專(zhuān)利名稱：一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種具有欠壓、過(guò)壓保護(hù)且交、直通用的開(kāi)關(guān)電源。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的開(kāi)關(guān)電源的欠壓/過(guò)壓保護(hù)功能不完善，具體體現(xiàn)在二個(gè)方面。其一，現(xiàn)有保護(hù)電路設(shè)定保護(hù)電壓閾值一般以穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)，由于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值誤差大、不能精確設(shè)定，導(dǎo)致保護(hù)電路的啟動(dòng)閾值不準(zhǔn)確，使輸出電壓不穩(wěn)定；其二，保護(hù)功能啟動(dòng)后的某個(gè)時(shí)刻，若輸出電源恢復(fù)正常，現(xiàn)有技術(shù)中的電源又會(huì)重新開(kāi)始工作，但此時(shí)故障可能并未排除，這樣會(huì)造成電源或電源外接設(shè)備的損壞，甚至發(fā)生事故。另外，現(xiàn)有電力設(shè)備有110V交流、220V交流、多種直流等輸入電壓，因此與這些設(shè)備配套的開(kāi)關(guān)電源也有多種型號(hào)，造成開(kāi)關(guān)電源安裝、使用不便。并且，萬(wàn)一用戶不慎操作失誤，型號(hào)、規(guī)格安裝錯(cuò)誤，則會(huì)造成開(kāi)關(guān)電源的永久性損壞，同時(shí)損壞其它外接設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，該開(kāi)關(guān)電源具有完善的欠壓/過(guò)壓保護(hù)功能，能精確設(shè)定保護(hù)電路的啟動(dòng)閾值；還能在進(jìn)入保護(hù)后即自動(dòng)鎖定停止工作，只有故障排除重新上電后，開(kāi)關(guān)電源才能重新工作，保護(hù)可靠；并且交、直流兩用，輸入電壓范圍寬，可以與各種電源設(shè)備配套，安裝使用方便、安全；能有效地保護(hù)電源及外接設(shè)備，將故障損失降到最低。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案為一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，由變壓器，變壓器初級(jí)線圈的整流濾波電路，變壓器次級(jí)線圈的多個(gè)輸出端，PWM控制芯片，PWM控制芯片啟動(dòng)電路，輸出端的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路等組成，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為輸出端的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路由欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路控制的欠壓保護(hù)電路及過(guò)壓保護(hù)電路與執(zhí)行電路相連組成，其中a、欠壓保護(hù)電路包括對(duì)應(yīng)連接于多個(gè)輸出端的多條欠壓閾值電路，該欠壓閾值電路由連于輸出端的電位器及與電位器順序連接的穩(wěn)壓管、光電耦合器的輸入端組成；各條欠壓閾值電路通過(guò)其光電耦合器輸出光電三極管正向串聯(lián)，其串聯(lián)后的首個(gè)集電極接一正極性的輸出端，末個(gè)發(fā)射極連接開(kāi)關(guān)管的基極；該開(kāi)關(guān)管的發(fā)射極接地，而其集電極經(jīng)電阻與串聯(lián)后的光電耦合器首個(gè)集電極接于同一正極性輸出端，同時(shí)該集電極還與欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路相連；b、過(guò)壓保護(hù)電路包括對(duì)應(yīng)連接的多個(gè)輸出端的多條過(guò)壓閾值電路，該過(guò)壓閾值電路由連于輸出端的電位器及與電位器順序連接的穩(wěn)壓管、光電耦合器的輸入端組成，各條過(guò)壓閾值電路的光電耦合器的輸出光電三極管相互并聯(lián)，并聯(lián)的集電極經(jīng)電阻接正極性輸出端，并聯(lián)的發(fā)射極接執(zhí)行電路的輸入端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是欠壓/過(guò)壓保護(hù)的啟動(dòng)電路是由穩(wěn)壓管和電位器構(gòu)成，改變了現(xiàn)有技術(shù)中一般僅有穩(wěn)壓管構(gòu)成的狀態(tài)，通過(guò)電位器可精確調(diào)整欠壓/過(guò)壓保護(hù)啟動(dòng)閾值，克服由單一穩(wěn)壓管設(shè)定閾值的不精確性，達(dá)到精確設(shè)定欠壓/過(guò)壓保護(hù)啟動(dòng)閾值的目的；并且可通過(guò)欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路中的能自動(dòng)鎖定的執(zhí)行電路將控制芯片PWM停止工作，使其在電壓恢復(fù)正常，但未經(jīng)人工重新上電前，控制芯片PWM也不能自動(dòng)恢復(fù)工作，起到高可靠的保護(hù)作用，以有效地保護(hù)電源及外轉(zhuǎn)設(shè)備，將故障損失降到最低。
上述輸出端的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路的執(zhí)行電路的組成為兩個(gè)互補(bǔ)的PNP管和NPN管，PNP的基極與NPN管的集電極相連作輸入端，PNP管的集電極與NPN管的基極相連，NPN管發(fā)射極接地，PNP管的發(fā)射極作為輸出端接PWM控制芯片的電源電壓端。
這樣執(zhí)行電路采用現(xiàn)有成熟技術(shù)的一對(duì)NPN、PNP三極管就構(gòu)成穩(wěn)定、可靠的正反饋的自鎖電壓，一旦欠壓/過(guò)壓保護(hù)啟動(dòng)，由欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路送來(lái)的低電平信號(hào)至PNP管基極而使其導(dǎo)通，PNP管的集電極信號(hào)則送至與其相連的NPN管的基極而使NPN管導(dǎo)通，然后導(dǎo)通的NPN管又將與其集電極相連的PNP管基極箝位至地，這樣PNP管基極不再需要欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路送來(lái)的低電平信號(hào)，均能始終保持低電平狀態(tài)，并通過(guò)PNP管的發(fā)射極將與其相連的控制芯片PWM電源電壓端電壓箝位在0.7V，低于PWM的正常工作電壓，使控制芯片PWM停止工作，起到“永久”鎖閉性的保護(hù)狀態(tài)。只有故障排除后重新上電，開(kāi)關(guān)電源才能工作。這樣便使開(kāi)關(guān)電源的欠壓/過(guò)壓保護(hù)動(dòng)作更加穩(wěn)定、可靠。
上述輸出端的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路的欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路、過(guò)壓保護(hù)電路分別經(jīng)相應(yīng)的光電耦合器與執(zhí)行電路的輸入端相連。這樣通過(guò)光電耦合器的隔離作用，可將輸出端可能受到的各種電磁干擾信號(hào)有效隔離掉，避免執(zhí)行電路產(chǎn)生誤動(dòng)作，使本實(shí)用新型的保護(hù)工作既靈敏又可靠。
上述的變壓器初級(jí)線圈的整流濾波電路中的整流電路為橋式整流電路；PWM控制芯片啟動(dòng)電路中包括有接在控制芯片電源電壓端和地之間的穩(wěn)壓二極管以及接于變壓器原邊繞組和地之間的電阻、電源電容組成的串聯(lián)支路，電阻、電源電容的連接端還接PWM控制芯片的電源電壓端。
在變壓器初級(jí)線圈的整流濾波電路中采用橋式整流電路，使開(kāi)關(guān)電源在直流工作狀態(tài)下不必區(qū)分輸入電壓的正負(fù)極性，使其在安裝、操作時(shí)不用區(qū)別極性，而更方便、省事，通用性好；并聯(lián)于控制芯片電源電壓及地之間的穩(wěn)壓管可以保證加到控制芯片的電源端電壓小于等于其額定值，避免電壓過(guò)高使控制芯片損壞；接于變壓器原邊繞組和地之間的電阻、電容支路，其阻、容連接端控制芯片的電源電壓端，該阻容支路在開(kāi)關(guān)電源通電但變壓器尚未正常工作的短暫時(shí)間內(nèi)，由輸入電壓對(duì)電容充電，充電后電容電壓加到控制芯片的電源電壓端，保證控制芯片能啟動(dòng)。同時(shí)，適當(dāng)設(shè)置電阻值，使開(kāi)關(guān)電源能在寬電壓(88V～264V)的范圍內(nèi)也能工作。這使得本實(shí)用新型的通用性強(qiáng)，可以方便使用于寬輸入電壓范圍的交流電及多種直流電的電力設(shè)備中。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路組成框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例欠壓保護(hù)電路的電原理圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例過(guò)壓保護(hù)電路的電原理圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路中的執(zhí)行電路的電原理圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的PWM控制芯片啟動(dòng)電路的電原理圖；具體實(shí)施方式
圖1示出，本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
為一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，由變壓器2，變壓器2初級(jí)線圈的整流濾波電路1，變壓器2次級(jí)線圈的多個(gè)輸出端VO，PWM控制芯片3(即脈沖寬度調(diào)制器芯片)，PWM控制芯片啟動(dòng)電路4，輸出端VO的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路等組成，其輸出端VO的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路由欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路52控制的欠壓保護(hù)電路51及過(guò)壓保護(hù)電路53與執(zhí)行電路54相連組成，其中圖2示出，欠壓保護(hù)電路51包括對(duì)應(yīng)連接于多個(gè)輸出端VO的多條欠壓閾值電路，該欠壓閾值電路由連于輸出端VO的電位器RA及與電位器RA順序連接的穩(wěn)壓管DA、光電耦合器VCL5的輸入端組成；各條欠壓閾值電路通過(guò)其光電耦合器VCL5輸出光電三極管正向串聯(lián)，其串聯(lián)后的首個(gè)集電極(也即串聯(lián)的第一個(gè)光電耦合器VCL5輸出光電三極管的集電極)接一正極性的輸出端VO(如+5V輸出端)，末個(gè)發(fā)射極(也即串聯(lián)的最后一個(gè)光電耦合器VCL5輸出光電三極管的發(fā)射極)連接開(kāi)關(guān)管VT2的基極；該開(kāi)關(guān)管VT2的發(fā)射極接地，而其集電極經(jīng)電阻R30與串聯(lián)后的光電耦合器VCL5首個(gè)集電極接于同一正極性輸出端VO，同時(shí)該集電極還與欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路相連。
圖3示出，過(guò)壓保護(hù)電路53包括對(duì)應(yīng)連接的多個(gè)輸出端VO的多條過(guò)壓閾值電路，該過(guò)壓閾值電路由連于輸出端的電位。器RB及與電位器RB順序連接的穩(wěn)壓管DB、光電耦合器VCL6的輸入端組成，各條過(guò)壓閾值電路的光電耦合器VCL6的輸出光電三極管相互并聯(lián)，并聯(lián)的集電極經(jīng)電阻R33接正極性輸出端VO，并聯(lián)的發(fā)射極接執(zhí)行電路54的輸入端。
圖4示出，輸出端VO的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路的執(zhí)行電路54的組成為兩個(gè)互補(bǔ)的PNP管VT3和NPN管VT4，PNP管VT3的基極與NPN管VT4的集電極相連作輸入端，PNP管VT3的集電極與NPN管VT4的基極相連，NPN管VT4發(fā)射極接地，PNP管VT3的發(fā)射極作為輸出端接PWM控制芯片3的電源電壓端。
圖1及圖4還示出，輸出端VO的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路的欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路52、過(guò)壓保護(hù)電路53分別經(jīng)相應(yīng)的光電耦合器VCL3、VCL4與執(zhí)行電路54的輸入端相連。
變壓器2初級(jí)線圈的整流濾波電路1中的整流電路為橋式整流電路；圖4示出，PWM控制芯片啟動(dòng)電路4中包括有接在控制芯片電源電壓端和地之間的穩(wěn)壓管DR1以及接于變壓器2原邊繞組和地之間的電阻R2、電源電容C7組成的串聯(lián)支路，電阻R2、電源電容C7的連接端還接PWM控制芯片3的電源電壓端。
適當(dāng)調(diào)整連接在控制芯片PWM電源電壓端的電阻R2，如R2取90K，就能保證開(kāi)關(guān)電源在88V時(shí)正常啟動(dòng)，穩(wěn)壓管DR1的穩(wěn)壓值20V，也能保證在電壓輸入電壓為264V時(shí)，控制芯片的電源電壓正常，不至過(guò)高，使控制芯片損壞。本實(shí)施例即能適應(yīng)88V～264V寬范圍的輸入電源電壓，而其輸出則可各個(gè)輸出端VO的設(shè)定值(如5V、±15V、24V)輸出相應(yīng)電壓的直流電。
本實(shí)施例的欠壓保護(hù)過(guò)程的工作原理和過(guò)程是通過(guò)精確設(shè)定各條欠壓閾值電路上的電位器的阻值，可以精確設(shè)定各條欠壓閾值電路的閾值。
正常工作時(shí)，各個(gè)輸入端的電壓均高于對(duì)應(yīng)的欠壓保護(hù)閾值，各欠壓閾值電路上的光電耦合器VCL5均導(dǎo)通，同時(shí)串聯(lián)在一起的光電耦合器VCL5的輸出光電三板管相互導(dǎo)通，與末個(gè)發(fā)射極相連的開(kāi)關(guān)管VT2導(dǎo)通，也即欠壓保護(hù)電路51輸出一低電平信號(hào)給欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路52使其輸出一低電平信號(hào)給光電耦合器VCL3，光電耦合器VCL3截止，執(zhí)行電路54的輸入端懸空，執(zhí)行電路54電源不執(zhí)行欠壓保護(hù)動(dòng)作，電路處于正常工作狀態(tài)。
任一輸出端VO的輸出電壓欠壓，也即其輸出電壓低于該輸出端的欠壓閾值電路設(shè)定的閾值時(shí)，該條(如5V)欠壓輸出電路上的光電耦合器VCL5截止，導(dǎo)致串聯(lián)在一起的光電耦合器VCL5的輸出光電三極管截止，與末個(gè)發(fā)射極相連的開(kāi)關(guān)管VT2截止，開(kāi)關(guān)管VT2的集電極(也即欠壓保護(hù)電路51)輸出一高電平信號(hào)給欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路52使其輸出一高電平信號(hào)給光電耦合器VCL3，光電耦合器VCL3導(dǎo)通，發(fā)送一低電平信號(hào)至執(zhí)行電路54的輸入端，執(zhí)行電路54執(zhí)行欠壓保護(hù)動(dòng)作，PWM控制器停止工作，整個(gè)開(kāi)關(guān)電源“永久”性鎖的停止工作狀態(tài)。本實(shí)用新型的欠壓保護(hù)功能得以實(shí)現(xiàn)。
過(guò)壓保護(hù)過(guò)程的工作原理與欠壓保護(hù)過(guò)程的工作原理基本相似，只是沒(méi)有欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路參與工作。
本實(shí)用新型中所有接正極性輸出端VO的元件或電路的輸入端，實(shí)施時(shí)要接負(fù)極性輸出端VO(如-15V)也行，但須對(duì)相應(yīng)元件的極性或連接方向作對(duì)應(yīng)調(diào)整。
權(quán)利要求1.一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，由變壓器(2)，變壓器(2)初級(jí)線圈的整流濾波電路(1)，變壓器(2)次級(jí)線圈的多個(gè)輸出端(VO)，PWM控制芯片(3)，PWM控制芯片啟動(dòng)電路(4)，輸出端(VO)的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路等組成，其特征在于，所述輸出端(VO)的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路由欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路(52)控制的欠壓保護(hù)電路(51)及過(guò)壓保護(hù)電路(53)與執(zhí)行電路(54)相連組成，其中a、欠壓保護(hù)電路(51)包括對(duì)應(yīng)連接于多個(gè)輸出端(VO)的多條欠壓閾值電路，該欠壓閾值電路由連于輸出端(VO)的電位器(RA)及與電位器(RA)順序連接的穩(wěn)壓管(DA)、光電耦合器(VCL5)的輸入端組成；各條欠壓閾值電路通過(guò)其光電耦合器(VCL5)輸出光電三極管正向串聯(lián)，其串聯(lián)后的首個(gè)集電極接一正極性的輸出端(VO)，末個(gè)發(fā)射極連接開(kāi)關(guān)管(VT2)的基極；該開(kāi)關(guān)管(VT2)的發(fā)射極接地，而其集電極經(jīng)電阻(R30)與串聯(lián)后的光電耦合器(VCL5)首個(gè)集電極接于同一正極性輸出端(VO)，同時(shí)該集電極還與欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路(52)相連；b、過(guò)壓保護(hù)電路(53)包括對(duì)應(yīng)連接的多個(gè)輸出端(VO)的多條過(guò)壓閾值電路，該過(guò)壓閾值電路由連于輸出端的電位器(RB)及與電位器(RB)順序連接的穩(wěn)壓管(DB)、光電耦合器(VCL6)的輸入端組成，各條過(guò)壓閾值電路的光電耦合器(VCL6)的輸出光電三極管相互并聯(lián)，并聯(lián)的集電極經(jīng)電阻(R33)接正極性輸出端(VO)，并聯(lián)的發(fā)射極接執(zhí)行電路(54)的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述輸出端(VO)的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路的執(zhí)行電路(54)的組成為兩個(gè)互補(bǔ)的PNP管(VT3)和NPN管(VT4)，PNP管(VT3)的基極與NPN管(VT4)的集電極相連作輸入端，PNP管(VT3)的集電極與NPN管(VT4)的基極相連，NPN管(VT4)發(fā)射極接地，PNP管(VT3)的發(fā)射極作為輸出端接PWM控制芯片(3)的電源電壓端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述輸出端(VO)的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路的欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路(52)、過(guò)壓保護(hù)電路(53)分別經(jīng)相應(yīng)的光電耦合器(VCL3、VCL4)與執(zhí)行電路(54)的輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，其特征在于所述的變壓器(2)初級(jí)線圈的整流濾波電路(1)中的整流電路為橋式整流電路；PWM控制芯片啟動(dòng)電路(4)中包括有接在控制芯片電源電壓端和地之間的穩(wěn)壓二極管(DR1)以及接于變壓器(2)原邊繞組和地之間的電阻(R2)、電源電容(C7)組成的串聯(lián)支路，電阻(R2)、電源電容(C7)的連接端還接PWM控制芯片(3)的電源電壓端。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種通用的高可靠開(kāi)關(guān)電源，它的輸出端的欠壓/過(guò)壓保護(hù)電路由欠壓保護(hù)啟動(dòng)延時(shí)電路控制的欠壓保護(hù)電路及過(guò)壓保護(hù)電路與執(zhí)行電路相連組成，其中的欠壓保護(hù)電路和過(guò)壓保護(hù)電路中的閾值電路中串接有電位器。它具有完善的欠壓/過(guò)壓保護(hù)功能，能精確設(shè)定保護(hù)電路的啟動(dòng)閾值；還能在進(jìn)入保護(hù)后即自動(dòng)鎖定停止工作，只有故障排除重新上電后，開(kāi)關(guān)電源才能重新工作，保護(hù)可靠；并且交、直流兩用，輸入電壓范圍寬，可以與各種電源設(shè)備配套，安裝使用方便、安全；能有效地保護(hù)電源及外接設(shè)備，將故障損失降到最低。
文檔編號(hào)H02H7/12GK2706937SQ20042003377
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
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