无大功率工频变压器的交流稳压器制造技术

一种无大功率工频变压器的交流稳压器，由输入整流电路、中间能量控制电路和解调电路组成，中间能量控制电路由Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｄ２和ＴＲ４以及高频脉宽控制电路组成。不仅抛弃了稳压器中普遍使用的笨重的大功率工频变压器，而且具有稳压范围宽、价格低廉等优点。本实用新型专利技术用于不间断电源（ＵＰＳ）特别是在线式ＵＰＳ中具有巨大的经济效益，并使ＵＰＳ抛弃大功率工频变压器成为可能，也使交流稳压器实现可编程输出成为可能。（*该技术在2004年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种利用相位反转技术进行自动稳压的交流稳压器。利用相位反转技术的交流稳压器具有稳压范围宽电路简单等优点。因此引起了人们的重视。公开号为CN1032528A的专利技术公报，公开了一种利用相位反转技术的交流稳压器，具有波形失真小，响应速度快和稳压范围宽等特点。但由于采用了自耦变压器(工频变压器)，因而体积和重量难于减小，另一方面，由于采用了继电器来控制电压的反转，因而在继电器触点切换时输出会出现阶跃突变，对某些应用场合是有害的，此外，由于采用可控硅移相来控制导通角的大小实现输出电压的调整，会因可控硅存在误触发而使得可靠性降低。在广东科技出版社1993年出版的《高频开关稳压电源》(张占松著)这本书中详细论述了古卡(CUK)直流变换原理，本技术的目的在于克服了利用相位反转技术的交流稳压器的缺点，把古卡(CUK)直流变换原理用于交流稳压器中，做出了一种灵敏度高、精度高、响应快的无大功率工频变压器的交流稳压器。本技术可通过如下方式实现无大功率工频变压器的交流稳压器，整个电路由输入整流电路(1)、中间能量控制电路(2)和解调电路(3)组成，其特征在于中间能量控制电路(2)由L1、L2、C15、C16、D2和TR4以及高频脉宽控制电路组成，C15的一端与电感L1的一端相连于A点，另一端与电感L2的一端相连于B点，L1的另一端与输入整流电路电位较高的一端相连于P点，L2的另一端则与解调电路电位较低端连于M点。开关管TR4的一个极接A点，另一个极接输入整流电路电位较低端N点，二极管D2的阳极与B点相连，阴极与N点相连，在M点与N点之间接有电容C16，N点也接解调电路(3)的电位较高的一端，电感L1与L2的铁芯材料为铁氧体，也可以是坡莫合金和非晶态合金。附图说明图1为本技术的电路原理图。1、输入整流电路(1)为普通整流电路开关SW闭合时，交流电压Uin经保险丝F1再经整流桥堆B1后在C2上变成单向脉动直流电压Uc2，C1和C2用于滤除高频噪声。2、中间能量控制电路(2)由L1、L2、C15、C16、D2和TR4以及高频脉宽控制电路组成，其作用使C16两端得到幅值稳定的电压Uc16，Uc16的波形与C2两端的电压Uc2波形相似，只是方向相反。高频脉宽控制电路由IC1和它相联的附属元件以及反馈电路组成，反馈电路则由光电耦合器OPT及其附属元件组成。下面说明中间能量控制电路(2)的稳压原理接通电源瞬间，高频脉宽控制电路中的电容C6充电，同时IC1的9、10脚输出占空比(每个周期高电平与低电平的比值)由小逐渐变大的频率约为50KHz的矩形脉冲，电路进入稳态后，该矩形脉冲占空比则受来自反馈电路信号的控制，该高频矩形脉冲使TR4处于开关状态，这种开关状态使得能量在L1、C15、L2、D2和C16中传送。假如某一时刻Uc16的电压幅值增大，则反馈电路的作用使IC1的1脚电压升高，其结果使矩形脉冲的占空比减小，其结果使TR4的通断比值减小(相当于导通角减小)，其结果使L1传送到LZ的能量减少，其结果使Uc16的电压有所回落，于是达到了Uc16的稳压目的。IC1的振荡频率即TL494的脚9、10输出脉冲的频率由Rr、Cr决定，即f≈ 1.1/(RTCT)若取Rr＝10K、Cr＝2200P，则代入上式可得f＝50KHzR5、R6用于控制死区时间，4脚的电压越高则死区时间越长，按图1中所示参数，则死区时间Dr约为7μs，因此，最大导通时间为τ=13μs如果要求输出电压值为Uo2则Uin的最小值为Uin(min)＝ (T－τ)/(τ) Uo当Uo＝220v时，把τ＝13μs代入上式得Uin(min)＝118v即当Uin低于118v时，Uo就达不到220v。C6是软启动电容，使开机瞬间，4脚电位从5v慢慢下降，从而使Ton由小逐渐变大，减小TR4的大电流冲击，没有C6，开机时TR4毁坏的概率增大。12V直流供电的双刀双掷触点的继电器J用于供电切换。当开机瞬间，T2的初级接输入Uin，当输出电压建立后，TL494的1脚电压已上升到2.5V时，TR1导通，J吸合，触点从图1中的常闭位置(即1－1和2－1)接到常开位置(即1－2和2－2)，于是T2的初级接到稳压器输出端，这样的好处是使T2上的电压稳定，同时其本身也可以作为输出端的假负载，使电感L2、L3有维持电流，避免了空载时的不稳定。3、解调电路(3)的作用是把脉动直流电压Uc16变换成与稳压器输入同频率的交流电压，从而得稳压器的最后输出电压Uo，由于Uo来源于Uc16，所以其电压幅值也是稳定的。解调电路由TR8、TR9、TR10、TR11组成的桥式电子开关和驱动电路构成，驱动电路则由TR5、TR6、TR7、双比较器LM393及耦合变压器T1等组成。来自Uin的电信号R12、R13分压后输入比较器的同相输入端，即可在T1的初级T1A上得到与Uin同频同相的方波，此方波耦合到T1的次级绕组T1B、T1C、T1D、T1E控制TR8、TR9、TR10、TR11各管的通断。若此方波的正半周使TR8和TR11饱和导通，负半周使TR9和TR10饱和导通，则C19两端的电压再经L3、C18滤波器后就可得到与Uin相似的波形，若此方波的正半周使TR9和TR10饱和导通，负半周使TR8和TR11饱和导通，C18上同样得到与Uin性质相似的波形，只是方向相反而已。在四个开关管的C、E极还反向并联了二极管，用于保护TR8、TR9、TR10、TR11免受反向电压的冲击，C13主要用于调节解调方波的相移，使方波的上升和下降沿正好处于Uc16的谷值点，从而使最后输出波形最光滑，失真度最小(相对于输入Uin而言)，C14是隔直电容，C19、L3、C18为∏型滤波器，用于滤除无用的谐波成份。S1和S2为交流稳压器的输出端。下面以输出功率为500W，输出电压为220v(有效值)，输入电压为145V－300V(有效值)之间变化的交流稳压器为例来说明本交流稳压器的设计过程①选择输入整流电路(1)的整流桥堆B1，要求其耐压在600伏以上，其电流按每100瓦1.5安培选取。②根据视在功率(设计容量)确定电感L1和L2铁芯的大小，由于铁芯工作在磁滞曲线的第一象限，所以要求选用饱和磁感应强度较高的高频磁性材料，然后确定绕组的匝数和线径。铁芯尺寸由下式决定。ScSo＝ (2PTton)/(ΔBjKcKo) (cm)4式中Sc为铁芯截面积(cm)2So为铁芯窗口面积(cm)2Pr为功率(W)ton为TR4在一个周期内的最大导通时间(μs)ΔB＝Bm－Br为磁感应强度(高斯)Kc为铁芯占空系数，铁氧体为1Ko为铜线在铁芯窗口中的占空系数，取0.2－0.5按照图1中所示，取Pr＝500W，ton＝13μs，铁芯为MX－2000铁氧体，则ΔB＝1500高斯，于是ScSo＝ (2×500×13)/(1500×2.5×0.3) ＝11.5(cm)4取Sc＝2.0×1.7(cm)2So＝1.1×3.8(cm)2的EE型铁芯，则ScSo＝14.2(cm)4即可满足要求(由于实际变压器并非理想的，所以实际值比理论值要大些)。为了防止磁芯饱和，磁芯间应加δ＝0.1－0.5mm左右的空气隙绕组线径由下式计算d=0.7I]]&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无大功率工频变压器的交流稳压器，由输入整流电路（１）、中间能量控制电路（２）和解调电路（３）组成，其特征在于中间能量控制电路（２）由Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１５、Ｃ１６、Ｄ２和ＴＲ４以及高频脉宽控制电路组成，Ｃ１５的一端与电感Ｌ１的一端相连于Ａ点，另一端与电感Ｌ２的一端相连于Ｂ点，Ｌ１的另一端与输入整流电路电位较高的一端相连于Ｐ点，Ｌ２的另一端则与解调电路电位较低端连于Ｍ点。开关管ＴＲ４的一个极接Ａ点，另一个极接输入整流电路电位较低端Ｎ点，二极管Ｄ２的阳极与Ｂ点相连，阴极与Ｎ点相连接，在Ｍ点与Ｎ点之间接有电容Ｃ１６，Ｎ点也接解调电路（３）的电位较高的一端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：粟桂息，
申请(专利权)人：粟桂息，李海怀，
类型：实用新型
国别省市：44[中国|广东]