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明较佳实施例提供的一种单相稳压装置，包括单片机控制电路、执行电路、过压保护电路和降温部分。

单片机控制电路包括采样电路、反馈电路和单片机，采样电路输入端连接输入电源，输出端分别与单片机和执行电路的输入端，采样电路将采样的输入电压分别传输到上述电路与模块，反馈电路的输入端连接执行模块的输出端，反馈电路的输出端连接单片机，将执行电路输出的稳压电压反馈给单片机，形成一个闭环控制回路，单片机根据接收到的数据和设定的数据进行计算处理，输出控制信号给过压保护电路、执行电路和降温部分。该电路可以采用现有电路实现，其中单片机选用STM32F103。

执行电路包括双向全控电子开关、接触式自耦变压器和滤波电路，双向全控电子开关的输入端连接单片机，接收单片机的控制信号，双向全控电子开关的输出端连接接触式自耦变压器的输入端，双向全控电子开关根据控制信号调节全控器件的断通比，再根据断通比调控接触式自耦变压器输入端的匝数比，达到稳压调节的作用，接触式自耦变压器的输入端连接滤波电路的输入端，用于将初步稳压电压进行滤波处理，优化得到稳压电压输出。该电路可以采用现有电路实现。

过压保护电路的输入端连接单片机，接收控制信号，输出端连接执行电路，当电压存在骤升或电压过高对电路存在危害的情况下，过压保护电路启动切断连接，关闭装置电源，对装置起到保护作用，该电路可以利用现有电路实现。

降温部分包括温度采集电路和冷却室，温度采集电路的输出端连接单片机，利用温度传感器采集装置内部温度，转换为温度电信号传输给单片机，单片机将设定的温度值与温度电信号进行比较放大，判断是否进行降温处理，若要进行降温处理则启动冷却室的运行，对装置进行冷却处理。

温度采集电路包括温度传感器D1，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R13、R14，电容C2、C3、C4、C6、C7、C9、C12、C13、C16，电解电容C17，运算放大器U1、U2、U5，其电路组成为：D1正极接VCC1，D2负极接R2的一端，R2的另一端分别接C2的一端和接U1 的IN-端口，C2与R2相连的端口同时接U1的IN-端口，C2的另一端接地，C3一端接D2负极，C3另一端接地，C4一端接C3和R2的公共端，C4另一端接C2和R2的公共端，R3的一端接U1的IN+端口，R3的另一端接地，U1的接地端接VCC1，U1的电源端接VCC2，U1的调零端接C6的一端，C6的另一端接地，R4一端接U1的IN-端口，R4另一端接U1的OUT端口， C9与R4并联，U1的OUT端口接R5的一端，R5的另一端接U2的IN-端口，U2的IN+端口接 R6的一端，R6的另一端接地，U2的接地端接VCC1，U2的电源端接VCC2，R7一端接U2的IN- 端口，R7另一端接U2的OUT端口，C7与R7并联，U2的OUT端口输出放大信号给滤波电路，R12 一端与U2的OUT端口相接，另一端与R13串联，R13的另一端连接U5的IN+端口，C12的一端连接R12和R13的公共端，另一端分别连接U5的OUT端口和IN-端口，C13一端连接 U5的IN+端口，另一端接地，U5的电源端接VCC2，接地端接地，电阻R14一端连接U5的 OUT端口，另一端接地，U5的OUT端口将放大信号输出给单片机，VCC1处设有旁路电容电容电路，电解电容C17与电容C16并联，电解电容C17负极接地，正极接VCC1，其中D1测量装置内部的温度。其中，温度传感器D1测得温度信号并转换为电信号，经过放大电路和滤波电路，得到滤除高频噪声的温度放大信号，再输出给单片机进行数据处理，D1选用AD590，U1、U2、U5选择OP07，所有器件具体选型和数值根据专业常识在具体使用环境中可自行设置。

单片机控制电路、执行电路、过压保护电路组成一个闭环回路，单片机控制电路设定好期望输出电压和温度值，输入电压经由单片机控制电路的采样操作输出给执行电路和过压保护电路，单片机控制电路将输入电压与期望输出电压进行比较放大得到第一偏差电压信号控制执行电路的执行，执行电路对输入电压进行稳压操作得到稳压电压，单片机控制电路将稳压电压与期望输出电压进行比较放大得到第二偏差电压信号再控制执行电路的执行，进行连续实时稳压调节，形成一个闭环操作环境，过压保护电路在输入电压骤升或过高的情况时对整个装置进行过压保护，降温部分先采集装置的温度产生温度电信号送到单片机控制电路，单片机控制电路将温度电信号和设定的温度值进行比较放大得到第三偏差电压信号控制就降温部分的执行，对装置进行相应的降温处理，提高了稳压精度，解决装置发热影响运行的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种单相稳压装置，其特征在于：包括：

单片机控制电路：用于设定期望电压和温度值，进行电压采样、偏差检测、温度采集，通过计算输出控制信号，控制过压保护电路、执行电路和降温部分的执行；

执行电路：用于根据输入电压信号和控制信号进行调压稳压处理，输出稳压电压；

过压保护电路：用于根据输入电压信号和控制信号对装置进行过压保护；

降温部分：用于测量装置温度，将温度信号传输给单片机，再根据单片机发送的控制信号对装置进行降温冷却处理；

所述降温部分包括：

温度采集电路：用于采集单相稳压装置的温度，转换为温度电信号，输出给单片机；

冷却室：用于根据单片机输出的控制信号进行冷却操作，

所述温度采集电路包括温度传感器D1，电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R12、R13、R14，电容C2、C3、C4、C6、C7、C9、C12、C13、C16，电解电容C17，运算放大器U1、U2、U5，其电路组成为：D1正极接VCC1，D1负极接R2的一端，R2的另一端分别接C2的一端和接U1的IN-端口，C2与R2相连的端口同时接U1的IN-端口，C2的另一端接地，C3一端接D2负极，C3另一端接地，C4一端接C3和R2的公共端，C4另一端接C2和R2的公共端，R3的一端接U1的IN+端口，R3的另一端接地，U1的接地端接VCC1，U1的电源端接VCC2，U1的调零端接C6的一端，C6的另一端接地，R4一端接U1的IN-端口，R4另一端接U1的OUT端口，C9与R4并联，U1的OUT端口接R5的一端，R5的另一端接U2的IN-端口，U2的IN+端口接R6的一端，R6的另一端接地，U2的接地端接VCC1，U2的电源端接VCC2,R7一端接U2的IN-端口，R7另一端接U2的OUT端口，C7与R7并联，U2的OUT端口输出放大信号给滤波电路,R12一端与U2的OUT端口相接，另一端与R13串联,R13的另一端连接U5的IN+端口,C12的一端连接R12和R13的公共端，另一端分别连接U5的OUT端口和IN-端口，C13一端连接U5的IN+端口，另一端接地,U5的电源端接VCC2，接地端接地，电阻R14一端连接U5的OUT端口，另一端接地，U5的OUT端口将放大信号输出给单片机，VCC1 处设有旁路电容电容电路，电解电容C17与电容C16并联，电解电容C17负极接地，正极接VCC1，其中D1测量稳压装置内部温度。

2.根据权利要求1所述的一种单相稳压装置，其特征在于：所述单片机控制电路包括：

采样电路：用于对输入电压进行采样，得到输入电压信号；

反馈电路：用于采集输出的稳压电压，将稳压电压反馈给单片机；

单片机：用于设定期望输出电压和温度值，计算期望输出电压与输入电压的差值，进行放大处理后产生第一偏差电压信号，计算期望输出电压与反馈的稳压电压的差值并放大，产生第二偏差电压信号，计算设定的温度值与温度电信号的差值并放大，产生第三偏差电压信号，根据第一偏差电压信号、第二偏差电压信号和第三偏差电压信号，分别输出控制信号，进行计算控制执行电路和降温部分的执行，根据输入电压信号输出控制信号控制过压保护电路的执行。

3.根据权利要求1所述的一种单相稳压装置，其特征在于：所述执行电路包括：

双向全控电子开关：用于根据控制信号调节全控器件的通断比，控制调压器的匝数比；

接触式自耦调压器：用于根据调节后的匝数比来对输入电压进行稳压操作，输出初步稳压电压；

滤波电路：用于对稳压电压进行滤波操作，对输出的稳压电压进行优化操作，输出稳压电压。

4.根据权利要求3所述的一种单相稳压装置，其特征在于：所述双向全控电子开关由两个整流二极管和两个全控器件构成。