精簡型速斷式保護電源的制作方法
【專利摘要】精簡型速斷式保護電源，屬于電子應用【技術領域】，由防雷管、平衡二極管、整流單元、交流穩(wěn)壓單元、速斷式保護單元、過流保護顯示單元與直流充放電單元共同組成，市電經(jīng)過整流單元后進入到交流穩(wěn)壓單元，交流穩(wěn)壓單元中的電壓調整三極管的耐壓值遠遠高于防雷管的耐壓值，當雷擊過壓時，防雷管優(yōu)先斷開使整流輸出為零，速斷式保護單元作為過壓保護的備份，當防雷管不作用后，速斷式保護單元啟動，將電壓調整三極管鉗位到零，成為速斷保護，當過壓消失時，速斷式保護單元恢復為備份狀態(tài)，本電源的實施，在設備有過流狀況時，過流保護單元立即顯示，提醒人們處理故障，平衡二極管在有交流電的情況下使交流電壓成為設備所需的電壓，實現(xiàn)交直流共用。
【專利說明】精簡型速斷式保護電源

【技術領域】
[0001] 屬于電子應用【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 任何優(yōu)秀的電子設備，都離不開一個優(yōu)秀的電源，外界環(huán)境惡劣，如雷雨天、市電 過高或市電過低，種種因素都會導致電子設備中的元件損壞，如何克服，這是
【發(fā)明者】一直都 在研究的問題。
[0003] 試想，如果有一種電源，能夠在雷雨天受到雷擊時，將突然升高的涌壓化解，使電 源與所配設備不會因此而損壞；在市電低的地段，所配設備能正常工作，在市電高的地段， 保持輸出端電壓不升高，使所配電子設備在何時何地都能正常工作，這就達到了人們所理 想的要求，因此提升電源的保護能力，意義十分重大，是電子設備杜絕外界惡劣因素的關 鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是提出一提出的新型電源技術方案，實施后，能在輸出端形成速斷保 護，在各種惡劣環(huán)境下能正常工作，使電子設備杜絕了外界種種惡劣因素，提升了電源的保 護能力。
[0005] 本發(fā)明采用的措施是：
[0006] 1、精簡型速斷式保護電源由防雷管、平衡二極管、整流單元、交流穩(wěn)壓單元、速斷 式保護單元、過流保護顯示單元與直流充放電單元共同組成。
[0007] 整流單元是一個整流二極管的正極連接整流變壓器次級的一邊端頭，另一個整流 二極管的正極連接整流變壓器次級的另一邊端頭，整流變壓器次級中心軸頭接地線，整流 變壓器初級為市電輸入端，兩個整流二極管的負極連接在一起作為整流輸出。
[0008] 交流穩(wěn)壓單元是電壓調整三極管的集電極連接整流輸出，電壓調整三極管的上偏 電阻一邊端連接整流輸出，另一邊端頭連接電壓調整三極管的基極，電壓調整三極管的下 偏穩(wěn)壓管正極連接電壓調整三極管的基極，負極串聯(lián)一個下偏精調電阻后到地線。
[0009] 速斷式保護單元是保護可控硅的陽極連接了電壓調整三極管的基極，從浮充接點 連接一個觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管到保護可控硅的控制極，保護可控硅的控制極還連接一個靈敏度 調整電阻到地線。
[0010] 過流保護顯示單元是過流保護電阻一邊端頭連接電壓調整三極管的發(fā)射極，另一 邊端頭連接浮充接點，過流保護顯示發(fā)光管正極連接電壓調整三極管的基極，過流保護顯 示發(fā)光管負接連接浮充接點。
[0011] 直流充放電單元是浮充隔離電阻一端連接浮充接點，浮充隔離電阻另一端連接放 電三極管的發(fā)射極，放電三極管的發(fā)射極還連接了蓄電池，放電三極管的基極連接一個整 流控制二極管的負極，整流控制二極管的正極連接整流輸出，放電三極管的基極還連接了 一個基極受控電阻到地線，放電三極管的集電極作為電壓輸出端。
[0012] 平衡二極管的正極連接浮充接點，負極連接在放電三極管的集電極作為電壓輸出 端。
[0013] 防雷管的連接是整流輸出到地線之間。
[0014] 2、電壓調整三極管的下偏穩(wěn)壓管可以用二極管串聯(lián)形式代替。
[0015] 3、電壓調整三極管的上偏電阻的功率為二分之一瓦。
[0016] 4、浮充隔離電阻的功率為三瓦或三瓦以上。
[0017] 5、電壓調整三極管是耐壓值為100V以上的NPN三極管。
[0018] 對以上措施解釋如下：
[0019] 任何優(yōu)秀的電子設備，都離不開一個優(yōu)秀的電源，本電源實施后，能在雷雨天不必 怕受雷擊而使所配設備損壞，不必擔心市電過高損壞設備，也不必為市電過低設備不能正 常工作而煩憂，所配設備在有了故障后，還能主動顯示，以提醒人們盡快解決故障。特對電 源作如下說明：
[0020] 一、整流單元的說明：
[0021] 整流電路使用了半波整流，市電經(jīng)過整流變壓器的初級后進入次級，再經(jīng)過整流 二極管后成為整流輸出，整流變壓器的次級中心軸頭接了地線，整流二極管選用大功率二 極管，輕易不會損壞，使整流更可靠。
[0022] 二、交流穩(wěn)壓的原理：
[0023] 1、整流輸出進入到電壓調整三極管（圖1中的7)的集電極，電壓調整三極管是高 反壓大功率NPN三極管，采用了射隨輸出形式，當電壓調整三極管的基極電壓值固定后，即 電壓調整三極管的下偏穩(wěn)壓管（圖1中的8)穩(wěn)壓值固定后，電壓調整三極管的發(fā)射極電壓 只比電壓調整三極管的基極少0. 7V，也成為一個固定值，這個固定值能滿足直流充放電單 元中浮充電壓值，而電壓調整三極管的上偏電阻（圖1中的6)選用了二分之一瓦，如果此電 阻阻值小，電壓調整三極管能帶的負載功率就大，如果阻值大，電壓調整三極管能帶的負載 功率就小。
[0024] 2、電壓調整三極管的基極下偏穩(wěn)壓管所串聯(lián)的下偏精調電阻可以在0. 7V以內(nèi)的 電壓進行調試，所以能更好地調試出所需的電壓值。
[0025] 3、電壓調整三極管的下偏穩(wěn)壓管可以用二極管串聯(lián)形式代替，如圖2中的22所示 的形式，其好處是二極管比穩(wěn)壓管更耐用，更不易損壞，一個二極管約為〇. 7V，串聯(lián)下偏精 調電阻后，也很好調試。
[0026] 三、本電源實施后，當所配電子設備有了短路故障，使電流增加，能主動顯示以提 醒人們盡快處理故障，其原理是：
[0027] 當輸出端電流增加，過流保護電阻（圖1中的10)壓降增大，過流保護顯示發(fā)光管 (圖1中的11)立即導通，發(fā)出光指示，同時對電壓調整三極管的基極進行分流，流入電壓調 整三極管基極的電流減少，輸出端過流越多，則減少的基極電流越多，自動形成對電壓調整 三極管的保護。
[0028] 四、當有雷擊過壓時，速斷保護的原理是：
[0029] 當有雷擊而產(chǎn)生的涌壓，使電壓調整三極管的集電極突然上升到很高，此時電壓 調整三極管的發(fā)射極電壓升高，當電壓調整三極管的發(fā)射極電壓超過了觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管 (圖1中的12)后，使保護可控硅（圖1中的14)迅速導通，而保護可控硅有很強的正反饋， 立即對電壓調整三極管的基極短路，形成對電壓調整三極管的輸出電壓封閉，成為過壓時 的速斷保護。
[0030] 而當電壓調整三極管的發(fā)射極輸出無高壓存在，即電壓調整三極管的發(fā)射極電壓 不能超過觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管，不能觸發(fā)保護可控硅，因而成為保護可控硅能自動恢復的原因 之一。
[0031] 保護可控硅能自動恢復的原因之二是：保護可控硅對控制極對地連接了一個靈敏 度調整電阻（圖1中的13)，此電阻的作用是分流，將可控硅的控制極電流分到地，將可控硅 的靈敏度降低，可控硅要自保持，控制極需要一定的電流，調整此電阻，可以在雷擊消失即 電壓調整三極管的發(fā)射極電壓不能超過觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管時，讓保護可控硅所需的自保持電 流迅速消失，使保護可控硅迅速恢復。
[0032] 當雷擊消失，保護可控硅恢復后，電壓調整三極管的發(fā)射極電壓迅速調整，成為正 常電壓值。
[0033] 保護可控硅在未過壓時，因為觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值比電壓調整三極管的下偏 穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值高，所以保護可控硅在一般情況下都處于備份狀態(tài)，因而不會損壞，從而增 強了可靠性。
[0034] 而電壓調整三極管是高反壓大功率三極管，它的耐壓值達到幾百伏，而所用的防 雷管（圖1中的5)耐壓值為幾十伏，因而在雷擊時，防雷管會優(yōu)先斷開，迫使整流輸出無電 壓，因而再一次保護了電源本身。
[0035] 五、直流電壓，就是蓄電池（圖1中的17)放電的電壓，在很多電源中，因為不能滿 足蓄電池的標準浮充而放棄了使用直流電，而有的因為不能解決浮充電壓高而放電電壓 低，蓄電池放電時產(chǎn)生了電壓降，使設備不能正常地工作，因而只使用直流電，而本電源不 僅滿足了蓄電池的標準浮電壓13. 8V，更是解決了蓄電池浮充電壓高而放電電壓低的矛盾， 在有交流電時，蓄電池是浮充狀態(tài)，無交流電時，蓄電池開始放電，而且蓄電池電壓進入到 電子設備不會產(chǎn)生電壓降，使設備任何時候都保持良好的工作性能。
[0036] 1、能實現(xiàn)標準浮充的原由：電壓調整三極管的基極電壓由電壓調整三極管的下 偏穩(wěn)壓管與精調電阻穩(wěn)壓而成，下偏穩(wěn)壓管是一個定值，而精調電阻則可以在〇. 7V之內(nèi) 進行調整，所以能很方便地調整出浮充所需的電壓值，如果用圖2所述的將下偏穩(wěn)壓管用 多個二極管代替，再串聯(lián)上精調電阻也能很方便地調整出所需的電壓值，而電壓調三極管 的基極電壓一旦固定，它的發(fā)射極電壓只比基極電壓少0.7V，所以在調壓時將基極電壓在 13. 8V的基礎上增加0. 7V，就能達到浮充的電壓值了。
[0037] 浮充隔離電阻（圖1中的15)的作用一是隔離了大電流，作用二是實現(xiàn)浮充輸出點 與蓄電池（圖1中的17)之間的電壓隔離，因而在有交流時，既可以浮充，又可以成為工作電 源。
[0038] 2、蓄電池放電時不會產(chǎn)生電壓降的原因是：第一、放電三極管（圖1中的16)是高 反壓大功率PNP三極管，PNP管的特性是，當基極電壓低，PNP管導通，一股大電流從PNP管 的發(fā)射極流向集電極，集電極電壓升高，因此當整流輸出無電壓時，放電三極管導通，即蓄 電池開始放電，之所以選用PNP管，因為它導通時壓降很小，可以忽略不計，所以在無交流 電的時候不會產(chǎn)生壓降，放電三極管的集電極電壓等同于蓄電池電壓。
[0039] 第二、放電三極管平時處于截止狀態(tài)，即蓄電池在有交流電時處于浮充狀態(tài)，在無 交流電時才作用，這是因為在有交流電壓時，整流控制二極管（圖1中的18)直接將電壓輸 入放電三極管的基極，因為PNP三極管的特性，基極有高壓存在，因此放電三極管不會導 通，所以放電三極管平時處于截止狀態(tài)，無交流電時，整流輸出無電壓，因而放電三極管的 基極無電壓，電流從放電三極管的發(fā)射極流向集電極，放電三極管的集電極產(chǎn)生電壓，這個 電壓等同于蓄電池電壓。
[0040] 六、本電源是交直流共用，因為蓄電池的電壓為12V，因此所配設備的電壓也應 該為12V能正常工作，否則在只有直流電時所配設備不能工作，所以在交流電時，電壓輸 出端也應該是12V電壓，但是因為浮充電壓的關系，因此電壓調整三極管的電壓調整的是 13. 8V，因此浮充點的電壓為13. 8V，所以平衡二極管（圖1中的20)就體現(xiàn)了他的用途，就是 將13. 8V的電壓降為所配設備的工作電壓12V，這樣就能使所配設備在有交流電時是標準 12V電壓，而在只有直流電時也是12V電壓，使所配設備工作性能更穩(wěn)定，之所以用二極管， 是因為二極管是定值0.7V，調試方便，更易于批量的生產(chǎn)。
[0041] 本電源實施后有以下突出的優(yōu)點：
[0042] 一、防雷效果好，過壓能力性能優(yōu)異，表現(xiàn)在以下幾點：
[0043] 1、保護可控硅有很強的正反饋能力，一旦輸出電壓過高，超過觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管的 穩(wěn)壓值，保護可控硅立即啟動，形成對電壓調整三極管的速斷保護。
[0044] 2、速斷保護的力度大，因為可控硅導通后，將電壓調整三極管的基極基本鉗位到 零，因而電壓調整三極管的電壓基本到零。
[0045] 3、在雷雨天不必斷電來保護設備，因為保護可控硅在過壓時立即啟動，將電壓調 整三極管的電壓基本鉗位到零，電壓輸出端的電壓也接近為零，而在未過壓時，保護可控硅 因為沒有觸發(fā)電流，所以，在平時，它是備份狀態(tài)，只有在過壓時才啟動。
[0046] 二、本電源實施后，可以隨時監(jiān)測電源與所配設備的工作狀態(tài)，當設備有故障出現(xiàn) 電流過大，過流保護顯示發(fā)光管立即顯示，以提醒人們立即處理，提高了維護效率與可靠 性。
[0047] 三、交直流實現(xiàn)了共用，兩者互不干擾，實現(xiàn)了對蓄電池的科學浮充，任何時候都 保證了配套設備良好的工作性能。
[0048] 四、適用面廣，不管是市電高的地段或是市電低的地段都能正常工作。
[0049] 五、線路簡潔，成本低，易生產(chǎn)調試，適合批量生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050] 圖1是精簡型速斷式保護電源的基本電路圖。
[0051] 圖中：1、市電輸入；2、整流變壓器；3、整流二極管；4、整流變壓器次級中心軸頭； 5、防雷管；6、電壓調整三極管的上偏電阻；7、電壓調整三極管；8、電壓調整三極管的下偏 穩(wěn)壓管；9、下偏精調電阻；10、過流保護電阻；11、過流保護顯示發(fā)光管；12、觸發(fā)門坎穩(wěn)壓 管；13、靈敏度調整電阻；14、保護可控硅；15、浮充隔離電阻；16、放電三極管；17、蓄電池； 18、整流控制二極管；19、基極受控電阻；20、平衡二極管；21、電壓輸出端。
[0052] 圖2是用二極管代替電壓調整三極管的下偏穩(wěn)壓管的電路圖。
[0053] 圖中：1、市電輸入；2、整流變壓器；3、整流二極管；4、整流變壓器次級中心軸頭； 5、防雷管；6、電壓調整三極管的上偏電阻；7、電壓調整三極管；9、下偏精調電阻；10、過流 保護電阻；11、過流保護顯示發(fā)光管；12、觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管；13、靈敏度調整電阻；14、保護可 控硅；15、浮充隔離電阻；16、放電三極管；17、蓄電池；18、整流控制二極管；19、基極受控電 阻；20、平衡二極管；21、電壓輸出端；22、代替電壓調整三極管的下偏穩(wěn)壓管的二極管。

【具體實施方式】
[0054] 1、按圖1或圖2選定三極管、防雷管、二極管與電阻，其中電壓調三極管選用高反 壓大功率NPN三極管，如3DD15 ;放電三極管選用高反壓大功率PNP三極管，如TIP42C。防 雷管擊穿電壓參數(shù)應選低于三極管耐壓值的防雷管，可控硅選單向可控硅類。
[0055] 2、按圖1或圖2的線路圖焊接。
[0056] 3、調整電源輸出值：電壓調整三極管輸出值的調整，電壓調整穩(wěn)壓管作為一個定 值，電壓調整穩(wěn)壓管所串的下偏精調電阻可以在0. 7V以內(nèi)的電壓進行調整，也可以按圖2 所描述，將電壓調整三極管用多個二極管代替，其好處是二極管更不易損壞。
[0057] 其規(guī)律是穩(wěn)壓管值越高，輸出電壓越高，下偏精調電阻越大，輸出電壓越高，反之 越低，如果是圖2所示的形式，則是二極管越多，電壓越高，二極管越少，電壓越低。
[0058] 4、調整過壓保護參數(shù)。
[0059] (1)、用示波器的接在穩(wěn)壓源輸出端，用100伏的直流電壓點擊整流端，示波器顯 示輸出由正常電壓基本降為零，否則應調試門坎穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值。
[0060] (2)、斷掉100伏的直流電壓，示波器顯示輸出端電壓正常，如果不正常就調整保 護可控硅靈敏度調整電阻的阻值。
[0061] 5、過流保護顯示發(fā)光管應選用高亮度型發(fā)光管。
[0062] 6、調整放電三極管的性能，其一是當整流有輸出時，測放電三極管發(fā)射極與集電 極電壓應開路。其二是當整流無輸出時，測放電三極管發(fā)射極與集電極電壓應小于〇. 1，否 則改變放電三極管的基極受控電阻的阻值。
【權利要求】
1. 精簡型速斷式保護電源，其特征是：由防雷管、平衡二極管、整流單元、交流穩(wěn)壓單 元、速斷式保護單元、過流保護顯示單元與直流充放電單元共同組成； 整流單元是一個整流二極管的正極連接整流變壓器次級的一邊端頭，另一個整流二極 管的正極連接整流變壓器次級的另一邊端頭，整流變壓器次級中心軸頭接地線，整流變壓 器初級為市電輸入端，兩個整流二極管的負極連接在一起作為整流輸出； 交流穩(wěn)壓單元是電壓調整三極管的集電極連接整流輸出，電壓調整三極管的上偏電阻 一邊端連接整流輸出，另一邊端頭連接電壓調整三極管的基極，電壓調整三極管的下偏穩(wěn) 壓管正極連接電壓調整三極管的基極，負極串聯(lián)一個下偏精調電阻后到地線； 速斷式保護單元是保護可控硅的陽極連接了電壓調整三極管的基極，從浮充接點連接 一個觸發(fā)門坎穩(wěn)壓管到保護可控硅的控制極，保護可控硅的控制極還連接一個靈敏度調整 電阻到地線； 過流保護顯示單元是過流保護電阻一邊端頭連接電壓調整三極管的發(fā)射極，另一邊端 頭連接浮充接點，過流保護顯示發(fā)光管正極連接電壓調整三極管的基極，過流保護顯示發(fā) 光管負接連接浮充接點； 直流充放電單元是浮充隔離電阻一端連接浮充接點，浮充隔離電阻另一端連接放電三 極管的發(fā)射極，放電三極管的發(fā)射極還連接了蓄電池，放電三極管的基極連接一個整流控 制二極管的負極，整流控制二極管的正極連接整流輸出，放電三極管的基極還連接了一個 基極受控電阻到地線，放電三極管的集電極作為電壓輸出端； 平衡二極管的正極連接浮充接點，負極連接在放電三極管的集電極作為電壓輸出端； 防雷管的連接是整流輸出到地線之間。
2. 根據(jù)權利要求1所述的精簡型速斷式保護電源，其特征是：電壓調整三極管的下偏 穩(wěn)壓管可以用二極管串聯(lián)形式代替。
3. 根據(jù)權利要求1所述的精簡型速斷式保護電源，其特征是：電壓調整三極管的上偏 電阻的功率為二分之一瓦。
4. 根據(jù)權利要求1所述的精簡型速斷式保護電源，其特征是：浮充隔離電阻的功率為 三瓦或三瓦以上。
5. 根據(jù)權利要求1所述的精簡型速斷式保護電源，其特征是：電壓調整三極管是耐壓 值為100V以上的NPN三極管。
【文檔編號】H02M7/217GK203851054SQ201420265330
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權日:2014年5月23日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:重慶寧來科貿(mào)有限公司