一種帶自耦變壓器的穩壓裝置的製作方法
2023-06-03 02:59:01 1
專利名稱：一種帶自耦變壓器的穩壓裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電源領域，尤其涉及一種運用於UPS電源和光伏離網逆變器電源的帶自耦變壓器的穩壓裝置。
背景技術：
隨著科學技術的不斷進步，對UPS電源和光伏離網逆變器電源的要求也越來越高，電源向高節能、高轉換效率、帶載能力強及多用途化發展已是社會發展的必然趨勢。這種嚴酷的應用條件勢必對電源的要求比較高，那麼電源的抗負載衝擊能力的大小就成為了一個考驗電源優劣的重要指標。從UPS電源和光伏離網逆變器電源頻率工作方式來看，UPS電源和光伏離網逆變器電源分為高頻和低頻電源兩種。高頻的UPS電源和光伏離網逆變器電源的AC-AC由於運用了升壓電路PFC、高頻隔離變壓器、整流和濾波電路後而使之電源轉換效率較低且抗負載衝擊能力較弱，故用戶在使用為感性、容性的負載電器(如:空調)時必須選用數倍於負載功率的UPS電源和光伏離網逆變器電源才能啟動一臺感性、容性的負載電器(如:空調)進行工作。眾所周知，感性、容性的負載電器(如:空調)在啟動一瞬間時其啟動電流比較高，但一旦工作起來後其工作電流又比較小，這樣就造成了極大的資源浪費導致使用成本較高，故用戶有空調時在選型方面一般都會避開高頻的UPS電源和光伏離網逆變器電源而用低頻的UPS電源和光伏離網逆變器電源。目前，傳統低頻的UPS電源和光伏離網逆變器電源的電路結構複雜，元器件數量眾多，可靠性差、成本高且市電穩壓範圍比較窄，輸出電壓控制精度也不高，這樣就造成了其電源輸出電壓漂移比較大，客戶在使用照明電器時常常遇到燈光閃爍或電源不能工作的現象，給用戶帶來了很大的不便。
實用新型內容本實用新型是要解決現有技術的上述問題，提出一種能適應較寬輸入電壓穩定輸出電壓的帶自耦變壓器的穩 壓裝置。為解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案是設計一種帶自耦變壓器的穩壓裝置，其包括:電壓信號檢測電路，連接輸入火線和輸入零線，用於檢測輸入電源，輸出電壓信號；控制模塊，連接電壓信號檢測電路，具有多個控制輸出端，根據電壓信號數值的高低，從控制輸出端發出控制信號；驅動模塊，具有與控制輸出端數量相等的驅動輸入端和驅動輸出端，驅動輸入端對應連接的控制輸出端，由相應的驅動輸出端發出放大的控制信號；開關模塊，具有與驅動輸出端數量相等的開關輸入端和開關輸出端、以及一個火線輸入端和操作電源端，開關輸入端一一對應連接驅動輸出端；根據所述控制信號將火線輸入端擇一連接一個開關輸出端；自耦變壓器，具有一個繞組，繞組一端連接輸入零線和輸出零線，繞組中部接出多個抽頭，繞組另一端和抽頭與開關輸出端一一對應連接，所述抽頭中的一個連接輸出火線。所述自耦變壓器具有依次排列的第一至第四抽頭，離輸出零線較近的抽頭為第一抽頭，第四抽頭連接所述輸出火線，控制模塊具有5個控制輸出端，驅動模塊具有5個驅動輸入端和驅動輸出端，開關模塊具有5個開關輸入端和開關輸出端。所述控制模塊採用ULN2003型號的單片機，所述控制輸出端皆通過一個電阻連接驅動輸入端。所述開關模塊包括第一至第五繼電器，第一至第五繼電器線圈的一端通過開關輸入端分別對應連接驅動模塊驅動輸出端，第一至第五繼電器線圈的另一端並聯後接操作電源端；其中第一繼電器的靜觸點連接火線輸入端，動斷觸點連接第二繼電器的靜觸點;第二繼電器的動斷觸點連接所述第一抽頭，動合觸點連接第三繼電器的靜觸點；第三繼電器的動斷觸點連接所述第二抽頭，動合觸點連接第四繼電器的靜觸點；第四繼電器的動斷觸點連接所述第三抽頭，動合觸點連接第五繼電器的靜觸點；第五繼電器的動斷觸點連接所述第四抽頭，動合觸點連接所述繞組另一端。所述驅動模塊採用PIC16F73型號的驅動晶片。所述驅動模塊包括第一至第五三極體，第一至第五三極體的基極分別通過驅動輸入端對應連接所述控制輸出端、發射極接地，其中第一三極體集電極連接所述第一繼電器線圈的一端；第二三極體集電極連接所述第二繼電器線圈的一端；第三三極體集電極連接所述第三繼電器線圈的一端；第四三極體集電極連接所述第四繼電器線圈的一端；第五三極體集電極連接所述第五繼電器線圈的一端。上述自耦變壓器具有一輔助線圈，輔助線圈串接一個二極體，向所述開關模塊的操作電源端供電，並連接一穩壓模塊；穩壓模塊向控制模塊供電。
與現有技術相比，本實用新型輸入電壓寬，輸出電壓控制精度高，實用性強、性能優良、電源轉換效率高、操作簡單、安全係數好、對電源本身無破壞性。它一方面避免了高頻的UPS電源和光伏離網逆變器電源的轉換效率較低且抗負載衝擊能力較弱的問題，另一方面也避免了低頻的UPS電源和光伏離網逆變器電源的電路結構複雜，元器件數量眾多，可靠性差、成本高且市電穩壓範圍比較窄，輸出電壓控制精度也不高導致用戶在使用照明電器時常常遇到燈光閃爍或電源不能工作的問題。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作出詳細的說明，其中:
圖1為本實用新型較佳實施例的原理框圖；圖2為本實用新型一個實施例的電路圖；圖3為本實用新型另一個實施例的電路圖。
具體實施方式
本實用新型揭示了一種帶自耦變壓器的穩壓裝置，參看圖1，其包括:依次連接的電壓信號檢測電路、控制模塊、驅動模塊、開關模塊、自耦變壓器。其中電壓信號檢測電路，連接輸入火線和輸入零線，用於檢測輸入電源，輸出電壓信號；控制模塊，連接電壓信號檢測電路，具有多個控制輸出端，根據電壓信號數值的高低，從控制輸出端發出控制信號，各控制輸出端組成一組控制信號，以對應不同數值的電壓信號；驅動模塊，具有與控制輸出端數量相等的驅動輸入端和驅動輸出端，驅動輸入端一一對應連接的控制輸出端，由相應的驅動輸出端發出放大的控制信號；開關模塊，具有與驅動輸出端數量相等的開關輸入端和開關輸出端、以及一個火線輸入端和操作電源端，開關輸入端對應連接驅動輸出端；根據所述控制信號將火線輸入端擇一連接一個開關輸出端；自耦變壓器，具有一個繞組，繞組一端連接輸入零線和輸出零線，繞組中部接出多個抽頭，繞組另一端和抽頭與開關輸出端一一對應連接，所述抽頭中的一個連接輸出火線。控制模塊根據不同的輸入電壓發出不同的控制信號，驅動模塊將該控制信號放大給驅動模塊，驅動模塊根據不同的控制信號導通自耦變壓器中相應的線圈，使自耦變壓器的輸出保持恆定。參看圖2和圖3示出的實施例，自耦變壓器具有依次排列的第一至第四抽頭，離輸出零線較近的抽頭為第一抽頭，第四抽頭連接所述輸出火線0UT-L。在該例中，繞組一端為OVac端，接輸入零線IN-N和輸出零線0UT-N。繞組另一端為250Vac端，第一抽頭為130Vac端、第二抽頭為160Vac端、第三抽頭為190Vac端、第四抽頭為220Vac端。依據輸入電源電壓的不同，將輸入火線IN-L連接到不同埠，使得輸出火線OUT-L維持在恆定電壓220伏。為人與該自耦變壓器相配套，控制模塊具有5個控制輸出端，驅動模塊具有5個驅動輸入端和驅動輸出端，開關模塊具有5個開關輸入端和開關輸出端。參看圖2和圖3示出的實施例，控制模塊採用ULN2003型號的單片機，所述控制輸出端皆通過一個電阻連接驅動輸入端。該控制晶片單片機Ul具有28位腳，Ul的14腳接Rl的2腳、Ul的5腳接R2的2腳、Ul的4腳接R3的2腳、Ul的3腳接R4的2腳、Ul的2腳接R5的2腳，Ul的5腳接直流5V電源，Ul的8腳和19腳接地，Ul的I腳為復位管腳，Ul的I腳接電容C2和電阻R6的其中一端，電容C2的另一端接電容Cl的一端同時接地，電阻R6的另一端接電容的另一端同時接直流5V電源。參看圖2和圖3示出的實施例，開關模塊包括第一至第五繼電器(Kl至K5)，第一至第五繼電器線圈的一端通過開關輸入端分別對應連接驅動模塊驅動輸出端，第一至第五繼電器線圈的另一端並聯後接操作電源端直流12V ;其中第一繼電器Kl的靜觸點(Kl的I腳)，連接火線輸入端IN-L，動斷觸點(即常閉觸點，Kl的2腳)連接第二繼電器K2的靜觸點；第二繼電器K2的動斷觸點連接所述第一抽頭130Vac端，動合觸點(即常開觸點，K2的3腳)連接第三繼電器K3的靜觸點；第三繼電器K3的動斷觸點連接所述第二抽頭160Vac端，動合觸點連接第四繼電器K4的靜觸點；第四繼電器K4的動斷觸點連接所述第三抽頭190Vac端，動合觸點連接第五繼電器K5的靜觸點；第五繼電器K5的動斷觸點連接所述第四抽頭220Vac端，動合觸點連接所述繞組另一端250Vac端。參看圖2示出的實施例，驅動模塊採用PIC16F73型號的驅動晶片。該驅動晶片U2具有16位腳，U2的7腳接Kl線圈的一端(Kl的4腳)，U2的6腳接K2線圈的一端，U2的5腳接K3線圈的一端，U2的4腳接K4線圈的一端，U2的1、2、3腳並聯後接K5線圈的一端，U2的8腳接地，U2的9腳接12V直流電，U2的10腳接Rl的I腳，U2的11腳接R2的I腳，U2的12腳接R3的I腳，U2的13腳接R4的I腳，U2的14、15、16腳並聯後接R5的I腳。參看圖3示出的另一個實施例，該實施例與圖中實施例的區別在於驅動模塊不同。本例中，驅動模塊包括第一至第五三極體(Ql至Q5)，第一至第五三極體的基極分別通過驅動輸入端對應連接所述控制輸出端、發射極接地，其中第一三極體Ql集電極連接所述第一繼電器Kl線圈的一端(Kl的4腳)；第二三極體Q2集電極連接所述第二繼電器K2線圈的一端；第三三極體Q3集電極連接所述第三繼電器K3線圈的一端；第四三極體Q4集電極連接所述第四繼電器K4線 圈的一端；第五三極體Q5集電極連接所述第五繼電器K5線圈的一端。在上述實施例中，自耦變壓器具有一輔助線圈Tl，輔助線圈串接一個二極體D1，向所述開關模塊的操作電源端提供12伏直流電，並連接一穩壓模塊(本例為三端穩壓器U2)，U2的5V直流輸出端連接控制模塊，向Ul供電。下面以圖3示出的電路為例，描述本裝置工作原理:當市電進來時，首先通過電壓信號檢測電路對市電輸入電壓進行檢測，並將其結果傳給Ul的7腳，Ul根據不同的輸入電壓通過2、3、4、5和14腳發出不同的控制信號。比如市電是130V，Ul的14、5腳輸出低電平，三極體Ql、Q2截止，繼電器Kl、K2失電不動作，輸入火線IN-L通過K1、K2的觸點傳導到自耦變壓器130Vac端，自耦變壓器工作在升壓模式，輸出電流由220Vac端輸出，實現了穩壓的目的。比如市電是250V，U1的14腳輸出低電平，Ul的5、4、3、2腳輸出高電平，三極體Ql截止，Q2、Q3、Q4、Q5導通，繼電器Kl失電不動作，K2至K5得電吸合，輸入火線IN-L通過Kl至K5的觸點傳導到自耦變壓器250Vac端，自耦變壓器工作在降壓模式，輸出電流由220Vac端輸出，實現了穩壓的目的。藉此，不論市電是130Vac、160Vac、190Vac、220Vac還是250Vac，Ul調整其輸出的控制信號，驅動繼電器組按一定的規律動作，自稱變壓器輸出電壓均為220Vac。
驅動模塊採用PIC16F73型號的驅動晶片時，本裝置工作原理與上述相同，故不再贅述。以上實施例僅為舉例說明，非起限制作用。任何未脫離本申請精神與範疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含於本申請的權利要求範圍之中。
權利要求1.一種帶自耦變壓器的穩壓裝置，其特徵在於包括: 電壓信號檢測電路，連接輸入火線和輸入零線，用於檢測輸入電源，輸出電壓信號；控制模塊，連接電壓信號檢測電路，具有多個控制輸出端，根據電壓信號數值的高低，從控制輸出端發出控制信號； 驅動模塊，具有與控制輸出端數量相等的驅動輸入端和驅動輸出端，驅動輸入端一一對應連接的控制輸出端，由相應的驅動輸出端發出放大的控制信號； 開關模塊，具有與驅動輸出端數量相等的開關輸入端和開關輸出端、以及一個火線輸入端和操作電源端，開關輸入端一一對應連接驅動輸出端；根據所述控制信號將火線輸入端擇一連接一個開關輸出端； 自耦變壓器，具有一個繞組，繞組一端連接輸入零線和輸出零線，繞組中部接出多個抽頭，繞組另一端和抽頭與開關輸出端一一對應連接，所述抽頭中的一個連接輸出火線。
2.如權利要求1所述的穩壓裝置，其特徵在於:所述自耦變壓器具有依次排列的第一至第四抽頭，離輸出零線較近的抽頭為第一抽頭，第四抽頭連接所述輸出火線，控制模塊具有5個控制輸出端,驅動模塊具有5個驅動輸入端和驅動輸出端,開關模塊具有5個開關輸入端和開關輸出端。
3.如權利要求2所述的穩壓裝置，其特徵在於:所述控制模塊採用ULN2003型號的單片機，所述控制輸出端皆通過一個電阻連接驅動輸入端。
4.如權利要求3所述的穩壓裝置，其特徵在於:所述開關模塊包括第一至第五繼電器，第一至第五繼電器線圈的一端通過開關輸入端分別對應連接驅動模塊驅動輸出端，第一至第五繼電器線圈的另一端並聯後接操作電源端；其中 第一繼電器的靜觸點連接火線輸入端，動斷觸點連接第二繼電器的靜觸點； 第二繼電器的動斷觸點連接所述第一抽頭， 動合觸點連接第三繼電器的靜觸點； 第三繼電器的動斷觸點連接所述第二抽頭，動合觸點連接第四繼電器的靜觸點； 第四繼電器的動斷觸點連接所述第三抽頭，動合觸點連接第五繼電器的靜觸點； 第五繼電器的動斷觸點連接所述第四抽頭，動合觸點連接所述繞組另一端。
5.如權利要求4所述的穩壓裝置，其特徵在於:所述驅動模塊採用PIC16F73型號的驅動晶片。
6.如權利要求4所述的穩壓裝置，其特徵在於:所述驅動模塊包括第一至第五三極體，第一至第五三極體的基極分別通過驅動輸入端對應連接所述控制輸出端、發射極接地，其中 第一三極體集電極連接所述第一繼電器線圈的一端； 第二三極體集電極連接所述第二繼電器線圈的一端； 第三三極體集電極連接所述第三繼電器線圈的一端； 第四三極體集電極連接所述第四繼電器線圈的一端； 第五三極體集電極連接所述第五繼電器線圈的一端。
7.如權利要求1至6任一項所述的穩壓裝置，其特徵在於:所述自耦變壓器具有一輔助線圈，輔助線圈串接一個二極體，向所述開關模塊的操作電源端供電，並連接一穩壓模塊；穩壓模塊向控制模塊供電。
專利摘要本實用新型公開了一種帶自耦變壓器的穩壓裝置，其包括依次連接的電壓信號檢測電路、控制模塊、驅動模塊、開關模塊、自耦變壓器，電壓信號檢測電路檢測輸入電壓，控制模塊根據不同的輸入電壓發出不同的控制信號，驅動模塊將該控制信號放大給驅動模塊，驅動模塊根據不同的控制信號導通自耦變壓器中相應的線圈，使自耦變壓器的輸出保持恆定。本實用新型輸入電壓寬，輸出電壓精度高，對電源本身無破壞性，具有實用性強、性能優良、轉換率高、操作簡單、安全係數好的優點。避免了現有電路轉換效率較低、抗負載衝擊能力較弱的問題，以及電路結構複雜、元器件數量多、可靠性差、成本高，且輸入電壓窄，輸出電壓精度低的問題。
文檔編號G05F1/56GK203102061SQ20132000305
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月5日 優先權日2013年1月5日
發明者廖永春, 李勝龍, 鍾遠亮, 周強, 陳恆留 申請人:深圳市晶福源電子技術有限公司