專利名稱：低值穩(wěn)壓及功率提升器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及直流工作電源，特別是用于電子類打火器，采用220V交流電經(jīng)變 壓、整流等處理后的直流工作電源。
背景技術：
在電壓電流、紅外測溫、石英鐘表、遙控器及各家庭的煤氣灶具等，都廣泛使用了 3V、1.5V電池工作。由于所有電池含電量有限，故需要經(jīng)常更換，否則會工作失效，甚至作出 錯誤判斷，引出新的危險等。現(xiàn)以煤氣器具為例，該類器具包括爐灶、熱水器、烤火爐等。使用中，它們在打開煤 氣閥門的同時，需要火種及時引燃，否則煤氣將在空中彌漫，散發(fā)毒氣，甚至引發(fā)火災等。火 種包括火柴、打火機、后改進為電子點火器以及脈沖槍等，雖然一個比一個改進提高，但現(xiàn) 廣泛使用的電子類打火器，卻普遍采用一節(jié)或兩節(jié)1. 5V電池作為能源，經(jīng)振蕩產(chǎn)生出高頻 脈沖，操作中噴射出火花，去點燃開啟的煤氣。然而當電源下降，電子槍不能打火或釋放的火花量不夠，便無法點燃火苗。無論使 用者是連續(xù)還是間斷操作，其前后釋放的氣體都將在器具箱體中聚積，故當某一下火星瞬 間引燃熱水器時，將會產(chǎn)生爆燃，發(fā)出“砰”的巨響和引起強烈震動，既使人驚恐，又確實充 滿危險。針對上述問題，我們想設法解決，其思路是采用交流市電，將其轉變?yōu)?V、1. 5V同 等級直流穩(wěn)壓電源工作，由此既避免勤換電池，又提高安全系數(shù)。采用交流電變直流工作的初級儀器結構請見圖1。因采用市電工作，所以首先要進行降壓、整流、濾波等處理，由于市場上的集成穩(wěn) 壓器通常為78X X型，不論是金封還是塑封，最低電壓為5伏，即WY7805，故對只需3V甚 至1.5V工作的電壓值不適應。為此，我們設想運用分壓方法進行處理，再供給煤氣器具作 為點火使用。根據(jù)框圖結構，我們設計了相關電路，請見圖2。從圖2中可以看到，220V市電經(jīng)開關Kl-I和保險BX接入，又經(jīng)變壓器B降壓、二 級管D1-4整流、電容Cl濾波、集成塊WYl穩(wěn)壓，得到5V直流電源。這時，明顯高于雙電池 3V和一節(jié)電池1.5V的電壓值，為此，我們增設了電阻R1、R2，按3 5和1. 5 5的比例分 壓，然后向煤氣爐灶和熱水器供給電源。以上分壓處理，在理論上是可行的，在空載調(diào)試中也是符合要求的，可在與燃氣器 具相聯(lián)試用中卻處于失敗，其輸出電源并未按預設方式點燃煤氣器具。于是我們做了進一 步測試和分析，由于后面涉及電壓、電流和一些元件的具體數(shù)據(jù)，為清晰起見，我們將以一 節(jié)電池1. 5V較低電壓的熱水器工作狀態(tài)為例進行介紹。經(jīng)實用和測試，我們發(fā)現(xiàn)對Rl和R2不能采用千歐級以上電阻做分壓，因為啟動電 流I = U/R = 5 + 1000 = 0. 005(A)[0013]即僅為幾個毫安，而熱水器啟動電流需100毫安以上，故不能滿足要求，甚至連打 火花的跡象都沒有。后我們改取R1、R2分別為36和15歐姆，它們將分配電壓為Uei = 36*5/(36+15) = 3. 53 (V)Ue2 = 15*5/(36+15) = 1. 47 (V)經(jīng)實測，空載時兩者電壓完全符合設計要求，可聯(lián)線試用中測得Ur2電壓僅有IV左 右，仍然打不燃火。后分析電壓下降如此多的原因，是熱水器自備振蕩、發(fā)射電路亦具有內(nèi) 阻，該內(nèi)阻與R2形成并聯(lián)，使之阻值下降，由此運行分壓也就大幅降低?，F(xiàn)設熱水器內(nèi)阻為to，與R2所用15歐姆電阻的并聯(lián)式為Rb = 15Rn/(15+Rn)帶入UK2 式UE2 = 15Rn/(15+Rn)*5/[36+15Rn/(15+Rn)] (V)推算出內(nèi)阻計算式為Rn = 540*UE2/(75-51*UE2)帶入^i2實測值IV，可算得Rn = 540*1/(75-51*1) = 22. 5 (歐姆)這時的并聯(lián)電阻值為R = 22. 5*15/ (22. 5+15) = 9 (歐姆)產(chǎn)生的電流為I = U穩(wěn)/R = 5/(36+9) = 0. 11 (A)試用打不燃火，即啟動不了，說明分壓值和電流量都小了。為改變之，需要提高to分壓值，由于熱水器內(nèi)阻不能變，于是我們便試著提高R2 的參數(shù)，至達到到30歐姆，電壓約1. 3V方打燃火，投入工作。將30歐姆帶入式中計算Usn = 30*22. 5/(30+22. 5) *5/[36+15*22. 5/(30+22. 5)] = 12. 8*0. 1025 = 1. 312可見，計算值與實測值基本一致。該電壓雖然點燃了熱水器，但離1. 5V標稱值還 有較大差距，甚至處于燃與不燃的臨界狀態(tài)，但R2的數(shù)值又不能過大提升，因為啟動過后， 熱水器耗電量減少，相當于內(nèi)阻增大，所占比例上升，經(jīng)實測，熱水器進入正常工作后，UKn電 壓值接近于2V，大大超過1. 5V額定值，這對自備電子點火器的安全和壽命都將造成影響， 故不可取。為此，需要我們作進一步研究和尋找新的解決方法。隨著元器件產(chǎn)品的調(diào)整開發(fā)，我們后來在市場上購置到了 LM1117-3V和 117S-1. 5V兩類貼片式穩(wěn)壓集成塊，和78系列比較，有著一定區(qū)別。比如體積不一樣，管腳 不一樣，帶負載能力也不一樣等。由計算和實測得知，熱水器的啟動電流接近200毫安，故，若采用圖3電路，經(jīng) WY2-117S型穩(wěn)壓后，直接向熱水器供電，則電壓同樣被拉垮到1.3V以下，即失去穩(wěn)壓效 果，也不易點燃煤氣火焰，并且存在著燒毀穩(wěn)壓塊的危險。所以，我們認為，對熱水器類啟動電流和穩(wěn)定電流懸殊較大的設備，不宜直接采用 117S型穩(wěn)壓塊掛帶負載，有必要增補措施，使之既發(fā)揮穩(wěn)壓作用，又增強帶負載能力。前面簡單介紹過的兩種點火電路，既未成功，又未失敗，各有長短，為此，我們將兩 者結合起來，讓其優(yōu)勢互補，狀況必會改變。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能滿足功率匹配要求的、用于電子類打火器的低值 穩(wěn)壓及功率提升器。本新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種低值穩(wěn)壓及功率提升器，主要由220V交流電變 壓電路、整流電路、濾波電流順次級聯(lián)接組成，整流電路和濾波電路分別由整流器D1-4和 電解電容Cl組成，整流器D1-4的正、負輸出端分別連接電解電容Cl的正、負極；電解電容 Cl的正、負極分別接于集成穩(wěn)壓器117S的輸入端和接地端，集成穩(wěn)壓器117S的輸出端接于 插座CZ正極，電阻R2 —端接于插座CZ正極，另一端接地，電位器W的滑動臂一端接于集成 穩(wěn)壓器117S的輸入端，電位器W的另一端接于插座CZ正極，插座CZ負極接地。上述220V交流電變壓電路的組成為變壓器B初級線圈一端接于雙排三檔開關的 第一開關Kl-I的靜觸頭，該第一開關Kl-I的動觸頭接220V交流電火線，變壓器B初級線圈 另一端接220V交流電零線；還具有工作指示電路上述雙排三檔開關的第二開關K1-2的 動觸頭接于變壓器B的次級線圈一端，該第二開關K1-2的靜觸頭順次串接發(fā)光二極管Fgl 和電阻Rl后接地，變壓器B的次級線圈另一端接地；該第二開關K1-2的動觸頭接于所述整 流器D1-4的一個輸入端，整流器D1-4的另一輸入端接地。上述電阻R2為30歐姆，電位器W為100歐姆。還具有與插座CZ匹配的插頭，且插頭上連接有接線夾子。本新型結構簡單明晰，但卻是層層疊進，經(jīng)過較長時間的工作總結和優(yōu)化組合而 形成的，歸結起來，具有如下優(yōu)點1、實現(xiàn)了交流變直流，既取代電池功用，避免勤換電池，又減少爆燃等危害，增強 了安全穩(wěn)定性。2、由單路出力變?yōu)殡p路出力，向用電設施并聯(lián)供電，即達到低值穩(wěn)壓效果，又增強 了帶負載能力；3、電路適應面寬，可在多類型的1. 5V、3V煤氣灶具及其它儀器表計中推廣應用；4、采用夾子聯(lián)結方式，可方便使用，并不改變設備結構，所以當交流電偶有停電 時，取下夾子，安上電池，煤氣器具又可恢復原有狀態(tài)工作。5、具有降本和節(jié)能處理，電路簡練有效。
圖1是現(xiàn)有點火器交直分壓的工作電源框圖；圖2是圖1所示工作電源的電路圖；圖3是圖2所示穩(wěn)壓器采用貼片穩(wěn)壓塊的電路圖；圖4是本新型的電路框圖；圖5是圖4的電路圖；圖6是帶接線夾子的插頭與熱水器電源盒(圖中兩個箭頭表示電源盒接線)連接 示意圖。
具體實施方式
圖4、圖5示出，本新型主要由220V交流電變壓電路、整流電路、濾波電流順次級聯(lián) 接組成，整流電路和濾波電路分別由整流器D1-4和電解電容Cl組成，整流器D1-4的正、負5輸出端分別連接電解電容Cl的正、負極；電解電容Cl的正、負極分別接于集成穩(wěn)壓器117S 的輸入端和接地端，集成穩(wěn)壓器117S的輸出端接于插座正極，電阻R2 —端接于插座正極， 另一端接地，電位器W的滑動臂一端接于集成穩(wěn)壓器117S的輸入端，電位器W的另一端接 于插座CZ正極，插座CZ負極接地。220V交流電變壓電路的組成為220V交流電變壓電路 的組成為變壓器B初級線圈一端接于雙排三檔開關的第一開關Kl-I的靜觸頭2，該第一 開關Kl-I的動觸頭接220V交流電火線，變壓器B初級線圈另一端接220V交流電零線；還 具有工作指示電路上述雙排三檔開關的第二開關K1-2的動觸頭接于變壓器B的次級線圈 一端，該第二開關K1-2的靜觸頭33順次串接發(fā)光二極管Fgl和電阻Rl后接地，變壓器B 的次級線圈另一端接地；該第二開關K1-2的動觸頭接于所述整流器D1-4的一個輸入端，整 流器D1-4的另一輸入端接地(第一開關、第二開關也稱第一組開關、第二組開關)。圖5中，開關Kl-I有兩個靜觸頭2、3，開關1-2有三個靜觸頭11、22和33電阻R2為30歐姆，電位器W為100歐姆。還具有與插座CZ匹配的插頭，且插頭 上連接有接線夾子。從圖4可以看到，儀器前面的變壓、整流、濾波部分保持不變，著重在輸出部分進 行了更改。改進的方式是將穩(wěn)壓與分壓兩條支路并聯(lián)使用，以提高功率。圖5是完整設計，從中可見，WY2采用117S-1. 5V貼片式穩(wěn)壓集成塊，W、R2串接支 路與其并聯(lián)，再將穩(wěn)壓塊的輸出端2與電位器W、電阻R2的中間分壓點聯(lián)接在一起，將所得 電量共同送入輸出插座。輸出插座再經(jīng)插頭、電纜線、連接夾，將電源送往熱水器電池盒的 +、-兩端，取下電池，由本儀器取代其工作。經(jīng)實用驗證，當開啟熱水器開關(不論是機械盤式還是水壓閥門式)，均打火聲音 清脆有力，火星散發(fā)量大，非常輕便快速地將煤氣點燃。而通過實測記錄UR2啟動電壓為 1. 44V，啟動后工作電壓為1. 49V，非常穩(wěn)定，其效果遠遠超過電量衰減變化的干電池。圖5中采用電位器W替換原Rl的位置，是因不同型號熱水器內(nèi)阻值不盡相同，故 可調(diào)整電位器改變阻值，以適應各種器具電壓、電流分配的要求，這樣，有效地擴展了適應 范圍。用穩(wěn)壓塊與分壓支路并聯(lián)使用的方式，還增強了電源變化范圍的適應力，比如，不 論變壓器付邊電壓是3V、6V、9V或其它數(shù)值，都可由W、R2相配合的方式作出初步分壓，然 后再接入117S穩(wěn)壓，既保證工作效果，又增強了與其它元器件的配合能力。同是這樣的電 路，還免去了原第一級WYl穩(wěn)壓器的設置，使制造成本有較大幅度降低，這在成千上萬的銷 量中將不可小視。圖5中的K是雙排三檔開關(即雙刀三擲開關)，主要作交流電通斷和指示燈開閉 控制。當撥到第一檔時，Kl-U K1-2均無聯(lián)結，故為關機；當撥到第二檔時，Kl-I接通交流 電源，儀器投入工作，此時K1-2仍為空，處于斷開狀態(tài)；當撥到第三檔時，Kl-I仍接通交流 電源，故儀器繼續(xù)工作，而此時K1-2經(jīng)3腳也接通發(fā)光指示回路的電源，經(jīng)Rl降壓后，點亮 發(fā)光管Fgl，表明儀器處于正常工作狀態(tài)。若對發(fā)光指示不是特別需要，則可退回第二檔，既 能保證儀器正常工作，又可節(jié)約發(fā)光支路的電能，這在熱水器及長年累月使用的設備中，效 果仍是明顯的。
權利要求1.一種低值穩(wěn)壓及功率提升器，主要由220V交流電變壓電路、整流電路、濾波電流順 次級聯(lián)組成，其特征是所述整流電路和濾波電路分別由整流器D1-4和電解電容Cl組成， 整流器D1-4的正、負輸出端分別連接電解電容Cl的正、負極；電解電容Cl的正、負極分別 接于集成穩(wěn)壓器117S的輸入端和接地端，集成穩(wěn)壓器117S的輸出端接于插座CZ正極，電 阻R2 —端接于插座CZ正極，另一端接地，電位器W的滑動臂一端接于集成穩(wěn)壓器117S的 輸入端，電位器W的另一端接于插座CZ正極，插座CZ負極接地。
2.根據(jù)權利要求1所述低值穩(wěn)壓及功率提升器，其特征是所述220V交流電變壓電路 的組成為變壓器B初級線圈一端接于雙排三檔開關的第一開關Kl-I的靜觸頭O)，該第 一開關Kl-I的動觸頭接220V交流電火線，變壓器B初級線圈另一端接220V交流電零線； 還具有工作指示電路上述雙排三檔開關的第二開關K1-2的動觸頭接于變壓器B的次級線 圈一端，該第二開關K1-2的靜觸頭(3 順次串接發(fā)光二極管Fgl和電阻Rl后接地，變壓 器B的次級線圈另一端接地；該第二開關K1-2的動觸頭接于所述整流器D1-4的一個輸入 端，整流器D1-4的另一輸入端接地。
3.根據(jù)權利要求2所述低值穩(wěn)壓及功率提升器，其特征是所述電阻R2為30歐姆，電 位器W為100歐姆。
4.根據(jù)權利要求3所述低值穩(wěn)壓及功率提升器，其特征是還具有與插座CZ匹配的插 頭，且插頭上連接有接線夾子。
專利摘要一種低值穩(wěn)壓及功率提升器，屬使用交流電的直流電源。主要由220V交流電變壓電路、整流電路、濾波電路順次級聯(lián)接組成，整流電路和濾波電路分別由整流器D1-4和電解電容C1組成，整流器D1-4的正、負輸出端分別連接電解電容C1的正、負極；電解電容C1的正、負極分別接于集成穩(wěn)壓器117S的輸入端和接地端，集成穩(wěn)壓器117S的輸出端接于插座正極，電阻R2一端接于插座正極，另一端接地，電位器W的滑動臂一端接于集成穩(wěn)壓器117S的輸入端，電位器W的另一端接于插座CZ正極，插座CZ負極接地。本實用新型電路簡單有效，特別適用于電子類打火器的直流工作電源。
文檔編號H02M7/162GK201830156SQ20102020460
公開日2011年5月11日 申請日期2010年5月26日 優(yōu)先權日2010年5月26日
發(fā)明者粟和林 申請人:四川電力試驗研究院