CN2365705Y - 全自动多重保护交流调压稳压电源 - Google Patents

Abstract

一种具有漏电保护、雷击、过压、欠压保护、抗干扰、断电延时的家用全自动多重保护交流调压稳压电源,过流熔断器FU与自耦变压器T输入端之间接有零序互感器ZCT,ZCT主回路跨接并联有压敏电阻R₁,脱扣继电器J₁线圈与可控硅VS串联后与电源连接,ZCT次级线圈连接C₁、D₁和C₂、D₂组成放大电路,故障解除后自动复电,有电源、漏电、延时指示、有手动消除延时和漏电试验,使用方便;使用普通的集成电路及电子元件,电路简单,制作成本低,易推广使用。

Description

全自动多重保护交流调压稳压电源

本实用新型涉及一种具有漏电保护、雷击、过压、欠压保护、抗干扰、断电延时的家用全自动多重保护交流调压稳压电源。

目前，占据国内市场大量销售的容量在1500VA以下的家用交流调压稳压电源，只有调压稳压、过压、欠压和断电延时保护功能，没有漏电保护、抗雷击和抗干扰的功能，一些高精度的交流稳压电源有这些功能，但输入电压范围在160～260之间，不具有欠压保护或断电延时保护功能。因此，不适用于电压较低的地区以及冰箱和空调的保护，漏电保护只在一些大容量(3～10KVA)交流调压稳压电源上配有，其漏电保护功能是通过市场上通用的漏电保护器实现的，其成本高。过流、过载保护的简单而有效的方法也是使用熔断器(保险管)。对于具有漏电保护功能的调压稳压电源，其漏电保护控制电路与其它部分的控制电路是共用同一个降压整流电源。

家用漏电保护器国内产品分两大类，即电磁式和电子式，电磁式因其生产工艺复杂，而且额定漏电动作电流重复一致性较差，该类产品现已不多见；电子式的产品结构简单，成本不高，大多数厂家产品都属此类型。

电源电压波动过大，大多数电子设备及控制电器不能正常工作，因此交流调压稳压电源是必不可少的设备，例如，家庭中电压过低会使电视机工作不稳定，电压过高会影响电视机的寿命。随着家用电器不断增多，家庭安全用电受到重视。因雷击而引起家电(包括调压稳压电源)损坏时有发生，而由于调压稳压电源的变压器绝缘体破坏而使其外壳带电以及家电的漏电而发生的事故也不少见。因此，家用调压稳压电源上没有漏电保护和抗雷击的功能可以说是一个比较大的缺陷。

本实用新型的目的是提供一种结构简单、成本低、多功能、有多重保护、适合一般家庭使用全自动多重保护交流调压稳压电源。

本实用新型采用如下技术方案，其220V电源输入连接过载过流熔断器FU、自耦变压器T，经调压稳压和过压、欠压的控制电路控制的调压稳压的继电器J₂触点和J₄触点，过压、欠压保护的继电器J₃，触点连接调压稳压输出电源插孔CZ₁，过流熔断器FU与自耦变压器T输入端之间接有零序互感器ZCT，ZCT主回路跨接并联有压敏电阻R₁，脱扣继电器J₁线圈与可控硅VS串联后与电源连接，ZCT次级线圈连接C₁、D₁和C₂、D₂组成放大电路，其输出端经R₄与VS控制端连接，调压稳压器的电源输出端还联接插孔CZ₂，集成电路IC₄输入端连接C₁₈和R₂₈，输出端连接延时的继电器J₅，构成延时电路，调压稳压器的电源输出端经J₅触点连接插孔CZ₂。

本实用新型还采用如下技术方案，集成电路IC₄还连接消除延时的手动开关AN₂，在继电器J₅上并联有发光二级管D₁₄。在压敏电阻R₁上并联有漏电试验开关AN₁。

本实用新型修改现有的交流调压稳压电源的电路就可实现，改制成本低，不仅使现有的交流调压稳压电源具有雷击过压保护和漏电保护功能，而且由于雷击过压和漏电保护的整流电源与稳压、过欠压、延时的整流电源分离，互不干扰，因而容易进行调试和规模化的生产；本实用新型同时具有漏电保护、双重过压保护、欠压保护和过流保护以及延时保护功能，安全性高；本实用新型过、欠压保护在故障解除后自动复电，且有电源、漏电、延时指示、有手动消除延时和漏电试验，操作使用方便；本实用新型使用普通的集成电路及电子元件，电路简单，制作成本低，容易在一般家庭推广使用。

附图是本实用新型的电路原理图。

下面结合附图详细说明本实用新型提出的具体细节及工作情况。

本实用新型从220V电源输入端到输出端电路顺序依次为过流、过载熔断器FU，手动开关K、漏电兼雷击过压检测零序互感器ZCT及并联电阻R₁、脱扣继电器J₁和整流电源及控制电路。实现调压稳压的自耦变压器T、引出降压整流电源及其稳压、过压、欠压、延时的控制电路、实现过压、欠压保护的继电器J₃、其后引出两路，一路不延时，直接接调压稳压电源的输出插孔CZ₁，另一路延时，联接控制断电延时的继电器J₅，再接另一组调压稳压电源的输出插孔CZ₂。该电路具有漏电保护、雷击过压保护(兼电网错相引起的220V变为380V的过压保护)、抗干扰、交流自动调压稳压、过流过载保护、一般过压、欠压保护、断电延时保护、手动消除延时和漏电试验装置、电源指示、漏电指示和延时指示。

漏电保护是利用零序互感器ZCT实现的，由于漏电保护装置是接在自耦变压器T的前端，因此，它对调压稳压电源的漏电以及其后接入的家用电器的漏电都起保护作用。如果漏电保护装置是接在自耦变压器T的后端，它对调压稳压电源的漏电不起作用，只对其后接入的家用电器的漏电起保护作用。

雷击过压保护是通过使用压敏电阻R₁(或TVS二极管)在漏电保护功能的基础上派生出来的，其响应速度快，同时此电路(结合熔断器FU)可有效地实现电网错相引起的220V变为380V的过压保护，由于压敏电阻R₁(或TVS二极管)可有效地吸收供电系统的浪涌电压和大电流冲击，因此，此电路也具有抗干扰能力。

交流调压稳压是通过切换电源变压器初级或次级线匝数实现的，其控制电路由集成电路IC₃、阻容元件和继电器组成。该调压稳压电源可保证市电在一定范围(如160-250V)内正常供电，当市电低于一定电压(如160V)或市电高于一定电压(如250V)时，进行过、欠压保护，自动断电。对于输出的冰箱或空调插孔CZ₂具有5分钟的延时动保护功能，对其它电器(如彩电)的输出插孔CZ₁不延时，如果不需要延时保护，通过复位按钮可消除延时状态。这里的过压保护是防止一般市电网电压波动对负载电器的影响，其过压保护动作值较低，而先前的雷击过压保护过压保护动作值较高，可设定在350V以上。因此，该调压稳压电源具有双重过压保护功能。

如遇漏电和雷击过压情况以及因电网一般波动引起的过压、欠压保护情况，当故障解除后，此电路可实现自动复电。如果此电路的漏电保护和雷击过压部分，由于使用直流(或交流)脱扣继电器实现了电源的开关，当遇漏电和雷击过压情况，在故障解除后，此电路不能自动复电，需要手动复电；而对于一般过压、欠压保护情况，当故障解除后，此电路仍可实现自动复电。

本实用新型漏电保护部分由零序互感器ZCT、信号处理电路、脱扣继电器和试验回路装置组成，正常状况，零序互感器ZCT的初级线圈L₁和L₂中流过电流时的合成磁通量为零，感应线圈中无电流产生。当发生漏电、触电故障时，因而造成初级线圈L₁、L₂出现剩余电流，零序互感器ZCT的L₃中便感应出漏电信号，经电容C₁、C₂、二极管D₁和D₂等元件组成的信号处理电路放大处理后，可直接触发单向可控硅VS导通，J₁实际是一种电磁铁，由此吸动自由脱扣机械装置使动静触头分离(脱扣)，切断电源。按钮AN₁和R₂构成漏电试验回路，在此回路的两端并联压敏电阻R₁派生出了雷击过压保护功能。

雷击过压保护是在以上的漏电保护电路的基础上，附加压敏电阻R₁和过流、过载熔断器构成的。正常情况压敏电阻R₁不导通，一旦有雷击或其它事故原因产生的高压(如电网错相引起的220V变为380V)导致市电电压升高超过压敏电阻R₁的压敏电压，压敏电阻R₁迅速导通，因高电压产生的大电流能够经压敏电阻R₁流过而使工作电路免受破坏，同时由于压敏电阻R₁是跨接在零序互感器ZCT两端的主回路上，这样压敏电阻R₁的导通产生了与漏电流相同的效应，从而迅速切断电源以保护其后的设备。并且又由于压敏电阻R₁导通后大电流流过主回路使过流熔断器熔断而切断本机的输入电源。在此电路中接一个发光二极管可实现漏电指示。

调压稳压部分的降压整流电源由自耦变压器T，二极管D₁₀和D₁₇，电阻R₃₇和电容C₂₂等元件组成。输入交流电经自耦变压器T降压后，从抽头4输出经二极管D₁₀整流和电容C₂₂滤波后提供给集成块IC₃ 12V的工作电压，同时经电阻R₃₇分压后点亮绿色发光二极管D₁₇作为供电指示。此外，从抽头4输出的交流电经二极管D₁₂整流，D₁₅稳压后给集成块IC₄提供12V工作电压。

调压稳压电路由自耦变压器T、继电器J₂、J₄、二极管D₈、D₉、D₁₈、电阻R₁₅、R₁₆、R₃₈电位器W₁、W₂、集成块IC₃等元件组成。继电器J₂作为自耦变压器T的火线输入端，在集成块IC₃及外围电路的控制下改变与自耦变压器T的抽头1、3的通断，调节输入电压。继电器J₄作为自耦变压器T的火线输出端，在集成块IC₃及外围电路的控制下改变与自耦变压器T抽头1、2的通断，调节输出电压。继电器J₃作为输入和输出的公共零线端，在输出电压为175±5V～245±5V范围内接通自耦变压器T的抽头5。

输入采样电路由二极管D₉和电阻R₁₆等元件组成，它把取自输入端的波动电压经电阻R₁₆降压，二极管D₉整流后加在集成块IC₃的脚12。输出采样电路由二极管D₈和电阻R₁₅等元件组成，它把取自输出端的波动电压经电阻R₁₅降压，二极管D₈整流后加在集成块IC₃的脚10。从抽头4输出被整流后的直流电经电阻R₃₈限流、二极管D₁₈稳压、电位器W₁、W₂、W₃和W₄分压后加在IC₃的脚9、脚13、脚2和脚6作为基准电压。输入电压150～190V之间时，继电器J₂、J₄均处于释放状态，继电器J₂接通抽头2，继电器J₄接通抽头1，输入电压经自耦变压器T升压后输出220±5％V。输入190～220V之间时，继电器J₂仍处于释放状态，输出采样电压亦随之升高。集成块IC₃的脚10电平相对于脚9电平升高，集成块IC₃的脚8电平由低变高，继电器J₄由释放状态变为吸合状态，接通自耦变压器T的抽头2，输入电压经升压后输出220±5％V。当输入市电为220～245V时，输入采样电压亦随之升高，集成块IC₃的脚12电平相对于脚13电位升高，集成块IC₃的脚14电平由低变高，继电器J₂由释放状态变为吸合状态，接自耦变压器T的抽头1，继电器J₄的动作过程与上述相反，接通自耦变压器的抽头1，输出直接取自输入电压。输入245～260V之间时，继电器J₂和J₄均处于吸合状态，输入电压经自耦变压器T降压后，输出220±5％V。

过压、欠压保护由二极管D₁₀、电阻R₃₄、R₃₆电容C₂₁等元件组成欠压采样电路，把取自抽头4的波动电压加在集成块IC₃的脚3。由二极管D₁₁、电阻R₃₇、R₄₁、R₄₁和电容C₂₄等元件组成过压采样电路，把取自自耦变压器T输出端的波动电压加在集成块IC₃的脚5。过压、欠压动作控制电路由集成块IC₃、继电器J₃、三极管BG₂、二极管D₁₆和电阻R₄₄等元件组成。当输出电压低于175±5V时，欠压采样电路的电压亦随之降低，集成块IC₃的脚3电平相对于脚2电平降低，集成块IC₃的脚1电平由高变低，继电器J₃由吸合状态切换成释放状态，从而切断输出回路，达到对用电设备欠压保护的目的。当输出电压高于245±5V时，过压采样电路的电压亦随之上升，加在集成块IC₃的脚5电平高于脚6电平，集成块IC₃的脚7电平由低变高，推动三极管BG₂导通，其后工作过程与上述欠压保护的过程相同，控制继电器J₃切断输出，达到保护用电设备的目的。

延时电路由集成块IC₄、继电器J₅、电容C₁₈、电阻R₂₆、R₂₇和R₂₈等元件组成。正常情况接成单稳态电路的集成块IC₄的脚3处于低电平，继电器J₅处于吸合状态，这时延时插孔CZ₂有电输出。当因过压，欠压或其它原因断电时，集成块IC₄的脚2处于低电平，触发集成块IC₄的脚3电平由低电平翻转到高电平，控制J₅释放，切断输出。在恢复供电或过压，欠压保护状态结束后，集成块IC₄的脚3仍处于高电平，这时，充电延时元件R₂₈和C₁₈开始充电经5分钟后，集成块IC₄的脚6和脚7的电平逐渐升高，触发单稳态电路翻转，集成块IC₄的脚3电平由高电平翻转到低电平，控制继电器J₅吸合，接通输出，同时，电容C₁₈通过IC₄的放电管迅速放电，为下次充电作准备。在集成块IC₄的脚4与其串联的按钮AN₂用来控制继电器J₅实现手动消除延时状态。D₁₄为延时指示，D₁₇为电源指示。

在附图电路典型实施例(容量为1000VA的调压稳压电源)中，三极管BG2选C9013，二极管D₁和D₂选1N4148，发光二极管D₁₄和D₁₇选B7304，整流二极管D₁₂选1N4007，D₈、D₉、D₁₀、D₁₁和D₁₆选1N4002，保护二极管D₁₃选1N4001，稳压二极管D₁₅选6.2V稳压管，D₁₈选2CW56。

电阻R₁选压敏电阻471，IC₄选NE555，IC₃选LM324，继电器J₂、J₃和J₄选JZC-22F/12V，J₅选JZC-22F/9V，电压表头V₁和V₂选91L16-300V，零序互感器ZCT，用φ20×10×5mm铁氧体磁环，先绕L₃到400～450匝，在绕L₁、L₂双线并绕5匝。单向可控硅VS选1A600V。

本实用新型可用市售的具有过流、因电网波动的过压、欠压保护的调压功能的稳压电源直接改进。

Claims (3)

1.一种全自动多重保护交流调压稳压电源，其220V电源输入连接过载过流熔断器FU、自耦变压器T，经调压稳压和过压、欠压的控制电路控制的调压稳压的继电器J₂触点和J₄触点，过压、欠压保护的继电器J₃触点连接调压稳压输出电源插孔CZ₁，其特征在于：过流熔断器FU与自耦变压器T输入端之间接有零序互感器ZCT，ZCT主回路跨接并联有压敏电阻R₁，脱扣继电器J₁线圈与可控硅VS串联后与电源连接，ZCT次级线圈连接C₁、D₁和C₂、D₂组成放大电路，其输出端经R₄与VS控制端连接，调压稳压器的电源输出端还联接插孔CZ₂，集成电路IC₄输入端连接C₁₈和R₂₈，输出端连接延时的继电器J₅，构成延时电路，调压稳压器的电源输出端经J₅触点连接插孔CZ₂。

2、根据权利要求1所述的一种全自动多重保护交流调压稳压电源，其特征在于：集成电路IC₄还连接消除延时的手动开关AN₂，在继电器J₅上并联有发光二级管D₁₄。

3、根据权利要求1所述的一种全自动多重保护交流调压稳压电源，其特征在于：在压敏电阻R₁上并联有漏电试验开关AN₁。

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