專利名稱：節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種交流穩(wěn)壓裝置，主要涉及一種諧振容量可以控制的交流參數(shù)穩(wěn)壓器(簡(jiǎn)稱CWY)和交流恒壓變壓器(簡(jiǎn)稱CVT)。
近幾年來(lái)隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各類計(jì)算機(jī)等高檔微電子設(shè)備被大量使用。由于微電子設(shè)備比較脆弱，對(duì)電網(wǎng)的可靠性、穩(wěn)定性、純凈度的要求比較高，因而就產(chǎn)生了各種各樣的抗干擾型交流穩(wěn)壓電源，以抗擊電網(wǎng)中大量產(chǎn)生的電壓波動(dòng)、浪涌、下陷、雷擊、尖峰干擾等威脅高檔電子設(shè)備正常運(yùn)行的因素。在這些抗干擾交流穩(wěn)壓電源中，CWY和CVT這兩種鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓電源的綜合性能較好，近幾年來(lái)獲得廣泛應(yīng)用，它們具有穩(wěn)壓范圍寬(可達(dá)±45％)，抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的特點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)如

圖1所示(以CWY為例)，其鐵磁諧振變壓器的初級(jí)繞組由輸入主繞組N1和輸入補(bǔ)償繞組N2串聯(lián)而成，次級(jí)繞組由輸出主繞組N3和輸出補(bǔ)償繞組N4串聯(lián)而成，在次級(jí)輸出主繞組N3上并聯(lián)電容C，在輸入電流I的調(diào)制下產(chǎn)生諧振，從而使得次級(jí)磁路進(jìn)入飽和，這時(shí)當(dāng)輸入電壓Ui變化時(shí)，可以保持輸出電壓U0的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓過(guò)程。這類穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓范圍是與次級(jí)諧振功率有直接關(guān)系的，次級(jí)諧振功率越大，次級(jí)鐵芯飽和越深，穩(wěn)壓范圍就越大。所以現(xiàn)有技術(shù)都是采用增大諧振容量的方式來(lái)獲得所需的寬穩(wěn)壓范圍，但穩(wěn)壓范圍越大飽和就越深，損耗就越大。由于這類諧振式交流穩(wěn)壓電源的工作原理比較特殊，與其它常見(jiàn)的交流穩(wěn)壓電源在能耗方面的差異較大，以CWY為例5KVA的CWY當(dāng)穩(wěn)壓在±45％時(shí)的額定效率一般為85％左右，損耗約750W。但這個(gè)損耗值在空載和滿載時(shí)的變化不大，也就是說(shuō)，這類電源無(wú)論是否帶負(fù)載都要損耗約750左右的能量。由于電源的負(fù)荷率一般都在0.5～0.6倍之間，在夜間基本處于空載運(yùn)行狀態(tài)，這就使得CWY、CVT這類電源總運(yùn)行在高損耗區(qū)，不但嚴(yán)重浪費(fèi)能源，大量增加用戶運(yùn)行費(fèi)用支出，還因能耗大，溫升高，噪聲大而影響環(huán)境，電源本身的故障率也升高，所以這類電源的推廣應(yīng)用受到很大限制。本發(fā)明的目的是針對(duì)上述穩(wěn)壓裝置存在的問(wèn)題，提出一種能大幅度減少輕載和空載損耗，減輕重量，減少噪音和漏磁的節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案在現(xiàn)有CWY或CVT的基礎(chǔ)上，將固定不變的次級(jí)諧振功率式結(jié)構(gòu)改變成為諧振功率可根據(jù)不同負(fù)載情況自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的結(jié)構(gòu)。
其具體結(jié)構(gòu)是，在其鐵磁諧振變壓器的輸出主繞組N3上并聯(lián)有諧振電容以形成飽和諧振回路，其特征在于至少有一個(gè)諧振電容通過(guò)切換開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換與輸出主繞組N3的連接方式，成為可變諧振功率形式，所說(shuō)的切換開(kāi)關(guān)由電流檢測(cè)控制電路控制進(jìn)行自動(dòng)切換，電流檢測(cè)控制電路包括電流檢測(cè)電路(1)、整流濾波電路(2)、比較運(yùn)算電路(3)、驅(qū)動(dòng)電路(4)和執(zhí)行電路(5)，電流檢測(cè)電路(1)裝在本交流穩(wěn)壓電源的輸出端，將檢測(cè)到的輸出端輸出電流信號(hào)輸入整流濾波電路(2)，整流濾波電路將其輸出信號(hào)輸入比較運(yùn)算電路(3)的輸入端與電路中的設(shè)定負(fù)載比較信號(hào)比較并運(yùn)算后，其輸出信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)電路(4)，再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路(5)控制切換開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
諧振電容通過(guò)切換開(kāi)關(guān)與輸出主繞組N3的連接方式可以有兩種一種是通過(guò)所說(shuō)的切換開(kāi)關(guān)切換諧振電容接在輸出主繞組N3上的不同抽頭以改變諧振功率；一種是通過(guò)所說(shuō)的切換開(kāi)關(guān)將諧振電容斷開(kāi)或接入輸出主繞組N3以改變諧振功率。
在鐵磁諧振變壓器的輸出主繞組N3上一般可并聯(lián)兩個(gè)諧振電容，每個(gè)電容用一個(gè)切換開(kāi)關(guān)通過(guò)受控切換接入繞組的抽頭，兩個(gè)切換開(kāi)關(guān)分別通過(guò)兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的電流檢測(cè)控制電路，分別與輕、重兩個(gè)負(fù)載比較信號(hào)作比較，以在兩個(gè)不同的負(fù)載點(diǎn)分別作開(kāi)關(guān)切換，形成一定的調(diào)節(jié)控制范圍。
本發(fā)明的原理，是按穩(wěn)壓電源實(shí)際負(fù)載大小的不同(通過(guò)在電源輸出端的電流檢測(cè)電路進(jìn)行檢測(cè))，控制切換開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換諧振電容接入變壓器諧振輸出回路中的輸出主繞組上的不同抽頭，或者按負(fù)載大小不同在輸出主繞組上接入或斷開(kāi)一定的輔助諧振電容，以達(dá)到調(diào)節(jié)諧振功率的目的。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，將諧振電容切換到繞組的低檔電壓抽頭上，或者在繞組上斷開(kāi)切除一定輔助諧振電容，以減少諧振功率，降低鐵芯飽和程度，降低損耗；當(dāng)負(fù)載較重時(shí)又將諧振電容切換到繞組的高檔電壓抽頭上，或者在繞組上加接一定的輔助諧振電容，以適應(yīng)重載情況下的穩(wěn)壓范圍需要，從而能在不影響穩(wěn)壓電源實(shí)際負(fù)載各項(xiàng)性能的前提下，大大減少輕、空載狀態(tài)時(shí)的功率損耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，同時(shí)使整機(jī)的運(yùn)行噪音、漏磁指標(biāo)顯著改善。
以下為本發(fā)明的圖面說(shuō)明圖1為現(xiàn)有的鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源電路圖；圖2為本發(fā)明的電路原理框圖；圖3為本發(fā)明的電流檢測(cè)控制電路的電路框圖4為節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源實(shí)施例一的具體電路圖；圖5為節(jié)能型鐵磁諧振式抗干擾交流穩(wěn)壓電源實(shí)施例二的具體電路圖。
圖中B為鐵磁諧振變壓器鐵芯，N1為輸入主繞組，N2為輸入補(bǔ)償繞組，N3為輸出主繞組，N4為輸出補(bǔ)償繞組，C為諧振電容，i為輸入電流，Ui為輸入電壓，Uo為輸出電壓，J為切換開(kāi)關(guān)，1為電流檢測(cè)電路，2為整流濾波電路，3為比較運(yùn)算電路，4為驅(qū)動(dòng)電路，5為執(zhí)行電路，3.1為輕載比較運(yùn)算電路，4.1為輕載驅(qū)動(dòng)電路，5.1為輕載執(zhí)行電路，3.2為重載比較運(yùn)算電路，4.2為重載驅(qū)動(dòng)電路，5.2為重載執(zhí)行電路。
實(shí)施例一本實(shí)施例如圖4所示，其鐵磁諧振變壓器包括鐵芯B，在鐵芯B上繞有由輸入主繞組N1和輸入補(bǔ)償繞組N2串聯(lián)而成的初級(jí)繞組和由輸出主繞組N3和輸出補(bǔ)償繞組N4串聯(lián)而成的次級(jí)繞組，輸出主繞組N3具有兩個(gè)并聯(lián)諧振電容C1和C2,C1和C2的一端接到N3的輸出一端Ⅰ，另一端分別通過(guò)切換開(kāi)關(guān)J1和J2與N3的另一端Ⅱ和中間抽頭Ⅲ成自動(dòng)切換連接，控制切換開(kāi)關(guān)J1和J2動(dòng)作的電流檢測(cè)控制電路包括電流檢測(cè)電路1、整流濾波電路2，整流濾波電路2的輸出端信號(hào)分成兩路，一路通過(guò)輕載比較運(yùn)算電路3.1與所設(shè)定的輕載比較信號(hào)比較并運(yùn)算后，其輸出信號(hào)輸入輕載驅(qū)動(dòng)電路4.1，再經(jīng)輕載執(zhí)行電路5.1控制切換開(kāi)關(guān)J1動(dòng)作；整流濾波電路2的輸出端信號(hào)的另一路通過(guò)重載比較運(yùn)算電路3.2與所設(shè)定的重載比較信號(hào)比較并運(yùn)算后，其輸出信號(hào)輸入重載驅(qū)動(dòng)電路4.2，再經(jīng)重載執(zhí)行電路5.2控制切換開(kāi)關(guān)J2動(dòng)作。在本實(shí)施例中，電流檢測(cè)電路1采用電流互感器T接在本電源的輸出端；整流濾波電路2由整流二極管D，負(fù)載電阻R1和濾波電容C3構(gòu)成，D的負(fù)極與R和C的連接點(diǎn)為整流濾波電路2的輸出端，該端分成兩路，分別接到輕、重載比較運(yùn)算電路(3.1,3.2)；輕載比較運(yùn)算電路3.1由輸入限流電阻R21、輕載比較信號(hào)取樣電阻R31、運(yùn)算放大器G11和反饋電阻R41構(gòu)成，R21的一端接到整流濾波電路2的輸出端，另一端接到G11的同相輸入端，比較信號(hào)取樣電阻R31接在基準(zhǔn)電壓+E和公共端之間，從R31上取出分壓信號(hào)(輕載比較信號(hào))輸入G11的反相輸入端，反饋電阻R41接在運(yùn)算放大器G11的同相輸入端和輸出端之間，其輸出端接到輕載驅(qū)動(dòng)電路4.1的輸入端；重載比較運(yùn)算電路3.2由輸入限流電阻R22、重載比較信號(hào)取樣電阻R32、運(yùn)算放大器G12和反饋電阻R42構(gòu)成，其電路結(jié)構(gòu)與輕載比較運(yùn)算電路類同，區(qū)別在于輸入G12反相輸入端的比較信號(hào)是從R32上取出的重載比較信號(hào)，G12的輸出端接到重載驅(qū)動(dòng)電路4.2的輸入端；輕、重載驅(qū)動(dòng)電路4.1和4.2分別采用驅(qū)動(dòng)放大器G21和G22，它們的輸出端分別接到輕、重載執(zhí)行電路5.1和5.2；本實(shí)施例的切換開(kāi)關(guān)J1和J2采用繼電器開(kāi)關(guān)，所說(shuō)的輕、重載執(zhí)行電路5.1和5.2分別為相應(yīng)切換開(kāi)關(guān)J1和J2的控制線圈，J1的控制線圈連在直流電壓+Vcc與G21的輸出端之間，J2的控制線圈連在直流電壓+Vcc與G22的輸出端之間。
本發(fā)明可通過(guò)電流檢測(cè)控制電路自動(dòng)控制切換開(kāi)關(guān)J1和J2進(jìn)行切換，以適應(yīng)不同的負(fù)載。當(dāng)電源處于近乎空載狀態(tài)時(shí)，繼電器J1和J2都不動(dòng)作，諧振電容C1和C2都接在N3的較低抽頭上，C1和C2兩端電壓較低，諧振容量較小，變壓器鐵芯飽和程度淺，因而損耗較??；當(dāng)電源處于輕載狀態(tài)時(shí)，J1吸合，J2仍不動(dòng)作，這時(shí)C1接在N3的較高抽頭，C2接在N3的較低抽頭，電容C兩端的電壓增高，諧振容量也隨之增加，仍能保持相應(yīng)的飽和程度而使輸出電壓U保持穩(wěn)定，穩(wěn)壓范圍也不會(huì)因負(fù)載增加而減??；當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，則J1和J2都吸合，電容C1和C2都處于較高諧振電壓的額定狀態(tài)，這時(shí)變壓器鐵芯仍可處于一定的飽和狀態(tài)，而使其在額定負(fù)載時(shí)能保持其額定的穩(wěn)壓范圍。
實(shí)施例二本實(shí)施例如圖5所示，圖中鐵磁諧振變壓器及其有關(guān)繞組與實(shí)施例一相同，在其輸出主繞組N3上并聯(lián)有由電容C4和電感L1相串聯(lián)的諧振器件以及由電容C5和電感L2相串聯(lián)的諧振器件，還有諧振電容C6(作為輔助諧振電容)通過(guò)繼電器切換開(kāi)關(guān)J并聯(lián)在N3上，切換開(kāi)關(guān)J的動(dòng)作由電流檢測(cè)控制電路控制，該控制電路的具體電路與實(shí)施例一的電流檢測(cè)控制電路中任一分支電流檢測(cè)控制電路(重載或輕載控制電路)基本相同，當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，輸出電流較小，電流檢測(cè)控制電路的控制使切換開(kāi)關(guān)J不吸合，C6不接入N3，回路的諧振容量較小，鐵芯飽和程度淺，因而損耗較小；當(dāng)負(fù)載較重時(shí)，輸出電流較大，經(jīng)電流檢測(cè)控制電路檢測(cè)并控制使切換開(kāi)關(guān)J吸合，C6接入N3，相當(dāng)于增加了回路的諧振容量，鐵芯飽和程度加深，從而滿足了重載狀態(tài)下的穩(wěn)壓范圍指標(biāo)。
權(quán)利要求
1．一種節(jié)能型鐵磁諧振抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其鐵磁諧振變壓器的初級(jí)繞組由輸入主繞組N1和輸入補(bǔ)償繞組N2串聯(lián)而成，次級(jí)繞組由輸出主繞組N3和輸出補(bǔ)償繞組N4串聯(lián)而成，在輸出主繞組N3上并聯(lián)有諧振電容以形成飽和諧振回路，其特征在于至少有一個(gè)諧振電容通過(guò)切換開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換與輸出主繞組N3的連接方式，成為可變諧振功率形式，所說(shuō)的切換開(kāi)關(guān)由電流檢測(cè)控制電路控制進(jìn)行自動(dòng)切換，電流檢測(cè)控制電路包括電流檢測(cè)電路(1)、整流濾波電路(2)、比較運(yùn)算電路(3)、驅(qū)動(dòng)電路(4)和執(zhí)行電路(5)，電流檢測(cè)電路(1)裝在本交流穩(wěn)壓電源的輸出端，將檢測(cè)到的輸出端輸出電流信號(hào)輸入整流濾波電路(2)，整流濾波電路將其輸出信號(hào)輸入比較運(yùn)算電路(3)的輸入端與電路中的設(shè)定負(fù)載比較信號(hào)比較并運(yùn)算后，其輸出信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)電路(4)，再由驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路(5)控制切換開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型鐵磁諧振抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其特征在于通過(guò)所說(shuō)的切換開(kāi)關(guān)切換諧振電容接在輸出主繞組N3上的不同抽頭以改變諧振功率。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)能型鐵磁諧振抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其特征在于通過(guò)所說(shuō)的切換開(kāi)關(guān)將諧振電容斷開(kāi)或接入輸出主繞組N3以改變諧振功率。
4．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的節(jié)能型鐵磁諧振抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其特征在于所說(shuō)的輸出主繞組N3具有兩個(gè)并聯(lián)諧振電容C1和C2,C1和C2的一端接到N3的輸出一端(Ⅰ)，另一端分別通過(guò)切換開(kāi)關(guān)J1和J2與N3的另一端(Ⅱ)和中間抽頭(Ⅲ)成自動(dòng)切換連接，控制切換開(kāi)關(guān)J1和J2動(dòng)作的電流檢測(cè)控制電路包括電流檢測(cè)電路(1)、整流濾波電路(2)，整流濾波電路(2)的輸出端信號(hào)分成兩路，一路通過(guò)輕載比較運(yùn)算電路(3.1)與所設(shè)定的輕載比較信號(hào)比較并運(yùn)算后，其輸出信號(hào)輸入輕載驅(qū)動(dòng)電路(4.1)，再經(jīng)輕載執(zhí)行電路(5.1)控制切換開(kāi)關(guān)J1動(dòng)作；整流濾波電路(2)的輸出端信號(hào)的另一路通過(guò)重載比較運(yùn)算電路(3.2)與所設(shè)定的重載比較信號(hào)比較并運(yùn)算后，其輸出信號(hào)輸入重載驅(qū)動(dòng)電路(4.2)，再經(jīng)重載執(zhí)行電路(5.2)控制切換開(kāi)關(guān)J2動(dòng)作。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的節(jié)能型鐵磁諧振抗干擾交流穩(wěn)壓電源，其特征在于所說(shuō)的切換開(kāi)關(guān)J1和J2采用繼電器開(kāi)關(guān)，其相應(yīng)的輕、重載執(zhí)行電路(5.1、5.2)為相應(yīng)繼電器開(kāi)關(guān)(J1、J2)的控制線圈，所說(shuō)的電流檢測(cè)電路(1)采用電流互感器。
全文摘要
一種節(jié)能型鐵磁諧振抗干擾交流穩(wěn)壓電源,本發(fā)明的特征是將鐵磁諧振變壓器固定不變的次級(jí)諧振回路改成其諧振功率可根據(jù)不同負(fù)載情況自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整的結(jié)構(gòu),即次級(jí)諧振回路中的諧振電容中,至少有一個(gè)諧振電容通過(guò)切換開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換與輸出主繞組N
文檔編號(hào)G05F1/10GK1226691SQ9811311
公開(kāi)日1999年8月25日 申請(qǐng)日期1998年2月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月16日
發(fā)明者張安城 申請(qǐng)人:張安城