离线式无段调制稳压器制造技术

本发明专利技术公开了一种离线式无段调制稳压器，主要利用高频开关方式实现变流器的电力转换，并利用适当的微处理控制来将变流器的能量经由变压器耦合至输出端上，产生串联式的加减作用，再将输出电压输出，送至控制电路并和基准值比较以控制输出的电压稳定，从而达到提高效率、节省能源、精确无段式地调制稳压，同时该稳压器是降低系统成本和适合各种大小容量的稳压设备。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Off-line variable modulation voltage regulator

The invention discloses an off-line modulation stepless regulator, mainly using high-frequency switch mode power conversion devices, and the use of appropriate micro processing control to converter energy through the transformer coupled to the output end, produce a series of modified function type, then the output voltage output is sent to the control circuit and the reference value compared to control the output voltage stability, so as to improve the efficiency, energy saving, accurate stepless modulation voltage, and the voltage regulator is suitable for all kinds of equipment to reduce system cost and volume size. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】

一种离线式无段调制稳压器，特别是一种应用在电力系统中的离线式无段调制稳压器。
技术介绍
由于半导体与单芯片控制器(CPU)电子零件的蓬勃发展，使得半导体与单芯片控制器电子零件很早就成熟地应用在电子系统中；尤其是在不断电系统的领域中更得到稳定和成熟的广泛应用；但是在稳压器领域内，现在仍较多地偏重于传统的电机组件电路组合，例如马达伺服器、SCR相位控制器、端点电压改变型、磁饱和型…等等，目前这些设备大多具有笨重、效率低、高成本的缺点，非常不适合现在的市场使用。参照图1，图1为高频交换式电源供应器(Switching power supply)中的半桥式电路(half-bridge circuit)稳压器中变流电路1的示意图。该稳压器应用在较小容量的系统中，电路中的功率组件，包括硅控组件(SCR)、金-氧半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘闸极双载子晶体管(IGBT)、晶体管(TRANSISTER)，均可以被使用，并依其容量的不同，使用的规格上也有差异，但目前在工业界中该组件的使用方面，绝缘闸极双载子晶体管是最佳的选择，金-氧半导体场效应晶体管次之。高频式的AC/AC变流器已经可以由技术成熟的单芯片控制器加上脉宽调变电路(PWM)来代替产生与输入电源保持永远的同步锁定(latch)，正弦波电源再利用变压器将能量耦合至主输出电源上来形成稳定电压的输出；因为稳压器通常标准化被定义成输入范围为±15％的变化，目前变压器二次测能量以±15％补充能量的电力为标准来设计，从一次测加入零交越触发开关(zero-crossing trigging)，并依据输出的输出动作，这样AC/AC转换器仅需要提供15％的功率设计，即可实现输出稳定在±1％的范围。本专利技术提供一种离线式无段调制稳压器来达到降低成本和提高效率的设计目的，与现有技术中的稳压器比较而言，至少可以使效率提高7～10％，节省大量的成本；针对现有技术中马达伺服型的稳压器而言，又可改善反应速度慢的缺点。
技术实现思路
本专利技术中的离线式无段调制稳压器，其主要特征在于利用高频开关方式来实现AC/AC整流器的电力转换，并利用适当的微处理控制来将AC/AC整流器的能量经由变压器耦合至输出火线上，产生串联加减的作用，再将输出电压输出，送至控制电路并与基准值比较来控制输出的电压稳定，同时实现提高效率、节省能源、精确无段调制的稳定电压。为了达成以上目的，本专利技术中的离线式无段调制稳压器包括一个变压器；一个第一防电磁波(EMI)电路，连接在该变压器上；一个交流滤波器，连接在该第一防电磁波电路的输入端处；一个整流电路，连接在该交流滤波器的输入端处；一个整流器，连接在整流电路的输入端处；一个突波抑制电路，连接在整流器的输入端处；及一个第二防电磁波电路，连接在突波抑制电路的输入端处。本专利技术离线式无段调制稳压器具有以下优点(1)成本低、电路精简(仅需一般额定15％的容量)。(2)结构简单，可延长使用寿命。(3)效率高、有效地节省能源。(4)电路特性良好，波形失真小，谐波低；静态稳压率较好(±2％)；动态压降变低，且可无段的精密调制，无机械组件，全电子式；反应时间快速，20ms恢复稳定。本专利技术无段调制式稳压器在目的和功效上具有实施的先进性，具有产业上的巨大利用价值，并且是现在市场上没有的新颖专利技术。附图说明本专利技术的详细内容和技术方案，将结合附图作如下说明图1为现有技术中稳压器中的半桥式变流电路示意图；图2为本专利技术中离线式无段调制稳压器的电路方框示意图；图3为图2中使用半桥式变流电路的电路示意图；图4为图2中使用全桥式变流电路的电路示意图；图5a为本专利技术优选实施例的电路示意图；图5b为图5a中电路的电压列表；及图6为本专利技术优选实施例中控制电路的电路示意图。附图标记说明1 变流电路 3 无段调制稳压器；30 变压器31 第一防电磁波(EMI)电路 32 交流滤波器 33 半桥或全桥变流电路34 整流器 35 突波抑制电路36 第二防电磁波电路 4 控制电路40 零交越电路 41 单芯片控制器SCR-1 第一硅控二极管 SCR-2 第二硅控二极管SCR-3 第三硅控二极管 SCR-4 第四硅控二极管C1、C2、C3电容器 Q1、Q2功率组件L3电感具体实施方式图2为本专利技术离线式无段调制稳压器3的电路方框示意图，包括一个变压器30、一个第一防电磁波(EMI)电路31，连接在变压器30上；一个交流滤波器32，连接在第一防电磁波电路31的输入端处；一个半桥或全桥电路33，连接在该交流滤波器32的输入端处；一个整流器34，连接在半桥或全桥电路33的输入端处；一个突波抑制电路35，连接在整流器34的输入端处；及一个第二防电磁波电路36，连接在突波抑制电路35的输入端处。图3中为图2中使用半桥式变流电路的电路示意图，其中交流滤波器32由电感电容组件L3、C3组成；半桥式变流器电路33由两个功率组件Q1、Q2及两个二极管组成；整流器34及突波抑制电路35由两个硅控二极管SCR-1、SCR-2所组成。当输入电压输入到第一硅控二极管SCR-1及第二硅控二极管SCR-2时，送出180°～0°，360°～181°的硅控整流二极管缓慢激活触发信号，第一硅控二极管SCR-1将由180°～0°激活；第二硅控二极管SCR-2将由360°至181°激活；因为交流波输入的关系电流从零缓慢激活，数个周期之后，直流总线电压将由0V变至最大值，如此可以有效地抑制涌浪电流的投入；当第一硅控二极管330与第二硅控二极管331依照上述信号发生动作时，电容器C1与C2的直流总线上将会产生+248VDC～+373VDC和-248VDC～-373VDC(根据220VAC的±20％的范围来确定)的电压，功率组件Q1和Q2采用与输入保持同步锁定的脉宽调变控制方式，功率晶体切换在20KHZ或更高的频率，再经由AC输出滤波器32整形为正弦波输出。图4为图2中使用全桥式变流电路的电路示意图，交流滤波器32由电感电容组件L3、C3组成；全桥式变流电路33由四个功率晶体Q1～Q4以及四个二极管组成；整流器34’及突波抑制电路35’由四个硅控二极管SCR-1、SCR-2、SCR-3及SCR-4组成；其余电路的工作原理与图3相同，这里不再赘述。如图5a及图5b中的附表所示，表中所示”+”为正极性；”-”为负极性，经由VIN与Vout(REF)(输出设定基准值)两端电压所检测与判断，VIN＞Vout(REF)时为负极性，当VIN＜Vout(REF)为正极性。根据上述电路及图5a可知，当输入电压VIN经过NS线圈形成一个串联回路，而变压器T1的一次测则由AC/AC整流器来提供一个电源供给，如附表可知，输入电压在高于标准额定电压值(以220V作为输出额定值等于Vout(REF)时)时，NS端将产生一个反抗电压来抵销输入电压，抵销电压的值则由AC/AC变流器经由精密的回授及能量转换来控制，使输出电压能够测到额定的稳压值；相反的，如果输入电压低于额定的电压值时，则Np将产生一个反相的电压，使Np两端的电压与输入电压产生正极性的串联作用，同样的电压大小由AC/AC变流器来控制，使输出同样维持一个额定值。由上述附表中可知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离线式无段调制式稳压器，其包括：一个变压器；一个第一防电磁波（ＥＭＩ）电路，连接在该变压器上；一个交流滤波器，连接在该第一防电磁波电路的输入端处；一个整流电路，连接在该交流滤波器的输入端处；一个整流器，连接在整流电路 的输入端处；一个突波抑制电路，连接在整流器的输入端处；及一个第二防电磁波电路，连接在突波抑制电路的输入端处。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈连敬，
申请(专利权)人：陈连敬，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]