穩壓電源延時充電式無級高位跟蹤系統的製作方法
2023-07-16 10:09:06
專利名稱：穩壓電源延時充電式無級高位跟蹤系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電子技術領域，屬於電源類產品，是一種穩 壓電源延時充電式無級高位跟蹤系統。
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背景技術：
當前，對於直流穩壓、穩流電源的開發，效率高、輸 出電壓紋波小始終是電源的兩大基本要求。
目前，具有效率高、重量輕、體積小、攜帶便利等優點的開關電源， 迎合了當今市場的需求，成為直流電源類的主流產品，但是其輸出電壓紋 波大、不易^^等缺點使得很多對電源要求較高或用於實驗教學、實驗測 量等場合的電子部件不便使用開關電源，而叫歐的工頻式電源，都採用繼 電器切換變壓器輸出抽頭的方式，其提高效率的空間極其有限。
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發明內容
本發明的目的是要克服現有電源類產品輸出電壓紋波 大、效率低，不易檢修等缺點，提供一種穩壓電源延時充電式無級高位 跟蹤系統。
本發明的具體方案是穩壓電源延時充電式無級高位跟蹤系統， 其特徵是具有兩個環路共同控制延時開關比較器組成，第一個環路 由全波整流電路、全波信號取樣電路、同步方波發生器、延時開關比 較器、可控矽依次連接而成；第二環路由全波整流電路、可控矽、功 率濾波器、輸出調整功率管依次連接，並由輸出調整功率管的前端通 過差壓標準轉換電路與輸出調整功率管的尾端一起，控制連接差壓比 較兼積分濾波器，再接延時開關比較器反回可控矽。
本發明通過控制可控矽開關延時時間的方式，使功率濾波電容用 無損耗的方式獲得不同的充電電壓、使穩壓電源輸出功率管輸入端 (集電極)與輸出端(發射極)始終保持一個固定的電壓差(全程無 級高位跟蹤)、最終達到了使穩壓電源始終保持較高的效率的目的。 其結構簡單、工作可靠。卿
圖1是本發明的方框原理圖； 圖2是本發明的電路設計原理圖； 圖3是控制波形變換原理之圖一； 圖4是控制波形變換原理之圖二； 圖5是控制波形變換原理之圖三；
圖6是輸出電壓較高時的跟蹤電壓波形變換原理之圖一； 圖7是輸出電壓較高時的跟蹤電壓波形變換原理之圖二； 圖8是輸出電壓較低時的跟蹤電壓波形變換原理之圖一； 圖9是輸出電壓較低時的跟蹤電壓波形變換原理之圖二； 圖10是^支設變壓器的輸出端為理想電壓源時功率濾波電容上的充 電電壓波形圖11是實際變壓器的輸出端為功率濾波電^^供的充電電壓波形圖。 (E)
具體實施例方式
參見圖l,本發明具有兩個環路共同控制延時開關比較器組成，第 一個環路由全波整流電路、全波信號取樣電路、同步方波發生器、延 時開關比較器、可控矽依次連接而成；第二環路由全波整流電路、可 控矽、功率濾波器、輸出調整功率管依次連接，並由輸出調整功率管 的前端通過差壓標準轉換電路與輸出調整功率管的尾端一起，控制連 接差壓比較兼積分濾波器，再接延時開關比較器反回可控矽。
本發明的工作原理參見圖1,系統電路由兩個環路共同控制延時開 關比較器，改變可控矽的導通時間，使功率濾波電容獲得不同的最大 充電電壓。
第一個環路從全波整流開始，通過全波信號取樣，比較器，產生
同步方波；再轉換成同步三角波，送到延時開關比較器。
第二個環路也從全波整流開始，通過可控矽、功率濾波，至輸出 調整功率管，再由輸出調整功率管的a端通過差壓標準轉換，與輸出調 整功率管的c端一起，控制差壓比較兼積分濾波器的輸出電壓。同步三角波與比較兼積分濾波器的輸出電壓共同控制延時開關比較 器輸出正向脈衝的延時時間，來調整可控矽整流後的全波波形上導通時 間的相對位置，從而達到控制功率濾波電容的最大充電電壓的目的。
調整管(功率輸出管)差壓轉換電路，使b點的電壓始終比a點的電 壓低固定的3V,差壓比較兼積分濾波電路將b點和c點的電壓差進行比 較、變成波動較為平緩的浮動電壓送到延時比較開關的反相輸入端。
工頻電壓同步取樣電^各將整流後的全波波形變成同步方波、同步 三角波發生器將同步方波變成同步三角波，再送到延時比較開關的同
相車lr入端。
延時比較開關輸出方波電壓的上升簷；受差壓比較兼積分濾波器 和同步三角波發生器的信號控制，改變可控矽的導通延時時間，使功 率濾波電容的最大充電電壓受到控制。
本發明的具體電路結構參見圖2，由穩壓二極體W1 (約3V)和恆流 電路組成差壓轉換電路，使b點的電壓始終比a點的電壓低固定的3V, 並通過電阻R4接在差壓比較兼積分濾波器T2的反相輸入端，調整管D2 的發射極c點(電源的+V輸出端)接在差壓比較器T2的同相輸入端，共 同組成比較器兼積分濾波器(輸出電壓變化速率控制在50V/s左右，電 壓的波動較為平緩)。
此時，就能使調整管T2集電極電壓的平均值高於發射極電壓3V左 右的時候；差壓比較兼積分濾波器T2的輸入端處於過零比較狀態。比 較電壓的輸出端會以速率大約50V/s的、較為平緩的浮動電壓，通過反 向器T3加到延時比較開關T6的反相輸入端。
同步方波比較器T4的方波電壓通過簡單的積分式三角波發生器T5 變換成同步三角波，輸出端的三角波再送到延時比較開關T6的同相輸
入端o
延時比較開關輸出端方波電壓的正向啟動時間，就會受受功率管
T2輸入端(集電極)與輸出端(發射極)電壓差的控制，調整可控矽 Kl的開關時間。可控矽K1的受控開關時間，使功率濾波電容C1的充電電壓的最大 值；被控制在比功率管T2輸出電壓始終高一個固定電壓值(3V)的狀 態。最終達到使穩壓電源始終保持較高的效率的目的。
本發明的控制波形變換原理，參見圖3、 4、 5,工頻電壓同步取樣 電^各是將變壓器整流後的全波電壓波形作為取樣信號。
同步方波發生電路是將工頻電壓加在同步方波比較器T4的反相輸
入端，使同步方波比較輸出與全波電壓波形同步的反向方波電壓，並 送至簡易三角波轉換器T5，變成同步三角波。同步三角波再送至延時 比較開關T6的同相輸入端。
當穩壓電源輸出電壓受到調整時，差壓比較兼積分濾波器的輸出 電壓作為延時比較開關的門限電壓；與同相輸入端的同步三角波共同 對可控矽的開關延時時間進行控制。
本發明輸出電壓較高時的跟蹤電壓波形變換原理參見圖6、 7,穩 壓電源輸出電壓調高時，差壓比較兼積分濾波器T2的輸出電壓；作為 延時開關比較器的門限電壓會下降；使可控矽K1的開通時間提前，功 率濾波電容C1就能在全波電壓上得到較大的充電電壓，功率濾波電容 Cl的電壓平均值因此而上升。
本發明輸出電壓較低時的跟蹤電壓波形變換原理參見圖8、 9,穩 壓電源輸出電壓調低時，差壓比較兼積分濾波器T2的輸出電壓；作為 延時開關比較器T6的門限電壓會上升；使可控矽K1的開通時間滯後， 功率濾波電容C1就只能在全波電壓上得到較小的充電電壓，功率濾波 電容C1的電壓平均值因此而下降。
本發明中如果假設變壓器的輸出端為理想電壓源，那麼功率濾波 電容C 1上的電壓就應當是如圖10所示的波形，充電電壓有陡峭的上升 簷，這就會產生強大的瞬間衝擊電流而造成器件的損壞和幹擾。
但變壓器的輸出端實際上不是理想電壓源，而是內阻具有電感的性 質。所以功率濾波電^C1上實際的電壓就^^圖11所示的波形，充電電壓 有較為柔緩的上升簷，這就不會產生瞬間的強大衝擊電流所it^的危害。
權利要求
1.穩壓電源延時充電式無級高位跟蹤系統，其特徵是具有兩個共同控制延時開關比較器組成，第一個環路由全波整流電路、全波信號取樣電路、同步方波發生器、延時開關比較器、可控矽依次連接而成；第二環路由全波整流電路、可控矽、功率濾波器、輸出調整功率管依次連接，並由輸出調整功率管的前端通過差壓標準轉換電路與輸出調整功率管的尾端一起，控制連接差壓比較兼積分濾波器，再接延時開關比較器反回可控矽。
全文摘要
一種穩壓電源延時充電式無級高位跟蹤系統，其特徵是具有兩個環路共同控制延時開關比較器組成，第一個環路由全波整流電路、全波信號取樣電路、同步方波發生器、延時開關比較器、可控矽依次連接而成；第二環路由全波整流電路、可控矽、功率濾波器、輸出調整功率管依次連接，並由輸出調整功率管的前端通過差壓標準轉換電路與輸出調整功率管的尾端一起，控制連接差壓比較兼積分濾波器，再接延時開關比較器反回可控矽；本發明解決了普通開關電源輸出電壓紋波大、不易檢修的缺點，特別適合用於實驗教學、實驗測量以及對電源穩定性要求較高場合。
文檔編號G05F1/56GK101493711SQ200810046800
公開日2009年7月29日 申請日期2008年1月24日 優先權日2008年1月24日
發明者琦 彭, 李任青 申請人:湖北師範學院