晶閘管特種直流穩壓電源裝置的製作方法
2023-05-08 04:25:06 1
專利名稱：晶閘管特種直流穩壓電源裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及晶閘管直流穩壓電源裝置，尤其是指一種大容量的晶閘管特種直流穩壓電源裝置。
在
背景技術：
中，對於10KVA容量的晶閘管直流穩壓電源來說，不論是民用，還是軍事上用，其體積龐大，各種電器元件繁多，電器元件集成化較差，分離元件較多，如見圖12所示，這是為飛彈設計地面用的晶閘管直流穩壓電源的控制電路裝配外形圖，其外形尺寸240×360×320毫米3，體積顯然龐大。整機電性能指標較低，可靠性較差。其它電磁元件如變壓器、電抗器，因鐵芯材料的導磁率低，不但體積大，而且電性能穩定性差。對於整機來講，其控制電路裝置是核心，是指揮中心。
本實用新型的目的是為了克服背景技術中的不足之處，研製一種新型的大容量晶閘管特種直流穩壓電源裝置，改進其控制電路裝置，提高控制電路控制性能，減少整機體積，降低製造成本，提高各種電性能指標和延長使用壽命。
本實用新型的技術解決方案如下包括脈衝形成及功率放大⑦、調節器及保護單元⑨及穩壓電源⑧組成控制電路裝置③，其特點是，脈衝形成及功率放大⑦由三組集成觸發器KJ輸出經六組二極體D、三極體T推動脈衝變壓器MB1～6輸出雙脈衝信號，其輸出插口111、g1～6、A3、B3、C3，其電路輸入信號插口204；穩壓電源⑧由三組矽橋QL1～3分別經三組穩壓集成片W、輸出穩壓電源，其輸出插口207、208、209；調節器及保護單元⑨由實現晶閘管直流穩壓電源電壓穩定度的調節器和過流、過壓保護電路組成，調節器由運算放大器IC1經插口210輸入反饋信號與插口219輸入基準電源相比較得出差值信號輸入，運算放大器IC1放大輸出推動三極體T2輸出，其輸出插口204，過流保護電路由運算放大器IC2和串聯的電阻R9及電位器W4對電流信號放大輸出，與基準電壓比較，其差值過流信號經運算放大器IC3推動三極體T3、T4控制繼電器J2執行電流保護工作，運算放大器C4經輸入插口210和05採樣與基準信號比較，其差值過壓信號經運算放大器IC4推動三極體T3和T4控制繼電器J2執行過壓保護工作，另一路過壓保護電路由電位器W12經三極體T5、電位器W13控制繼電器J4執行過壓保護工作。
本實用新型的技術解決方案還包括在脈衝形成及功率放大⑦，一組的集成觸發器輸入腳9、11、12並聯電阻R24、R25、R26及R30，公共線電位線W10兩端接公共線05和電阻R24，電位器W10控制端接電阻R25，同步電源插口230、232、234分別經電位器W7、W8、W9接集成觸發器8腳，電阻R26接集成觸發器4腳形成鋸齒波，調節器輸出插口204經電阻R24接集成觸發器9腳以改變觸發脈衝的相移，控制晶閘管工作點測試插口85接電阻R25提供偏壓，穩壓電源插口208接集成觸發器5腳、3腳，穩壓電源插口207接集成觸發器16腳和電阻R30，集成觸發器輸出1腳並聯二極體D6和D7，二極體D6另一端接第六組輸出二極體D15，二極體D7另一端並接三極體T1基極和第二組輸出二極體D20，三極體T1輸出經脈衝變壓器MB1、二極體D9、D10作輸出，其插口g1和111，同理集成觸發器輸出腳15並聯二極體D12和D21，二極體D12另一端接第三組輸出二極體D13，二極體D21並聯三極體T基極和第五組輸出二極體D18，三極體T經脈衝變壓器MB4、二極體D輸出，其插口g4和A3，同理第二、三組集成觸發器KJ輸出經二極體D13～20、三極體T、脈衝變壓器MB2、3、5、6輸出，其插口g3、111，g6、B3，g5、111，g2、C3，控制晶閘管KP1～6輸出直流電壓值。
在穩壓電路⑧中，三組經變壓後的交流電源插口227和226、225和224、229和228分別經三組矽橋QL1～3、並聯的電容C18和C15、C20和C13、C23和C16聯結三個穩壓集成片W，三個穩壓集片W輸出端分別並聯電容C19和C14、C21和C12、C22和C17、由電容C14作為輸出+15V電源插口207，由電容C12作為輸出-15V電源插口208，電容C17作為輸出+24V電源插口209，其公共電容接點插口05作為公共線。
在調節器及保護單元⑨中，調節器電路包括運算放大器IC1輸入端2和3並聯二極體D1和D2，運算放大器IC1輸入端2並聯電阻R2、R1、R4及串聯的電容C7和電位器W1，反饋信號輸入插口210經電阻R1進入運算放大器IC1輸入2腳，控制基準電源輸入的電位器W5二端接+15V電源插口202和公共線插口05，控制端接插口219，插口219經電阻R2與運算放大器IC1輸入端(2)的反饋信號電壓進行比較，經電阻R4放大，電阻R4與消振串聯的電容C7和電位器W1並聯，其輸出端連接運算放大器IC1輸出，運算放大器IC1輸出端經三極體T2基極，由集電極輸出，其插口204與脈衝形成及功率放大⑦中輸入插口204對應相連，過流保護電路包括運算放大器IC2輸入端2和3連接輸入過流信號插口04和05，串聯的電阻R9和電位器W4兩端連接運算放大器IC2輸出端2和輸出端，作為提高IC2的放大倍數，運算放大器IC3輸入端3連接運算放大器IC2輸出端，其輸入端2連接可調基準電壓的電位器W2，其輸出端6經二極體D3、三極體T3、T4連接繼電器J2作過流保護控制工作，過壓保護電路包括低壓交流電源輸入插口、223和222、221和220分別經矽橋QL5和QL4連接並聯的電容C1和C8、C3和C10，電容C8和C10又分別經穩壓集成片W並聯的電容C2和C9、C4和C1，電容C9一端作為-15V電源插口203，電容C11一端作位+15V電源插口202，電容C公共連接點作為公共線插口05，運算放大器IC4輸入端2連接可調基準電壓的電位器W3，其採樣輸入端3連接插口05和電阻R13，電阻R13另一端接反饋信號電壓插口210，其輸出端經二極體D4、三極體T3、T4連接繼電器J2作過壓保護控制工作，過壓保護電路還包括公共線插口05經電位器W12、三極體T5、繼電器J4連接電位器W13，輸入過壓信號插口07並連三極體T5發射極和電容C28，電容C28另一端連接電位器W12，控制繼電器J4作過壓保護工作，整個電路的輸出插口為204、02、20、21、05、26、03和07。
本實用新型的
如下圖1是去掉門後的電源櫃外觀示意圖。
圖2是去掉門後的電源櫃外觀示意圖。
圖3是整體外觀示意圖。
圖4是電源櫃體電路方框圖。
圖5是主電路結構工作原理圖。
圖6是控制電路結構工作原理圖。
圖7是副電路同步變壓器結構工作原理圖。
圖8是副電路電源變壓器結構工作原理圖。
圖9是控制電路中脈衝形成及功率放大電路原理圖。
圖10是控制電路中穩壓電源電路原理圖。
圖11是控制電路中調節器保護單元電路原理圖。
圖12是背景技術中的控制電路裝配外觀示意圖。
上述圖中標號說明如下①主電路，②濾波迴路，③控制電路裝置，④同步變壓器，⑤電源變壓器，⑥原老式控制電路箱體，⑦脈衝形成及功率放大，⑧穩壓電源，⑨調節器保護單元，⑩整機電源櫃。
下面依附圖作進一步的詳細說明參見圖1，主電路①主要由整流變壓器和晶閘管橋整流電路組成，其電源櫃⑩內上面裝配晶閘管橋整流電路，下面裝配整流變壓器。參見圖2，在電源櫃⑩內正面下方裝配濾波迴路②，上方裝配控制電路裝置③、同步變壓器④和電源變壓器⑤，其中控制電路裝置③尺寸為300×210×30，體積減小很多。參見圖3，電源櫃⑩正面門上有電壓表和電流表，以及調節旋鈕。參見圖4，這是電路總框圖，電源380V交流電經整流變壓器及晶閘管橋路①、濾波器及取樣環節②，由控制電路裝置③控制直流電輸出。參見圖5，這是主電路①和濾波迴路②，主電路①中，輸入端A、B、C經常開觸點Jc接整流變壓器ZLB初級A1、B1、C1，整流變壓器ZLB次級A2、B2、C2經保險絲KRD1、KRD2、KRD3接晶閘管橋整流電路A3、B3、C3，晶閘管橋整流電路插口111經濾波迴路②中電感L和電容Co，由插口113和114輸出所需直流電源，在電路輸出處插口04和05接電流表 插口06接電壓表 並聯的電位器W14控制端插口210作為反饋電源信號接控制電路③。整個工作原理是這樣，主電路①將交流電通過整流變壓器經晶閘管橋整流，用觸發電路去控制晶閘管的開通角的大小，而達到調壓的目的。參見圖6，控制電路③由脈衝形成及功濾放大⑦、穩壓電源⑧和調節器保護單元⑨組成，其電路左邊插口均為輸入，右邊插口均為輸出，插口05接電路公共線。參見圖7，這是同步變壓器④，其初級端A4、B4、C4經保險絲RD1、RD2和RD3接圖5中輸入電源A1、B1、C1，次級端插口230～235接控制電路③。參見圖8，電源變壓器⑤初級插口31和01接交流電源220V，次級插口220～229輸出交流電源18V和24V。參見圖9，這是控制電路中的脈衝形成及功率放大⑦，其輸入插口230～234接同步變壓器④輸出交流電源電壓24V，輸入插口204接調節器電路輸出，插口85為測試點，輸入插口207～209接穩壓電源⑧的輸出直流電源±15V，三組觸發器KJ009電路均相同，六組二極體D6、D7、D12～21、六個三極體T1和脈衝變壓器MB1～6也相同，故均以一組電路說明，觸發器KJ輸入腳9、11、12並聯電阻R24～26、R30，R24另一端接輸入插口204和偏壓電位器W10，R25另一端接插口85和W10的控制端，R26接KJ009的4腳，R30另一端接各KJ009的16腳，KJ009的8腳經電阻R27、R21、電位器W7接插口230，KJ009的3腳接串聯的電阻R29、電位器W11，KJ009的5腳經電阻R28接W11和各KJ009的3腳、5腳，KJ009的輸出1腳接並聯的二極體D5～7、二極體D7經電阻R23接三極體T1基極，T1發射極和基極之間並聯電阻R31和二極體D11，T1集電極接脈衝變壓器MB1初級，MB1初級串聯放電迴路電阻R33和二極體D8，MB1次級經二極體D9～10輸出，其插口g1和111，觸發器KJ009輸出16腳同理經第四組脈衝變壓器MB4輸出信號，其插口g4和A3，整個電路輸出脈衝信號是從插口g1～6，111，A3、B3、C3按順序供給晶閘管KP1～6的控制極和陰極，以改變晶閘管的導通角，使輸出電壓變為所需的直流電壓值。參見圖10，這是控制電路中的穩壓電路⑧，由電源變壓器⑤輸出的交流電18V和24V從插口224～229輸入，經三組矽橋QL1～3、並聯的電容C18、C15，C20、C13，C23、C16，聯結三個穩壓集成片W7815，W7915，W7824，三個穩壓集成片W輸出又經並聯的電容C19、C14，C21、C12，C22、C17，輸出直流電源供給其它電路，其輸出插口207～209。參看圖11，這是調節器及保護單元⑨，上面的運算放大器IC1(型號為OP07E或F007)和三極體T2構成調節電路，IC1輸入端2和3並聯二極體D1和D2，IC1中2腳並聯電阻R2、R4、R1和電容C7，電阻R1另一端作輸入插口210，R2另一端經插口219接調壓電位器W5控制腳，電容C7另一端經電位器W1接電阻R4和IC1輸出腳。電位器W5一端經電阻R3接IC1輸入腳3，另一端經電阻R17接三極體T2集電極，工作原理是插口202是+15V電源插口，插口210是濾波迴路③中電位器W14控制端輸出的反饋電壓信號，插口219由W5調節電壓，經電阻R2與運算放大器IC1輸入腳2的反饋信號電壓進行比較，經電阻R4放大，由IC1輸出端經三極體T2輸出(插口204)接脈衝形成及功率放大⑦，以改變晶閘管的工作點，實現自動穩壓。過流保護電路中的運算放大器IC2(型號同IC1)輸入腳2和3分別經電阻R7和R8接插口04和05，其插口與濾波迴路②中電流表 相接，輸入過流信號，串聯的電阻R9和電位器W4兩端掛接在IC2中2腳和輸出腳，以提高IC2的放大倍數，IC2輸出經電阻R11接運算放大器IC3 (型號同IC1)輸入腳3，調整基準電壓的電位器W2經電阻R10接放大器IC3中2腳，其基準電壓與IC3中3腳輸入的實際電壓進行比較，由IC3中6腳輸出經二極體D3、電阻R14、三極體T3基極、電阻R16、三極體T4控制繼電器J2工作。保護電路包括二個獨立的電路，其一電路包括由電源變電器⑤輸出交流電18V，經插口220～223，矽橋QL4～5，電容C1～4、C8～11及穩壓集成片W7916，W7815、電位器W3接運算放大器IC4中輸入2腳和3腳，W3調整基準電壓，與IC43腳接反饋電壓插口210進行比較，由IC4輸出經二極體D4、三極體T3、T4控制繼電器J2作保護工作。其二過壓保護電路包括串聯的電位器W12和電容C28結點經二極體D22、三極體T5和電位器W13控制繼電器J4作過壓保護工作。整個電路的輸出插口204接脈衝形成及功率放大⑦，插口02、20、21是J2繼電器的保護觸點，控制主電路，插口03、02、06是過壓保護繼電器J4的保護觸點，控制主電路，其中02、03、20、21、26到主電路連線省略，這是現有技術中已公知的。插口07接濾波迴路②，參看圖12，這是老式的控制電路櫃⑧體積為360×240×320，其體積是比本實用新型體積大的多。
本實用新型的優點和效果如下1、本實用新型的控制電路結構簡單、各項指標有所提高，性能可靠穩定，體積縮小了14倍，電子線路集成化提高，重量約500克，製造成本大大降低。
2、控制電路採用雙重過壓保護措施，有效地提高保護負載的安全，試製證明運行平穩，使用維修方便，噪聲小，效率高。
3、本實用新型的主要電氣性能指標如下直流電壓範圍0～75伏；直流電流範圍0～1500安；電壓穩定度1×10-3/8h，波紋電壓Vp-p50mV～1000mV；過渡過程時間T≤0.8秒；其電壓穩定度、波紋係數、電壓超調量、耐衝擊電流、過渡過程時間及大容量輸出範圍都滿足了晶閘管特種直流穩壓電源的要求，達到國內領先水平。
4、由於本實用新型電子集成化較高，體積小、性能可靠穩定，所以使用壽命較長。
5、由於本實用新型容量大，體積小，性能可靠，所以廣泛地適用於民用和軍用，以及其它工業上的特殊用途。
權利要求1.晶閘管特種直流穩壓電源裝置，包括脈衝形成及功率放大⑦、調節器及保護單元⑨及穩壓電源⑧組成控制電路裝置③，其特徵是脈衝形成及功率放大⑦由三組集成觸發器KJ輸出經六組二極體D、三極體T推動脈衝變壓器MB1～6輸出雙脈衝信號，其輸出插口111、g1～6、A3、B3、C3，其電路輸入信號插口204；穩壓電源⑧由三組矽橋QL1～3分別經三組穩壓集成片W、輸出穩壓電源，其輸出插口207、208、209；調節器及保護單元⑨由實現晶閘管直流穩壓電源電壓穩定度的調節器和過流、過壓保護電路組成，調節器由運算放大器IC1經插口210輸入反饋信號與插口219輸入基準電源相比較得出差值信號輸入，運算放大器IC1放大輸出推動三極體T2輸出，其輸出插口204，過流保護電路由運算放大器IC2和串聯的電阻R9及電位器W4對電流信號放大輸出，與基準電壓比較，其差值過流信號經運算放大器IC3推動三極體T3、T4控制繼電器J2執行電流保護工作，運算放大器C4經輸入插口210和05採樣與基準信號比較，其差值過壓信號經運算放大器IC4推動三極體T3和T4控制繼電器J2執行過壓保護工作，另一路過壓保護電路由電位器W12經三極體T5、電位器W13控制繼電器J4執行過壓保護工作。
2.根據權利要求1所述的晶閘管特種直流穩壓電源裝置，其特徵是在脈衝形成及功率放大⑦，一組的集成觸發器輸入腳9、11、12並聯電阻R24、R25、R26及R30，公共線電位線W10兩端接公共線05和電阻R24，電位器W10控制端接電阻R25，同步電源插口230、232、234分別經電位器W7、W8、W9接集成觸發器8腳，電阻R26接集成觸發器4腳形成鋸齒波，調節器輸出插口204經電阻R24接集成觸發器9腳以改變觸發脈衝的相移，控制晶閘管工作點，測試插口85接電阻R25提供偏壓，穩壓電源插口208接集成觸發器5腳、3腳，穩壓電源插口207接集成觸發器16腳和電阻R30，集成觸發器輸出1腳並聯二極體D6和D7，二極體D6另一端接第六組輸出二極體D15，二極體D7另一端並接三極體T1基極和第二組輸出二極體D20，三極體T1輸出經脈衝變壓器MB1、二極體D9、D10作輸出，其插口g1和111，同理集成觸發器輸出腳15並聯二極體D12和D21，二極體D12另一端接第三組輸出二極體D13，二極體D21並聯三極體T基極和第五組輸出二極體D18，三極體T經脈衝變壓器MB4、二極體D輸出，其插口g4和A3，同理第二、三組集成觸發器KJ輸出經二極體D13～20、三極體T、脈衝變壓器MB2、3、5、6輸出，其插口g3、111，g6、B3，g5、111，g2、C3，控制晶閘管KP1～6輸出直流電壓值。
3.根據權利要求1所述的晶閘管特種直流穩壓電源裝置，其特徵是在穩壓電路⑧中，三組經變壓後的交流電源插口227和226、225和224、229和228分別經三組矽橋QL1～3、並聯的電容C18和C15、C20和C13、C23和C16聯結三個穩壓集成片W，三個穩壓集片W輸出端分別並聯電容C19和C14、C21和C12、C22和C17、由電容C14作為輸出+15V電源插口207，由電容C12作為輸出-15V電源插口208，電容C17作為輸出+24V電源插口209，其公共電容接點插口05作為公共線。
4.根據權利要求1所述的晶閘管特種直流穩壓電源裝置，其特徵是在調節器及保護單元⑨中，調節器電路包括運算放大器IC1輸入端(2)和(3)並聯二極體D1和D2，運算放大器IC1輸入端(2)並聯電阻R2、R1、R4及串聯的電容C7和電位器W1，反饋信號輸入插口210經電阻R1進入運算放大器IC1輸入2腳，控制基準電源輸入的電位器W5二端接+15V電源插口202和公共線插口05，控制端接插口219，插口219經電阻R2與運算放大器IC1輸入端(2)的反饋信號電壓進行比較，經電阻R4放大，電阻R4與消振串聯的電容C7和電位器W1並聯，其輸出端連接運算放大器IC1輸出，運算放大器IC1輸出端經三極體T2基極，由集電極輸出，其插口204與脈衝形成及功率放大⑦中輸入插口204對應相連，過流保護電路包括運算放大器IC2輸入端2和3連接輸入過流信號插口04和05，串聯的電阻R9和電位器W4兩端連接運算放大器IC2輸出端2和輸出端，作為提高IC2的放大倍數，運算放大器IC3輸入端(3)連接運算放大器IC2輸出端，其輸入端(2)連接可調基準電壓的電位器W2，其輸出端(6)經二極體D3、三極體I3、T4連接繼電器J2作過流保護控制工作，過壓保護電路包括低壓交流電源輸入插口、223和222、221和220分別經矽橋QL5和QL4連接並聯的電容C1和C8、C3和C10，電容C8和C10又分別經穩壓集成片W連接並聯的電容C2和C9、C4和C1，電容C9一端作為-15V電源插口203，電容C11一端作位+15V電源插口202，電容C公共連接點作為公共線插口05，運算放大器IC4輸入端(2)連接可調基準電壓的電位器W3，其採樣輸入端(3)連接插口05和電阻R13，電阻R13另一端接反饋信號電壓插口210，其輸出端經二極體D4、三極體T3、T4連接繼電器J2作過壓保護控制工作，過壓保護電路還包括公共線插口05經電位器W12、三極體T5、繼電器J4連接電位器W13，輸入過壓信號插口07並連三極體T5發射極和電容C28，電容C28另一端連接電位器W12，控制繼電器J4作過壓保護工作，整個電路的輸出插口為204、02、20、21、05、26、03和07。
專利摘要本實用新型涉及晶閘管直流穩壓電源裝置。目的是研製大容量晶閘管特種直流穩壓電源裝置。結構是控制電路中，脈衝形成及功率放大由集成觸發器經輸入電壓信號，輸出經二極體、三極體和脈衝變壓器，輸出控制信號；調節器及保護單元中，由運算放大器經輸入電壓和反饋信號，經三極體輸出調節信號；過流和過壓保護由放大器組成。優點是直流電壓0～75V，直流電流0～1500A，波紋電壓Vpp50mV～1000mV，過渡過程時間T≤0.8秒。
文檔編號G05F1/10GK2217815SQ9424324
公開日1996年1月17日 申請日期1994年10月12日 優先權日1994年10月12日
發明者覃和君, 王強, 覃莉 申請人:覃和君