专利名称：家用全电子净化型交流稳压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适于家用的稳定交流电压的电源装置。
现有常用家用交流稳压器产品主要有伺服式和继电器式两种。伺服式稳压电源的调压功能是通过调节碳刷同变压器绕组的相对位置来实现的。其主要问题是响应速度很慢，对突发性浪涌高压抑制能力很差，另外存在碳刷和电机机械磨损，要求人员定期维护。另一种继电器式是用开关元件转接变压器抽头来实现稳定输出电压的，它存在电压跃变的问题。实际使用中继电器易发生故障，特别是输出短路时接点粘连。目前家用稳压器产品返修率很高，提高产品的可靠性是急待解决的问题。
应用正弦能量分配技术的交流净化电源采用全电子静止主控制元件。具系列优点，近年来在工业领域得到广泛的应用。然而现有净化电源产品不适宜家用，体积大、重量重、价格昂贵，下能带负荷启动。而稳定度、附加波形失真等指标对家用来说又是过于浪费。
本实用新型的目的是运用并改造净化电源的有关技术，设计一种性能指标符合家用，体积小、重量轻、成本低、可靠性很高的新型交流稳压器产品。
本实用新型是这样实现的在一个由可控电感式主调整回路1、与电源同步的锯齿波发生器2、脉冲宽度调制(PWM)电路3、反馈电压误差放大器4组成的全电子净化型交流稳压器中，可控电感式主调整回路1由自耦变压器B1、电抗器L、双向可控硅SCR及电容器C1、C2、C3组成，自耦变压器B1的抽头接电网输入端，自耦变压器绕组N1端接交流输出，绕组N2端与电抗器L连接，L另一端与双向可控硅SCR阳极连接、SCR阴极接电源零线，电容C1并联在L和SCR串联支路两端，电容C2并联在B1两端，电容C3接在交流输出相线和零线之间；装置中反馈电压误差放大电路4由电压有效值取样回路41，电压基准回路42、电压差动放大器43组成，电压有效值取样回路41的输入端接可控电感式主调整回路1的输出端，其输出端接电压差动放大器43同相输入端，电压差动放大器43的反相输入端接电压基准回路42的基准电压输出端，电压差动放大器43的输出端接脉冲宽度调制(PWM)电路中的运放33的反相输入端。
下面参照附图详细说明。
图1是本实用新型的系统方框图。
图2是本实用新型的电路图。
当稳压器输出因电网输入或负载发生变动时，电压有效值取样回路41将产生与输出电压(有效值)相对应的直流控制电压。电压差动放大器43将此电压与基作电压相减得出差值电压并给于放大，与锯齿波发生器2发出的与电网同步的锯齿波共同作用于脉冲宽度调制(PWM)电路3，其输出控制主调回路中SCR的导通角度的大小，从而改变电抗器L的等效电感量。当电网电压降低时，SCR导通角增大，LC并联支路呈感性。支路电流在变压器B1的N2绕组上的压降与输入同相，耦合到N1上与输入电压串联后补偿电网输入电压的不足，使输出保持稳定。当输入电压升高时SCR导通角减小，LC并联支路呈容性。支路电流在变压器B1的N2上的压降与输入反相，耦合到N1绕组上的电压与电网电压相减，使输出电压下降。这样系统能自动改变变压器B1上电压的大小和相位从而实现输出电压的自动调整。电路中C1和L、SCR支路的并联谐振回路、C2和B1并联谐振回路构成二级滤波器，使谐波成份大为减小。电容C3并接输出两端进一步改小了波形的失真。
系统中反馈电压有效值取样保证了主调整回路输出波形有畸变情况下输出电压(有效值)的稳压精度。电压差动放大器可以方便的通过调节反馈电阻控制开环放大倍数，避免系统振荡提高工作稳定性。
本实用新型中，反馈电压由接在稳压输出端变压器B3的一组二次绕组经BL2整流后，先由电阻R8和R12分压。R12两端电压经电容C33滤波后，送电压差动放大器运放22的同相输入端。理论和实践证明当B2二次侧设计电压足够高电阻R8取值足够大时，R12两端电压与正弦能量分配器输出电压有效值大致成正比，而与输出交流波形是否畸变基本无关。
电压基准回路42在实施例中使用稳压管，但也可以两个电阻的串联分压。
电压差动放大器，实施例中采用运放典型电路，也可采用其他方式。
现有净化电源其主回路的变压器、电抗器，所有电感元件全部为线性电感。为了避免开磁化曲线的弯曲部分、铁磁材料的截面选择比常规电工设计大得多，因此现有产品体积大、笨重。现有净化电源的反馈取样电路，一般设计为其变压器二次侧串微调电阻后接桥式整流，滤波电容直接接整流输出二端，因此具输出电压(平均值)与主回路输出电压的峰值大致成正比。这对于正弦波来说能正确反映电压(有效值)的变化如果输出波形有畸变的话，两者之间就不成比例，由此引起控制误差，影响输出精度。现有净化电源的取样误差放大器，一般只设交流负反馈网路，无直流反馈网络。这样虽然可提高输出精度，但易引起振荡，因此整机对元件的参数要求十分严格。与现有的净化电源相比本实用新型主回路取消了两个谐振回路上与电容串联的电抗器、这虽然一定程度增加了输出溶形的失真，但带来的有利方面是系统负荷能力得以增强，同时使系统频率特性变得简单化，不易产生振荡，使整机具备满负荷直接启动能力，同时也减少了整机体积重量，降低成本。由于本实用新型在反馈电压误差放大电路中采用电压有效值取样，在输出波形有一定失真的情况下仍能保证输出电压的稳压精度，因此主调整回路的变压器、电抗器的容量可按电工常规设计从而使整机体积减小、重量大大减轻。一个典型的例子是市售1KVA净化电源整机重量为17Kg，而本实用新型同容量样机重量仅7Kg。本实用新型主要技术指标为1．输入电压范围及相应电压稳定度187V～242V≤±1％170V～260V≤±3％150V～275V≤±10％2．负载稳定度≤2％3．响应时间＜0.2S4．附加溶形失真＜5～8％5．尖峰抑制≥30db
综上所述，本实用新型突破了长期以来普遍认为的净化电源主调整回路中变压器电抗器必须为线电感的传统认识，是以新思路设计的性能指标适合家用的新型稳压器。它具备净化电源技术高精度、快响应、连续调节、抗干扰等一系列优点，又具有能带负荷直接启动、重量轻、体积小、价格与其他类型家用稳压器有竞争力的新特点。它优异的可靠性能将从根本上改变目前家用稳压器产品返修率很高的局面。
权利要求1.一种家用全电子净化型交流稳压器，由可控电感式主调整回路1、与电源同步的锯齿波发生器2、脉冲宽度调制(PWM)电路3和反馈电压误差放大电路4组成，其特征是所述可控电感式主调整回路1由变压器B1、电抗器L、双向可控硅SCR及电容器C1、C2、C3组成，变压器B1的抽头接交流电源输入端，B1的一端接交流电源输出，另一端与电抗器L连接，L的另一端与双向可控硅SCR阳极连接，SCR阴极接电源零线，电容C1并联在L和SCR串联支路两端，电容C2并联在B1两端，电容C3接在输出相线和零线之间，所述的反馈电压误差放大电路4由电压有效值取样回路41，电压基准回路42，电压差动放大器43组成，电压有效值取样回路41的输入端接可控电感式主调整回路1的输出端，电压有效值取样回路41的输出端接电压差动放大器43同相输入端，电压差动放大器43的反相输入端接电压基准回路42的基准电压输出端，电压差动放大器43的输出端接脉冲宽度调制(PWM)电路中的运放33的反相输入端。
2.根据权利要求1所述的家用全电子净化型交流稳压器其特征是上述电压有效值取样回路41由接在稳压输出端变压器B3的一组二次绕组经桥BL2整流，其输出负端接公共端，其输出正端经电阻R8与R12连接，R12另一端接公共端，电容C33并联于R12两端，R8与R12的连接端接电压差动放大器43中运放22的同相输入端。
3.根据权利要求1所述的家用全电子净化型交流稳压器，其特征是上述电压基准回路42由电阻R9和稳压管D2串联组成，电阻R9的另一端接+12伏电源，稳压管D2正端接公共端，负端和R9的连接线经电阻R10接运放22反相输入端。
4.根据权利要求1所述的家用全电子净化型交流稳压器，其特征是上述电压差动放大器43由运放22和电阻R8、R10、R11、R12组成，其中R8、R12兼作电压有效值采样回路41的分压网络，R10为运放22的反相端输入电阻，在运放22反相输入端和输出端之间接有反馈电阻R11，运放22输出端接脉冲宽度调制(PWM)电路中运放33的反相输入端。
专利摘要一种适合家用的新型交流稳压装置,采用可调电感式主调整回路。控制部分由反馈电压有效值采样回路、电压差动放大器等组成。突破长期以来净化电源上调整回路中变压器、电抗器必须为线性电感的传统思想。在满足家庭和一般工业应用所需技术指标的前提下,即保留现有净化电源技术高精度、快响应、连续调节、抗干扰、高可靠等一系列优点。又具备重量轻、体积小、价格低,可满负荷直接启动的新特点。
文档编号G05F1/10GK2318664SQ9724193
公开日1999年5月12日 申请日期1997年10月17日 优先权日1997年10月17日
发明者单觉初 申请人:单觉初