強功率直流電源的製作方法

2023-05-03 20:23:31

專利名稱：強功率直流電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種將交流電變換成直流電的直流電源，尤其指一種強功率直流 電源。
背景技術：
直流電源是幾乎所有的電子產品都要用到的基本電路，它的基本結構大同小異。 它是將220伏交流市電經過降壓變壓器降壓後，送到橋式整流器變換成脈動直流電，再送 到包含濾波電容的濾波電路，從而形成了平滑的直流電。如果需要穩壓或者穩流，還要將 濾波後的直流電送到開關或者串聯穩壓或穩流電路進行穩壓或穩流，最後輸出穩定的直流 電。對於強功率的直流電源(輸出電流往往高達幾十安培的數量級)，由於輸出電流很大， 為了保證濾波效果，需要的濾波電容的電容值就很大(往往高達幾萬微法拉)，這就導致開 機的充電電流很大，再加上大功率電源變壓器的輸入阻抗很小，導致了開機的起始電流遠 大於額定工作電流。這就要選擇電流規格很大的保險絲，在工作時即便遠遠超過額定電流 保險絲也燒不斷，使得內部功率元器件經常損壞，保險絲也起不到真正的保險作用。即便如 此，在正常啟動時，保險絲也常常不知不覺地燒斷。
發明內容本實用新型的目的是提供一種開機時不會產生大起始電流的強功率直流電源，它 在開機後很快就可達到額定輸出，保險絲規格可用與整機額定電流值相匹配的，且不易發 生保險絲經常熔斷的情況。為了實現上述目的，將電源插頭和電源線及保險絲串聯，在大功率變壓器後面接 有大功率直流變換器，在電源線和大功率直流變換器之間的電路中串聯有延時通限流保護 電路。延時通限流保護電路是由555延時電路和繼電器以及限流元件連接而成的。555延 時電路的輸出端通過繼電器的電磁線圈接電源，繼電器的常斷觸點開關與限流元件並聯。由於本實用新型在強功率直流電源的電源線和大功率直流變換器之間的電路中 串聯有延時通限流保護電路，使得在開機時不產生大衝擊電流(或稱大的起始電流)，從而 可選用與整機正常工作電流相匹配的保險絲，充分保護了內部元器件，並且不會發生頻繁 燒保險絲的現象，提高了整機的可靠性和使用的方便性，同時成本相對而言幾乎沒有提高。

圖1是本實用新型的第一個實施例的電路原理圖。圖2是本實用新型的第二個實施例的電路原理圖。圖3是本實用新型的第三個實施例的電路原理圖。
具體實施方式
在圖1中，虛線框起來的這部分電路13是延時通限流保護電路。電源變壓器B把220V交流市電降壓為9V，送給由二極體DpD2、D3、D4構成的橋式整流器變成脈動直流電，再 經過濾波電容C3、C4、C5、C6和三端穩壓器IC1及升壓二極體D5變成平滑的穩壓5. 7V直流電 (對驅動電壓高的繼電器，可用穩壓9V或12V的穩壓電路，電源變壓器B的輸出電壓要相 應提高)，該直流電源是延時通限流保護電路的工作電源，它也可以不用穩壓電路，直接用 整流濾波電路就行(但此時電源變壓器B的次級電壓要降低到6V左右)，因555時基集成 塊IC等各部分相關電路對電壓穩定性無要求。555時基集成塊IC的2腳和6腳連在一起 接定時電容C1和定時電阻R1以及放電二極體D7。555時基集成塊IC的4腳和8腳連在一 起接穩壓5. 7V直流電的正極，其1腳接地，5腳接電容C2,輸出端3腳通過保護電阻R2接三 極管T的基極。三極體T的發射極接地，集電極接繼電器的電磁線圈J，保護二極體D6是保 護三極體T不被繼電器的電磁線圈J的反電勢擊穿的。限流電阻R3和繼電器的常斷觸點 開關Jk並聯後一端接上電源線，另一端接大功率變壓器Bm的初級繞組的上端，作為延時通 限流保護電路13(即圖1中虛線框起來的那部分電路)的執行部件。本實用新型將555時 基集成塊IC等各部分相關電路(也包括穩壓5. 7V直流電電路)合稱555延時電路。如果 繼電器J不需要很大的驅動電流，也可省略三極體T和電阻R2，此時要將繼電器電磁線圈J 連同保護二極體D6 —起接在輸出端3腳和地之間(二極體D6的正極接地)。下電源線與保險絲10串聯後接大功率變壓器Bm的初級繞組的下端。大功率變壓 器Bm的次級繞組與大功率直流變換器11的輸入端相連。大功率直流變換器11的輸出端是 12。大功率直流變換器11的內部電路可按不同的需求設計成不同類型的，但其電路結構都 包括橋式整流器和濾波電容(這與圖1中的由二極體Dp D2, D3、D4構成的橋式整流器和濾 波電容C3的連接方式相同，但由於要求強功率輸出，橋式整流器要用50A左右的橋堆，濾波 電容也要幾萬微法拉的容量)。電源插頭9與兩條電源線相接。上電源線與電源插頭之間 還可串聯一個電源開關K(也可省略該開關用拔插電源插頭9代替)。本實用新型的工作原理如下在剛接通電源的時刻，定時電容C1上的電壓不能突 變，使555時基集成塊IC的2腳和6腳電位較高，其輸出端3腳無輸出電壓，使得三極體T 截止，繼電器電磁線圈J中無電流，繼電器的常斷觸點開關Jk還處於斷開狀態，限流電阻R3 就串入大功率變壓器Bm的初級繞組，從而限制了開機電流；當過了 5秒鐘後，定時電容(^上 的電壓升高，使555時基集成塊IC的2腳和6腳電位下降到5. 7V直流電源的1/3以下時， 其輸出端3腳輸出高電壓，導致三極體T導通，繼電器電磁線圈J中有電流，繼電器的常斷 觸點開關Jk接通，限流電阻R3被短路而正常工作。此時由於前一個啟動過程的開機的起始 電流過程已過去，電流已經降為額定電流附近，不會產生超過額定電流的過程。由於啟動過 程僅幾秒鐘，限流電阻R3發熱量很少且發熱過程很短暫，可不必用很大功率的電阻。當然， 限流電阻民也可用電感器代替，其感抗應對50Hz交流電呈現大於30歐姆的阻值，電感線圈 的漆包線直徑要大於0. 9毫米，電磁鐵芯也要足夠大，但此情況下成本提高，體積增大。本 實用新型將限流電阻R3或上述電感器統稱限流元件。本實施例的各元器件參數如下電阻禮、R2的阻值分別為50K、3K。限流電阻R3可用1500W電爐絲取其一段，阻值 大約5-12歐姆，再把它拉開縫隙後兩端用螺絲固定在一個陶瓷或電木等耐高溫材料的絕 緣板上，其兩端的固定螺絲就是其電阻接線端子。限流電阻R3也可用其他5-12歐姆、額定 電流大於3Α的成品電阻代替，其額定電流規格取決於整機工作電流。電容(^、(2、(3、(；、(5、
4C6 的電容值分別為 100、0. 01、470、0. 1,470,0. 1 微法。二極體 D」 D2、D3、D4、D5、D6、D7 全為 1N4007，其中D5、D6、D7也可用開關二極體1N4148。三極體T可用C9013。三端穩壓器IC1可 用7805。繼電器J的電磁線圈J額定工作電壓為6V的，其常斷觸點開關Jk的額定電流要 用15A以上的(具體要看整機工作電流大小)，也可並聯使用其兩組常斷觸點開關，這可成 倍提高允許通過的電流值。電源變壓器B可用輸出電壓9V、額定功率大於5W的。電源開關 可用15A以上的撥動開關。保險絲10按整機額定工作電流選取。大功率變壓器Bm以及大 功率直流變換器11的參數按原廠設計就行。圖2是第二個實施例原理圖。就是把圖1中的延時通限流保護電路13由自動延 時通改為手動延時通電路，其中開關Ky為機械手動開關。當整機啟動前，要先把開關Ky斷 開，啟動5秒後，再手動接通開關Κγ，其基本保護原理與前述相似，也可起到避免開機的起始 電流非常大的弊端。但這種方式太麻煩，並且一旦忘了事先把開關Ky斷開，一通電就可能 因開機的起始電流過大而燒保險絲；若開機後忘了接通Ky也會使整機輸出功率減小，並且 會因限流電阻R3長期發熱溫度顯著升高而引起故障。第3個實施例見圖3。它是將延時通限流保護電路13的執行部件(比如限流電阻 R3和繼電器的常斷觸點開關Jk並聯電路，或圖2中的限流電阻R3和開關Ky的並聯電路)串 聯在大功率變壓器Bm的次級繞組。或者將延時通限流保護電路13的執行部件串聯在大功 率直流變換器11內部的橋式整流器的正極輸出端與最前端的濾波電容的正極之間，構成 第四個實施例。第三和第四個實施例的限流電阻R3可適當增大。本實用新型的延時通限流保護電路13的電路結構可有多種變化。
權利要求一種強功率直流電源，電源插頭和電源線及保險絲串聯，大功率變壓器後面接有大功率直流變換器，其特徵在於電源線和大功率直流變換器之間的電路中串聯有延時通限流保護電路。
2.按權利要求1所述的強功率直流電源，其特徵在於延時通限流保護電路是由555延 時電路和繼電器以及限流元件連接而成的，555延時電路的輸出端通過繼電器的電磁線圈 接電源，繼電器的常斷觸點開關與限流元件並聯。
專利摘要本實用新型公開了一種強功率直流電源。它在電源線和大功率直流變換器之間的電路中串聯有延時通限流保護電路，延時通限流保護電路是由555延時電路和繼電器以及限流元件連接而成的。它有效地克服了現有技術中強功率直流電源因啟動電流遠超過額定電流引起的保險絲使用規格過大導致的不起保險作用和頻繁燒毀元器件和保險絲的缺陷。它可明顯提高強功率直流電源的可靠性和耐用性，但成本幾乎沒有提高。本實用新型可用於具有強電流輸出能力的高可靠強功率直流電源的生產和性能的提高。
文檔編號H02M7/162GK201674413SQ20102019202
公開日2010年12月15日 申請日期2010年5月17日 優先權日2010年5月17日
發明者趙傑 申請人:德州學院