CN2276682Y

CN2276682Y - 稳压逆变电源

Info

Publication number: CN2276682Y
Application number: CN 96211062
Authority: CN
Inventors: 郭光湘; 张兆庆
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-08
Filing date: 1996-05-08
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2006-05-08

Abstract

一种稳压逆变电源,由稳压、充电、逆变、控制、保护指示电路构成。采用四抽头变压器B₁和复合放大器推动的继电器J₁、J₂连接成逻辑稳压电路,充电电压取自稳压输出的充电变压器B₂、经整流、滤波,向蓄电池充电,构成充电回路,采用UPS集成块与逆变变压器B₃,构成逆变输出可调的逆变电路,成为一个载线式稳压逆变电源。充电稳定,逆变输出电压、频率可靠。可供微机、通讯仪器、电教设备及医院手术、家庭电视作为不间断电源使用。

Description

稳压逆变电源

本实用新型属于一种电源技术，尤其适于作为电讯、微机、电教等仪器设备的电源使用。

国内市场上流行的UPS电源设备大都来自日、美等国家，整机价格高，部分电子元器件的型号特殊，不易更换，也不易检修。致使具有一般电子技术知识的用户和销售商无法维护修理。许多不间断电源一旦损坏，就成废物。其次，普遍感到使用寿命短，不间断供电时间短。对于那些市电供电极不正常的地区，常有停电达几小时乃至十几小时的现象。这些地区的信息传送和机要部门就无法正常工作，还有医院的手术室和一些家庭电视都需要有一个应急时间长的不间断和稳定供电的电源。虽然这样功能的电源设备已有，可价格上万元甚至几万元，不是一般用户能使用得起的。而且也存在维护检修难的问题。在结构上普遍存在无专设的充电稳压电路和充电变压器，无逆变输出电压调节电路。也没有充电、逆变电路的工作指示和稳压输出、逆变输出的电压指示；不利于用户直观了解电源各部分的工作情况。现有的不间断电源的供电方式，多为后备式，其逆变转换总是存在一个大于零的时间间隔，不适用于一些信息储存仪器工作的要求。

本实用新型的目的就是提供一种采用普通电器元件构成电路，具有稳压充电、逆变输出可调、各部电路工作指示明了、供电时间长的载线式稳压逆变电源。

实现上述目的的方案如下：

整个电源由交流稳压、充电、UPS逆变、蓄电池及相应控制和保护电路组成；稳压部分由变压器B₁、市电信号指示及稳压控制电路构成，充电部分由全桥整流、滤波和充电指示电路、蓄电池构成，逆变部分采用UPS350B厚模块及保护电路、控制电路和输出变压器B₃构成，关键是：采用四抽头变压器B₁和由两个三极管复合放大器控制推动的继电器J₁、J₂连接构成的逻辑稳压电路。通过继电器K与稳压输出电路相接的变压器B₂和接在B₂的次级绕组上的25A桥堆全桥整流电路、接在整流电路输出端的滤波电容C₄、漏放电阻R₉构成直流充电回路；UPS350B型集成块的两C脚与逆变输出变压器B₃的初级绕组的两边相接，它的E脚与充电回路输出端的负极相接，B₃的初级绕组的中心抽头通过开关S₂接充电回路输出端的正极，UPS350集成块的管脚E与管脚C间，接有保护二极管D₆、D₇和削波峰电容C₈、C₉，它的K脚与控制电路中的继电器J₃的常开触点J_3-2相接，变压器B₃的中心抽头接在继电器J₃的常闭触点J_3-1上，又在J_3-1与UPS350B的管脚E间并接了由电阻R₂₀和LED₄串联的欠压指示电路，在管脚E与继电器J₃的常开触点J_3-2间，接有由电阻R₁₉、发光管LED₃串联的逆变指示电路。

三极管BG₁、BG₃的集电极分别通过限流电阻R₃、R₆与BG₂、BG₄的基极相接，BG₁、BG₃的基极分别通过反馈电阻R₄、R₇与BG₂、BG₄的集电极连接，构成两个相同复合放大器；整流管D₂同滤波电容C₁并接到BG₂、BG₄的发射极，D₂的输入端接变压器B₁的抽头1，电容C₁的另一脚接地(即变压器B₁的零线上)，构成两个复合放大器的工作电压电路；整流管D₃、降压电阻R₂、微调电阻W₁串联后，D₃端接在同变压器B₁的抽头2相接的继电器J₁的常闭触点J_1-2上，W₁端接地。BG₁的基极接在R₂、W₁间，构成了BG₁的取样偏压电路；同样，整流管D₄、降压电阻R₅和微调电阻W₂串联后，D₄端接在同B₁的抽头3相接的继电器J₂的常开触点J_2-2上，W₂端接地，BG₃的基极接在R₅与W₂间，成了BG₃的偏压电路；J₁、J₂分别接在BG₂、BG₄的集电极与地间。这样就构成了交流稳压控制电路。

三极管BG₇、BG₉的集电极分别通过限流电阻R₁₄、R₁₇与三极管BG₈、BG₁₀的基极相接，BG₇、BG₉的基极分别通过反馈电阻R₁₅、R₁₈与BG₈、BG₁₀的集电极连接，形成两个相同复合放大器，R₁₃串接W₄，作为BG₇的偏置电路，R₁₆串接W₅作为BG₉的偏置电路，直接接到直流充电回路的输出极上，BG₈、BG₁₀的发射极接直流充电回路的正极，它们的集电极接上继电器J₄、J₅后，同直流充电回路的负极相接，继电器K的一极接充电回路正极，另一极与继电器J₄、J₅相接，构成充电控制电路。

三极管BG₅的集电极与BG₆的基极，通过限流电阻R₁₁相接，BG₅的基极与BG₆的集电极，通过反馈电阻R₁₂相接，形成复合放大器；接在充电回路输出端的正极与负极间的R₁₀、W₃，串联形成BG₅的偏置电路，BG₆的发射极接充电回路输出端正极，继电器J₃接在BG₆的集电极与充电回路负极间，变压器B₃的次级有可完成160V至250V电压调控的10个抽头，分别接在波段开关S₃的10个接线头上，构成逆变及其控制电路。

进一步的方案是：在三极管BG₂、BG₄、BG₆、BG₈、BG₁₀的集电极与地或者充电回路负极间接有的继电器J₁、J₂、J₃、J₄、J₅的电路上，分别接了电解电容C₂、C₃、C₄、C₅、C₆作为防止继电器吸合时跳动的旁路电容。在市电输入电路中并接了压敏电阻R₀，作为市电过压保护；还并接了由电阻R₁、整流管D₁、发光管LED₁串联而成的市电输入指示电路。在充电变压器的输出电路上，并接了由R₈、D₅、LED₂串联而成的充电指示电路。在稳压输出、逆变输出电路中分别接有电压表V₁、V₂，指示这两部分的电压，充电回路中串入双向直流电流表A，作为充电电流及逆变电流指示。在市电输入、稳压输出、充电、逆变输出电路中分别接入保险器件BX₁、BX₃、BX₂、BX₄，在市电输入与稳压电路、充电回路与逆变电路间，分别接有电源开关S₁及逆变充电开关S₂。

为使整个装置各部分有较好的冷却散热效果，在市电整流回路输出端的正负极间，并接了由型号为7812的三端稳压块和电风扇M构成的冷却机构。

按上述方案，将开关S₁、S₂、S₃、市电指示LED₁、充电指示LED₂、逆变指示LED₃、欠压指示LED₄、保险器件BX₁、BX₃、BX₂、BX₄、电压表V₁、V₂，电流表A、电风扇及市电输入、稳压输出、逆变电压输出、充电等接线柱及接头均装在机壳的面板或背板上。电器元件连接调试好后固定在机壳内。即制成一个稳压逆变电源。

使用时，用市电接头插入市电电源插座中，LED₁即发光，合上开关S₁，稳压部分工作，电压表V₁指示稳压输出值，通过稳压输出接线柱，接出稳压电压供非连续工作的电器设备使用。当将蓄电池接在充电回路的正负接线柱上，充电回路和相应的控制电路、指示电路都进入正常工作状态。LED₂发光指示，电流表A示出充电电流数值。合上开关S₂，逆变电路工作，经逆变输出接线柱送出逆变电压，供微机一类信息储存仪器使用。根据逆变输出电压表的示数，可以调节波段开关S₃，使输出电压达到要求值。当电瓶充足电后，在控制电路的作用下，自动停止充电。市电经稳压后送给充电变压器B₂变压，再送给整流器，整流后经开关S₂进入逆变电路，由B₃调压输出，供用电器使用。一旦市电停电，在控制电路的作用下，蓄电池立即向逆变电路供电，由B₃输出，用电器继续工作，逆变转换时间为零。故能满足微机和通讯设备的不间断用电要求。由于蓄电池供电可达16小时，还可为医院手术室、学校电教室以及家庭的电视提供电压和频率都稳定的电源。

本实用新型的优点是：由于采用载线式逆变供电线路结构，逆变转换时间为零，因而可满足计算机类用电设备对不间断供电要求；采用了自耦变压器B₁和相应控制电路、充电变压器B₂及整流充电和相应控制电路，UPS350B逆变模块和相应控制指示电路以及可调整逆变输出电压的开关S₃，既使得市电供电、整流充电、逆变输出一次完成；又使得负载轻时，剩余的整流电流可向蓄电池充电，负载重时，整流电流不够，蓄电池自动补上；市电波动大时，由稳压电路的作用和蓄电池的自动供电补尝，保证了逆变的电压和频率都能稳定输出。设置了蓄电池过充电、放电欠压、市电过压保护，逆变电压可调、风机冷却以及由稳压电路为充电变压器B₂提供稳定电压，既有利于整流充电效果，又有效的将市电的波动对充电、逆变电路的影响隔断。所以，本实用新型既可输出可靠的不间断电源，又方便用户检修维护。价格低廉，适于一般用户的要求。

图1、本实用新型电原理图；

图2、控制、指示元件在机壳面板上的分布图；

图3、输入、输出接线柱、风机、保险元件在机壳背板上的布置图。

以下结合附图，作为一个实施例，对本实用新型的工作原理作进一步说明。

参照图1，变压器B₁为750W四抽头自耦变压器，抽头1为12V，抽头2为196V，抽头3为220V，抽头4为246V，供控制电路工作并把从165V到260V的市电输出变为207V到232V的稳压输出；达到±7％的稳压精度，供充电部分使用；最大充电电流为15安。

合上开关S₁，市电指示电路中的发光二极管LED₁发光，作出市电输入指示。稳压控制电路中的两个复合放大器获得经D₂整流、C₁滤波升压约有14V的直流电压，控制电路即处于工作状态。同时电源经接在B₁的抽头2的继电器J_1-2常闭触点，进入变压器B₁，此时接在变压器J_2-1的常闭触点的变压器B₁的抽头4上，感应出一个电动势；其变电范围是市电输入为165V到185V，则稳压输出范围为207V到232V。

调整W₁给BG₁一个工作电位，BG₁饱和导通，BG₁的集电极电流促使BG₂导通，J₁吸合。当电源电压变动时，BG₁的基极电位跟着变动；若低于工作电位，BG₁截止，继电器J₁释放；若高于工作电位，BG₁一直处于工作状态，J₁保持吸合。同理，BG₃的基极工作电位，取自于J_2-2常开触点，经D₄，R₅降压，W₂的调整控制，推动同B₁的相关抽头连接的放大器和继电器，产生调整电压的作用。

市电输入在165V-185V之间，J₁、J₂都不工作，电源经J_1-2常闭触点输入，由J_2-1常闭触点输出；保持207V-220V之间的输出电压。当电压超过232V时，接在J_2-2常开触点的B₁的抽头3上的电压约208V；调整W₂微调，BG₃导通，J₂吸合，市电从J_2-1输入，从J_2-2输出；当市电由185V上升到208V时，调整微调W₁，使BG₁导通，J₁吸合；这时，J_1-1与J_2-1接通，B₁的抽头4端的电压也是208V；此时B₁的抽头3端的电压下降至185V左右，J₂失压释放，变为由J_2-1输出。输入电压与输出电压相同。当市电达232V时，J_2-2有208V电压，使J₂工作吸合。这时，J₁、J₂均吸合，输出又变为J_2-2；如果输入电压从232V上升到260V时，输出电压仍保持在232V左右，所以能使165V-260V的市电输入，变为稳压在207V-232V的输出，达到±7％的稳压精度。

参照图1，充电变压器B₂的功率为750W，电压比为220V/22.5V。22.5V的交流电压经25A桥堆全桥整流、C₄滤波升压至27V-28V，再经释放电阻R₉，形成向蓄电池充电的回路。充电受继电器K的控制，继电器K又受继电器J₄、J₅的控制。J₄为保护蓄电池设置，使整个电路要接入蓄电池才能正常工作。当24V蓄电池接好后，J₄工作，J_4-1常开触点接通，J₅为蓄电池充电控制，当蓄电池电压低于28V时，J₅不工作，J_5-1触点接通，继电器K工作，K的触点接通，稳压市电经B₂降压，再经整流后，向蓄电池充电，当蓄电池电压充至28V时，BG₉、BG₁₀饱和导通，J₅工作，将J_5-1触点断开，继电器K的触点失电跳开，蓄电池停止充电。所以蓄电池不会过量充电。

参照图1，逆变过程主要由UPS350B集成厚模块和变压器B3完成。UPS350B工作直流电压为24V，B3的初级绕组为双24V，中心抽头接蓄电池正极，两边分别接UPS350B的C脚，E脚接蓄电池负极，UPS350B的K脚供正电源后，其内50Hz的方波振荡器工作，推动功率放大器工作，把24V的直流电流变为50Hz交流对称方波电压，加到B₃的初级绕组上，在其次级绕组上感应升高，输出220V电压，供负载使用；在逆变过程中，蓄电池的电压变化，也影响到B₃的次级电压变化，所以在B₃的次级抽有10个抽头，通过波段开关S₃调整，并由电压表指示，保证输出电压为220V。蓄电池接上后，合上S₂开关。当蓄电池的电压在21V以上，J₃工作，J_3-2常开触点接通，K脚得电，逆变工作；逆变电压通过波段开关S₃，调整为220V交流输出，供负载使用。由于二极管D₆、D₇的作用，保护UPS350B不受B₃初级绕组的反峰电压冲击。削波峰电容C₈、C₉把尖脉冲削平，使输出的50Hz方波平滑，保证逆变电压的质量。当市电停电时间长，蓄电池放电电压低至21V时，J_3-2断开，K脚失去正电源，LED₃熄灭，逆变停止工作；J_3-1接通，LED₄发光，指示蓄电池欠压，保证蓄电池不过量放电。

机壳外形为柜式金属结构；电器线路部分装在上层，上层为抽屉式，下层放蓄电池，底部装万向轮，参照图1、2，市电电压指示、逆变输出指示均用0-300V电压表，充电和逆变电流指示，用30A双向直流电流表，市电和逆变控制开关S₁、S₂均用空气开关，逆变输出电压调整开关S₃，用波段开关，连同发光二极管LED₁、LED₂、LED₃、LED₄，装在机壳面板上。参照图1、3，充电直流接线柱、逆变输出接线柱、稳压输出接线柱、市电输入插头、冷却风机以及保险BX₁、BX₂、BX₃、BX₄，均安装在机壳背板上；蓄电池为24V，装于机壳下层。

本实用新型采用了普通电子元器件构成，便于检修维护；有市电交流稳压输出和逆变输出，便于用户根据用电仪器的要求选用；市电经交流稳压后提供充电回路使用，保证了充电效果。市电整流和蓄电池直流电配合，供逆变器工作，逆变电压、频率稳定，加之B₃次级绕组由多抽头构成，同波段开关相接，又有逆变输出电压表指示，可灵活调整电压，保证输出电压达到使用要求；还有蓄电池过充电、放电欠压过流、市电过压、风机冷却等保护电路。使其有长达16小时的不间断供电性能和低廉的造价；是信息、机要、行政、事业单位办公自动化仪器设备的可靠电源。由于价格低，也可作为市电供电不稳定的地区的医院手术室、学校电教室和家庭电视机的电源使用。

Claims

1、一种稳压逆变电源，由交流稳压、充电、UPS逆变、蓄电池及相应控制和保护电路组成；稳压部分由变压器B₁、市电信号指示及稳压控制电路构成，充电部分由全桥整流、滤波和充电指示电路、蓄电池构成，逆变部分采用UPS350B厚模块及保护电路、控制电路和输出变压器B₃构成，其特征在于采用四抽头变压器B₁和由两个三极管复合放大器控制推动的继电器J₁、J₂连接构成的逻辑稳压电路；通过继电器K与稳压输出电路相接的变压器B₂和接在B₂的次级绕组上的25A桥堆全桥整流电路、接在整流电路输出端的滤波电容C₄、漏放电阻R₉构成直流充电回路；UPS350B型集成块的两C脚与逆变输出变压器B₃的初级绕组的两边相接，它的E脚与充电回路输出端的负极相接，B₃的初级绕组的中心抽头通过开关S₂接充电回路输出端的正极，UPS350集成块的管脚E与管脚C间，接有保护二极管D₆、D₇和削波峰电容C₈、C₉，它的K脚与控制电路中的继电器J₃的常开触点J_3-2相接，变压器B₃的中心抽头接在继电器J₃的常闭触点J_3-1上，又在J_3-1与UPS350B的管脚E间并接了由电阻R₂₀和LED₄串联的欠压指示电路，在管脚E与继电器J₃的常开触点J_3-2间，接有由电阻R₁₉、发光管LED₃串联的逆变指示电路。

2、根据权利要求1所述的稳压逆变电源，其特征在于三极管BG₁、BG₃的集电极分别通过限流电阻R₃、R₆与BG₂、BG₄的基极相接，BG₁、BG₃的基极分别通过反馈电阻R₄、R₇与BG₂、BG₄的集电极连接，构成两个相同复合放大器；整流管D₂同滤波电容C₁并接到BG₂、BG₄的发射极，D₂的输入端接变压器B₁的抽头1，电容C₁的另一脚接地，构成两个复合放大器的工作电压电路；整流管D₃、降压电阻R₂、微调电阻W₁串联后，D₃端接在同变压器B₁的抽头2相接的继电器J₁的常闭触点J_1-2上，W₁端接地；BG₁的基极接在R₂、W₁间，构成了BG₁的取样偏压电路；整流管D₄、降压电阻R₅和微调电阻W₂串联后，D₄端接在同B₁的抽头3相接的继电器J₂的常开触点J_2-2上，W₂端接地，BG₃的基极接在R₅与W₂间，成了BG₃的偏压电路；J₁、J₂分别接在BG₂、BG₄的集电极与地间；构成了交流稳压控制电路。

3、根据权利要求1所述的稳压逆变电源，其特征在于三极管BG₇、BG₉的集电极分别通过限流电阻R₁₄、R₁₇与三极管BG₈、BG₁₀的基极相接，BG₇、BG₉的基极分别通过反馈电阻R₁₅、R₁₈与BG₈、BG₁₀的集电极连接，形成两个相同复合放大器，R₁₃串接W₄，作为BG₇的偏置电路，R₁₆串接W₅作为BG₉的偏置电路，直接接到直流充电回路的输出极上，BG₈、BG₁₀的发射极接直流充电回路的正极，它们的集电极接上继电器J₄、J₅后，同直流充电回路的负极相接，继电器K的一极接充电回路正极，另一极与继电器J₄、J₅相接，构成充电控制电路。

4、根据权利要求1所述的稳压逆变电源，三极管BG₅的集电极与BG₆的基极，通过限流电阻R₁₁相接，BG₅的基极与BG₆的集电极，通过反馈电阻R₁₂相接，形成复合放大器；接在充电回路输出端的正极与负极间的R₁₀、W₃，串联形成BG₅的偏置电路，BG₆的发射极接充电回路输出端正极，继电器J₃接在BG₆的集电极与充电回路负极间，变压器B₃的次级有可完成160V至250V电压调控的10个抽头，分别接在波段开关S₃的10个接线头上，构成逆变及其控制电路。

5、根据权利要求1或2、3、4所述的稳压逆变电源，其特征在于在稳压输出、逆变输出电路中分别接有电压表V₁、V₂，充电回路中串入双向直流电流表A。

6、根据权利要求1或2、3、4所述的稳压逆变电源，其特征在于在市电整流回路输出端的正负极间，并接了由型号为7812的三端稳压块和电风扇M构成的冷却机构。