改進型插頭式電子變壓器的製作方法

2023-05-01 06:03:16 2

專利名稱：改進型插頭式電子變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及到變壓器、插頭式電子變壓器及電器、具的低壓電源。本發明的目的是為小功率電動工具、電器、電照明、電醫療器具等提供一種便於攜帶、收藏的小巧的電子變壓器，以代替笨重累贅的工頻變壓器，使電器、具的使用攜帶更加安全、輕便。
對於接近人體的電動工具、電器、電照明、電醫療器具等電器、具(以下簡稱電器、具)，要求儘可能使用安全電壓供電，以保證使用者的人身安全，一些特殊工作條件的電器、具也需要低壓供電。目前這類產品都採用引人工頻市電後通過變壓器降壓的方法供電。
由於工頻變壓器在電器、具中佔有相當的體積與重量，使得電器、具的使用與攜帶很不方便。對於50W以上功率的電器、具，就很難將工頻變壓器與電器、具主體裝設在一起。有時為了方便使用，生產廠家不得不將應該使用安全電壓供電的電器、具改為直接使用市電電壓供電，這樣就使這些電器、具的安全係數大大下降。雖然採取了安全防範措施，但事故隱患依然存在，長期以來由電器、具釀成的觸電傷人事故時有發生。
為解決以上矛盾，中國專利CN91213398.8(公告號為2090128U)曾提出用插頭式電子變壓器代替工頻變壓器。該項專利雖然解決了小功率電源變壓器的小型化和安全等問題，但是對電源插頭的結構並未做深入的描述和限定。通過對該項專利的實施，發現插頭式電子變壓器的電源插頭佔有一定空間容積，如做成固定式的電源插頭，則不便於插頭式電子變壓器的攜帶與收藏，插頭部分極易損壞。如將電源插頭做成可伸縮式的，則避免了以上問題。
為進一步改進CN91213398.8專利，本發明公開以下技術方案一、將插頭式電子變壓器的電源插頭設計成可伸縮結構，工作時將電源插頭從絕緣殼體內伸出來，不工作時將電源插頭縮回到絕緣殼體內。如此改進使電源插頭佔用空間容積為零，便利插頭式電子變壓器的攜帶與收藏，並使整機外形曲線柔和美觀。
二、通過設置整流器、振蕩器，將工頻電源轉換成大於5KHZ頻率的電源。提高電頻率，大大縮小變壓器的體積與重量。三、振蕩器採用半橋式或單端式或並聯開關式或集成模塊式或全橋式電路結構，利用各種電路結構特點改善插頭式電子變壓器的技術經濟特性。四、高頻變壓器磁心採用鐵氧體或合金材料或非晶態材料或金屬磁。五、全部元件裝設在絕緣殼體內，絕緣殼體可為單殼體或多個殼體組合，以便於不同工作場合需要。六、整個裝置通過可伸縮電源插頭直接插在電源插座上，將電器、具與市電電源隔離，保證使用的安全。七、根據需要還可在絕緣殼體內增設屏蔽層，在電路結構中增接定時、整流、穩壓、短路保護、過壓過流保護、熱敏電阻、電池充電等模塊，進一步改善其技術特性，擴展其功能。
下面結合附圖
一來說明本發明結構，附圖一是本發明的基本結構之一。
附圖一所示各部件名稱如下(1)可伸縮電源插頭，(2)高頻變壓器，(3)整流器，(4)振蕩器，(6)輸出端子，(7)絕緣殼體，(13)金屬導體，(28)支座。
如說明書附圖一所示，可伸縮電源插頭(1)、整流器(3)、振蕩器(4)、高頻變壓器(2)、輸出端子(6)全部裝設在絕緣殼體(7)內。可伸縮電源插頭(1)是一對條形金屬插件或同心環式金屬插件，固定在支座(28)上面(也可以無支座(28)，如附圖九)。用手推動支座(28)，可伸縮電源插頭(1)即從絕緣殼體(7)內移向殼體外。反之，可伸縮電源插頭(1)從殼體外縮回絕緣殼體(7)內。可伸縮電源插頭(1)通過一對金屬導體與整流器(3)的輸入口連接。整流器(3)與振蕩器(4)連接，振蕩器(4)與高頻變壓器(2)的初級連接。高頻變壓器(2)次級與構成輸出端子(6)的一對金屬接點連接。
在上述結構中可伸縮電源插頭(1)的作用是用來引人工頻市電電源;整流器(3)的作用是將引入的交流電源轉變成單向脈動電源;振蕩器(4)的作用是將整流後的直流電源轉變成大於5KHZ頻率(以下簡稱高頻)的交流電源;高頻變壓器(2)的作用是將振蕩器(4)產生的高頻交流電源由高電壓變成安全電壓，然後通過輸出端子(6)輸送給電器、具;絕緣殼體(7)的作用是用來容納、裝設所有部件，將這些部件與外部隔離。絕緣殼體(7)可以是單個殼體也可以是多個殼體的組合。
附圖二、附圖四、附圖六、附圖八、附圖九分別展示了以附圖一結構為基礎的採用不同電路結構的振蕩器(4)。附圖二中的振蕩器(4)是半橋式電路結構;附圖四中的振蕩器(4)是並聯開關式電路結構;附圖六中的振蕩器(4)是單端式電路結構;附圖八中的振蕩器(4)是集成模塊式電路結構;附圖九中的振蕩器(4)是全橋式電路結構。
本發明的工作原理如下將可伸縮電源插頭(1)插在工頻市電電源插座上時，工頻市電自可伸縮電源插頭(1)引入，通過整流器(3)轉變成單向脈動電源，再經過振蕩器(4)轉變成大於5KHZ頻率的交流電源，再經過高頻變壓器(2)轉變成低電壓電源，通過輸出端子(6)輸出給電器、具。
本發明的特點1、通過將固定式電源插頭改為可伸縮電源插頭使本裝置攜帶和收藏更加方便，增強了實用性。2、通過提高電頻率，大大減少了變壓器的體積和重量，整個電源裝置小型化，便於使用與攜帶。3、使用插頭直接從工頻電源插座上引入電源進行變壓，不僅方便使用而且插頭以外的導線和用電器具完全處於低壓工作狀態，提高了用電器具的安全性能。4、採用不同電路結構的振蕩器，利用各種電路特點，提高整個裝置的經濟技術特性，擴展了使用功能。5、電子電路工作在開關狀態，電路本身能耗很小，與矽鋼片鐵心構成的工頻變壓器相比，可節約相當電耗。省去矽鋼片等金屬材料，降低了產品製造成本。
本發明經濟意義與各類電動工具、電器、電照明、電醫療器具結合，可替代笨重、累贅的工頻變壓器，優化電器具的結構，提高電器、具的安全可靠性，與已公開的同類型專利技術相比，進一步增加了電器、具攜帶、使用的便利，增強了功能為電器、具更新換代創造了良好的技術先決條件。
下面結合實施例一對附圖一和附圖二做詳細說明。
實施例一附圖一所示的結構是本發明的基本結構之一，附圖二是實施例一的電原理舉例圖。
如附圖一所示實施例一的可伸縮電源插頭(1)固定在支座(28)上面，可在絕緣殼體(7)內外作直線移動。
實施例一的整流器(3)在附圖二中是由高反壓二極體組成的橋式整流器。實施例一的振蕩器(4)在附圖二中是由雙極型電晶體(9)開關管激勵單元(16)及電容C1、C2等元件組成的半橋式振蕩電路。其中開關管也可以是場效應管(MOSFET)或靜電感應器件(SIT)或絕緣柵電晶體(IGBT)。實施例一的高頻變壓器(2)在附圖二中是由鐵氧體或坡莫合金磁心及初、次級線圈組成的降壓變壓器。
實施例一的絕緣殼體(7)是由工程塑料製成的中空殼體，可以是單一殼體，也可以是多個殼體的組合。
實施例一的輸出端子(6)是由兩隻焊接點構成的一對金屬接點。實施例一電路簡單，對開關管平衡性要求較低。
實施例一應用於低壓電照明，如流動型工作燈、工具機照明燈、滷鎢燈、充電器等。
下面結合實施例二對附圖三說明。
實施例二附圖三是實施例二的電原理舉例圖。
實施例二的可伸縮電源插頭(1)固定在支座(28)上面，支座(28)尾端嵌有彈簧(29)，定位卡勾(30)限止了支座(28)的移動。按下按鈕(31)，定位卡勾(30)轉動，由於彈簧(29)的作用，支座(28)連同可伸縮電源插頭(1)從絕緣殼體(7)內彈出，伸向殼體外。
實施例二中的振蕩器(4)在附圖三中是由絕緣柵電晶體(IGBT)(10)、開關管激勵單元(16)、壓敏電阻(35)、及電容C1、C2等元件組成的半橋式振蕩電路。實施例二在電源插頭(1)與整流器(2)之間串接了限流電阻(23)以減少高次諧波對電網的衝擊。壓敏電阻(35)增強了開關管抗瞬間過電壓能力。
實施例二應用於需要調節輸出功率的電照明、電熱器、醫療器具及小型電動工具等處。
下面結合實施例三對附圖四說明。
實施例三附圖四是實施例三的電原理舉例圖。實施例三的支座(28)設計成螺旋結構，可伸縮電源插頭(1)固定在支座螺芯(32)上面。旋動支座螺芯(32)，可伸縮電源插頭(1)即在絕緣殼體(7)內外移動。實施例三的振蕩器(4)在附圖四中是由逆導可控矽(RCT)(14)、可控矽觸發單元(17)、電感L、電容C3及高頻變壓器的初級等組成的並聯開關式振蕩電路。其中開關管可以是逆導可控矽也可以是門極可關斷可控矽(GTO)或非對稱可控矽(ASCR)。實施例三自身功耗低，能輸出較大功率，對瞬間大電流耐受力強。
實施例三應用於電動工具、小家電、充電器等處。
下面結合實施例四對附圖五說明。
實施例四附圖五是實施例四的電原理舉例圖，實施例四中可伸縮電源插頭(1)結構與實施例一相同。實施例四中的振蕩器(4)結構與實施例三相同。實施例四在可伸縮電源插頭(1)與整流器(3)之間串接了扼流圈(22)以限制高次諧波對電網的影響，另外它又增加了電流感應線圈(20)和過流、過壓保護模塊(39)，當電流或電壓超過限值時，過流、過壓保護模塊(39)給出一驅動信號，使可控矽SCR導通，逆導可控矽(RCT)(14)的門極電壓降為零，整個裝置停止工作。實施例四還在絕緣殼體(7)內部增設了屏蔽層(15)，大大減少了對空間的高頻幅射。
實施例四使本發明增加了自我保護能力，更加實用化。
下面結合實施例五對附圖六說明。
實施例五附圖六是實施例五的電原理舉例圖。實施例五的支座(28)設計成轉動結構。支座(28)可圍繞轉軸作180°旋轉，便於可伸縮電源插頭(1)自不同角度引人工頻電源。實施例五的振蕩器(4)在附圖六中是由靜電感應器件(SIT)(11)、開關管激勵單元(16)、整流管D、高頻變壓器(2)等組成的正激單端式振蕩電路。實施例五結構簡單、成本低，而且不存在共態導通、二次擊穿等問題，可靠性較高。實施例五主要應用於電動工具。
下面結合實施例六對附圖七說明。
實施例六附圖七是實施例六的電原理舉例圖。
實施例六的振蕩器(4)在附圖七中是由雙極型電晶體(9)、開關管激勵單元(16)、高頻變壓器(2)、整流管D等組成的反激單端式振蕩電路。實施例六與實施例五不同之處在於實施例六是兩組振蕩器-高頻變壓器並聯運行，疊加功率輸出。其特點是使用小容量的開關管並聯可輸出二倍的功率，性能價格比高。另外，加在整流管D兩端的電壓頻率也提高了一倍，有利於下一級的濾波。此外，實施例六還在電源插頭(1)與整流器(3)之間串接了負溫係數熱敏電阻(24)和溫度繼電器(25)，溫度繼電器的感熱元件安裝在開關管的散熱片上。當電電路啟動時能自動限制浪湧電流，保護開關管。當溫升超過限值時能自動切斷電源，對整個裝置起保護作用。實施例六應用於功率較大及使用環境差的電器具，電照明，電動工具。
下面結合實施例七對附圖八說明。
實施例七附圖八是實施例七的電原理舉例圖。實施例七的可伸縮電源插頭(1)結構與實施例一相同。實施例七的振蕩器(4)在附圖八中是由集成模塊(功率開關IC)(5)及鋸齒波發生器(21)、高頻變壓器(2)(兼作儲能元件)、整流管D組成的反激單端式振蕩電路。實施例七中的集成模塊(功率開關IC)(5)將開關管及開關管驅動系統(18)、過流、過壓保護系統(27)做在一塊底板上，實現了開關器件集成化，這不僅使整個裝置可靠性提高，體積進一步縮小，而且還有利於大批量生產和降低製造成本。實施例七的集成模塊(功率開關IC)(5)中的開關管可以是雙極型電晶體(BJT)、場效應管(MOSFET)、絕緣柵電晶體(IGBT)、門極可關斷可控矽(GTO)或靜電感應器件(SIT)。在附圖八中的開關管是場效應管(MOSFET)(8)。
實施例七為本發明的大面積推廣應用展開了廣闊的前景。
下面結合實施例八對附圖九說明。
實施例八附圖九是實施例八的電原理舉例圖。
實施例八的可伸縮電源插頭(1)設計成「閘刀」型。構成可伸縮電源插頭(1)的兩根金屬插件可圍繞金屬支架(34)轉動。將可伸縮電源插頭板向水平位置即可工作。不工作時再將其扳回垂直位置。
實施例八的振蕩器(4)電路結構為全橋式結構，在附圖九中開關管為場效應管(MOSFET)(8)下面結合實施例九對附圖十說明。
實施例九附圖十是實施例九的電原理舉例圖。
實施例九在實施例一的基礎上增設了整流模塊(36)，輸出端子(6)的交流電源經過整流模塊(36)轉變成脈動電源附圖十(a);或經過整流濾波模塊(37)轉變成直流電源如附圖十(b)。實施例九應用電動醫療器具、電動工具、家用電器等處。
下面結合實施例十對附圖十一說明。
實施例十附圖十一是實施例十的電原理舉例圖。
實施例十在實施例一的基礎上增設了短路保護模塊(38)和輸出過壓、過流保護模塊(39)，當輸出端短路時自動切斷電流輸出如附圖十一(a)，當輸出端出現過電壓或過電流時自動調整輸出電壓和電流如附圖十一(b)。短路保護模塊(38)和輸出過壓、過流保護模塊(39)可以由雙極型電晶體、場效應管(MOSFET)、靜電感應器件(SIT)、可控矽(BCR或SCR)、固態繼電器(SSR)、三端穩壓器件或特殊的集成保護器件組成。
下面結合實施例十一對附圖十二說明。
實施例十一附圖十二是實施例十一的電原理舉例圖。
在實施例十一中增設了電池(電瓶)充電模塊(40)，電池(電瓶)充電模塊(40)由整流電路和充電保護電路組成，在圖十二(a)中是全波整流電路，在圖十二(b)中是半波整流電路。
充電保護電路分別由充電短路保護電路(42)、充電過充保護電路(19)、充電反接保護電路(26)單獨構成或組合構成。
下面接合實施例十二對附圖十三說明。
實施例十二附圖十三是實施例十二的電原理舉例圖。
在實施例十二中增設了直流穩壓模塊(41)，直流穩壓模塊(41)由整流電路、濾波電路、穩壓電路組成。在圖十三(a)中是全波整流電路，在圖十三(b)中是半波整流電路。穩壓電路由分立元件穩壓電路或集成穩壓器件構成，圖十三中是集成穩壓器件。圖十三(a)中是可調集成穩壓器件(44)，圖十三(b)中是固定電壓集成穩壓器件(43)。
下面結合實施例十三對附圖十四(a)、(b)說明。
實施例十三附圖十四是實施例十三的電原理舉例圖。
在實施例十三中增設了定時模塊(75)，定時模塊(75)可以由電子元件或機械元件構成。定時模塊(75)的常閉觸點(77)串接在可伸縮電源插頭(1)後面，如附圖十四(a)。在設定的時間上常閉觸點(77)自動斷開使電路停止工作。
附圖十四(b)是常開觸點(76)的電原理舉例圖，在設定時間上常開觸點(76)自動閉合使電路開始工作。實施例十三應用於各種需要定時控制的輕便電源，如信號燈、家用電器、電醫療器具等處。
附圖一-附圖十四所示各部件名稱如下(1)電源插頭，(2)高頻變壓器，(3)整流器，(4)振蕩器，(5)集成模塊(功率開關IC)，(6)輸出端子，(7)絕緣殼體，(8)場效應管(MOSFET)，(9)雙極型電晶體，(10)絕緣柵電晶體(IGBT)，(11)靜電感應器件(SIT)，(12)絕緣殼體可拆卸蓋板，(13)金屬導體，(14)逆導可控矽(RCT)，(15)屏蔽層，(16)開關管激勵單元，(17)可控矽觸發單元，(18)IC開關管驅動系統，(19)充電過充保護電路，(20)電流感應線圈，(21)鋸齒波信號發生器，(22)扼流圈，(23)限流電阻，(24)負溫係數熱敏電阻，(25)溫度繼電器，(26)充電反接保護電路，(27)IC過流、過壓保護系統，(28)支座，(29)彈簧，(30)定位卡勾，(31)按鈕，(32)支座螺芯，(33)轉軸，(34)金屬支架，(35)壓敏電阻，(36)整流模塊，(37)整流濾波模塊，(38)短路保護模塊，(39)輸出過流、過壓保護模塊，(40)電池(電瓶)充電模塊，(41)直流穩壓模塊，(42)充電短路保護電路，(43)固定電壓集成穩壓器件，(44)可調集成穩壓器件，(75)定時模塊，(76)常開觸點，(77)常閉觸點。
權利要求
1.改進型插頭式電子變壓器，其特徵是由可伸縮電源插頭(1)、高頻變壓器(2)、整流器(3)、振蕩器(4)、輸出端子(6)、絕緣殼體(7)組成，可伸縮電源插頭(1)通過一對金屬導體與整流器(3)連接，整流器(3)、振蕩器(4)、高頻變壓器(2)依次連接，高頻變壓器(2)的次級與輸出端子(6)連接；其特徵是以上器件裝設在絕緣殼體(7)內，由可伸縮電源插頭(1)引入的工頻電源經過整流器(3)、振蕩器(4)後轉變成大於5KHz頻率的電源，再通過高頻變壓器(2)將電壓轉變成安全電壓，最後通過輸出端子(6)輸出。
2.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是所說的可伸縮電源插頭(1)是指條形的或同心環式的，在絕緣殼體(7)上可以伸縮的金屬插件，其伸縮的運動軌跡是直線或弧線或螺旋線;所說的高頻變壓器(2)是指由各種形狀的鐵氧體磁芯、初級線圈、次級線圈組成的變壓器，也可用合金材料、非晶態材料或金屬磁代替鐵氧體;所說的振蕩器(4)是指電路結構為半橋式或單端式或並聯開關式或集成模塊式或全橋式結構的電子振蕩器;所說的輸出端子(6)是指一對任意形狀的金屬件;所說的絕緣殼體(7)是指由絕緣材料構成的用於容納裝設所有器件的中空殼體，可以是單一殼體、也可以是多個殼體的組合。
3.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是絕緣殼體(7)內可增設整流模塊(36)或整流濾波模塊(37)，並將該模塊與輸出端子(6)相連接。
4.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是;絕緣殼體(7)內可增設短路保護模塊(38)或輸出過流過壓保護模塊(39)，並將該模塊與輸出端子(6)相連接。
5.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是絕緣殼體(7)內可增設電池(電瓶)充電模塊(40)，並將該模塊與輸出端子(6)相連接。
6.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是絕緣殼體(7)內可增設直流穩壓模塊(41)，並將該模塊與輸出端子(6)相連接。
7.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是絕緣殼體(7)內可增設金屬製成或導電塑料制的屏蔽層(15)。
8.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是整流器(3)的輸入、輸出端或振蕩器(4)的開關管兩端可增接壓敏電阻(35)。
9.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是絕緣殼體(7)內可增設負溫係數熱敏電阻(24)，並將負溫係數熱敏電阻(24)串接在可伸縮電源插頭(1)後面或串接在輸出端子(6)後面。
10.如權利要求1所述的改進型插頭式電子變壓器，其特徵是絕緣殼體(7)內可增設定時模塊(75)，並將定時模塊(75)的常開觸點(76)或常閉觸點(77)串接在電路的任何部位。
全文摘要
一種插頭式電子變壓器，由可伸縮電源插頭、高頻變壓器、整流器、振蕩器、輸出端子、絕緣殼體組成。其特徵是全部器件裝設在絕緣殼體內，由可伸縮電源插頭引入的工頻電源經整流器、振蕩器後轉變成大於5kHz頻率的電源，再通過高頻變壓器將電壓轉變成安全電壓，最後通過輸出端子輸出。其中振蕩器電路結構為半橋式或並聯開關式或單端式或集成模塊式或全橋式結構。本發明為小型電器具、電照明、電動工具提供一種直接插在電源插座上的輕便式低壓電源。
文檔編號H02M5/44GK1090098SQ9311158
公開日1994年7月27日 申請日期1993年7月15日 優先權日1992年7月15日
發明者盧赤 申請人:盧赤