自動式微型逆變電源的製作方法

2023-12-01 06:12:31 1

專利名稱：自動式微型逆變電源的製作方法
技術領域：
自動式微型逆變電源是直流與交流電相互轉換的一種電源設備，主要解決外電網停電時通過該設備及時可靠地向各種用電器正常供電，屬於電源領域。
目前逆變電源種類很多，它一般由逆變功率輸出單元和充電單元組成。這種電源有許多缺點1.逆變功率輸出變壓器工作頻率在50HZ，變壓器體積大而重，導致用料多成本大，不便於搬運和攜帶，更不可能微型化。2.輸出功率管均採用發射極接地，而大部分產品為了降低成本都採用機殼為散熱板，對大功率電晶體散熱。由於發射極接地，故大功率管的集電極與機殼之間必須絕緣。否則將會造成短路，這就造成工藝複雜且可靠性不好的弊病。3.此種逆變電源沒有自動功能，其中包括充電逆變的自動轉換功能，對蓄電池過充與過放的自動保護措施，至使蓄電池使用壽命嚴重縮短。4.它逆變效率低，一般只在60％～70％。5.它還具有頻率穩定性差的缺點，它隨電源電壓的變化而改變，一般幅變在±10％左右。
本實用新型發明的目的在於避免上述現有技術中的不足之處而提供一種具有體積小、重量輕、自動轉換及過放自停功能、頻率穩定性高、逆變效率高、功率輸出管採用集電極接地式電路，提高工作穩定性、可靠性的新型自動式微型逆變電源設備。
本實用新型發明的目的可以通過以下措施來達到
1.縮小逆變電源的體積和減小重量，除了選用微型元器件外，更重要的是縮小輸出變壓器的體積，這可以通過提高輸出變壓器的工作頻率來實現。經反覆實驗，輸出變壓器的工作頻率可以提高到150HZ，它的重量可減小到常規變壓器的三分之一，此時變壓器的各項指標均能滿足逆變狀態的要求。此時變壓器作為充電變壓器使用時，由於工作頻率轉為50HZ，致使電感量過低而不能兼容充電狀態。為了解決這個問題，採取兩項技術措施1)在變壓器高壓線圈中串接一無極性電容器，然後與市電相接，組成一個恆流充電電路；2)在變壓器的低壓兩個繞組中各串接一組付繞組，以提高感生電壓值，從而使整流後的電壓大於12V，以便對12V蓄電池充電。這樣便解決了用一個變壓器兼容逆變和充電兩種工作狀態，兩個增加的付繞組是通過交流繼電器J兩個常開接點接入整流電路中的。
2.為了解決輸出功率管用機殼代替專用的散熱板散熱問題，必須保證功率管的外殼(集電極)與外殼等電位，因此將功率輸出電路接成共集電極電路，此時可將大功率管直接接於機殼上，這樣即節省了專用散熱板又不用懸浮隔離，提高了可靠性，減少了故障率。
3.為了解決充電和逆變狀態的自動轉換，在電路中加了一個220V交流繼電器，它有四組常閉、常開接點，用兩組接點來實現自動轉換的目的，為了解決蓄電池過放保護，採用四運放中的一組運放和一個三極體接成過放保護電路，當12V直流電壓降至10.5V時，電路將產生保護信號將方波振蕩器的工作電源切斷，從而達到了過放保護的作用。
4.為了提高逆變效率，採用了電路系統能量回收，並對元器件進行嚴格篩選。
5.為了提高振蕩頻率的穩定性，電路採用四運放集成電路中的三個運放接成方波發生器，產生波形規範的150HZ方波，其工作電壓由二極體穩壓電路穩定在9V，不受總電源12V電壓波動的影響，因而使振蕩頻率可以穩定在150HZ±1.5HZ的範圍內。
下面將結合附圖與實施例對本實用新型作進一步詳述

圖1是本實用新型電原理圖。本實用新型由150HZ方波發生器過放保護單元，推動單元、逆變功率輸出單元、充電單元及開關K，和交流繼電器J組成。150HZ方波發生器由集成電路IC1LM324的三個運算放大器組成。過放保護單元由集成電路IC1LM324的一個運算放大器，交流繼電器J一組接點J4和三極體BG3組成。推動單元由推動管BG1和BG2及推動變壓器B0組成。逆變功率輸出單元由輸出功率管BG4－5BG6－7並聯接成推挽電路和輸出變壓器B及消峰電路D3D4R7C1組成。輸出功率管採用3DD15，集電極接地，輸出變壓器初級兩個繞組L2L3中各串接一組付繞組L1L4，L1L4是通過交流繼電器J的兩個常開接點J2J3接入整流電路的。輸出變壓器次級繞組L5串接一無極性電容器C2，然後與市電相接，組成一個恆流充電單元，充電單元由變壓器B、整流管D1D2，電容器C2等組成。電路的工作過程是(1)當電路工作在充電狀態時，首先打開雙刀雙擲電源開關K，外電網電源220V接通，此時繼電器J通電吸合，它的所有常開接點閉合，故此變壓器B的次級線圈L5通過C2接至220V交流電源中，至使變壓器B的初級兩組線圈L1－L2和L3－L4中產生13V左右的感生電壓，通過J的兩組常開接點J2J3接到二極體D1和D2上進行全波整流，對12V蓄電池E充電。在充電過程中由於J4是吸合狀態故常閉點斷開、方波發生器沒有直流電源而不振蕩。(2)當電路工作在逆變狀態時，打開雙刀雙擲開關K使K1－11－2閉合，此時由於外電網無電，故J不吸合，其所有接點均處於常閉狀態。方波發生器由於K1－2和J4常閉點接通電源故正常工作，方波信號由LM324的腳1、7輸出送至推動管BG1和BG2，通過推動變壓器B，將放大的方波信號送至推挽放大電路進行功率放大，通過B的L5繞組經J1的常閉點向外輸出一個220V的方波電源。圖中CD為輸出端。逆變電源工作一段時間後，直流電源電壓降至10.5V時，由運放集成電路IC1LM324的一組運放和BG3組成的過放保護電路，使BG3的電晶體截止導致方波發生器斷電而使逆變狀態停止，從而對蓄電池起到了過放保護作用。本實用新型四運放集成電路IC1為LM324，輸出功率管BG4－5、BG6－7是用3DD15、電容C2是4μ／500V，輸出變壓器BL1L4用φ0.51漆包線各繞25圈，L2L3是用φ1.2漆包線繞64圈，中心抽頭；L5用φ0.35漆包線繞630圈。
圖2為本實用新型內部結構圖。1為方波發生器及蓄電池過放保護板，B0為推動變壓器，B為輸出變壓器，K為開關，J為交流繼電器，BG4－5BG6－7為輸出功率管D1D2為整流二極體，D3D4R7C1是組成消峰電路的元器件。
本實用新型優點在於(1)體積小，重量輕，成本低，用料少，為國家節省大量銅材和鋼材，為逆變電源超小型化奠定了發展的基礎。
(2)工藝簡單，可靠性好。
(3)有充電、逆變自動轉換功能，有對蓄電池過充和過放的自動保護措施，使蓄電池使用壽命增長。
(4)逆變效率高，滿載時可達到90％。
(5)頻率穩定性強，使振蕩頻率在150HZ±1.5HZ的範圍內。
權利要求1.一種自動式微型逆變電源，有推動管BG1、BG2和推動變壓器B0組成的推動單元，有輸出功率管BG4-5BG6-7、輸出變壓器B、消峰電路D8D4R7C1組成的逆變功率輸出單元，有輸出變壓器B、整流管D1D2、電容器組成的充電單元，其特徵在於它還有由集成電路IC1的三個運算放大器組成的150HZ方波發生器，有由集成電路IC1的一個運算放大器、交流繼電器J的一組接點J4和三極體BG8組成的過放保護單元和交流繼電器J。
2.根據權利要求1所述的自動式微型逆變電源，其特徵在於逆變功率輸出單元的輸出變壓器B初級兩個繞組L2L3中各串接一組付繞組L1L4，L1L4是通過交流繼電器J的兩個常開接點J2J3與二極體D1D2相接，輸出變壓器B次級繞組L5串接一無極性電容器C2，與市電相接。
3.根據權利要求1所述的自動式微型逆變電源，其特徵在於逆變功率輸出單元的輸出功率管BG4－5，BG6－7採用集電極接地。
專利摘要自動式微型逆變電源屬於電源領域，它有150Hz方波發生器，過放保護單元、推動單元、逆變功率輸出單元、充電單元組成。它的方波發生器由三個運算放大器組成，過放保護單元由一個運算放大器、及交流斷電器的一組接點J
文檔編號H02J7/00GK2058541SQ89219969
公開日1990年6月20日 申請日期1989年11月23日 優先權日1989年11月23日
發明者張序中 申請人:北京師範學院綜合技術研究所