本實(shí)用新型涉及一種適用于眾多不同種類、不同電壓、不同負(fù)載的DC用電器(DC用電器泛指辦公、學(xué)習(xí)、娛樂、通信設(shè)備,如筆記本電腦、打印機(jī)、游戲機(jī)、手機(jī)、收音機(jī)等)所使用的通用電源,屬于電源設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
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現(xiàn)有的DC電源或“多路同步電壓適配器”在使用時(shí)存在以下不足:
1、目前DC用電器不能控制DC電源的延時(shí)、啟動(dòng)、關(guān)閉和守候。
2、現(xiàn)有DC電源不能對(duì)DC用電器進(jìn)行通電前檢測(cè),當(dāng)發(fā)現(xiàn)有故障時(shí)不能始終阻止DC電源向DC用電器供電,現(xiàn)有DC電源不能對(duì)DC用電器進(jìn)行冷檢測(cè)的項(xiàng)目有:
、對(duì)輔助電源輸出電壓Vc進(jìn)行欠壓檢測(cè)(該欠壓檢測(cè)目的是為了各控制電路穩(wěn)定工作和保證準(zhǔn)電壓VG的正確及穩(wěn)定)。
、事先對(duì)負(fù)載進(jìn)行短路檢測(cè)(短路檢測(cè)的目的是短路時(shí)阻止供電)。
、對(duì)DC用電器提供的“額定電壓”(以一下簡(jiǎn)稱準(zhǔn)電壓VG)進(jìn)行檢測(cè)(該檢測(cè)的目的是當(dāng)DC用電器的電壓超出DC電源設(shè)定的輸出電壓上下限時(shí),阻止供電,并顯示出來)。
、對(duì)DC用電器和DC電源連接的DC導(dǎo)線進(jìn)行粗細(xì)檢測(cè)(粗細(xì)檢測(cè)目的是導(dǎo)線過細(xì)時(shí),不能供電,并顯示告知)。
3、現(xiàn)有DC電源不能對(duì)DC用電器進(jìn)行通電后的持續(xù)熱檢測(cè),當(dāng)DC電源和DC用電器出現(xiàn)故障苗頭時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并停止供電?,F(xiàn)有DC電源不能對(duì)DC用電器進(jìn)行熱檢測(cè)的項(xiàng)目有:
、DC用電器和DC電源連接的接插件、導(dǎo)線和有關(guān)電路接觸不良檢測(cè)(該檢測(cè)的目的是電路接觸不良時(shí)瞬間關(guān)閉主電源,停止對(duì)DC用電器供電)。
、始終對(duì)準(zhǔn)電壓VG(或基準(zhǔn)電壓Vg)意外波動(dòng)檢測(cè)(該檢測(cè)的目的是準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)超限時(shí),主電源關(guān)閉)。
、 DC電源輸出電壓Vo與基準(zhǔn)電壓Vg進(jìn)行比較檢測(cè)(該檢測(cè)的目的是輸出電壓偏移基準(zhǔn)電壓過大時(shí)停止供電)。
4、現(xiàn)有DC電源輸出高電壓大電流的情況下DC用電器不能帶電多次快速插拔(當(dāng)DC用電器拔離瞬間DC電源不能提前關(guān)閉主電源、不能在主電源關(guān)閉瞬間泄放掉輸出濾波電容C6上的電荷,減少電火花沖擊)。
5、現(xiàn)有DC電源不能在第一時(shí)間(在DC用電器通電前一刻)顯示DC用電器的準(zhǔn)電壓VG,而后供電時(shí)又不會(huì)顯示輸出電壓Vo。
6、現(xiàn)有DC電源電壓不會(huì)跟隨DC用電器E5電壓走,且電壓分辨率差(以手機(jī)充電器為例,每一個(gè)充電器輸出電壓是固定的,不可能精確到5.00V完全一致,手機(jī)遇到每一個(gè)充電器的電壓都有一些差別。再者DC電源輸出有3V、5V、6V、12V等等都是有階梯的,輸出電壓等級(jí)少,電壓分辨率差。例如:一只鋰離子電池恒壓充電為4.275V,要找?guī)讉€(gè)這樣精度的充電器很難,不能保證同類所有充電器輸出電壓保持一致,精度很難做到)。
7、現(xiàn)有DC電源與外界遙控設(shè)備連接電路復(fù)雜且成本高,可靠率和精度低,不便檢修、檢測(cè)和遙控。目前家用和辦公用的適配器和充電器很難與有線和無線網(wǎng)絡(luò)連接,也不能與手機(jī)直接連接控制DC電源。
8、現(xiàn)有DC電源不具有向外指示或顯示DC電源和DC用電器故障信息電路。
9、而對(duì)于本申請(qǐng)人于2010年8月11日申請(qǐng)的實(shí)用新型名稱為“一種多路同步電壓適配器,專利號(hào)為ZL201010253218.X”的實(shí)用新型專利,只能輸出與DC用電器相對(duì)應(yīng)的同步電壓,但保護(hù)電路不足,集成電路應(yīng)用困難,極易損壞電器,實(shí)用性差。其接插件連接DC導(dǎo)線股數(shù)多,接口復(fù)雜;插頭插座為方形,插拔不方便?,F(xiàn)有的DC插頭雖然是圓頭的,但是前段金屬正負(fù)電極片短而且前端無豬拱形狀,拔出時(shí)行程短,在快要拔出時(shí)沒有一個(gè)阻擋,不能拖延拔出時(shí)間。拔出時(shí)不會(huì)快速關(guān)機(jī),且不會(huì)給濾波電容放電。所以現(xiàn)有DC電源在通電情況下插入和拔出時(shí)不能消除電火花。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
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本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足而提供一種電壓跟隨好、精度高,使用方便可靠,即插即用,減少人為故障,延長(zhǎng)電器壽命。做到自主控制開/關(guān)機(jī),自主檢測(cè)可能發(fā)生故障的受控于DC用電器的通用電源。
本實(shí)用新型的目的可以通過如下措施來達(dá)到:一種受控于DC用電器的通用電源,其特征在于其包括整流濾波電路E1、輔助電源E2、電壓平衡器E3、主電源E4、DC用電器E5,準(zhǔn)電壓表Vm1、輸出電壓表Vm2;守候電路M1、電子開關(guān)M2、恒流源M3、電流檢測(cè)器M4、延時(shí)器M5、準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6、電壓平衡窗口電路M7、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8、輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9、LED推動(dòng)器M10;或非門U1、或門U2、反相器U3、閘壓跟隨器U4、反相器U5、誤差放大器U6、隔離電壓控制器U7、隔離開/關(guān)控制器U8、PWM控制推動(dòng)器U9;穩(wěn)壓管DZ1-DZ3、發(fā)光二極管DS1-DS6,二極管D1-D4、電阻R1-R11、電容C1-C7、三極管Q1-Q2、高頻變壓器B1、插座J1、插頭P1、插座J4、插座J6、穩(wěn)壓器W、負(fù)載LR;
~220V市電輸入端連接整流濾波電路E1的1腳和4腳,整流濾波電路E1的2腳連接高頻變壓器B1的5腳、輔助電源E2的1腳,輔助電源E2的2腳連接電壓Vs接點(diǎn)、守候電路M1的1腳和電子開關(guān)M2的1腳,電子開關(guān)M2的2腳連接電壓Vc接點(diǎn)、恒流源M3的1腳、穩(wěn)壓管DZ1、電容C2、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的1腳,短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的2腳連接二極管D3,二極管D3連接輸出電壓Vo接點(diǎn)、電容C6、輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9兩個(gè)輸入端、主電源E4的誤差放大器U6的1腳、電阻R10、插座J1的1腳、主電源E4的開關(guān)整流二極管D4,或非門U1的3腳連接測(cè)試點(diǎn)T1、二極管D1、二極管D2、電阻R1,二極管D1連接電子開關(guān)M2的3腳、守候電路M1的2腳,或非門U1的2腳連接延時(shí)器M5,或非門U1的1腳連接故障信號(hào)F6接點(diǎn)、電流檢測(cè)器M4的3腳,電流檢測(cè)器M4的1腳連接恒流源M3的2腳,電流檢測(cè)器M4的2腳連接準(zhǔn)電壓VG接點(diǎn)、守候電路M1的3腳、電容C3、準(zhǔn)電壓VG電壓窗口限幅器M6輸入端、電壓平衡器E3的電壓平衡窗口電路M7輸入端、電壓平衡器E3的電阻R7、插座J1的2腳、閘壓跟隨器U4的1腳,閘壓跟隨器U4的2腳連接輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9的另一輸入端、電容C5、電阻R11、基準(zhǔn)電壓Vg接點(diǎn)、主電源E4的電容C7和誤差放大器U6的2腳,電壓平衡器E3的電阻R7連接電壓平衡器E3的電容C4和電壓平衡窗口電路M7的基準(zhǔn)電壓REF2輸入端,或門U2的6腳連接測(cè)試點(diǎn)T2、延時(shí)器M5、電阻R2,或門U2的1腳連接Vc欠壓故障信號(hào)F1接點(diǎn)、和反相器U3的2腳,反相器U3的1腳連接電阻R5和穩(wěn)壓管DZ1,或門U2的2腳連接短路故障信號(hào)F2接點(diǎn)、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的3腳,或門U2的3腳連接輸出電壓Vo偏離基準(zhǔn)電壓Vg故障信號(hào)F3接點(diǎn)、電阻R8和輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9的輸出端,或門U2的4腳連接準(zhǔn)電壓VG超出本實(shí)用新型設(shè)定電壓范圍故障信號(hào)F4接點(diǎn)、電阻R4和準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6輸出端,或門U2的5腳連接準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)故障信號(hào)F5接點(diǎn)、電阻R3和電壓平衡器E3的電壓平衡窗口電路M7輸出端,準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6的基準(zhǔn)電壓REF1輸入端連接穩(wěn)壓管DZ2、電阻R6,電阻R6連接電壓Vc接點(diǎn),電阻R2連接三極管Q1的基極,三極管Q1的集電極連接測(cè)試點(diǎn)T3、二極管D2、電阻R1、電容C1、穩(wěn)壓管DZ3,穩(wěn)壓管DZ3連接測(cè)試點(diǎn)T4、閘壓跟隨器U4的3腳、隔離開/關(guān)控制器U8、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的4腳和反相器U5的1腳,反相器U5的2腳連接電阻R9,電阻R9連接三極管Q2的基極,三極管Q2的集電極連接電阻R10,隔離開/關(guān)控制器U8連接主電源E4的PWM控制推動(dòng)器U9的2腳,主電源E4的誤差放大器U6的3腳連接主電源E4的隔離電壓控制器U7、主電源E4的電容C7,主電源E4的隔離電壓控制器U7連接主電源E4的PWM控制推動(dòng)器U9的1腳,PWM控制推動(dòng)器U9的3腳連接高頻變壓器B1的3腳,高頻變壓器B1的1腳連接二極管D4;
電壓Vc接點(diǎn)連接LED推動(dòng)器M10,LED推動(dòng)器M10的輸入端分別連接故障信號(hào)F1、故障信號(hào)F2、故障信號(hào)F3、故障信號(hào)F4、故障信號(hào)F5、故障信號(hào)F6接點(diǎn),LED推動(dòng)器M10的輸出端又分別連接發(fā)光管DS1、發(fā)光管DS2、發(fā)光管DS3、發(fā)光管DS4、發(fā)光管DS5、發(fā)光管DS6;電壓Vc接點(diǎn)連接準(zhǔn)電壓表Vm1和輸出電壓表Vm2,準(zhǔn)電壓表Vm1連接準(zhǔn)電壓VG接點(diǎn),輸出電壓表Vm2連接輸出電壓Vo接點(diǎn);
插座J1連接插頭P1,插頭P1的a腳和P1的b腳分別連接DC用電器E5的負(fù)載LR和穩(wěn)壓器W,P1的c腳連接DC用電器E5負(fù)載LR和穩(wěn)壓器W的地端;
輔助電源E2的3腳、電阻R3、R4、R5、R8、R11、電容C1-C6、三極管Q1和三極管Q2發(fā)射極、插座J1的3腳、插座J4的11腳、插座J6的11腳和發(fā)光二極管DS1-DS6陰極都接地;整流濾波電路E1的3腳、輔助電源E2的4腳和PWM控制推動(dòng)器U9的4腳連接熱地;插座J4和插座J6的1到10腳分別連接F1-F5、Vg、Vo、VG、Vc、Vs。
本實(shí)用新型同已有技術(shù)相比可產(chǎn)生如下積極效果:本實(shí)用新型是為眾多(不含內(nèi)置電源)DC用電器提供電能的公仆電源,是一種聽話的傻瓜電源。其中涉及供電前電源自檢電路;涉及供電前對(duì)冷DC用電器的“額定電壓”(是給本實(shí)用新型提供的準(zhǔn)電壓)的檢測(cè)和提取電路;涉及電壓波動(dòng)平衡電路;涉及DC用電器自動(dòng)啟動(dòng)和關(guān)閉電路;涉及供電前和停電后濾波電容上遺留電壓的泄放電路;涉及供電前顯示DC用電器的準(zhǔn)電壓參數(shù)和供電時(shí)顯示輸出電壓參數(shù)電路,涉及各種故障的顯示電路(并顯示故障解決方案)。其使用方便可靠,即插即用,減少人為故障,延長(zhǎng)電器壽命,做到自主控制開/關(guān)機(jī),自主檢測(cè)可能發(fā)生的故障,并向人們顯示DC用電器的各項(xiàng)參數(shù)。其具有:
1、本實(shí)用新型會(huì)自動(dòng)延時(shí)、啟動(dòng)、關(guān)閉和守候(等候DC用電器插入)。
2、在延時(shí)和啟動(dòng)期間,對(duì)本實(shí)用新型和DC用電器自動(dòng)進(jìn)行自檢,自檢故障項(xiàng)目有:
F1、檢測(cè)輔助電源電壓Vc欠壓故障 (目的是保證本實(shí)用新型工作正常)。
F2、檢測(cè)短路故障 (目的是杜絕DC用電器遇有短路時(shí)本實(shí)用新型不供電)。
F3、檢測(cè)輸出電壓Vo偏離基準(zhǔn)電壓Vg故障 (目的是為了檢測(cè)本實(shí)用新型輸出能力和負(fù)載過荷,如果輸出能力不足或負(fù)載過荷本實(shí)用新型停止供電并顯示告知:“更換DC電源或電器過荷”)。
F4、檢測(cè)DC用電器提供的準(zhǔn)電壓超出本實(shí)用新型輸出電壓Vo范圍故障(目的是DC用電器提供的“額定電壓”超出本實(shí)用新型設(shè)定的輸出電壓Vo范圍時(shí)本實(shí)用新型無輸出,并顯示告知“您的電器電壓超出或低于本電源輸出電壓”)。
F5、檢測(cè)準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)故障(目的是檢測(cè)DC用電器提供的電壓波動(dòng)過大時(shí),本實(shí)用新型停止向外供電,同時(shí)顯示告知,目的是防止電器損壞,特別是能檢測(cè)出導(dǎo)線過細(xì),并停止供電和顯示告知)。
F6、檢測(cè)恒流電流漂移故障(保證準(zhǔn)電壓VG正確無誤)。
3、本實(shí)用新型跟隨DC用電器的“額定電壓”(準(zhǔn)電壓VG),誤差小,精度高,當(dāng)電壓跟隨稍有偏差立即停機(jī)停止供電。輸出電壓Vo沒有階梯,分辨率高。更適合對(duì)電壓有特殊要求的DC用電器。
4、本實(shí)用新型控制線(準(zhǔn)電壓VG線),一線多能,能提供準(zhǔn)電壓VG、管理輸出電壓Vo、控制開/關(guān)機(jī)、故障檢測(cè)和保護(hù)。對(duì)外受控簡(jiǎn)單,遙控電路也變得簡(jiǎn)單、容易和方便??衫镁W(wǎng)絡(luò)遙控每一個(gè)DC用電器的開/關(guān)機(jī)和電壓。
5、本實(shí)用新型能顯示準(zhǔn)電壓VG和輸出電壓Vo,經(jīng)單片機(jī)整理可顯示故障及解決故障方案(如DC導(dǎo)線過細(xì)、電壓超范圍等)。
6、插頭和插座采用圓形,但插頭長(zhǎng)一些,前端且為豬拱形,中心電針短一些,在插頭拔出時(shí)中心電針首先脫離插座,主電源E4快速關(guān)機(jī)停止供電,輸出濾波電容C6放電電路開始工作,由于豬拱的作用,延長(zhǎng)插頭退出時(shí)間,使出濾波電容C6得到充分放電,減少電火花對(duì)電器的沖擊,減少故障發(fā)生,延長(zhǎng)電器壽命。
7、本實(shí)用新型關(guān)閉時(shí)僅有守候電路在工作,只消耗幾十微安電流甚至更低,比現(xiàn)有的待機(jī)電路更省電。
8、本實(shí)用新型本身具有電壓檢測(cè)和故障檢測(cè)電路,給檢修帶來方便;輸出電壓Vo是來自DC用電器提供的“額定電壓”既準(zhǔn)電壓VG,本實(shí)用新型沒有輸出電壓Vo調(diào)試,其調(diào)試十分簡(jiǎn)單。
本實(shí)用新型和DC用電器之間無論如何亂插拔、無論正負(fù)極接錯(cuò)、無論電壓高低,都不會(huì)人為損壞本實(shí)用新型及DC用電器,遇有DC導(dǎo)線過細(xì)、主電源E4 帶負(fù)載能力差等故障都能自動(dòng)關(guān)機(jī),而且供電電壓與DC用電器電壓同步、準(zhǔn)確、可靠。故障檢測(cè)基本上是在DC用電器不通電(冷)情況下進(jìn)行的,更加安全可靠。
附圖說明:
圖1為本實(shí)用新型的部分電路原理圖;
圖2為本實(shí)用新型的LED推動(dòng)器M10部分的電路原理圖;
圖3為本實(shí)用新型的電壓Vc接點(diǎn)、準(zhǔn)電壓表Vm1、輸出電壓表Vm2、準(zhǔn)電壓VG接點(diǎn)、輸出電壓Vo接點(diǎn)部分的電路原理圖;
圖4為本實(shí)用新型的插座J4部分的電路原理圖;
圖5為本實(shí)用新型的插座J6部分的電路原理圖;
圖6為本實(shí)用新型的導(dǎo)線電阻、電流與電壓關(guān)系圖;
圖7為本實(shí)用新型的數(shù)字通信系統(tǒng)電路圖;
圖8為本實(shí)用新型組合應(yīng)用于外部設(shè)備的示意圖;
圖9為圖8的插頭插座部分的放大圖。
具體實(shí)施方式:
下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式做詳細(xì)說明:
實(shí)施例:一種受控于DC用電器的通用電源(參見圖1-圖5),其包括:
部件:整流濾波電路E1、輔助電源E2、電壓平衡器E3、主電源E4、DC用電器E5,準(zhǔn)電壓表Vm1、輸出電壓表Vm2。
模塊:守候電路M1、電子開關(guān)M2、恒流源M3、電流檢測(cè)器M4、延時(shí)器M5、準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6、電壓平衡窗口電路M7、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8、輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9、LED推動(dòng)器M10。
元件:或非門U1、或門U2、反相器U3、閘壓跟隨器U4、反相器U5、誤差放大器U6、隔離電壓控制器U7、隔離開/關(guān)控制器U8、PWM控制推動(dòng)器U9。穩(wěn)壓管DZ1-DZ3、發(fā)光二極管DS1-DS6,二極管D1-D4、電阻R1-R11、電容C1-C7、三極管Q1-Q2、高頻變壓器B1、插座J1、插頭P1、插座J4、插座J6、穩(wěn)壓器W、負(fù)載LR。
~220V市電輸入端連接整流濾波電路E1的1腳和4腳,整流濾波電路E1的2腳連接高頻變壓器B1的5腳、輔助電源E2的1腳,輔助電源E2的2腳連接電壓Vs接點(diǎn)、守候電路M1的1腳和電子開關(guān)M2的1腳,電子開關(guān)M2的2腳連接電壓Vc接點(diǎn)、恒流源M3的1腳、穩(wěn)壓管DZ1、電容C2、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的1腳,短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的2腳連接二極管D3,二極管D3連接輸出電壓Vo接點(diǎn)、電容C6、輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9兩個(gè)輸入端、主電源E4的誤差放大器U6的1腳、電阻R10、插座J1的1腳、主電源E4的開關(guān)整流二極管D4,或非門U1的3腳連接測(cè)試點(diǎn)T1、二極管D1、二極管D2、電阻R1,二極管D1連接電子開關(guān)M2的3腳、守候電路M1的2腳,或非門U1的2腳連接延時(shí)器M5,或非門U1的1腳連接故障信號(hào)F6接點(diǎn)、電流檢測(cè)器M4的3腳,電流檢測(cè)器M4的1腳連接恒流源M3的2腳,電流檢測(cè)器M4的2腳連接準(zhǔn)電壓VG接點(diǎn)、守候電路M1的3腳、電容C3、準(zhǔn)電壓VG電壓窗口限幅器M6輸入端、電壓平衡器E3的電壓平衡窗口電路M7輸入端、電壓平衡器E3的電阻R7、插座J1的2腳、閘壓跟隨器U4的1腳,閘壓跟隨器U4的2腳連接輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9的另一輸入端、電容C5、電阻R11、基準(zhǔn)電壓Vg接點(diǎn)、主電源E4的電容C7和誤差放大器U6的2腳,電壓平衡器E3的電阻R7連接電壓平衡器E3的電容C4和電壓平衡窗口電路M7的基準(zhǔn)電壓REF2輸入端,或門U2的6腳連接測(cè)試點(diǎn)T2、延時(shí)器M5、電阻R2,或門U2的1腳連接Vc欠壓故障信號(hào)F1接點(diǎn)、和反相器U3的2腳,反相器U3的1腳連接電阻R5和穩(wěn)壓管DZ1,或門U2的2腳連接短路故障信號(hào)F2接點(diǎn)、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的3腳,或門U2的3腳連接輸出電壓Vo偏離基準(zhǔn)電壓Vg故障信號(hào)F3接點(diǎn)、電阻R8和輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9的輸出端,或門U2的4腳連接準(zhǔn)電壓VG超出本實(shí)用新型設(shè)定電壓范圍故障信號(hào)F4接點(diǎn)、電阻R4和準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6輸出端,或門U2的5腳連接準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)故障信號(hào)F5接點(diǎn)、電阻R3和電壓平衡器E3的電壓平衡窗口電路M7輸出端,準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6的基準(zhǔn)電壓REF1輸入端連接穩(wěn)壓管DZ2、電阻R6,電阻R6連接電壓Vc接點(diǎn),電阻R2連接三極管Q1的基極,三極管Q1的集電極連接測(cè)試點(diǎn)T3、二極管D2、電阻R1、電容C1、穩(wěn)壓管DZ3,穩(wěn)壓管DZ3連接測(cè)試點(diǎn)T4、閘壓跟隨器U4的3腳、隔離開/關(guān)控制器U8、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的4腳和反相器U5的1腳,反相器U5的2腳連接電阻R9,電阻R9連接三極管Q2的基極,三極管Q2的集電極連接電阻R10,隔離開/關(guān)控制器U8連接主電源E4的PWM控制推動(dòng)器U9的2腳,主電源E4的誤差放大器U6的3腳連接主電源E4的隔離電壓控制器U7、主電源E4的電容C7,主電源E4的隔離電壓控制器U7連接主電源E4的PWM控制推動(dòng)器U9的1腳,PWM控制推動(dòng)器U9的3腳連接高頻變壓器B1的3腳,高頻變壓器B1的1腳連接二極管D4。
電壓Vc接點(diǎn)連接LED推動(dòng)器M10,LED推動(dòng)器M10的輸入端分別連接故障信號(hào)F1、故障信號(hào)F2、故障信號(hào)F3、故障信號(hào)F4、故障信號(hào)F5、故障信號(hào)F6接點(diǎn),LED推動(dòng)器M10的輸出端又分別連接發(fā)光管DS1、發(fā)光管DS2、發(fā)光管DS3、發(fā)光管DS4、發(fā)光管DS5、發(fā)光管DS6。電壓Vc接點(diǎn)連接準(zhǔn)電壓表Vm1和輸出電壓表Vm2,準(zhǔn)電壓表Vm1連接準(zhǔn)電壓VG接點(diǎn),輸出電壓表Vm2連接輸出電壓Vo接點(diǎn)。
插座J1連接插頭P1,插頭P1的a腳和P1的b腳分別連接DC用電器E5的負(fù)載LR和穩(wěn)壓器W,P1的c腳連接DC用電器E5負(fù)載LR和穩(wěn)壓器W的地端。
輔助電源E2的3腳、電阻R3、R4、R5、R8、R11、電容C1-C6、三極管Q1和三極管Q2發(fā)射極、插座J1的3腳、插座J4的11腳、插座J6的11腳和發(fā)光二極管DS1-DS6陰極都接地;整流濾波電路E1的3腳、輔助電源E2的4腳和PWM控制推動(dòng)器U9的4腳連接熱地。插座J4和插座J6的1到10腳分別連接F1-F5、Vg、Vo、VG、Vc、Vs。
圖8所示,機(jī)殼1內(nèi)安裝有三個(gè)本實(shí)用新型,機(jī)殼1的面板上設(shè)有顯示屏Ms、指示燈DS,機(jī)殼1的前面板上設(shè)有三個(gè)插座J1,以及插座J4和USB插座J5,機(jī)殼1的側(cè)面板上設(shè)有市電交流插頭P,三個(gè)插座J1分別通過三個(gè)插頭P1連接筆記本電腦2、LED燈3、電視4,插座J4通過插頭P4連接外接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備5,USB插座J5通過USB插頭P5連接手機(jī)6。
參見圖9,插頭P1前端均設(shè)有內(nèi)側(cè)正電極片a、中心短電針b,外側(cè)負(fù)電極片C前端凸起(稱豬拱插頭)。目的是中心短電針b早于內(nèi)側(cè)正電極a和外側(cè)負(fù)電極c退出插座J1,斷開電路,提前給主電源E4一個(gè)關(guān)機(jī)信號(hào),快速將輸出電壓Vo拉低,當(dāng)插頭P1完全退出插座J1時(shí),輸出電容C6上的電荷已剩不多,減少了正負(fù)電極退出時(shí)對(duì)設(shè)備的電流沖擊。
筆記本電腦2、LED燈3、電視4內(nèi)部安裝有不同電壓的穩(wěn)壓器W插入本實(shí)用新型時(shí)可自動(dòng)檢測(cè),按照穩(wěn)壓器W上的電壓上電。外接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備5是負(fù)責(zé)遠(yuǎn)距離監(jiān)控,經(jīng)電子開關(guān)掃描分別對(duì)三個(gè)本實(shí)用新型的各點(diǎn)電壓和故障的采集,對(duì)其實(shí)施延時(shí)、啟動(dòng)和控制輸出各自所需電壓。利用手機(jī)6采集各本實(shí)用新型的各級(jí)電壓和故障信號(hào),也能發(fā)送控制信號(hào),可以作為檢測(cè)設(shè)備維修本實(shí)用新型。本實(shí)用新型本身具有各種電壓和故障檢測(cè)機(jī)構(gòu),而且基準(zhǔn)電壓受外部控制,很容易與外部設(shè)備溝通。
顯示屏Ms可通過對(duì)三個(gè)本實(shí)用新型進(jìn)行電子開關(guān)掃描,顯示準(zhǔn)電壓VG和輸出電壓Vo,如圖8中,當(dāng)插頭P1插入插座J1時(shí)(接通筆記本電腦2)首先在顯示屏Ms上可以看到的是準(zhǔn)電壓VG,該電壓就是筆記本電腦2上穩(wěn)壓器W提供的“額定電壓”,第一個(gè)本實(shí)用新型開始自檢和對(duì)筆記本電腦2進(jìn)行相關(guān)檢測(cè),幾秒后檢測(cè)無故障就開始供電,顯示屏Ms顯示輸出電壓Vo,準(zhǔn)電壓VG與輸出電壓Vo一定相等,兩電壓不相等時(shí)輸出電壓Vo迅速為“0”,停止供電,于是本實(shí)用新型檢測(cè)后,顯示屏Ms上打出故障信息(如DC導(dǎo)線過細(xì)、電器短路、負(fù)載過荷、電壓超范圍等等)。筆記本電腦2提供的電壓為21.1V(事先放置21.1V穩(wěn)壓器W),該電壓作為本實(shí)用新型的準(zhǔn)電壓VG,顯示“準(zhǔn)電壓21.1V”,供電時(shí)顯示“輸出電壓21,1V”,當(dāng)然插頭P1也可以插入另外一個(gè)本實(shí)用新型插座J1效果完全一樣,不會(huì)因?yàn)槭褂闷渌緦?shí)用新型而改變準(zhǔn)電壓和輸出電壓,即筆記本電腦2不論使用那一個(gè)本實(shí)用新型都會(huì)輸出電壓21,1V(因本實(shí)用新型采用高精度“低漂移”的運(yùn)放跟隨),臺(tái)與臺(tái)之間電壓誤差非常小,遇有電壓21,1V偏離時(shí)本實(shí)用新型停止供電。同理LED燈3(內(nèi)裝18V穩(wěn)壓器),顯示屏Ms顯示“準(zhǔn)電壓18V”,幾秒鐘后供電,會(huì)顯示“輸出電壓18V”。電視機(jī)4的使用也是同理。
下面對(duì)本實(shí)用新型的原理做詳細(xì)說明:
1、啟動(dòng)電路
利用DC用電器控制本實(shí)用新型的延時(shí)、啟動(dòng),目的是穩(wěn)定電路、防止主電源開/關(guān)過頻沖擊電器。圖1所示,其電路由守候電路M1和電子開關(guān)M2組成。輔助電源E2(隔離DC-DC電壓變換器)始終向守候電路M1的1腳供電,守候電路M1的3腳探測(cè)準(zhǔn)電壓VG線路上是否連接穩(wěn)壓器W,用來檢測(cè)是否連接上DC用電器,如果沒有連接DC用電器,守候電路M1的3腳沒有感應(yīng),守候電路M1的2腳輸出為“0”,電子開關(guān)M2模塊不會(huì)向本實(shí)用新型電路供電(電壓Vc為“0”)。當(dāng)有DC用電器插入時(shí),守候電路M1的3腳探測(cè)到穩(wěn)壓器W的存在,守候電路M1的2腳端輸出高電平,電子開關(guān)M2導(dǎo)通供電。當(dāng)準(zhǔn)電壓VG電路上有電壓后,守候電路M1的2腳停止輸出高電平,完成啟動(dòng)。下一步交由二極管D1提供電流維持電子開關(guān)M2導(dǎo)通,實(shí)現(xiàn)開關(guān)自鎖。
2、準(zhǔn)電壓VG的建立
目的是在恒流電流作用下,利用穩(wěn)壓器W的端電壓作為本實(shí)用新型的準(zhǔn)電壓VG,最終成為基準(zhǔn)電壓Vg去控制輸出電壓Vo。圖1中由恒流源M3、電流檢測(cè)器M4、插座J1的2腳和插頭P1的b腳、穩(wěn)壓器W組成電流回路。電流從電壓Vc接點(diǎn)開始,經(jīng)恒流源M3恒流和電流檢測(cè)器M4檢測(cè),通過DC插座J1的2腳和插頭P1的b腳到穩(wěn)壓器W,再由插頭P1的c腳和插座J1的3腳連接到地。從而在穩(wěn)壓器W上獲得的電壓即為準(zhǔn)電壓VG。
3、提純準(zhǔn)電壓VG電路
目的是把準(zhǔn)電壓VG加工為基準(zhǔn)電壓Vg。與常用的適配器和充電器產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓有所不同,本實(shí)用新型不能把采集到的準(zhǔn)電壓VG直接作為基準(zhǔn)電壓Vg,因?yàn)榉€(wěn)壓器W斷開時(shí)準(zhǔn)電壓VG會(huì)沖高,來作為基準(zhǔn)電壓Vg是絕對(duì)不允許的,還因?yàn)樵趥鲗?dǎo)過程中,輔助電源供電電壓的高低、電流的大小,接插件的接觸不良,開機(jī)/關(guān)機(jī)時(shí)電壓、電流的過沖等等干擾,必須在這個(gè)易干擾的、易波動(dòng)的準(zhǔn)電壓VG中選擇一個(gè)穩(wěn)定的電壓點(diǎn)(閘壓),從這個(gè)穩(wěn)定的電壓點(diǎn)取出的信號(hào)為閘壓信號(hào)(測(cè)試點(diǎn)T4上的電壓信號(hào)),利用這個(gè)信號(hào)控制電壓跟隨器,讓正確的準(zhǔn)電壓VG通過閘壓跟隨器U4(注解: 閘壓跟隨器U4相當(dāng)于大壩的閘門,是根據(jù)下游的水位和災(zāi)害的程度有計(jì)劃的控制閘門,保證下游的水位正常)并對(duì)其進(jìn)行電流放大,才能輸出穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓Vg,與輸出電壓Vo一起分別送入誤差放大器U6后產(chǎn)生誤差電壓,去控制主電源E4的PWM控制推動(dòng)器U9輸出穩(wěn)定電壓Vo??磮D1組成元件有:閘壓跟隨器U4、誤差放大器U6,電容C5、電容C7、電阻R11。測(cè)試點(diǎn)T4是選擇正確穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓Vg伐值,達(dá)到這個(gè)伐值時(shí),測(cè)試點(diǎn)T4給閘壓跟隨器U4的3腳允許端的一個(gè)高電平,使閘壓跟隨器U4導(dǎo)通,準(zhǔn)電壓VG經(jīng)電流放大,就能作為主電源E4的基準(zhǔn)電壓Vg。當(dāng)準(zhǔn)電壓VG遇到開/關(guān)機(jī)、接觸不良或受到干擾時(shí),就會(huì)不穩(wěn)定而偏離,測(cè)試點(diǎn)T4的閘壓信號(hào)就會(huì)導(dǎo)致閘壓跟隨器U4的允許端為“0”,閘壓跟隨器U4截止,基準(zhǔn)電壓Vg為“0”V,輸出電壓Vo就為“0”V。電容C5和電阻R11是起穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓Vg的作用,這個(gè)穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓Vg 就是誤差放大器U6的基準(zhǔn)電壓Vg,它決定了輸出電壓Vo的大小。
4、電壓平衡器電路
目的是檢測(cè)準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)的幅度大小。當(dāng)遇到接插件接觸不良、穩(wěn)壓器W工作不穩(wěn)定、主電源E4輸出能力差、DC導(dǎo)線過細(xì)等都會(huì)影響到準(zhǔn)電壓VG的穩(wěn)定。準(zhǔn)電壓VG不穩(wěn)定時(shí),電壓平衡器E3輸出準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)故障信號(hào)T5為高電平,通過或門U2關(guān)閉主電源E4。圖1中的電壓平衡器E3由電阻R7、電容C4和電壓平衡窗口電路M7組成。天枰有砝碼才能稱東西,而電壓平衡器的“砝碼”就是由電阻R7和電容C4決定的基準(zhǔn)電壓REF2?;鶞?zhǔn)電壓REF2的建立是由準(zhǔn)電壓VG經(jīng)電阻R7對(duì)電容C4充電得到的,基準(zhǔn)電壓REF2和準(zhǔn)電壓VG兩個(gè)電壓不一致時(shí),電壓平衡窗口電路M7輸出高電平,產(chǎn)生故障信號(hào)T5。準(zhǔn)電壓VG建立后,經(jīng)電阻R7對(duì)電容C4開始充電,在充電過程中,準(zhǔn)電壓VG和基準(zhǔn)電壓REF2兩個(gè)電壓不一致;或在放電過程中,兩個(gè)電壓也是不一致,因此電容C4在充放電的過程中兩個(gè)電壓都不會(huì)一致,電壓平衡窗口電路M7只能輸出高電平(控制主電源關(guān)機(jī))。結(jié)論是:只要準(zhǔn)電壓VG不穩(wěn)定,也就是兩個(gè)電壓不平衡,故障信號(hào)T5為高電平,強(qiáng)制閘壓跟隨器U4截止,基準(zhǔn)電壓Vg為“0”V(不再受準(zhǔn)電壓VG或高或低的影響),主電源E4關(guān)機(jī)。當(dāng)電容C4不再充放電時(shí),準(zhǔn)電壓VG和基準(zhǔn)電壓REF2兩個(gè)電壓達(dá)到平衡,電壓平衡窗口電路M7輸出低電平(故障信號(hào)T5解除)。電壓平衡器E3電路也具有延時(shí)開機(jī)作用,避免開/關(guān)機(jī)或其它故障引起的電壓電流對(duì)設(shè)備的沖擊。
我們來看看電壓平衡器E3是怎樣檢測(cè)DC導(dǎo)線粗細(xì)的,參見圖6:圖中A-A和B-B虛線之間的導(dǎo)線La、Lb和Lc連接DC用電器E5,其中導(dǎo)線La連接主電源E4的輸出端,導(dǎo)線Lb連接輔助電源E2的恒流輸出端,導(dǎo)線Lc一端連接地⊥N,另一端連接地⊥N*。導(dǎo)線Lc越細(xì)電阻Rw阻值越大,電流流過時(shí)產(chǎn)生的壓降Vw也越大。恒流電流Iv從輔助電源E2出發(fā)經(jīng)導(dǎo)線Lb到穩(wěn)壓器W再到地⊥N*,再經(jīng)導(dǎo)線Lc到地⊥N。當(dāng)DC用電器E5連接上本實(shí)用新型時(shí),輔助電源E2首先送出恒流電流,經(jīng)導(dǎo)線Lb向穩(wěn)壓器W供電,穩(wěn)壓器W兩端產(chǎn)生電壓為Vr,由于電流非常小只有幾毫安,導(dǎo)線上的壓降可以忽略,這時(shí)電壓Vr等于電容C3兩端的準(zhǔn)電壓VG,這個(gè)電壓又經(jīng)電阻R7對(duì)電容C4充電(參見圖1)建立基準(zhǔn)電壓REF2,當(dāng)電容C4充電到與準(zhǔn)電壓VG相等時(shí),經(jīng)延時(shí)后,主電源E4開機(jī)供電,(參見圖6)輸出電流Io經(jīng)導(dǎo)線La→負(fù)載LR→地⊥N*→導(dǎo)線Lc→地⊥N,當(dāng)負(fù)載LR比較大時(shí),電流Io也較大,大電流通過細(xì)導(dǎo)線Lc時(shí),導(dǎo)線兩端電壓Vw升高,Vw=(Iv+Io)×Rw,這時(shí)準(zhǔn)電壓VG突然升高為Vw+Vr(準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)較大),這個(gè)瞬間上升的電壓與電容C4上存貯的暫時(shí)不變的基準(zhǔn)電壓REF2發(fā)生偏離,電壓平衡窗口電路M7的一個(gè)輸入端電壓為“Vr”,而另一個(gè)輸入端電壓為“Vw+Vr”,輸入端兩電壓平衡被打破,輸出故障信號(hào)T5(高電平),使主電源關(guān)機(jī)停止供電。所以遇有導(dǎo)線過細(xì)時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī),同時(shí)故障信號(hào)T5送給指示燈或顯示屏顯示,表明“DC導(dǎo)線過細(xì)”。這里順便說一下、從圖6中可以看出,穩(wěn)壓器W上的電壓Vr是在DC用電器E5一側(cè)產(chǎn)生的,因此無論負(fù)載LR變化大小,受導(dǎo)線及接插件上的壓降Vw影響較小,可以提高輸入電壓Vin的精確度和穩(wěn)定度?,F(xiàn)有外置DC電源的基準(zhǔn)電壓是在DC電源內(nèi)部,輸入電壓Vin易受導(dǎo)線電阻影響較大。
5、電壓Vc欠壓保護(hù)
目的是因電壓Vc欠壓而影響本實(shí)用新型的穩(wěn)定,影響準(zhǔn)電壓VG達(dá)不到要求,必須要欠壓保護(hù)。圖1所示、欠壓保護(hù)是由穩(wěn)壓管DZ1、電阻R5、反相器U3組成。建立準(zhǔn)電壓VG是靠電壓Vc提供的,為了保證這個(gè)電壓正確無誤,就必須保證電壓Vc正常,避免電壓下跌。當(dāng)電壓Vc正常時(shí)穩(wěn)壓管DZ1擊穿導(dǎo)通,經(jīng)反相器U3反相后輸出低電平,Vc欠壓故障信號(hào)F1為“0”,允許主電源E4開機(jī)(如果有其它故障時(shí)主電源還是不能開機(jī));當(dāng)電壓Vc欠壓時(shí),穩(wěn)壓管DZ1截止,電阻R5拉“0”,經(jīng)反相器U3輸出高電平,Vc欠壓故障信號(hào)F1為高電平, 強(qiáng)制主電源E4關(guān)機(jī)。電壓Vc回復(fù)正常后解除欠壓故障信號(hào)F1。
6、短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路
目的是在主電源E4開機(jī)送電前對(duì)DC用電器E5進(jìn)行短路檢測(cè),同時(shí)防止主電源開啟時(shí)輸出電壓Vo沖高(硬啟動(dòng))。圖1中是由短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8和二極管D3組成。當(dāng)DC用電器插入本實(shí)用新型時(shí)首先對(duì)負(fù)載進(jìn)行短路檢測(cè),如果有短路故障,短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的3腳輸出短路故障信號(hào)F2為高電平,不讓主電源E4開機(jī)。由于輸出電壓Vo范圍比較大,線圈匝數(shù)也比較多,輸出電壓Vo為低壓時(shí)開機(jī)瞬間輸出電壓Vo會(huì)沖高,然后回落到正常值,極易損壞低電壓DC用電器,所以提前對(duì)輸出電壓Vo線路上加一點(diǎn)電壓電流,也是短路故障檢測(cè)后的遺留電壓,使誤差放大器U6正相輸入端電壓略大一點(diǎn)反相輸入端,事先給誤差放大器U6一個(gè)錯(cuò)覺,在電容C7的作用下,主電源開機(jī)瞬間就可抑制輸出電壓Vo沖高,防止硬啟動(dòng),主電源E4開機(jī)后,測(cè)試點(diǎn)T4(高電平)向短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的4腳提供關(guān)閉信號(hào),這時(shí)二極管D3反向堵塞,短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路停止工作。
7、電壓窗口限幅保護(hù)電路
本實(shí)用新型大多采用冷檢測(cè)和冷保護(hù),所以本實(shí)用新型比現(xiàn)有的充電器和適配器保護(hù)更完善。
目的是本實(shí)用新型向DC用電器供電前,檢測(cè)到DC用電器E5電壓(穩(wěn)壓器W上的電壓既準(zhǔn)電壓VG)超過本實(shí)用新型輸出電壓Vo設(shè)定值時(shí),故障信號(hào)F4為高電平,不啟動(dòng)主電源E4,輸出的電壓為“0”。一個(gè)本實(shí)用新型輸出電壓范圍不可能太大,為了適應(yīng)更多DC用電器的需要,可制定不同輸出電壓范圍的本實(shí)用新型,例如辦公用的本實(shí)用新型輸出電壓范圍可設(shè)定在0-25V,凡是超過25V的DC用電器,本實(shí)用新型會(huì)輸出故障信號(hào)F4,阻止本實(shí)用新型開機(jī)送電,發(fā)光二極管DS4點(diǎn)亮,或帶有顯示屏的還可以告知“您的電器電壓超出本電源輸出電壓范圍”。如果給電動(dòng)車充電,本實(shí)用新型輸出電壓范圍可設(shè)定在36V-90 V之間,如果電瓶上的穩(wěn)壓器W給出的準(zhǔn)電壓VG低于36V或高于90V本實(shí)用新型無輸出,并由指示燈或顯示屏告知。只有在本實(shí)用新型輸出設(shè)定的電壓范圍內(nèi),DC用電器才能控制本實(shí)用新型輸出自己所需電壓,這個(gè)電壓范圍是由準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6、穩(wěn)壓管DZ2和電阻R6完成的(圖1所示)。電流從電壓Vc接點(diǎn)經(jīng)電阻R6在穩(wěn)壓管DZ2上建立基準(zhǔn)電壓REF1,這個(gè)電壓和準(zhǔn)電壓VG在準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6內(nèi)部進(jìn)行分壓比較,從而限定了輸出電壓Vo范圍。當(dāng)DC用電器E5插入時(shí),恒流電流Iv流經(jīng)穩(wěn)壓器W產(chǎn)生準(zhǔn)電壓VG,當(dāng)這個(gè)電壓超出本實(shí)用新型自身設(shè)置的電壓范圍時(shí),故障信號(hào)F4為高電平,本實(shí)用新型始終不送電并顯示告知,同時(shí)經(jīng)延時(shí)器M5延時(shí),電子開關(guān)M2截止,本實(shí)用新型回到守候狀態(tài)停止顯示;當(dāng)這個(gè)電壓沒有超出本實(shí)用新型設(shè)置的電壓范圍時(shí),故障信號(hào)F4為低電平,允許主電源E4開機(jī)供電。
8、輸出電壓Vo監(jiān)視保護(hù)電路
準(zhǔn)電壓VG由閘壓跟隨器U4進(jìn)行電流放大后得到基準(zhǔn)電壓Vg送入誤差放大器U6的2腳反相輸入端,輸出電壓Vo送入正相輸入端,兩者進(jìn)行比較放大輸出電壓誤差信號(hào),經(jīng)隔離電壓控制器U7,控制PWM控制推動(dòng)器U9,經(jīng)高頻變壓器B1變換電壓后,由開關(guān)整流二極管D4整流,電容C6濾波,輸出電壓Vo。從基準(zhǔn)電壓Vg輸入到主電源E4輸出的輸出電壓Vo再到用電器E5的負(fù)載LR這一路出現(xiàn)故障時(shí),必定要反映到輸出電壓Vo的穩(wěn)定,用穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓Vg監(jiān)視輸出電壓Vo是一個(gè)好辦法,可以全程監(jiān)視輸出電壓Vo的“產(chǎn)出和消費(fèi)”。這個(gè)監(jiān)視電路是由輸出電壓Vo監(jiān)視器M9和電阻R8組成的,以基準(zhǔn)電壓Vg作為輸出電壓Vo監(jiān)視器M9的基準(zhǔn)電壓,當(dāng)輸出電壓Vo偏離基準(zhǔn)電壓Vg較大時(shí),故障信號(hào)F3(高電平),強(qiáng)制主電源E4關(guān)閉,發(fā)光二極管DS3點(diǎn)亮。它可以檢測(cè)本實(shí)用新型的輸出能力和DC用電器過荷。
9、關(guān)閉電路
目的是收集各種故障信號(hào),遇有某一故障時(shí),主電源E4不啟動(dòng)或關(guān)閉,同時(shí)開始顯示參數(shù),顯示一段時(shí)間后本實(shí)用新型關(guān)閉。關(guān)閉分為兩級(jí),第一級(jí)關(guān)閉電路滯后于第二級(jí)關(guān)閉電路,第二級(jí)關(guān)閉電路以最快速度關(guān)閉主電源E4,停止對(duì)外供電;然后經(jīng)(延時(shí)器M5)延時(shí)一段時(shí)間后使第一級(jí)關(guān)閉電路關(guān)閉,輔助電源E2停止對(duì)本實(shí)用新型供電??傊诙?jí)關(guān)閉電路管主電源E4停機(jī);第一級(jí)關(guān)閉電路管本實(shí)用新型關(guān)機(jī)機(jī)。
第一級(jí)關(guān)閉電路是由或非門U1、延時(shí)器M5、二極管D1和電子開關(guān)M2為主,延時(shí)關(guān)閉本實(shí)用新型各電路的供電。目的是為了穩(wěn)定主電源E4徹底關(guān)閉,防止輸出電壓Vo反彈;另外給顯示電路留有一段時(shí)間顯示?;蚍情TU1的2腳輸入端來自延時(shí)器M5的輸出端(高電平),或者來自電流檢測(cè)器M4的3腳的故障信號(hào)F6(高電平),都能使或非門U1的3腳輸出端為低電平,二極管D1截止,電子開關(guān)M2失電而截止,本實(shí)用新型轉(zhuǎn)為守候狀態(tài)。另外電容C1上的電荷通過二極管D2放電,使測(cè)試點(diǎn)T3為低電平。
第二級(jí)關(guān)閉電路是以或門U2、電阻R2和三極管Q1為主,負(fù)責(zé)以上5種故障信號(hào)的收集、集中工作,只要遇有5種故障之一,首先快速關(guān)閉主電源E4,又經(jīng)延時(shí)器M5延時(shí)后使第一級(jí)關(guān)閉電路關(guān)閉?;蜷TU2輸入端凡是遇到故障信號(hào)有高電平時(shí),或門U2的6腳輸出端測(cè)試點(diǎn)T2也為高電平,經(jīng)電阻R2限流使三極管Q1導(dǎo)通,拉低測(cè)試點(diǎn)T3電位;另一路延時(shí)器M5開始延時(shí),經(jīng)延時(shí)后交給第一級(jí)關(guān)閉電路(或非門U1)關(guān)閉,進(jìn)入守候狀態(tài)。
第一級(jí)關(guān)閉電路(或非門U1的3腳輸出低電平)和第二級(jí)關(guān)閉電路(或門U2的6腳輸高電平)關(guān)閉時(shí)都會(huì)使測(cè)試點(diǎn)T3為低電平,經(jīng)穩(wěn)壓管DZ3使測(cè)試點(diǎn)T4快速失電,導(dǎo)致閘壓跟隨器U4和隔離開關(guān)控制器U8關(guān)閉,促使主電源E4盡快關(guān)閉。
關(guān)閉電路是本實(shí)用新型使用和推廣的安全保障,只要有故障存在本實(shí)用新型在第一時(shí)間內(nèi)毫不猶豫的關(guān)掉主電源E4,稍后輔助電源E2停止對(duì)本實(shí)用新型各電路供電,守候電路M1開始工作,待故障消除后會(huì)自動(dòng)開機(jī)。
10、輸出電壓濾波電容泄放電路
當(dāng)主電源E4關(guān)閉后,濾波電容C6仍然存有電荷,會(huì)對(duì)插頭、插座有電流沖擊,也會(huì)對(duì)下一個(gè)DC用電器E5有電壓電流沖擊,因此有必要添加濾波電容電荷泄放電路,(圖1中)由反向器U5、電阻R9、三極管Q2、電阻R10組成。當(dāng)測(cè)試點(diǎn)T4為高電平時(shí)(主電源E4開機(jī)),反向器U5的2腳輸出低電平,經(jīng)電阻R9,三極管Q2截止,不影響輸出電壓Vo;當(dāng)測(cè)試點(diǎn)T4為低電平時(shí)(主電源E4關(guān)閉),反向器U5的2腳輸出高電平,經(jīng)電阻R9限流,三極管Q2導(dǎo)通,又經(jīng)電阻R10限流,于是濾波電容C6對(duì)地放電。
11、顯示電路
目的是利用電表(或顯示屏)直觀了解DC用電器的準(zhǔn)電壓VG和輸出電壓Vo,還可以利用指示燈(或顯示屏)顯示各種故障信息。當(dāng)DC用電器插入本實(shí)用新型時(shí),本實(shí)用新型就會(huì)首先顯示DC用電器的準(zhǔn)電壓VG和故障信息,等到供電時(shí)顯示輸出電壓Vo。組成部分是由LED推動(dòng)器M10、發(fā)光二極管DS1-DS6、電壓表Vm1和Vm2。有條件的話,加裝如圖7本實(shí)用新型的電路,能顯示所有的電壓信息和故障處理信息。
LED推動(dòng)器M10是推動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)光的模塊,LED推動(dòng)器M10的輸入信號(hào)分別是故障信號(hào)F1(欠壓故障)、故障信號(hào)F2(短路故障)、故障信號(hào)F3(輸出電壓Vo偏離基準(zhǔn)電壓Vg故障)、故障信號(hào)F4(準(zhǔn)電壓超出本實(shí)用新型設(shè)定電壓范圍故障),故障信號(hào)F5 (準(zhǔn)電壓波動(dòng)故障)、故障信號(hào)F6(恒流故障)。這些故障信號(hào)推動(dòng)各自發(fā)光二極管,那一個(gè)燈亮,說明對(duì)應(yīng)那一個(gè)故障。
當(dāng)DC用電器插入時(shí),電壓表Vm1就顯示準(zhǔn)電壓VG,延時(shí)后主電源E4開啟,電壓表Vm2顯示輸出電壓Vo。當(dāng)有故障時(shí)主電源E4無輸出,電壓表Vm2顯示輸出電壓Vo為“0”。
LED推動(dòng)器M10和電壓表(或液晶顯示電路)的供電是由電源Vc供給,電壓Vc是由電子開關(guān)M2控制的,前面說到的遇有故障時(shí),延時(shí)器M5延時(shí)一段時(shí)間后,電子開關(guān)M2截止,所有顯示電路關(guān)閉。在延時(shí)期間顯示電路會(huì)工作一段時(shí)間,使人們可以看清故障所在,然后停止顯示,本實(shí)用新型進(jìn)入守候狀態(tài)。
12、接口電路
圖4和圖8中插座J4是直接連接外部設(shè)備接口,通過這個(gè)接口可以測(cè)試各點(diǎn)電壓,便于調(diào)試和維修,可以遠(yuǎn)程監(jiān)控,簡(jiǎn)化遙控電路。
圖7所示的插座J6(為圖5中的插座J6)連接插頭P6,插頭P6連接數(shù)字接口電路M12,數(shù)字接口電路M12連接單片機(jī)(微型計(jì)算機(jī))M11、顯示屏Ms、USB插座J5。數(shù)字接口電路M12從插頭P6輸入的各種故障信號(hào)及電壓信號(hào),經(jīng)單片機(jī)M11對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行數(shù)字處理,把信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字和文字由顯示屏顯示,通過USB插座J5和外界通信,可控制本實(shí)用新型的開關(guān)機(jī)和電壓;能采集本實(shí)用新型的各級(jí)電壓和各種故障信息。很容易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線和有線網(wǎng)絡(luò)控制,本實(shí)用新型自動(dòng)控制能力強(qiáng)所以外接設(shè)備電路十分簡(jiǎn)單。圖8所示:網(wǎng)絡(luò)設(shè)備5的插頭P4插入插座J4,可以遠(yuǎn)距離監(jiān)控本實(shí)用新型,很方便的控制每一個(gè)DC用電器,插座J4也可以連接報(bào)警器,如防盜、停電、故障等,也可以連接維修設(shè)備。手機(jī)6通過USB插頭P5插入U(xiǎn)SB插座J5連接本實(shí)用新型,可以檢測(cè)和控制本實(shí)用新型,可以設(shè)置本實(shí)用新型的各項(xiàng)參數(shù)。
總之,圖1所示,DC用電器E5中除了具有負(fù)載LR外,還有別于現(xiàn)有的DC用電器,其中加裝幾分錢的芝麻大小的穩(wěn)壓器W,穩(wěn)壓器W可理解為記憶DC用電器E5的“額定電壓”,本實(shí)用新型依照這個(gè)穩(wěn)壓器W提供的穩(wěn)壓電壓,進(jìn)行一系列的檢測(cè)后,符合要求的,便向DC用電器供電,輸出電壓就是穩(wěn)壓器W提供的電壓,不同電壓值的穩(wěn)壓器W,輸出的電壓也不同。
~220V市電經(jīng)整流濾波電路E1整流濾波后,分兩路供電:一路到主電源E4高頻變壓器B1的5腳待命,一路經(jīng)輔助電源E2進(jìn)行DC-DC隔離電壓變換,變換后的電壓Vs又分兩路供電:一路供守候電路M1;一路供電子開關(guān)M2。當(dāng)沒有DC用電器E5插入時(shí),守候電路M1的3腳無感應(yīng)電壓,電子開關(guān)M2截止,后續(xù)電路不工作(電壓Vc為0),本實(shí)用新型處于守候狀態(tài)。當(dāng)有DC用電器E5插入時(shí),守候電路M1的3腳接收到感應(yīng)電流或電壓信號(hào),守候電路M1的2腳通知電子開關(guān)M2導(dǎo)通,建立電壓Vc,向恒流源M3供電,當(dāng)恒流電流正常時(shí),電流檢測(cè)器M4的3腳輸出故障信號(hào)F6為低電平,或非門U1的1腳為低電平,或非門U1的2腳也為低電平(由于延時(shí)器M5的存在,即使如果有其它故障使測(cè)試點(diǎn)T2為高電平,延時(shí)器M5輸出暫時(shí)也會(huì)為低電平),或非門U1的3腳輸出端測(cè)試點(diǎn)T1為高電平,二極管D1導(dǎo)通來維持電子開關(guān)M2導(dǎo)通,守候電路M1完成啟動(dòng)任務(wù)退出,形成開關(guān)自鎖,向本實(shí)用新型的五條電路供電是:
第一條電路向短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8供電,向負(fù)載電路輸出一定的低電壓和小電流,實(shí)現(xiàn)短路檢測(cè)和主電源E4軟啟動(dòng)。
第二條電路是最重要的一條電路,大多數(shù)的控制電路是圍繞這條電路展開的,是關(guān)系到輸出電壓Vo的質(zhì)量。恒流電流Iv從電子開關(guān)M2的2腳出發(fā),經(jīng)恒流源M3→電流檢測(cè)器M4→插座J1的2腳→插頭P1的b腳→穩(wěn)壓器W→插頭P1的c腳→插座J1的3腳到地,在穩(wěn)壓器W上產(chǎn)生的電壓降作為本實(shí)用新型的準(zhǔn)電壓VG,控制以下三個(gè)電路:
、準(zhǔn)電壓VG送到閘壓跟隨器U4的1腳,受測(cè)試點(diǎn)T4閘壓信號(hào)控制,輸出基準(zhǔn)電壓Vg送給誤差放大器U6。
、準(zhǔn)電壓VG送到準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6,負(fù)責(zé)檢測(cè)基準(zhǔn)電壓VG的波動(dòng)范圍,設(shè)定電壓上下限,凡DC用電器工作電壓符合要求的,本實(shí)用新型供電;遇有超出設(shè)定的電壓上下限時(shí),本實(shí)用新型不供電。
、準(zhǔn)電壓VG送到電壓平衡器E3,也是檢測(cè)基準(zhǔn)電壓VG的波動(dòng)的,當(dāng)發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)電壓VG波動(dòng)時(shí),本實(shí)用新型關(guān)機(jī)。
準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6和電壓平衡器E3的區(qū)別在于兩個(gè)基準(zhǔn)電壓不同,基準(zhǔn)電壓REF1是一個(gè)固定電壓,而基準(zhǔn)電壓REF2是準(zhǔn)電壓VG的暫穩(wěn)電壓。
第三條電路向LED推動(dòng)器M10供電,點(diǎn)亮發(fā)光二極管DS1-DS6故障燈。
第四條電路向數(shù)碼電壓表Vm1和Vm2供電,點(diǎn)亮“準(zhǔn)電壓VG”和“輸出電壓Vo”。
第五條電路向插座J4的9腳和插座J6的9腳供電、通過插座向設(shè)備提供電能。
當(dāng)出現(xiàn)接觸不良、導(dǎo)線過細(xì)、穩(wěn)壓器W不穩(wěn)定、人為故障等等,都能使準(zhǔn)電壓VG、基準(zhǔn)電壓Vg和輸出電壓Vo不穩(wěn),通過以下故障信息關(guān)閉主電源E4,停止供電:
、遇有電壓Vc欠壓時(shí):穩(wěn)壓管DZ1、電阻R5和反相器U3組合輸出欠壓故障信號(hào)F1。
、遇有短路故障時(shí):短路檢測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8的3腳輸出故障信號(hào)F2。
、遇有輸出電壓Vo偏離基準(zhǔn)電壓Vg故障時(shí):電阻R8和輸出電壓監(jiān)測(cè)器M9組合輸出故障信號(hào)F3。
、遇有準(zhǔn)電壓超出本實(shí)用新型設(shè)定電壓范圍故障時(shí):電阻R6、穩(wěn)壓管DZ2、準(zhǔn)電壓VG窗口限幅器M6和電阻R4組合輸出故障信號(hào)F4。
、遇有準(zhǔn)電壓波動(dòng)故障時(shí):電壓平衡器E3輸出故障信號(hào)F5。
得到這些故障信號(hào)后由或門U2進(jìn)行處理,輸入端凡有故障信號(hào)(高電平),輸出端的測(cè)試點(diǎn)T2就為高電平,于是電阻R2和三極管Q1拉低測(cè)試點(diǎn)T3電位,及時(shí)通知主電源E4關(guān)機(jī);同時(shí)延時(shí)器M5開始延時(shí),給顯示電路留有顯示時(shí)間,延時(shí)后給或非門U1的2腳輸入一個(gè)高電平,使輸出為低電平,二極管D2導(dǎo)通,加速電容C1放電,另一個(gè)二極管D1截止,電子開關(guān)M2也跟著截止,停止供電,守候電路M1重新開始工作。
當(dāng)有DC用電器E5(添加了穩(wěn)壓器W,適配插頭、插座和導(dǎo)線)插入本實(shí)用新型時(shí),在沒有故障的情況下,本實(shí)用新型由等待變?yōu)檠訒r(shí)啟動(dòng),電子開關(guān)M2導(dǎo)通自鎖,測(cè)試點(diǎn)T1保持高電平,由電阻R1對(duì)電容C1充電,測(cè)試點(diǎn)T3電壓開始升高,當(dāng)電壓達(dá)到穩(wěn)壓管DZ3門限時(shí)擊穿(目的是啟動(dòng)延時(shí)時(shí)間長(zhǎng),關(guān)閉時(shí)間短),測(cè)試點(diǎn)T4變?yōu)楦唠娖剑搪窓z測(cè)兼軟啟動(dòng)電路M8停止工作;閘壓跟隨器U4導(dǎo)通,輸入是準(zhǔn)電壓VG,輸出是基準(zhǔn)電壓Vg,電容C5和電阻R11是穩(wěn)定基準(zhǔn)電壓Vg,與輸出電壓Vo分別進(jìn)入誤差放大器U6的兩個(gè)輸入端,經(jīng)誤差放大,輸出誤差放大信號(hào),通過隔離電壓控制器U7去控制PWM控制推動(dòng)器U9,另外測(cè)試點(diǎn)T4的高電平通過隔離開/關(guān)控制器U8控制PWM控制推動(dòng)器U9開啟,推動(dòng)高頻變壓器B1把高壓+B變換為低壓、經(jīng)二極管D4整流、電容C6濾波、輸出電壓Vo,通過插座J1和插頭P1連接,輸送給用電器E5的負(fù)載LR;同時(shí)測(cè)試點(diǎn)T4的高電平使三極管Q2截止。
當(dāng)插頭P1拔出插座J1時(shí),首先插頭P1的b腳脫離插座J1的2腳。恒流電流中斷,準(zhǔn)電壓VG升高,產(chǎn)生故障信號(hào)拉低測(cè)試點(diǎn)T3電位,經(jīng)門限穩(wěn)壓管DZ3,又拉低測(cè)試點(diǎn)T4電位(低電平),去控制三路:一路關(guān)斷閘壓跟隨器4,使基準(zhǔn)電壓Vg迅速為“0”;一路通過隔離開/關(guān)控制器U8快速關(guān)閉PWM控制推動(dòng)器U9;一路通過反相器U5、電阻R9、使三極管Q2導(dǎo)通、電阻R10限流,把電容C6上的電荷盡快放掉,最后插頭P1的a腳和P1的c腳脫離插座J1的1腳和J1的3腳,濾波電容上的電壓已快速下降,在插頭拔出瞬間,電火花減少,能防止電器損壞和電鍵燒蝕,可延長(zhǎng)電器壽命,還可以避免輸出電容C6上遺留電荷對(duì)下一個(gè)DC用電器的沖擊。
本實(shí)用新型供電對(duì)象是DC用電器,幾乎囊括了辦公、家用、通信、娛樂等,如收音機(jī)、手機(jī),LED燈、影碟機(jī)、筆記本電腦、路由器、機(jī)頂盒、電視機(jī)及多種小電器等等,這些DC用電器統(tǒng)一接口后,在加裝穩(wěn)壓器W,我們不用考慮電壓、正負(fù)極、是否有故障,可以隨意插拔,當(dāng)遇有接觸不良,導(dǎo)線過細(xì),電壓超范圍,本實(shí)用新型都能自動(dòng)處理,如果有故障還會(huì)顯示告訴你。本實(shí)用新型輸出電壓會(huì)隨著您的DC用電器走,準(zhǔn)確而穩(wěn)定,稍有差池立即停機(jī)。本實(shí)用新型無機(jī)械開關(guān),是利用插頭插拔控制本實(shí)用新型的;或DC用電器本身具有電子自動(dòng)開關(guān)系統(tǒng)控制本實(shí)用新型的;或來自網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)控制本實(shí)用新型的。本實(shí)用新型主電源關(guān)機(jī)后,本實(shí)用新型處于守候狀態(tài),守候電路守候電流僅有幾十微安的損耗(因準(zhǔn)電壓VG電路上沒有穩(wěn)壓器W接入,電流沒有形成回路,電流損耗少),本實(shí)用新型的守候損耗比現(xiàn)有的待機(jī)損耗要少,十分省電。
網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來,DC用電器增多,特別是便攜式電器增多、便攜DC電源使用不便且使用率不高、電子垃圾的增多,網(wǎng)絡(luò)控制不方便,多年來DC電源沒有多大的改觀。本實(shí)用新型吸取了內(nèi)置和外置DC電源的優(yōu)點(diǎn),使內(nèi)置用電器減輕整機(jī)重量、外形變薄、干擾減少、熱量降低;使外置DC電源不用一對(duì)一,不用攜帶,減少導(dǎo)線壓降影響。本實(shí)用新型開辟了使用DC電源的另一使用途經(jīng),把DC電源的固定電壓輸出變?yōu)楸粍?dòng)電壓輸出,既當(dāng)適配器又當(dāng)充電器,筆記本電腦也好,手機(jī)也好,還有顯示器、電視機(jī)、打印機(jī)、掃描儀、機(jī)頂盒等等眾多的DC用電器,都可以使用同臺(tái)本實(shí)用新型,起到一機(jī)多用的效果。
通過多年的試用可證明本實(shí)用新型比現(xiàn)有的DC電源更可靠,更方便、故障少,電壓精度高。輸出電壓Vo是由基準(zhǔn)電壓Vg控制的,基準(zhǔn)電壓Vg是由準(zhǔn)電壓VG控制的,準(zhǔn)電壓VG是由DC用電器中的穩(wěn)壓器W穩(wěn)壓電壓Vr控制的,歸納起來就是輸出電壓Vo等于穩(wěn)壓器W上的電壓Vr,如果輸出電壓Vo偏離壓Vr,本實(shí)用新型立即停止供電。本實(shí)用新型的目的就在于此。從理論上和實(shí)踐上,在電壓精確度、穩(wěn)定度上要優(yōu)于現(xiàn)有DC電源。
本實(shí)用新型即可組合,也可單用,只要有足夠的功率,幾乎能帶動(dòng)多種辦公,家用、通信、學(xué)習(xí)和娛樂設(shè)備。本實(shí)用新型會(huì)更好的為DC用電器做好供電服務(wù),提高電壓和電流質(zhì)量,成為DC用電器的真正公仆電源。
以上雖然根據(jù)附圖表對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明,但不僅限于此具體實(shí)施方式,本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)此具體技術(shù)方案進(jìn)行的各種等同、變形處理,也在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。