专利名称：一种带自耦变压器的稳压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源领域，尤其涉及一种运用于UPS电源和光伏离网逆变器电源的带自耦变压器的稳压装置。
背景技术：
随着科学技术的不断进步，对UPS电源和光伏离网逆变器电源的要求也越来越高，电源向高节能、高转换效率、带载能力强及多用途化发展已是社会发展的必然趋势。这种严酷的应用条件势必对电源的要求比较高，那么电源的抗负载冲击能力的大小就成为了一个考验电源优劣的重要指标。从UPS电源和光伏离网逆变器电源频率工作方式来看，UPS电源和光伏离网逆变器电源分为高频和低频电源两种。高频的UPS电源和光伏离网逆变器电源的AC-AC由于运用了升压电路PFC、高频隔离变压器、整流和滤波电路后而使之电源转换效率较低且抗负载冲击能力较弱，故用户在使用为感性、容性的负载电器(如:空调)时必须选用数倍于负载功率的UPS电源和光伏离网逆变器电源才能启动一台感性、容性的负载电器(如:空调)进行工作。众所周知，感性、容性的负载电器(如:空调)在启动一瞬间时其启动电流比较高，但一旦工作起来后其工作电流又比较小，这样就造成了极大的资源浪费导致使用成本较高，故用户有空调时在选型方面一般都会避开高频的UPS电源和光伏离网逆变器电源而用低频的UPS电源和光伏离网逆变器电源。目前，传统低频的UPS电源和光伏离网逆变器电源的电路结构复杂，元器件数量众多，可靠性差、成本高且市电稳压范围比较窄，输出电压控制精度也不高，这样就造成了其电源输出电压漂移比较大，客户在使用照明电器时常常遇到灯光闪烁或电源不能工作的现象，给用户带来了很大的不便。
实用新型内容本实用新型是要解决现有技术的上述问题，提出一种能适应较宽输入电压稳定输出电压的带自耦变压器的稳 压装置。为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是设计一种带自耦变压器的稳压装置，其包括:电压信号检测电路，连接输入火线和输入零线，用于检测输入电源，输出电压信号；控制模块，连接电压信号检测电路，具有多个控制输出端，根据电压信号数值的高低，从控制输出端发出控制信号；驱动模块，具有与控制输出端数量相等的驱动输入端和驱动输出端，驱动输入端对应连接的控制输出端，由相应的驱动输出端发出放大的控制信号；开关模块，具有与驱动输出端数量相等的开关输入端和开关输出端、以及一个火线输入端和操作电源端，开关输入端一一对应连接驱动输出端；根据所述控制信号将火线输入端择一连接一个开关输出端；自耦变压器，具有一个绕组，绕组一端连接输入零线和输出零线，绕组中部接出多个抽头，绕组另一端和抽头与开关输出端一一对应连接，所述抽头中的一个连接输出火线。所述自耦变压器具有依次排列的第一至第四抽头，离输出零线较近的抽头为第一抽头，第四抽头连接所述输出火线，控制模块具有5个控制输出端，驱动模块具有5个驱动输入端和驱动输出端，开关模块具有5个开关输入端和开关输出端。所述控制模块采用ULN2003型号的单片机，所述控制输出端皆通过一个电阻连接驱动输入端。所述开关模块包括第一至第五继电器，第一至第五继电器线圈的一端通过开关输入端分别对应连接驱动模块驱动输出端，第一至第五继电器线圈的另一端并联后接操作电源端；其中第一继电器的静触点连接火线输入端，动断触点连接第二继电器的静触点;第二继电器的动断触点连接所述第一抽头，动合触点连接第三继电器的静触点；第三继电器的动断触点连接所述第二抽头，动合触点连接第四继电器的静触点；第四继电器的动断触点连接所述第三抽头，动合触点连接第五继电器的静触点；第五继电器的动断触点连接所述第四抽头，动合触点连接所述绕组另一端。所述驱动模块采用PIC16F73型号的驱动芯片。所述驱动模块包括第一至第五三极管，第一至第五三极管的基极分别通过驱动输入端对应连接所述控制输出端、发射极接地，其中第一三极管集电极连接所述第一继电器线圈的一端；第二三极管集电极连接所述第二继电器线圈的一端；第三三极管集电极连接所述第三继电器线圈的一端；第四三极管集电极连接所述第四继电器线圈的一端；第五三极管集电极连接所述第五继电器线圈的一端。上述自耦变压器具有一辅助线圈，辅助线圈串接一个二极管，向所述开关模块的操作电源端供电，并连接一稳压模块；稳压模块向控制模块供电。
与现有技术相比，本实用新型输入电压宽，输出电压控制精度高，实用性强、性能优良、电源转换效率高、操作简单、安全系数好、对电源本身无破坏性。它一方面避免了高频的UPS电源和光伏离网逆变器电源的转换效率较低且抗负载冲击能力较弱的问题，另一方面也避免了低频的UPS电源和光伏离网逆变器电源的电路结构复杂，元器件数量众多，可靠性差、成本高且市电稳压范围比较窄，输出电压控制精度也不高导致用户在使用照明电器时常常遇到灯光闪烁或电源不能工作的问题。
以下结合附图和实施例对本实用新型作出详细的说明，其中:
图1为本实用新型较佳实施例的原理框图；图2为本实用新型一个实施例的电路图；图3为本实用新型另一个实施例的电路图。
具体实施方式
本实用新型揭示了一种带自耦变压器的稳压装置，参看图1，其包括:依次连接的电压信号检测电路、控制模块、驱动模块、开关模块、自耦变压器。其中电压信号检测电路，连接输入火线和输入零线，用于检测输入电源，输出电压信号；控制模块，连接电压信号检测电路，具有多个控制输出端，根据电压信号数值的高低，从控制输出端发出控制信号，各控制输出端组成一组控制信号，以对应不同数值的电压信号；驱动模块，具有与控制输出端数量相等的驱动输入端和驱动输出端，驱动输入端一一对应连接的控制输出端，由相应的驱动输出端发出放大的控制信号；开关模块，具有与驱动输出端数量相等的开关输入端和开关输出端、以及一个火线输入端和操作电源端，开关输入端对应连接驱动输出端；根据所述控制信号将火线输入端择一连接一个开关输出端；自耦变压器，具有一个绕组，绕组一端连接输入零线和输出零线，绕组中部接出多个抽头，绕组另一端和抽头与开关输出端一一对应连接，所述抽头中的一个连接输出火线。控制模块根据不同的输入电压发出不同的控制信号，驱动模块将该控制信号放大给驱动模块，驱动模块根据不同的控制信号导通自耦变压器中相应的线圈，使自耦变压器的输出保持恒定。参看图2和图3示出的实施例，自耦变压器具有依次排列的第一至第四抽头，离输出零线较近的抽头为第一抽头，第四抽头连接所述输出火线0UT-L。在该例中，绕组一端为OVac端，接输入零线IN-N和输出零线0UT-N。绕组另一端为250Vac端，第一抽头为130Vac端、第二抽头为160Vac端、第三抽头为190Vac端、第四抽头为220Vac端。依据输入电源电压的不同，将输入火线IN-L连接到不同端口，使得输出火线OUT-L维持在恒定电压220伏。为人与该自耦变压器相配套，控制模块具有5个控制输出端，驱动模块具有5个驱动输入端和驱动输出端，开关模块具有5个开关输入端和开关输出端。参看图2和图3示出的实施例，控制模块采用ULN2003型号的单片机，所述控制输出端皆通过一个电阻连接驱动输入端。该控制芯片单片机Ul具有28位脚，Ul的14脚接Rl的2脚、Ul的5脚接R2的2脚、Ul的4脚接R3的2脚、Ul的3脚接R4的2脚、Ul的2脚接R5的2脚，Ul的5脚接直流5V电源，Ul的8脚和19脚接地，Ul的I脚为复位管脚，Ul的I脚接电容C2和电阻R6的其中一端，电容C2的另一端接电容Cl的一端同时接地，电阻R6的另一端接电容的另一端同时接直流5V电源。参看图2和图3示出的实施例，开关模块包括第一至第五继电器(Kl至K5)，第一至第五继电器线圈的一端通过开关输入端分别对应连接驱动模块驱动输出端，第一至第五继电器线圈的另一端并联后接操作电源端直流12V ;其中第一继电器Kl的静触点(Kl的I脚)，连接火线输入端IN-L，动断触点(即常闭触点，Kl的2脚)连接第二继电器K2的静触点；第二继电器K2的动断触点连接所述第一抽头130Vac端，动合触点(即常开触点，K2的3脚)连接第三继电器K3的静触点；第三继电器K3的动断触点连接所述第二抽头160Vac端，动合触点连接第四继电器K4的静触点；第四继电器K4的动断触点连接所述第三抽头190Vac端，动合触点连接第五继电器K5的静触点；第五继电器K5的动断触点连接所述第四抽头220Vac端，动合触点连接所述绕组另一端250Vac端。参看图2示出的实施例，驱动模块采用PIC16F73型号的驱动芯片。该驱动芯片U2具有16位脚，U2的7脚接Kl线圈的一端(Kl的4脚)，U2的6脚接K2线圈的一端，U2的5脚接K3线圈的一端，U2的4脚接K4线圈的一端，U2的1、2、3脚并联后接K5线圈的一端，U2的8脚接地，U2的9脚接12V直流电，U2的10脚接Rl的I脚，U2的11脚接R2的I脚，U2的12脚接R3的I脚，U2的13脚接R4的I脚，U2的14、15、16脚并联后接R5的I脚。参看图3示出的另一个实施例，该实施例与图中实施例的区别在于驱动模块不同。本例中，驱动模块包括第一至第五三极管(Ql至Q5)，第一至第五三极管的基极分别通过驱动输入端对应连接所述控制输出端、发射极接地，其中第一三极管Ql集电极连接所述第一继电器Kl线圈的一端(Kl的4脚)；第二三极管Q2集电极连接所述第二继电器K2线圈的一端；第三三极管Q3集电极连接所述第三继电器K3线圈的一端；第四三极管Q4集电极连接所述第四继电器K4线 圈的一端；第五三极管Q5集电极连接所述第五继电器K5线圈的一端。在上述实施例中，自耦变压器具有一辅助线圈Tl，辅助线圈串接一个二极管D1，向所述开关模块的操作电源端提供12伏直流电，并连接一稳压模块(本例为三端稳压器U2)，U2的5V直流输出端连接控制模块，向Ul供电。下面以图3示出的电路为例，描述本装置工作原理:当市电进来时，首先通过电压信号检测电路对市电输入电压进行检测，并将其结果传给Ul的7脚，Ul根据不同的输入电压通过2、3、4、5和14脚发出不同的控制信号。比如市电是130V，Ul的14、5脚输出低电平，三极管Ql、Q2截止，继电器Kl、K2失电不动作，输入火线IN-L通过K1、K2的触点传导到自耦变压器130Vac端，自耦变压器工作在升压模式，输出电流由220Vac端输出，实现了稳压的目的。比如市电是250V，U1的14脚输出低电平，Ul的5、4、3、2脚输出高电平，三极管Ql截止，Q2、Q3、Q4、Q5导通，继电器Kl失电不动作，K2至K5得电吸合，输入火线IN-L通过Kl至K5的触点传导到自耦变压器250Vac端，自耦变压器工作在降压模式，输出电流由220Vac端输出，实现了稳压的目的。藉此，不论市电是130Vac、160Vac、190Vac、220Vac还是250Vac，Ul调整其输出的控制信号，驱动继电器组按一定的规律动作，自稱变压器输出电压均为220Vac。
驱动模块采用PIC16F73型号的驱动芯片时，本装置工作原理与上述相同，故不再赘述。以上实施例仅为举例说明，非起限制作用。任何未脱离本申请精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含于本申请的权利要求范围之中。
权利要求1.一种带自耦变压器的稳压装置，其特征在于包括: 电压信号检测电路，连接输入火线和输入零线，用于检测输入电源，输出电压信号；控制模块，连接电压信号检测电路，具有多个控制输出端，根据电压信号数值的高低，从控制输出端发出控制信号； 驱动模块，具有与控制输出端数量相等的驱动输入端和驱动输出端，驱动输入端一一对应连接的控制输出端，由相应的驱动输出端发出放大的控制信号； 开关模块，具有与驱动输出端数量相等的开关输入端和开关输出端、以及一个火线输入端和操作电源端，开关输入端一一对应连接驱动输出端；根据所述控制信号将火线输入端择一连接一个开关输出端； 自耦变压器，具有一个绕组，绕组一端连接输入零线和输出零线，绕组中部接出多个抽头，绕组另一端和抽头与开关输出端一一对应连接，所述抽头中的一个连接输出火线。
2.如权利要求1所述的稳压装置，其特征在于:所述自耦变压器具有依次排列的第一至第四抽头，离输出零线较近的抽头为第一抽头，第四抽头连接所述输出火线，控制模块具有5个控制输出端,驱动模块具有5个驱动输入端和驱动输出端,开关模块具有5个开关输入端和开关输出端。
3.如权利要求2所述的稳压装置，其特征在于:所述控制模块采用ULN2003型号的单片机，所述控制输出端皆通过一个电阻连接驱动输入端。
4.如权利要求3所述的稳压装置，其特征在于:所述开关模块包括第一至第五继电器，第一至第五继电器线圈的一端通过开关输入端分别对应连接驱动模块驱动输出端，第一至第五继电器线圈的另一端并联后接操作电源端；其中 第一继电器的静触点连接火线输入端，动断触点连接第二继电器的静触点； 第二继电器的动断触点连接所述第一抽头， 动合触点连接第三继电器的静触点； 第三继电器的动断触点连接所述第二抽头，动合触点连接第四继电器的静触点； 第四继电器的动断触点连接所述第三抽头，动合触点连接第五继电器的静触点； 第五继电器的动断触点连接所述第四抽头，动合触点连接所述绕组另一端。
5.如权利要求4所述的稳压装置，其特征在于:所述驱动模块采用PIC16F73型号的驱动芯片。
6.如权利要求4所述的稳压装置，其特征在于:所述驱动模块包括第一至第五三极管，第一至第五三极管的基极分别通过驱动输入端对应连接所述控制输出端、发射极接地，其中 第一三极管集电极连接所述第一继电器线圈的一端； 第二三极管集电极连接所述第二继电器线圈的一端； 第三三极管集电极连接所述第三继电器线圈的一端； 第四三极管集电极连接所述第四继电器线圈的一端； 第五三极管集电极连接所述第五继电器线圈的一端。
7.如权利要求1至6任一项所述的稳压装置，其特征在于:所述自耦变压器具有一辅助线圈，辅助线圈串接一个二极管，向所述开关模块的操作电源端供电，并连接一稳压模块；稳压模块向控制模块供电。
专利摘要本实用新型公开了一种带自耦变压器的稳压装置，其包括依次连接的电压信号检测电路、控制模块、驱动模块、开关模块、自耦变压器，电压信号检测电路检测输入电压，控制模块根据不同的输入电压发出不同的控制信号，驱动模块将该控制信号放大给驱动模块，驱动模块根据不同的控制信号导通自耦变压器中相应的线圈，使自耦变压器的输出保持恒定。本实用新型输入电压宽，输出电压精度高，对电源本身无破坏性，具有实用性强、性能优良、转换率高、操作简单、安全系数好的优点。避免了现有电路转换效率较低、抗负载冲击能力较弱的问题，以及电路结构复杂、元器件数量多、可靠性差、成本高，且输入电压窄，输出电压精度低的问题。
文档编号G05F1/56GK203102061SQ20132000305
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者廖永春, 李胜龙, 钟远亮, 周强, 陈恒留 申请人:深圳市晶福源电子技术有限公司