CN88204220U - 用于电泳的自动保护电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为用于电泳的具有短路保护和电路自动恢复功能的一种直流电源装置。该装置是由晶体管串联线性调整稳流、稳压电路和调整管保护电路所组成，还包括压敏电阻及其取样电路、快速触发电路和软启动电路。本装置的电路稳定性好，整定范围和调整范围大，具有短路保护和短路消除后可自动恢复正常工作的功能，并能对突然短路或电网电压迅速变化作出迅速的反应。

Description

用于电泳的自动保护电源装置

本发明涉及电泳仪供电电源短路保护及自动恢复装置。

电泳装置是用于生物化学分析、提纯、制备以及临床检验的设备。主要包括电泳仪和电泳槽两部分。电泳仪实际上是一种加在电泳槽上的专用的稳压或稳流的直流供电电源，其输出电压为数百伏到数千伏，输出电流数＋毫安到数百毫安。对于电泳仪除要求其稳压或稳流效果好和电压、电流的调节范围大而外，还要求对突然短路等故障有完善的保护措施和电路自动恢复正常的功能。目前，用于电泳装置的电泳仪主要有下述几种类型。一种是采用可控硅（SCR）作可控整流元件的装置，但是由于可控硅本身的特性，难于加深度负反馈，稳定性较差，其电压调节范围也不大，短路保护只能是在发生短路故障时使电泳仪停止工作，而不能在短路消除后自动恢复；另一种是采用耐压较高的电子管作串联线性调整元件，其稳定性较好。但是这种装置既大又重，耗电发热较大；个别也有采用晶体管作线性调整元件的装置，这种装置稳定性高，无论稳压还是稳流都容易实现。但输出电压较低，没有短路保护功能。

一种整定范围和调整范围大，同时具有短路保护和自动恢复功能的电泳仪是采用可控硅控制整流加晶体管串联线性调整稳流或稳压的级联装置。前级为可控硅控制整流，后级为晶体管串联线性调整，同时对调整管进行保护。整个电路由可控硅控制整流电路和两个反馈环组成。一个反馈环由输出取样电路、比较放大电路及串联调整管组成，用于对输出参量（电压或电流）进行稳定，使其保持为整定值；另一个反馈环由调整管管压降取样电路、比较放大器、可控硅同步触发电路、可控硅控制整流电路组成，用于对串联调整管的管压降进行稳定，使其保持为某一数值而不致偏离太大。这种装置的优点是电路稳定性好、整定范围和调整范围大，在负载缓慢变化时有一定的保护功能和电路自动恢复功能。但是由于可控硅控制整流电路的调整速度相当低，响应时间长，不能适应管压降快速变化的情况，在由于操作不慎造成短路或电网电压迅速变化时就不能维持调整管管压降的稳定，造成调整管击穿。

因此，本实用新型的目的就是对上述采用可控硅控制整流加晶体管串联线性调整稳压或稳流的电泳仪进行改进，提供一种能对突然短路或电网电压迅速变化作出迅速反应的具有短路保护和电路自动恢复功能的一种直流电源装置。

本实用新型是用于电泳的具有短路保护和自动恢复功能的一种直流电源装置，该装置包括电泳仪的固有电路由可控硅控制整流及滤波电路（1）、调整管（2）和输出电流取样电路（4）、输出电压取样电路（5）其中的一种电路，还有比较放大电路（3）组成的为所属技术领域的技术人员周知的晶体管串联线性调整稳流、稳压的其中的一种电路和由调整管（2）的管压降取样电路（6）、比较放大电路（7）、触发同步电路（8）和可控硅控制整流及滤波电路（1）中的可控硅组成的所属技术领域的技术人员均知的调整管保护电路。上述所有电路的连接方式，也是所属技术领域的技术人员所共知的，还包括压敏电阻及其取样电路（9）、快速触发电路（10）和软启动电路（11），压敏电阻及其取样电路（9）并联于调整管（2）的集电极与发射极之间，调整管（2）的发射极和压敏电阻及其取样电路（9）的取样输出端连接于快速触发电路（10）的输入端，快速触发电路（10）的输出端经过软启动电路（11）连于比较放大电路（7）的一个输入端上，而达到短路保护和电路自动恢复的目的。

为了使电路简化，以将软启动电路（11）的输出端直接连于触发同步电路（8）的输入端为好，这也可达到短路保护和电路自动恢复的目的。

为了使采用可控硅控制加晶体管串联线性调整稳压、稳流的电泳仪能对突然短路作出迅速响应，达到短路保护的目的，本实用新型采用在调整管（2）上并联氧化锌压敏电阻，同时采用一个快速触发电路（10）在发生短路时迅速切断可控硅触发信号的办法。

氧化锌压敏电阻是一种非线性半导体陶瓷元件，其两端电压低时动态电阻很大，而当两端电压上升达到其转折电压后，动态电阻急剧减小，虽然其中电流变化很大，但其端电压基本不变。这种器件耐短时间冲击电流能力较强。将一个适当的压敏电阻并联到调整管（2）的两端，选取压敏电阻的转折电压低于调整管（2）的耐压，即可使短路时的冲击电流大部分从压敏电阻分流，从而达到保护调整管不被击穿的目的。

但是，压敏电阻热容量不大，通电时间稍长也会损坏。为了进一步进行保护，采用一个快速触发电路（10），在发生短路时迅速切断可控硅的触发信号，使与桥式整流电路串联的可控硅停止工作。这样，在短路发生后压敏电阻就只需耗散滤波电路中储存的能量，而使压敏电阻得到保护。

为了使电泳仪在短路消除后自动恢复工作，本新型采用了软启动电路。

这样，当电泳仪发生短路时，调整管（2）有较大的电流通过，致使其两端的电压上升，当电压上升超过与其并联的压敏电阻的转折电压时，短路电流大部分从压敏电阻及其取样电路（9）分流，而保护了调整管（2）。同时，来自压敏电阻及其取样电路（9）的短路信号触发快速触发电路（10），使其输出端为高电平。经软启动电路（11）、比较放大电路（7）和触发同步电路（8），迅速切断可控硅控制整流及滤波电路（1），切断了电源，保护了压敏电阻和调整管（2）。当短路消除后，调整管（2）两端的电压下降，快速触发电路（10）的输出端经过一个短时间变为低电平，但由于软启动电路（11）中的阻容元件缓慢放电、比较放大电路（7）输入端的电压缓慢降低，而达到电路缓慢自动恢复的目的。

压敏电阻及其取样电路可采用电流取样方式、分压取样方式、耦合取样方式，其中的一种方式。

控制可控硅触发信号的快速触发电路（10）可以是非线性比较放大电路、单稳态触发器、施密特触发器，其中的一种，以单稳态触发器较佳。也可以用超小型继电器控制可控硅的触发信号。快速触发电路（10）的输出端可以连于比较放大电路（7）的输入端，也可以直接用于控制可控硅的触发信号。

本实用新型的优点是在采用了本新型的用于电泳的具有短路保护和电路自动恢复功能的一种直流电源装置后，可在电泳仪中采用晶体管串联线性调整稳压或稳流电路，这种电路稳定性好，整定范围和调整范围大，具有短路保护和短路消除后可自动恢复正常工作的功能，而不必要求串联调整管有比电泳仪最大输出电压还高的耐压，并且能对突然短路或电网电压迅速变化作出迅速反应。

图一：用于电泳的具有短路保护自动恢复功能的一种直流电源装置方框线路图。

图一中，（1）为可控硅控制整流及滤波电路；（2）为调整管；（3）为比较放大电路；（4）为输出电流取样电路；（5）为输出电压取样电路；（6）管压降取样电路；（7）比较放大电路；（8）触发同步电路；（9）压敏电阻及其取样电路；（10）快速触发电路；（11）软启动电路。

图二：短路保护电路自动恢复电路原理图

图二中，（1）～（8）同图一，Ru为氧化锌压敏电阻，A₁为运算放大器，D₂、D₃、D₄、D₅为硅二极管，R₉、R₁₅、R₁₆、R₁₇、R₁₈为电阻、C₃、C₆为电容器。

图三：本实用新型的实体图

图中（12）为壳体        （13）为输出电压指示表        （14）为输出端子        （15）为输出电流指示电表        （16）为电压分档开关        （17）为电源指示灯        （18）工作状态选择开关、（19）输出调节旋钮、（20）电源开关        （21）电流分档开关，上述（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、（9）、（10）、（11）各电路均在线路板上，放于壳体（1）内。

根据中华人民共和国工业标准ZBC44001－85的基本概念，所说的电泳仪是一种专为进行电泳提供的直流电源，所以本新型即为一种新型电泳仪。

本实用新型的用于电泳的具有短路保护和电路自动恢复功能的一种直流电源装置用一种非限定实施例来说明最佳实施方式，将有助于对本新型及其优点的理解。本实用新型的电路原理图见图二。

本实用新型是用于电泳的具有短路保护和电路自动恢复功能的一种直流电源装置。所说的电泳仪的固有电路包括可控硅控制整流及滤波电路（1）、调整管（2）、输出电流取样电路（4）或输出电压取样电路（5）、比较放大电路（3）、管压降取样电路（6）、比较放大电路（7）和触发同步电路（8）。以上所述的（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）的电路及其连接方式已在商品化产品中例如JMDY－WⅡ型电泳仪（江苏无锡县金城仪器厂）、DYY－Ⅲ2型（北京市海淀区六一仪器厂）的产品中所采用。本实用新型的用于电泳的具有短路保护与电路自动恢复功能的一种直流电源装置，还包括压敏电阻及其取样电路（9）、快速触发电路（10）和软启动电路（11）。压敏电阻及其取样电路（9）并联于调整管（2）的集电极与发射极之间，调整管（2）的发射极和压敏电阻及其取样电路（9）的取样输出端连接于快速触发电路（10）的输入端，快速触发电路（10）的输出端经过软启动电路（11），连于比较放大电路（7）的一个输入端上。在本实施例中，压敏电阻及其取样电路（9）由压敏电阻Ru、二极管D₄、D₅和取样电阻R₁₈组成。压敏电阻Ru的一端连接于调整管（2）的集电极上，其另一端与R₁₈相连，R₁₈的另一端与调整管（2）的发射极相连。D₄、D₅串联后并联于R₁₈的两端。在本实施例中快速触发电路（10）实际上是一个单稳态触发器，由运算放大器A₁和电阻R₁₅、R₁₆、R₁₇、电容器C₆和二极管D₂、D₃组成。所说的单稳态触发器的稳态是A₁输出低电平，其暂稳态为高电平，持续时间由时间常数R₁₇C₆决定，触发电平由正辅助电源电压及R₁₅与R₁₆之比决定。Ru和R₁₈的公共端经R₁₆连于A₁的同相输入端。A₁的输出端经D₂连接于软启动电路（11）的电容器C₃的一端和比较放大电路（7）的反相输入端。C₃和R₉串联组成软启动电路（11），其两端连于比较放大电路（7）的两个输入端。当所说的电泳仪输出发生短路时，全部输出电压加在调整管（2）的两端，使与其并联的压敏电阻Ru导通，D₄D₅的饱和压降使由A₁构成的单稳态触发器发生翻转进入暂稳态，A₁输出接近于正辅助电源电压的高电平。二极管D₂导通，迅速将软启动电路（11）中的电容充电到高电平，并将此高电平信号加到比较放大电路（7）的输入端，而迅速切断了可控硅控制整流和滤波电路（1）中可控硅的触发信号，使所说的可控硅停止工作，切断了电源，保护了Ru和调整管（2）不被烧毁，从而达到了短路保护的目的。当短路消除后，经很短的时间，A₁从暂稳态恢复到稳态，A₁输出低电平，D₂截止，储存在C₃中的电荷通过R₉和比较放大电路（7）输入电路中的电阻放电。选择所说的电阻有较大的阻值，使C₃缓慢放电。这样加在比较放大电路（7）输入端的电压缓慢降低，控制可控硅的触发电路使可控硅的导通角由零逐渐增加，可控整流部分的输出电压也逐渐增加，而达到软启动和电路自动恢复的目的。

根据不同电泳工作的要求，选择稳流工作状态或稳压工作状态，选择输出电压及电流适当的档位，将各开关置于相应位置，电源开关置于“关”位置。将电泳槽的电极与电泳仪的输出端子相连，接通电源。开启电源开关，电源指示灯亮，约3秒后输出电表即有指示，旋动输出调节旋钮至输出电压或电流为需要值。本新型设有短路保护电路，当电泳仪输出端因操作不慎而短路时不会损坏，约3秒钟后将重新启动。

Claims (4)

1、用于电泳的具有短路保护和自动恢复功能的一种直流电源装置，该装置包括由可控硅控制整流及滤波电路(1)、调整管(2)和输出电流取样电路(4)、输出电压取样电路(5)其中的一种电路，还有比较放大电路(3)组成的晶体管串联线性调整稳流、稳压其中的一种电路和由调整管(2)的管压降取样电路(6)、比较放大电路(7)、触发同步电路(8)和可控硅控制整流及滤波电路(1)中的可控硅组成的调整管保护电路，本新型的特征是，还包括压敏电阻及其取样电路(9)、快速触发电路(10)和软启动电路(11)，压敏电阻及其取样电路(9)并联于调整管(2)的集电极与发射极之间，调整管(2)的发射极和压敏电阻及其取样电路(9)的取样输出端连接于快速触发电路(10)的输入端，快速触发电路(10)的输出端经过软启动电路(11)连于比较放大电路(7)的一个输入端上。

2、根据权利要求1的用于电泳的具有短路保护和自动恢复功能的一种直流电源装置，其特征是，将软启动电路（11）的输出端直接连接于触发同步电路（8）的输入端。

3、根据权利要求1的用于电泳的具有短路保护和自动恢复功能的一种直流电源装置，其特征是，压敏电阻及其取样电路可采用电流取样方式、分压取样方式、耦合取样方式其中的一种。

4、根据权利要求1的用于电泳的具有短路保护和自动恢复功能的一种直流电源装置，其特征是，快速触发电路（10）为非线性比较放大电路、单稳态触发器、施密特触发器其中的一种。

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