专利名称：便携式二次逆变标准电源的制作方法
技术领域：
本实用新型是涉及一种二次逆变的标准的电源，二次逆变是指本电源根据电焊机输出的脉动直流电源、交流电源或者逆变高频电源以及电瓶输出的直流电源做再次的变换输出；标准是指本电源输出的是交流220伏特50赫芝的符合我国现行供电标准的电源。
随着建筑、管线施工能力的不断提高，所承建的工程越来越复杂，对施工工艺的要求也越来越严格，在长距离管线施工和储罐安装中，按施工工艺要求，需对焊口进行清根和打磨处理，同时由于工程进度要求和环境限制，经常要用到照明设备，这些都离不开交流220伏特50赫芝标准电源的支持。目前施工现场对该电源的解决方法是从配电箱或发电机上用电缆引入到作业现场，这种方法比较简单，传输的能量大，但存在很多缺点首先，由于我国电网采用三相四线供电方式，终性端接地，相电压为220V，即相线对地电压为220V，这种供电方式对施工人员有很大的危险性，极易造成触电伤亡事故；其次，由于作业面经常变动，铺设固定电缆根本不现实，只能采用临时电缆，而这种电缆经常会被施工机具如吊车、汽车、焊机等碰断，造成停电，或由于长时间拉扯、磨擦造成电缆漏电短路事故；再者，在大型工程施工时，作业面比较多，电缆拉的象蜘蛛网一样，这是一个一直令管理员和施工人员感到头痛的问题。
本实用新型的任务就是提供一种安全、方便、简单、高效、实用的新型逆变标准电源。电源包括主控板、控制面板和外壳，其特征在于主控板的输入端(7)与电焊机的输出端连接，不分极性，控制面板上设有电压表(3)、电流表(4)、开关(2)、电源指示灯(6)、欠压灯(5)和过热灯(9)，所述电源(1)的输出端(8)与插座连接，向负载供电；所述电源的主控板包括低压整流滤波稳压及供电电路、DC/DC变换电路及滤波电路、工频逆变电路和保护电路。
以下结合附图以实施例的方式进一步叙述本实用新型。
附
图1为本实用新型工作状态下的附图。其中，标号1为本电源，2为开关，3为电压表，4为电流表，5为欠压灯，6为电源指示灯，7为本电源的输入端，8为本电源的输出端，9为过热灯。
附图2为电路原理方框图。
附图3为低压整流滤波稳压及供电电路图。
附图4为DC/DC变换电路及滤波电路图。
附图5为工频逆变电路图。
附图6为保护电路图。
附图7为整体电路图。
下面展开详细叙述本实用新型。
一.工作原理电路原理方框图见图2。
本电源是把电焊机输出的脉动直流电源、交流电源或者逆变高频电源以及电瓶输出的20V～80V左右的空载电压，经整流器后变成直流电压，然后将此直流电压DC/DC变换电路逆变升压后，变成220V～250V的20KHz的高频电压，再经整流后转换成直流电压，最后逆变成220V的50Hz的正弦波交流电向负载供电。
二.各电路对应的内部电路及电路工作原理1.低压整流滤波稳压及供电电路电路图见图3由电焊机输出的不稳定空载电压经S1和S2端加至D1～D4组成的全桥整流电路，无论S1和S2极性如何，都将得到一个极性固定的直流电压，经L1和C1组成的LC滤波网络，输出比较稳定的直流电压送入下一级。此直流电压经电源开关K1控制后，送入由T9、R43、C31、C32和D33组成的串联稳压电路，将此电压稳定在20V左右，送LM7815及滤波电容C5～C8组成三端稳压电路，输出非常稳定的直流电压供其它电路工作。LED1为电源指示灯。
2.DC/DC变换电路及滤波电路电路图见图4逆变变压器B1采用两组线圈工作的双端工作方式，与T1、T2、T3、T4、D5、D6、D7和D8组成隔离的双单端功率变换电路。其最大的特点就是开关管不会直通，工作可靠性高，变压器利用率高。四路相位相反的脉宽调制驱动脉冲分别加到逆变开关管T1、T2、T3、T4的基极，控制它们交替通断，输入的直流电压被变换成高频的方波交流电，经变压器B1输出。B1有两个绕组，且匝数相同，当T1、T2导通时，T3、T4截止，输入电压加到变压器B1的N1绕组上，当T1、T2截止时，T3、T4导通，输入电压加到变压器B1的N2绕组上，由于N1与N2绕向相反，所以N3上即可得到交流脉冲输出。经D9～D12组成的全桥整流电路的得到直流脉动输出，再经L2、C2滤波后得到较稳定的直流电压。
变换电路的控制电路采用电压型脉宽调制控制专用集成芯片SG3525。脉宽调制方式是指开关工作频率固定不变，改变开关的导通时间，从而控制输出的方式。SG3525为SG3524的改进型控制芯片，封装为DIP-16型，主要功能块包括基准电压产生电路、振荡器、误差放大器、脉宽调制比较器、脉冲分配双稳态触发器、欠压锁定电路、软启动控制电路、调制脉冲锁存器和输出驱动电路。
SG3525内部设有高精度的基准电压源，从16脚输出精确度为±1％的5V直流电压，供电路中的电压比较器做基准之用。内部振荡器产生振荡，其振荡频率由5脚的外接电容和6脚的外接电阻决定。此振荡信号去触发内部触发器，并由触发器控制脉冲宽度调制信息。D30、D31为110V稳压管，当电压超过220V时，D30、D31同时导通，电流经W1流过光电耦合器IC5原边，使其内部发光管发光，副边导通，+15V电压通过R11、R12分压后经滤波送入SG3525的1脚。SG3525的1脚为内部误差放大器的反相输入端，2脚为内部误差放大器的同相输入端，16脚输出的电压经R8、R10分压后送入2脚做为基准电压，放大器的输出端9脚电压送至脉宽调制器，控制输出的脉冲的占空比。9脚对1脚接有串联电阻R7和电容C13，以实现对干忧信号的滤除，提高电路工作稳定性。D17、D18、R9、C14组成限压电路，防止9脚电压过高。R2为C9的放电电路，通过在7脚与5脚之间加电阻R2用来限制最大占空比，即改变死区时间。8脚对地电容C10为慢启动电路，是由内部的50uA的恒流源对C10充电完成慢启动的。为使脉宽调制电路在欠压状态下能有效使输出保持关断状态，SG3525电路中设置了欠压锁定电路，当供电电压大于2.5V之前，欠压锁定电路即开始工作，直到供电电压等于8V，在供电电压达到8V之前，电路内部各部分都已建立了正常的工作状态，而当供电电压从8V降至7.5V时，欠压锁定电路则又开始恢复工作，这里仅有0.5V的固定滞后电压以消除箝位电路在阈值处的振荡。SG3525的10脚为关闭控制端，保护脉冲信号送至10脚，当10脚电压超过0.7V时，芯片进行限流操作，当10脚电压超过1.4V时，将关断脉宽调制锁存器的输出，直至下一个时钟周期才能恢复，如果10脚信号持续时间较长，则由慢启动电路重新启动电路工作，本电路的保护脉冲包括欠压、过流和过热保护。
SG3525的输出级采用推拉式输出形式，确定了输出电平或者是高电平，或者是低电平，13脚为输出级的供电电源输入端，接正电源，11脚、14脚为两路输出端，接触发变压器B2的原边，通过B2副边完成对DC/DC变换电路主电路的控制。
3.工频逆变电路电路图见图5工频逆变电路的主电路为无工频变压器的全桥变换器，T5、T6、T7、T8接成桥路，T5、T8和T6、T7交替通/断工作，DC/DC变换电路及滤波电路输出的直流电压被变换成工频的方波交流电，经L3、C4组成的滤波网络后输出标准的工频正弦波交流电。D13、D14、D15、D16为续流二极管。
工频逆变电路的控制电路也采用电压型脉宽调制控制专用集成芯片SG3525，工作过程前面已经叙述，这里不再重复。
4.保护电路电路图见图6LM339为四电压比较器，其中，用IC4A和IC4B组成欠压保护电路。当开关K1闭合后，电压经R20、W2分压后加至IC4A的同相输入端5脚上，反相输入端4脚取SG3525输出的+5V基准电压，正常工作时调整电位器W2，使5脚电压高于+5V，2脚输出为高电平，1脚输出低电平，D27截止，无保护信号输出；当5脚电压低于+5V时，2脚输出变低，1脚输出变高，欠压指示灯LED3点亮，D27导通，电压送至IC2和IC3的10脚，芯片将关断脉宽调制锁存器的输出，起到保护作用。当5脚电压再次回到正常时，由于C19与R22的延时作用，使芯片延时半分钟后打开，以便察明原因。
IC4C及其外围元件组成过流保护电路，分流器R1检测到的电流信号经滤波延时后送入IC4C的同相输入端9脚上，8脚电压由基准电压分压后取得，正常工作时8脚电压高于9脚电压，14脚输出为低，D24截止，无保护信号输出，当主电路过流时，9脚电压高于8脚，14脚输出变高，D24导通，电压送至IC2和IC3的10脚，芯片同样将关断脉宽调制锁存器的输出，起到保护作用。
IC4D及其外围元件组成过热保护电路，同相输入端10脚同样取+5V的基准电压，K2为过热保护继电器，安装在主控开关管的散热片上，常温时K2闭合，同相输入端11脚对地短路，13脚输出为低，D25截止，无保护信号输出，当温度超过规定值时，K2断开，13脚输出变高，过热指示灯LED2发光，D25导通，电压送至IC2和IC3的10脚，芯片同样将关断脉宽调制锁存器的输出，起到保护作用。当温度降至规定值以下时，K2闭合，13脚电压变低，D25截止，IC2和IC3被打开。
5.整体电路图见图7图7所述内容已经分别由图3至图6详细展开叙述，这里不再重复。
通过实际试验证明，本电源与电焊机连接简单，在接不同型号电焊机及电焊机输出很不稳定的情况下，都能输出稳定的正弦波交流工频220V标准电压，且操作简单、可靠。
权利要求1.一种便携式标准电源，所述电源包括主控板、控制面板和外壳，其特征在于主控板的输入端(7)与电焊机的输出端连接，不分极性，控制面板上设有电压表(3)、电流表(4)、开关(2)、电源指示灯(6)、欠压灯(5)和过热灯(9)，所述电源(1)的输出端(8)与插座连接，向负载供电；所述电源的主控板包括低压整流滤波稳压及供电电路、DC/DC变换电路及滤波电路、工频逆变电路、保护电路。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述低压整流滤波稳压及供电电路包括D1～D4组成的整流电路，L1、C1组成的LC滤波电路，T9、R43、C31、C32和D33组成的串联稳压电路，K1、C5、C6、C7、C8和IC1组成的供电电路。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述DC/DC变换电路及滤波电路包括T1、T2、T3、T4、D5、D6、D7、D8、B1组成的隔离式变换电路；D9～D12组成的桥式整流电路；L2、C2组成的LC滤波电路；IC2、R2～R12、C9～C15、D17、D18、D19、IC5、D31、D32、B2和W1组成的电压型脉宽调制控制电路。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述工频逆变电路包括T5、T6、T7、T8、D13、D14、D15和D16组成的工频逆变主电路；L3、C4组成的LC滤波电路；IC3、R31～R42、C22～C29、D20～D22、IC6、D28～D30、B3和W3组成的工频逆变控制电路。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述保护电路包括R1、D23、D24、C16～C18、R14～R19及IC4C组成的过流保护电路；R20～R26、C19、D26、D27、W2、IC4A、IC4B组成的欠压保护电路；IC4D、R28、R29、C20、D25和K2组成的过热保护电路。
专利摘要一种便携式标准电源，该装置是把电焊机输出的脉动直流电源、交流电源或者逆变高频电源以及电瓶输出的直流电源，最终逆变成220V的50Hz的正弦波交流电向负载供电。该装置包括主控板、控制面板和外壳。本电源安全、方便、简单、高效，是一种非常实用的新型逆变标准电源。
文档编号H02M1/14GK2539347SQ0123201
公开日2003年3月5日 申请日期2001年7月24日 优先权日2001年7月24日
发明者高学松, 张晞, 邢杰, 马俊檩, 孟立新 申请人:廊坊石油管道机电制造工业公司