防過壓強的保護雙端的電源的製作方法

2023-05-15 13:42:51 1

防過壓強的保護雙端的電源的製作方法
【專利摘要】防過壓強的保護雙端的電源，屬於電子【技術領域】，由整流電路、過壓速斷保護電路、交流穩壓電路、直流充放電電路、平衡二極體共同組成；在保持78系列集成穩壓電路的優點後，提升了防雷過壓能力，電路中的過壓速斷保護電路中包含了第一級過壓保護電路、第二級過壓保護電路、輸入端過壓保護觸發支路與輸出端過壓保護觸發支路，對交流穩壓電路中的78系列集成穩壓電路的輸入端與輸出端都進行了速斷保護，因而防雷能力大大提升，直流充放電電路實現了對蓄電池的科學浮充，在蓄電池放電時不產生電壓降，形成交直流共用，在任何時候都保持了設備良好的工作性能，適用於各種電器設備，值得推廣與使用。
【專利說明】防過壓強的保護雙端的電源

【技術領域】
[0001] 屬於電子【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 在雷雨天，人們常習慣於斷掉電源來保證設備不會受到雷擊而損壞，當然這種方 式也是最安全保險的，但是這種方式對於一些特殊產品卻不適用，因為斷掉電源，設備就不 會再工作，如防盜類產品，就有了空隙，對於一些有心人來說就等於是機會，產生的後果嚴 重，因此，對於這類的特殊產品，是不建議斷電的。
[0003] 電源是保證電子設備性能的一個關鍵，目前，市場上優秀的電源種類很豐富，穩壓 性能也很好，如三端穩壓類，但是這種穩壓源卻敗於其輸入端電壓不能過高，通常只有30V 左右，所以過壓能力差，而當有雷擊湧壓時，會在100V左右，因此易受雷擊損壞，如果採用 防雷管，防雷管在擊穿時的保護是對地短路，這樣的結果是造成前級的負載過大，因而有負 面作用，但是對雷擊等較高的瞬態情況還不保險，易造成損壞，所以還不能直接用於保安設 備等一類重要的電器，因此，為了保證各種設備的性能，對電源的研究還需更進一步。


【發明內容】

[0004] 為了讓各種電器設備都能有適用的電源與之配合，保證各種電器設備的良好性 能，本發明的主要目的是再次提出的新穎的技術方案，設計一種新電源，實施後在保持78 系列一系列的優點之上，提高了防雷能力，放寬了對市電波動的能力，在任何時候都保持設 備的良好工作性能，以適應電子產品的特殊需要。
[0005] 本發明採用的措施是：
[0006] 1、防過壓強的保護雙端的電源由整流電路、過壓速斷保護電路、交流穩壓電路、直 流充放電電路、平衡二極體共同組成。
[0007] 其中：整流電路是兩隻整流二極體串聯成一條支路，另兩隻整流二極體串聯成另 一條支路，兩條支路的正極連接在一起接地線，兩條支路的負極連接在一起成為整流輸出， 兩條支路中整流二極體的串聯點分別接變壓器的兩個次級。
[0008] 過壓速斷保護電路由第一級過壓保護電路、第二級過壓保護電路、輸入端過壓保 護觸發支路與輸出端過壓保護觸發支路組成。
[0009] 第一級過壓保護電路由第一級過壓保護三極體、限壓保護穩壓管、上偏電阻共同 組成：第一級過壓保護三極體的集電極連接整流輸出，上偏電阻連接在整流輸出與第一級 過壓保護三極體的基極之間，限壓穩壓穩壓的正極連接在第一級過壓保護三極體的基極， 負極接地，第一級過壓保護三極體的發射極是過壓速斷保護電路的輸出。
[0010] 第二級過壓保護電路是用第二級過壓保護三極體的集電極連接到第一級過壓保 護三極體的基極上，第二級過壓保護三極體的發射極接地，第二級過壓保護三極體的基極 連接基極保護電阻的一端，基極保護電阻的另一端連接了輸入端過壓保護觸發支路與輸出 端過壓保護觸發支路的輸出端。 toon] 輸入端過壓保護觸發支路是由輸入端保護二極體串聯而成，輸入端過壓保護觸發 支路的正極接在過壓速斷保護電路中第一級過壓保護三極體的發射極上，輸入端過壓保護 觸發支路的負極即輸入端過壓保護觸發支路的輸出端連接基極保護電阻後接到第二級過 壓保護三極體的基極上。
[0012] 輸出端過壓保護觸發支路由輸出端保護二極體串聯而成，輸出端過壓保護觸發支 路的正極連接在交流穩壓電阻的輸出端，輸出過壓保護觸發支路的負極即輸出端過壓保護 觸發支路的輸出端與輸入端過壓保護觸發支路的輸出相連。
[0013] 交流穩壓電路是：78系列集成穩壓電路的輸入端連接過壓速斷保護電路的輸出 端，78系列集成穩壓電路的接地端串聯電壓精調下偏電阻後到地，78系列集成穩壓電路的 輸出端即交流穩壓電路的輸出端連接電壓精調上偏電阻後到78系列集成穩壓電路的接地 端。
[0014] 直流充放電電路由放電三極體、充電隔離支路、蓄電池、整流控制二極體與基極受 控電阻組成：充電隔離支路由充電隔離二極體與充電隔離電阻串聯而成，充電隔離二極體 的正極連接交流穩壓電路的輸出端，負極連接充電隔離電阻後連接放電三極體的發射極， 放電三極體的發射極還接了蓄電池到地，整流控制二極體的正極連接整流輸出，負極連接 放電三極體的基極，放電三極體的基極還接了基極受控電阻到地。
[0015] 平衡二極體的正極連接交流穩壓電路的輸出，負極與放電三極體的集電極連接在 一起成為交直流混合電壓輸出端。
[0016] 2、整流二極體與充電隔離二極體的功能一致，比輸入端過壓保護觸發支路與輸出 端過壓保護觸發支路中的二極體功率高。
[0017] 3、第一過壓保護三極體與第二過壓保護三極體都是反向擊穿電壓彡100V的三極 管。
[0018] 措施總述：本電源是交直流混合使用，在保持78系列集成穩壓電路的優點後，提 升了防雷過壓能力，電路中有過壓速斷保護功能，對78系列集成穩壓電路的輸入端與輸出 端都進行了保護，因而防雷能力大大提升，直流部分實現了對蓄電池的科學浮充，在蓄電池 放電時不產生電壓降，在無交流電壓時，設備也能正常工作。
[0019] 對以上措施進一步說明如下：
[0020] 一、過壓速斷保護電路中包含了第一級過壓保護電路、第二級過壓保護電路、輸入 端過壓保護觸發支路與輸出端過壓保護觸發支路，幾部分聯合作用，性能優異，大大提升了 防雷能力。
[0021] 第一級過壓保護電路中的第一級過壓保護三極體與第二級過壓保護電路中的第 二級過壓保護三極體都是高反壓大功率三極體，反向擊穿電壓高於了 100V，因而對防雷有 很大的幫助。輸入端過壓保護觸發支路與輸出端過壓保護觸發支路中都是使用了二極體串 聯的形式，二極體是常用件，不易損壞，因而保證了電路的穩定性與可靠性。
[0022] 1、對交流穩壓電路的輸入端形成保護的原理：
[0023] 78系列的穩壓性能優異，但其輸入端不能超過30V，否則易損壞，而當有雷擊過壓 時，電壓會超過100V，本電路中的78系列集成穩壓電路（8)的輸入端連接在了第一級過壓 保護三極體（7)的發射極上，還增加了輸入端過壓保護觸發支路（9)，形成了這樣的原理： 如果雷擊而造成整流輸出端過高時而超過輸入端觸發支路（9)的門坎後，第二級過壓保護 三極體（5)迅速導通，立即對第一級過壓保護三極體（7)的基極短路，使第一級過壓保護 三極體的發射極完全無輸出，因而78系列的輸入端無電壓，形成了輸入端防雷過壓速斷保 護。
[0024] 2、對交流穩壓電路的輸出端形成保護的原理：
[0025] 如果輸出端有湧壓輸出，而且超過了輸出端過壓保護觸發支路（12)的門坎後值 後，因為輸出端過壓保護觸發支路的輸出與輸入端過壓保護觸發支路的輸出以或門的方式 觸發第二級過壓保護三極體（5)，因此，當輸出端有湧奪輸出時，也會使第二級過壓保護三 極管導通，造成對第一級過壓保護三極體的基極短路，使第一級過壓保護三極體的發射極 完全無輸出，因而78系列的輸入端無電壓，形成了輸出端防雷過壓速斷保護。
[0026] 3、過壓速斷保護電路中的第一級過壓保護三極體與第二級過壓保護三極體的恢 復性能好，對雷擊過壓有跟蹤性，當產生速斷後，第一級過壓保護三極體無輸出，第二級過 壓保護三極體因無觸發電壓而變為截止狀態，即自行恢復成開路狀態，如果再次受雷擊，再 次啟動形成保護，因為第二級過壓保護電路只有在雷擊或過壓時才啟動，對於正常狀態下， 無影響，因而時刻都處於待命狀態。
[0027] 第一級過壓保護電路中的限壓保護穩壓管（6)形成了對抗雷擊的限壓保護功能， 進一步完善與提高了對交流穩壓單元的保護。
[0028] 其原因是，第一級保護三極體的基極對地的限壓保護穩壓管，因此第一級保護三 極管輸出被鉗位，對雷擊產生的湧流進行了限壓，是對速斷保護的進一步補充與完善。
[0029] 應說明的是，過壓速斷保護電路中，對不同地方進行保護與用不同的元件進行保 護，這樣的方式形成互補與強化，因而能夠很大程度避免存在的意外，從而提高抗雷能力。
[0030] 二、交流穩壓電路的說明：
[0031] 保持了 78系列的優點，增加了電壓精調上偏電阻與電壓精調下偏電阻，因而可 以在基準電壓上，再次實現輸出電壓靈活調整，以實現對蓄電池浮充所需的標準電壓，如 6. 6V ;13· 8V 等。
[0032] 三、直流充放電電路的說明：
[0033] 1、蓄電池（15)電壓是標準12V電壓，但交直流混合的情況下，蓄電池標準浮充電 壓為13. 6V，但是蓄電池放電時電壓輸出為12V，充電與放電時兩者電壓不一致，而本發明 的直流充放電電路很好地解決了這一問題，因為放電三極體（16)是PNP管，它導通時即蓄 電池放電時，放電三極體的壓降很小，可忽略不計，不會產生很大的壓降，用它作蓄電池放 電三極體，不會損失寶貴的壓降。
[0034] 2、形成充放電的原理是：放電三極體的基極連接了基極受控電阻（18)與一個整 流控制二極體（17)，此電路就有這樣的原理：當整流輸出有電壓，就表明此時有交流電存 在，蓄電池應為浮充現象，放電三極體因為是PNP管，它的基極有電壓存在，而不會導通，集 電極就不會有電壓輸出。當整流輸出正極無電壓，放電三極體基極無電壓，它就構成了一個 電子開關的形式，形成導通狀態，蓄電池開始放電，集電極輸出電壓，可靠地區分浮充與蓄 電池放電的兩個階段。
[0035] 四、平衡二極體（19)在此電路中有重要作用，因為蓄電池的標準浮充電壓為 13. 8V，而工作電壓應與蓄電池電壓保持一致，才不至於因為停電而蓄電池電壓低使設備不 工作或不能正常工作，因此增加平衡二極體的個數，將浮充電壓13. 8V降為12V左右，有交 流電時，設備正常工作，蓄電池時，所配設備也能正常工作。而二極體基本為常數的0. 7V，很 好調試，它的動態電阻小，對負載影響小，不會產生輸出電壓波動，因而保證了交流電壓輸 出的正確性，而在蓄電池供電時，只經過壓降小的放電三極體，不經過平衡二極體，所以不 會產生壓降，因此保證了交直流電壓輸出的穩定。
[0036] 本發明實施後有以下顯著的優點：
[0037] 1、保持了 78系列的優點，提高了抗雷與過壓的保護。其原因一是78系列集成穩壓 電路的輸出端與輸入端都進行過壓時的速斷保護；原因二是過壓速斷保護中的第一級過壓 保護三極體與第二級過壓保護三極體都是高反壓大功率三極體，第一級過壓保護電路與第 二級過壓保護電路相結合，大大提高了防雷能力，原因三是第一級過壓保護電路中還具備 了限壓保護的能力，有雷擊或過壓時再一次進行限壓保護，很大程度上避免了雷擊的破壞， 因此在惡劣的天氣中，設備也能正常工作。
[0038] 2、調整方便，解決了蓄電池標準浮充電壓難調試的問題，實現了交直流共用。
[0039] 3、適應面廣，比傳統的穩壓電源有更寬的適應能力，在發生意外電壓高，不會損 壞。而在電壓較低的地方與時段也能正常工作。
[0040] 4、易生產。原因一是線路中採用了複合功能，因而線路簡潔緊湊；二是因為線路中 的調試點少。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0041] 圖1是防過壓強的保護雙端的電源的電路圖。
[0042] 圖中：1、變壓器的次級；2、整流二極體組成的整流電路；3、上偏電阻；4、基極保護 電阻；5、第二級過壓保護三極體；6、限壓保護穩壓管；7、第一級過壓保護三極體；8、78系列 集成穩壓電路；9、輸入端過壓保護觸發支路；10、電壓精調上偏電阻；11、電壓精調下偏電 阻；12、輸出端過壓保護觸發支路；13、充電隔離二極體；14、充電隔離電阻；15、蓄電池；16、 放電三極體；17、整流控制二極體；18、基極受控電阻；19、平衡二極體；20、交直流混合電壓 輸出端。

【具體實施方式】
[0043] 1、選定元件：第一級過壓保護三極體與第二級過壓保護三極體都是高反壓大功率 NPN三極體，放電三極體選用大功率PNP管，限壓保護穩壓管的穩壓值大於78系列集成穩壓 電路的輸入電壓。
[0044] 2、按圖1的電路圖焊接。
[0045] 3、調整交流穩壓電路電壓輸出值。調整78系列集成穩壓電路的電壓精調上偏電 阻與電壓精調下偏電阻，使之電壓符合蓄電池浮充的精準要求，如6. 6伏，13. 8伏等等。其 規律是電壓精調下偏電阻越大，輸出電壓越高，反之越低。
[0046] 4、檢測與調試過壓保護參數。
[0047] (1)、檢測與調試交流穩壓電路輸入端過壓速斷保護參數。
[0048] 斷掉變壓器一次側，斷掉輸出端過壓保護觸發支路，斷掉輸入端過壓保護觸發支 路；用示波器的接在穩壓源輸入端，用100伏的直流電壓點擊整流端，示波器顯示是電壓迅 速下降，甚至為零。當100伏的高壓去掉後，電壓值恢復正常。否則應調整輸入端觸發支路 中的穩壓管參數。
[0049] ( 2 )、檢測與調試交流穩壓電路限壓參數。
[0050] 斷掉變壓器一次側，斷掉輸出端過壓保護觸發支路；用電壓表接在穩壓源輸入端， 用100伏的直流電壓點擊整流端，電壓表所示指數為一定值。否則應調限壓保護穩壓管。
[0051] (3)、檢測與調試穩壓單元輸出端過壓速斷保護參數。
[0052] 斷掉變壓器一次側，斷掉輸入端過壓保護觸發支路；斷掉限壓保護穩壓管；短路 78系列集成電路的輸入與輸出端，用電壓表接在78系列集成穩壓電路輸入端，用一定伏數 的直流電壓點擊穩壓單元輸入端，此時電壓表所示電壓將迅速降低。否則應調輸出端過壓 保護觸發支路中穩壓管值。
[0053] 5、調整放電三極體的性能，其一是當整流有輸出時，測放電三極體發射極與集電 極電壓應開路。其二是當整流無輸出時，測放電三極體發射極與集電極電壓應小於〇. 1，否 則改變放電三極體的基極電阻的阻值。
【權利要求】
1. 防過壓強的保護雙端的電源，其特徵是：由整流電路、過壓速斷保護電路、交流穩壓 電路、直流充放電電路、平衡二極體共同組成； 其中：整流電路是兩隻整流二極體串聯成一條支路，另兩隻整流二極體串聯成另一條 支路，兩條支路的正極連接在一起接地線，兩條支路的負極連接在一起成為整流輸出，兩條 支路中整流二極體的串聯點分別接變壓器的兩個次級； 過壓速斷保護電路由第一級過壓保護電路、第二級過壓保護電路、輸入端過壓保護觸 發支路與輸出端過壓保護觸發支路組成； 第一級過壓保護電路由第一級過壓保護三極體、限壓保護穩壓管、上偏電阻共同組成： 第一級過壓保護三極體的集電極連接整流輸出，上偏電阻連接在整流輸出與第一級過壓保 護三極體的基極之間，限壓穩壓穩壓的正極連接在第一級過壓保護三極體的基極，負極接 地，第一級過壓保護三極體的發射極是過壓速斷保護電路的輸出； 第二級過壓保護電路是用第二級過壓保護三極體的集電極連接到第一級過壓保護三 極管的基極上，第二級過壓保護三極體的發射極接地，第二級過壓保護三極體的基極連接 基極保護電阻的一端，基極保護電阻的另一端連接了輸入端過壓保護觸發支路與輸出端過 壓保護觸發支路的輸出端； 輸入端過壓保護觸發支路是由輸入端保護二極體串聯而成，輸入端過壓保護觸發支路 的正極接在過壓速斷保護電路中第一級過壓保護三極體的發射極上，輸入端過壓保護觸發 支路的負極即輸入端過壓保護觸發支路的輸出端連接基極保護電阻後接到第二級過壓保 護三極體的基極上； 輸出端過壓保護觸發支路由輸出端保護二極體串聯而成，輸出端過壓保護觸發支路的 正極連接在交流穩壓電阻的輸出端，輸出過壓保護觸發支路的負極即輸出端過壓保護觸發 支路的輸出端與輸入端過壓保護觸發支路的輸出相連； 交流穩壓電路是：78系列集成穩壓電路的輸入端連接過壓速斷保護電路的輸出端，78 系列集成穩壓電路的接地端串聯電壓精調下偏電阻後到地，78系列集成穩壓電路的輸出端 即交流穩壓電路的輸出端連接電壓精調上偏電阻後到78系列集成穩壓電路的接地端； 直流充放電電路由放電三極體、充電隔離支路、蓄電池、整流控制二極體與基極受控電 阻組成：充電隔離支路由充電隔離二極體與充電隔離電阻串聯而成，充電隔離二極體的正 極連接交流穩壓電路的輸出端，負極連接充電隔離電阻後連接放電三極體的發射極，放電 三極體的發射極還接了蓄電池到地，整流控制二極體的正極連接整流輸出，負極連接放電 三極體的基極，放電三極體的基極還接了基極受控電阻到地； 平衡二極體的正極連接交流穩壓電路的輸出，負極與放電三極體的集電極連接在一起 成為交直流混合電壓輸出端。
2. 根據權利要求1所述的防過壓強的保護雙端的電源，其特徵是：整流二極體與充電 隔離二極體的功能一致，比輸入端過壓保護觸發支路與輸出端過壓保護觸發支路中的二極 管功率高。
3. 根據權利要求1所述的防過壓強的保護雙端的電源，其特徵是：第一過壓保護三極 管與第二過壓保護三極體都是反向擊穿電壓> 100V的三極體。
【文檔編號】H02H7/125GK203851026SQ201420257667
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】不公告發明人 申請人:重慶寧來科貿有限公司