寬電壓多功能穩壓保護器的製作方法
2023-10-08 05:51:24 2
專利名稱：寬電壓多功能穩壓保護器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及到家用電器的緊急保護電路裝置，具體而言是一種寬電壓多功能穩壓保護器。
由於電網電壓欠壓、過壓、閃斷或錯相、短路、漏電等原因，使家用電器難以正常工作，損壞家用電器的事故經常發生，家電穩壓保護器則應運而生。目前市場上已有多種穩壓保護器，專利文獻中也檢索到十幾種不同類型的穩壓保護器。其中，功能比較全的有91221893．2，92236116．9號專利。它們各有優點，也各有缺點和不足之處。多採用運算放大器、555時基電路、數字電路等構成延時和控制電路；交流穩壓部件多採用變壓器，並且只對其輸出一邊進行調節；延時電路多採用電容、電阻構成，利用其充放電特性實現延時功能。這些已有技術存在三個主要缺點。其一是適用電網電壓範圍不夠寬，其輸入電壓範圍一般是160～260V。當電網發生錯相、異相短路、零線斷線等突發性事故時，單相220伏電壓有時低到幾十伏，或高達380伏以上，穩壓保護器自身會受到損壞。其二是電網電壓處於臨界欠壓狀態時，這些穩壓保護器很難保障空調或冰箱的壓縮機正常啟動。其三是不足1秒鐘的瞬間停電，其定時電容來不及徹底放電又立即充電，使得延時不足3分鐘，不能可靠地延時啟動，這正是損壞壓縮機的主要原因之一。
本實用新型的目的就在於針對已有技術的上述缺點和不足之處，提供一種與眾不同的功能更全，適應電壓變動範圍更寬並能進行自身保護，能強制延時，其穩壓和保護性能更好，工作更加安全可靠的穩壓保護器。
上述目的是由下述技術方案實現的該穩壓保護器由殼體及安裝在殼體上的開關、指示燈、電壓表、電源插座、電源線和安裝在殼體內的電路板、電子元件組成。其中的電路部分主要包括浪湧吸收電路(1)、輸入過壓檢測保護電路(2)、穩壓取樣電路(3)、繼電器觸點組合電路(4)、自耦變壓器(5)、整流電路(6)、穩壓電路(7)、輸入欠壓檢測電路(8)、欠壓延時斷電電路(9)、穩壓邏緝控制電路(10)、強制延時電路(11)、輸出欠壓取樣保護電路(12)、輸出過壓取樣保護電路(13)、輸出延時供電電路(14)和部分指示電路。其中的輸入過壓檢測保護電路(2)分別與電路(1)、(7)、(4)、(11)聯接；穩壓取樣電路(3)分別與電路(1)、(7)、(8)、(10)聯接；繼電器觸點組合電路(4)分別與電路(1)、(2)、(10)、(5)、(12)、(14)聯接；自耦變壓器(5)分別與電路(4)、(6)、(14)聯接；穩壓電路(7)分別與電路(6)、(2)、(3)、(9)、(11)、(12)、(13)聯接；欠壓延時斷電電路(9)分別與電路(7)、(8)、(11)聯接；強制延時電路(11)分別與電路(2)、(7)、(9)、(12)、(13)、(14)聯接；輸出欠壓取樣保護電路(12)分別與電路(4)、(7)、(11)、(13)聯接。
浪湧吸收電路(1)由壓敏電阻RV1、RV2組成；壓敏電阻RV1、RV2分別通過繼電器觸點K1、K2、K3分別與自耦變壓器T1、3、4、6、7、8抽頭聯接。
繼電器觸點組合電路(4)，由K1、K2、K3、K4八對觸點組成；自耦變壓器(5)由1、2、3、4、5、6抽頭和分壓繞組7、8抽頭組成。
整流電路(6)由二級管V1和電容C1組成；穩壓電路(7)由電阻R34、電容C13和穩壓二極體VDW組成。整流電路的輸出端跨接電阻R34和穩壓二極體VDW，穩壓二極體VDW與電容C13並聯，可為各個電路和集成電路分別提供兩種不同電壓值的直流電源。
輸入過壓檢測保護電路(2)，由集成電路IC1中的反相器a、b及二極體V2、V8、V10，三極體V9，電阻R1、R2、R4、R10、R11、R13，微調電阻R3，電容C2、C3、C7和繼電器線圈K1組成。
穩壓取樣電路(3)，由二極體V3、V4，電阻R5、R6、R8、R9、R15、R16、R19、R24、R25、R27、R29，微調電阻R7、R17、R18、R26和電容C4、C5、C6、C9、C11、C12組成。
輸入欠壓檢測電路(8)，由電阻R21和穩壓取樣電路(3)的部分元件V3、R16、R17、R18、R19、C6、C9組成。欠壓延時斷電電路(9)，由集成電路IC2中的反相器c、d、f及二極體V11、V12，電阻R31、R49和電容C15組成。
穩壓邏緝控制電路(10)，由集成電路IC1中的反相器c、d、e、f，IC2中的反相器a、b，電阻R12、R20、R14、R22、R28、R30，電容C8、C10、C14，二極體V5、V6、V19，三極體V25、V7、V21和繼電器線圈K2、K3、K4組成。
強制延時電路(11)，由集成電路IC2中的反相器e，IC3中的反相器b，二極體V13，三極體V14，電阻R32、R36和電容C16組成。
輸出欠壓取樣保護電路(12)，由集成電路IC3中的反相器d二極體V4、V18，電阻R40，微調電阻R41、R43和電容C19組成。
輸出過壓取樣保護電路(13)，由集成電路IC3中的反相器e、f，電阻R42，二極體V17和輸出欠壓取樣保護電路(12)中的部分元件V4、R41、R43、C19組成。輸出延時供電電路(14)，由集成電路IC3中的反相器a，二極體V15、V20，三極體V22，電阻R37、R38R39，電容C17、C18和繼電器線圈K5組成。
指示電路中，由電壓表PV1、PV2分別指示輸入、輸出電壓；由電阻R44和發光二極體LED3組成直流電源指示電路；由電阻R48和發光二極體LED5組成延時指示電路；由三極體V24、二極體V23，電阻R45、R46、R47，發光二極體LED4組成工作指示電路；由電阻R23和發光二極體LED1組成過電壓指示電路；由集成電路IC3中的反相器c、電阻R35、R33，三極體V16和發光二極體LED2組成欠電壓指示電路。
按照上述技術方案實施而成的寬電壓多功能穩壓保護器，有幾個主要優點。其一是適用單相交流電壓範圍廣，可達0～400V，電網電壓在此範圍內，能夠長期可靠地工作，並能有效地保護其自身不受損壞，而已有的同類穩壓保護器都達不到這個指標，不具有這一功能。其二是能夠保障臨界欠壓狀態時壓縮機的正常啟動，有效地保護壓縮機。其三是對於不足1秒鐘的瞬間停電，強制延時電路能夠強制定時電容放電3秒鐘以上，確保整機停電延時供電的可靠性。此外，其浪湧吸收電路能夠吸收各種雷擊脈衝、瞬間高壓脈衝以及感性負載通、斷電瞬間產生的感應電壓，使家用電器和穩壓保護器自身都免受損壞。由於本實用新型採用了與眾不同的強制延時電路、過壓保護電路和欠壓延時斷電電路等，使其具有良好的超低壓穩壓功能，高可靠停電延時供電功能，輸入過壓、欠壓延時，輸出過壓、欠壓、雷擊等多種斷電保護及延時供電功能，還有過流保護功能，可廣泛用於各種冰箱、冰櫃、空調機、電視機、音響等家用電器。
附
圖1是本實用新型的電路方框圖。
附圖2是本實用新型的電路圖。
結合附圖對本實用新型的實施例闡述如下附圖1所示的方框圖中，1是浪湧吸收電路，2是輸入過壓檢測保護電路，3是穩壓取樣電路，4是繼電器觸點組合電路，5是自耦變壓器，6是整流電路，7是穩壓電路，8是輸入欠壓檢測電路，9是欠壓延時斷電電路，10是穩壓邏緝控制電路，11是強制延時電路，12是輸出欠壓取樣保護電路，13是輸出過壓取樣保護電路，14是輸出延時供電電路。各部分電路之間的聯接關係及信號的輸入輸出均由此圖所示。
附圖2中，IC1、IC2、IC3均為CMOS數字電路CD4069，是一種六反相器集成電路，也可用其它的六反相器代替，其內部包括6個獨立的反相器，也稱非門電路。其1、3、5、9、11、13腳為輸入端，2、4、6、8、10、12腳為輸出端，14腳為電源正極，7腳為共地端。當輸入端低於門限電壓時，輸出端為高電平；當輸入端高於門限電壓時，輸出端為低電平。門限電壓約為電源電壓的一半左右。利用非門電路的反相特性和高輸入阻抗，構成了本實用新型的穩壓邏緝控制電路和各種保護電路。
T為自耦變壓器(5)，S1為手動總電源開關，S2為短延時按鍵開關，K1為過壓保護繼電器，K2、K3、K4為電壓調整繼電器，K5為輸出過壓保護、欠壓保護、延時供電繼電器。圖中所示各繼電器的觸頭均處於常閉位置。XP為電壓輸入插頭，XS1、XS2為電壓輸出插座。PV1、PV2為壓敏電阻，FU為快速熔斷保險絲。
自耦變壓器T的2抽頭輸出電壓經二極體V1半波整流並經電容C1濾波成直流電壓E1，做為整機電路電源。此直流電壓再經穩壓電路電阻R34、穩壓二極體VDW和電容C13穩壓濾波成為穩定電壓E2，供三塊集成電路和延時電路使用。
交流穩壓部分由自耦變壓器T(5)、繼電器觸點組合電路(4)、穩壓取樣電路(3)和穩壓邏輯控制電路(10)組成。在集成電路IC1的5、13腳，IC2的1腳分別接有反映輸入電壓大小變化的取樣電阻R9、R15、R29和微調電阻R7、R18、R26。當取樣電壓超過反相器的門限電壓時，經IC內部兩級反相器倒相、放大分別去驅動三級管V25、V7、V21導通控制繼電器K2、K3、K4觸點閉合，切換自耦變壓器T的抽頭，改變輸入輸出的匝數比，達到穩壓輸出的目的。本實用新型電路調試時，將輸入端接到一個自耦調壓器的輸出端，調整輸入電壓由低到高使穩壓保護器輸出242V時，調整微調電阻R26使繼電器K4動作；繼續調高輸入電壓，當穩壓保護器又輸出242V時，調整微調電阻R7使繼電器K2動作；再繼續調高輸入電壓，當穩壓保護器再次輸出242V時，調整微調電阻R18使繼電器K3動作。反覆調整自耦調壓器T使輸入電壓在130～275V之間變化。穩壓保護器輸出電壓能穩定在198～242V之間。穩壓保護器處於這種穩壓工作狀態時，二極體V10、V12、V17、V18均截止。IC2的11腳電壓為零，10腳輸出為高壓，IC3的3腳為高壓，4腳為低壓，二極體V13和三極體V14均截止。
當該穩壓保護器的輸入電壓在0～130V時，為欠壓狀態，實行欠壓保護，切斷輸出電源。當其輸入電壓在275～400V時，為過壓狀態，實行過壓保護，切斷輸出電源。在輸入欠壓或過壓狀態下，以上各保護電路分別通過二極體V10、V12、V17、V18給電容C16充電。由於C16電容量很小充電很快。當充電電壓超過集成電路的門限電壓時，IC2的e反相器反轉，其10腳輸出低電壓，IC3的3腳也為低電壓，其4腳輸出高電壓，使二極體V13導通，三極體V14導通，定時電容C17快速放電，電容C17的負極由低電位上升到接近E2，使IC3的a反相器輸出由高壓轉為低壓，三極體V22由導通而截止，延時繼電器K5線圈斷電，其觸點釋放(處於圖示狀態)，切斷輸出電源。由於R37與電容C17組成的RC電路時間常數較大，經過4～8分鐘充電延時後IC3的1腳又恢復低電位，三極體V22又導通，K5又吸合，三極體V24又導通，該穩壓保護器恢復對用電器供電。
當該穩壓保護器的輸入電壓由欠壓或過壓狀態恢復到130～275V穩壓範圍時，二極體V10、V12、V17、V18均又截止，電容C16通過R32放電，當C16放電到正極電壓低於集成電路門限電壓時，IC2的e反相器10腳輸出由低電壓變為高電壓，IC3的4腳由高電壓變為低電壓，二極體V13和三極體V14均由導通而截止。電容C17通過電阻R37緩慢充電4-8分鐘後，集成電路IC32腳輸出高電壓，三極體V22導通，延時繼電器K5又吸合，該穩壓保護器恢復對用電器供電。本實施例中，適當選取R32和C16數值，使其強制延時在2～3秒內仍能使三極體V14維持導通，確保電容C17徹底放電，從而解決已有技術的上述這一缺點。
當市電瞬間停電時，自耦變壓器T的5抽頭電壓由大到小有一個下降過程。當電壓降到欠壓狀態時，輸出欠壓取樣保護電路(12)動作，強制延時2～3秒後，輸出延時供電電路(14)再延時4～8分鐘給用電器供電，這就解決了已有技術的上述又一缺點。
該穩壓保護器與眾不同之處還在於自耦變壓器T增加了一個分壓次級繞組N2，即抽頭7、8。當電網出現故障或雷擊致使穩壓保護器外部輸入電壓出現異常高達275～400V時，繞組N2能分壓125V，使得交流穩壓電路的輸入電壓仍在150～275V之間，仍然處於穩壓狀態範圍。當輸入電壓超過400V以上，致使穩壓保護器輸出電壓超過260V時，IC3的13腳電壓高於門限電壓，其f反相器反轉，12腳輸出低電壓，11腳也為低電壓，IC3的e反相器的反轉，10腳輸出高電壓，經二極體V17控制強制延時電路工作，切斷輸出電源。採取這一技術措施既擴大了輸入電壓範圍，有效地防止了穩壓保護器本身被高電壓損壞，又能對用電器進行可靠保護。這一點也優於已有的各類穩壓保護器。
高可靠停電延時電路由強制延時電路(11)、輸出欠壓取樣保護電路(12)、輸出延時供電電路(14)組成。輸出延時供電電路具有長延時和短延時兩種延時狀態。當穩定電壓E2經電阻R37向電容C17充電時，由於R37的阻值較大，充電時間為4～8分鐘，稱為長延時狀態。當按下開關S2，穩定電壓E2則經電阻R38對電容C17充電，由於R38的阻值較小，充電時間2～3秒，稱為短延時狀態。
輸出欠壓取樣保護電路(12)和輸出過壓取樣保護電路(13)共用一部分取樣電路。取樣電路由二極體V4，電阻R40，微調電阻R41、R43和電容C19組成。在穩壓保護器輸出電壓正常時，IC3的9腳電壓高於門限電壓，8腳輸出低電壓，二極體V18截止。當穩壓保護器輸出電壓降低到預調的輸出欠壓狀態(如180V)時，IC3的9腳電壓低於門限電壓，IC3的d反相器反轉，8腳輸出高電壓，二極體V18導通，控制強制延時電路工作，切斷輸出電源。當穩壓保護器輸出電壓回升到180V以上時，IC3的9腳電壓又高於門限電壓，8腳輸出低電壓，V18截止，強制延時電路再強制延時2-3秒後輸出延時。在穩壓保護器輸出電壓正常(198～242V)時，IC3的13腳電壓低於門限電壓，12腳電壓輸出高電壓，10腳輸出低電壓，二極體V17截止。當穩壓保護器輸出電壓升高到預調的輸出過壓狀態(如260V)時，IC3的13腳電壓高於門限電壓，IC3的f、e反相器相繼反轉，10腳輸出高電壓，二極體V18導通，強制延時電路工作，切斷輸出電源。當穩壓保護器輸出電壓正常後，強制延時電路再強制延時2-3秒後，輸出延時。
對於電網極短時間的停電，穩壓保護器的輸出電壓如果能下降到輸出欠壓狀態，則輸出欠壓取樣保護電路(12)動作，強制定時電容C17徹底放電；如果輸出電壓來不及下降就又立即回升，則輸出欠壓取樣保護電路(12)不動作，不會出現定時電容C17放電不徹底、延時時間不足現象。
該穩壓保護器的過流保護仍採用簡單、實用的熔斷器保護方式，如圖2中電源輸入端的FU。
權利要求1.一種寬電壓多功能穩壓保護器，由殼體及安裝在殼體上的開關、指示燈、電壓表、電源插座、電源線和安裝在殼體內的電路板、電子元件組成，其特徵是電路部分主要包括浪湧吸收電路(1)、輸入過壓檢測保護電路(2)、穩壓取樣電路(3)、繼電器觸點組合電路(4)、自耦變壓器(5)、整流電路(6)、穩壓電路(7)、輸入欠壓檢測電路(8)、欠壓延時斷電電路(9)、穩壓邏輯控制電路(10)、強制延時電路(11)、輸出欠壓取樣保護電路(12)、輸出過壓取樣保護電路(13)、輸出延時供電電路(14)和部分指示電路；其中的輸入過壓檢測保護電路(2)分別與電路(1)、(7)、(4)、(11)聯接，穩壓取樣電路(3)分別與電路(1)、(7)、(8)、(10)聯接，繼電器觸點組合電路(4)分別與電路(1)、(2)、(10)、(5)、(12)、(14)聯接，自耦變壓器(5)分別與電路(4)、(6)、(14)聯接，穩壓電路(7)分別與電路(6)、(2)、(3)、(9)、(11)、(12)、(13)聯接，欠壓延時斷電電路(9)分別與電路(7)、(8)、(11)聯接，強制延時電路(11)分別與電路(2)、(7)、(9)、(12)、(13)、(14)聯接，輸出欠壓取樣保護電路(12)分別與電路(4)、(7)、(11)、(13)聯接。
2.根據權利要求1所述的寬電壓多功能穩壓保護器，其特徵是浪湧吸收電路(1)由壓敏電阻RV1、RV2組成，RV1、RV2分別通過繼電器觸點K1、K2、K3分別與自耦變壓器T的1、3、4、6、7、8抽頭聯接。
3.根據權利要求1所述的寬電壓多功能穩壓保護器，其特徵是繼電器觸點組合電路(4)由K1、K2、K3、K4八對觸點組成，自耦變壓器(5)由1、2、3、4、5、6抽頭和分壓繞組7、8組成。
4.根據權利要求1所述的寬電壓多功能穩壓保護器，其特徵是輸入過壓檢測保護電路(2)，由集成電路IC1中反相器a、b，及二極體V2、V8、V10，三極體V9，電阻R1、R2、R4、R10、R11、R13，微調電阻R3，電容C2、C3、C7和繼電器線圈K1組成。
5.根據權利要求1所述的寬電壓多功能穩壓保護器，其特徵是輸入欠壓檢測電路(8)，由電阻R21和穩壓取樣電路(3)的部分元件V3、R16、R17、R18、R19、C6、C9組成。
6.根據權利要求1所述的寬電壓多功能穩壓保護器，其特徵是欠壓延時斷電電路(9)，由集成電路IC2中的反相器c、d、f，及二極體V11、V12，電阻R31、R49和電路C15組成。
7.根據權利要求1所述的寬電壓多功能穩壓保護器，其特徵是強制延時電路(11)，由集成電路IC2中的反相器e，IC3中的反相器b，二極體V13，三極體V14，電阻R32、R36和電容C16組成。
8.根據權利要求1所述的寬電壓多功能穩壓保護器，其特徵是輸出欠壓取樣保護電路(12)，由集成電路IC3中的反相器d，二極體V4、V18，電阻R40，微調電阻R41、R43和電容C19組成。
專利摘要本實用新型是一種寬電壓多功能穩壓保護器,屬於家用電器電源穩壓和緊急保護電路裝置。主要由浪湧吸收電路,輸入欠壓、過壓檢測保護電路,輸出欠壓、過壓取樣保護電路,穩壓取樣電路,繼電器觸點組合電路,欠壓延時斷電電路,穩壓邏輯控制電路,強制延時電路和輸出延時供電電路及整流、穩壓、指示電路組成。輸入電壓範圍寬、穩壓好、抗雷擊、抗高壓,有自身保護、強制延時及欠壓、過壓、瞬時斷電均延時供電等功能,應用範圍廣。
文檔編號H02H3/24GK2304936SQ9723350
公開日1999年1月20日 申請日期1997年6月25日 優先權日1997年6月25日
發明者劉江泉 申請人:劉江泉