专利名称：稳压逆变电源的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种电源技术，尤其适于作为电讯、微机、电教等仪器设备的电源使用。
国内市场上流行的UPS电源设备大都来自日、美等国家，整机价格高，部分电子元器件的型号特殊，不易更换，也不易检修。致使具有一般电子技术知识的用户和销售商无法维护修理。许多不间断电源一旦损坏，就成废物。其次，普遍感到使用寿命短，不间断供电时间短。对于那些市电供电极不正常的地区，常有停电达几小时乃至十几小时的现象。这些地区的信息传送和机要部门就无法正常工作，还有医院的手术室和一些家庭电视都需要有一个应急时间长的不间断和稳定供电的电源。虽然这样功能的电源设备已有，可价格上万元甚至几万元，不是一般用户能使用得起的。而且也存在维护检修难的问题。在结构上普遍存在无专设的充电稳压电路和充电变压器，无逆变输出电压调节电路。也没有充电、逆变电路的工作指示和稳压输出、逆变输出的电压指示；不利于用户直观了解电源各部分的工作情况。现有的不间断电源的供电方式，多为后备式，其逆变转换总是存在一个大于零的时间间隔，不适用于一些信息储存仪器工作的要求。
本实用新型的目的就是提供一种采用普通电器元件构成电路，具有稳压充电、逆变输出可调、各部电路工作指示明了、供电时间长的载线式稳压逆变电源。
实现上述目的的方案如下整个电源由交流稳压、充电、UPS逆变、蓄电池及相应控制和保护电路组成；稳压部分由变压器B1、市电信号指示及稳压控制电路构成，充电部分由全桥整流、滤波和充电指示电路、蓄电池构成，逆变部分采用UPS350B厚模块及保护电路、控制电路和输出变压器B3构成，关键是采用四抽头变压器B1和由两个三极管复合放大器控制推动的继电器J1、J2连接构成的逻辑稳压电路。通过继电器K与稳压输出电路相接的变压器B2和接在B2的次级绕组上的25A桥堆全桥整流电路、接在整流电路输出端的滤波电容C4、漏放电阻R9构成直流充电回路；UPS350B型集成块的两C脚与逆变输出变压器B3的初级绕组的两边相接，它的E脚与充电回路输出端的负极相接，B3的初级绕组的中心抽头通过开关S2接充电回路输出端的正极，UPS350集成块的管脚E与管脚C间，接有保护二极管D6、D7和削波峰电容C8、C9，它的K脚与控制电路中的继电器J3的常开触点J3-2相接，变压器B3的中心抽头接在继电器J3的常闭触点J3-1上，又在J3-1与UPS350B的管脚E间并接了由电阻R20和LED4串联的欠压指示电路，在管脚E与继电器J3的常开触点J3-2间，接有由电阻R19、发光管LED3串联的逆变指示电路。
三极管BG1、BG3的集电极分别通过限流电阻R3、R6与BG2、BG4的基极相接，BG1、BG3的基极分别通过反馈电阻R4、R7与BG2、BG4的集电极连接，构成两个相同复合放大器；整流管D2同滤波电容C1并接到BG2、BG4的发射极，D2的输入端接变压器B1的抽头1，电容C1的另一脚接地(即变压器B1的零线上)，构成两个复合放大器的工作电压电路；整流管D3、降压电阻R2、微调电阻W1串联后，D3端接在同变压器B1的抽头2相接的继电器J1的常闭触点J1-2上，W1端接地。BG1的基极接在R2、W1间，构成了BG1的取样偏压电路；同样，整流管D4、降压电阻R5和微调电阻W2串联后，D4端接在同B1的抽头3相接的继电器J2的常开触点J2-2上，W2端接地，BG3的基极接在R5与W2间，成了BG3的偏压电路；J1、J2分别接在BG2、BG4的集电极与地间。这样就构成了交流稳压控制电路。
三极管BG7、BG9的集电极分别通过限流电阻R14、R17与三极管BG8、BG10的基极相接，BG7、BG9的基极分别通过反馈电阻R15、R18与BG8、BG10的集电极连接，形成两个相同复合放大器，R13串接W4，作为BG7的偏置电路，R16串接W5作为BG9的偏置电路，直接接到直流充电回路的输出极上，BG8、BG10的发射极接直流充电回路的正极，它们的集电极接上继电器J4、J5后，同直流充电回路的负极相接，继电器K的一极接充电回路正极，另一极与继电器J4、J5相接，构成充电控制电路。
三极管BG5的集电极与BG6的基极，通过限流电阻R11相接，BG5的基极与BG6的集电极，通过反馈电阻R12相接，形成复合放大器；接在充电回路输出端的正极与负极间的R10、W3，串联形成BG5的偏置电路，BG6的发射极接充电回路输出端正极，继电器J3接在BG6的集电极与充电回路负极间，变压器B3的次级有可完成160V至250V电压调控的10个抽头，分别接在波段开关S3的10个接线头上，构成逆变及其控制电路。
进一步的方案是在三极管BG2、BG4、BG6、BG8、BG10的集电极与地或者充电回路负极间接有的继电器J1、J2、J3、J4、J5的电路上，分别接了电解电容C2、C3、C4、C5、C6作为防止继电器吸合时跳动的旁路电容。在市电输入电路中并接了压敏电阻R0，作为市电过压保护；还并接了由电阻R1、整流管D1、发光管LED1串联而成的市电输入指示电路。在充电变压器的输出电路上，并接了由R8、D5、LED2串联而成的充电指示电路。在稳压输出、逆变输出电路中分别接有电压表V1、V2，指示这两部分的电压，充电回路中串入双向直流电流表A，作为充电电流及逆变电流指示。在市电输入、稳压输出、充电、逆变输出电路中分别接入保险器件BX1、BX3、BX2、BX4，在市电输入与稳压电路、充电回路与逆变电路间，分别接有电源开关S1及逆变充电开关S2。
为使整个装置各部分有较好的冷却散热效果，在市电整流回路输出端的正负极间，并接了由型号为7812的三端稳压块和电风扇M构成的冷却机构。
按上述方案，将开关S1、S2、S3、市电指示LED1、充电指示LED2、逆变指示LED3、欠压指示LED4、保险器件BX1、BX3、BX2、BX4、电压表V1、V2，电流表A、电风扇及市电输入、稳压输出、逆变电压输出、充电等接线柱及接头均装在机壳的面板或背板上。电器元件连接调试好后固定在机壳内。即制成一个稳压逆变电源。
使用时，用市电接头插入市电电源插座中，LED1即发光，合上开关S1，稳压部分工作，电压表V1指示稳压输出值，通过稳压输出接线柱，接出稳压电压供非连续工作的电器设备使用。当将蓄电池接在充电回路的正负接线柱上，充电回路和相应的控制电路、指示电路都进入正常工作状态。LED2发光指示，电流表A示出充电电流数值。合上开关S2，逆变电路工作，经逆变输出接线柱送出逆变电压，供微机一类信息储存仪器使用。根据逆变输出电压表的示数，可以调节波段开关S3，使输出电压达到要求值。当电瓶充足电后，在控制电路的作用下，自动停止充电。市电经稳压后送给充电变压器B2变压，再送给整流器，整流后经开关S2进入逆变电路，由B3调压输出，供用电器使用。一旦市电停电，在控制电路的作用下，蓄电池立即向逆变电路供电，由B3输出，用电器继续工作，逆变转换时间为零。故能满足微机和通讯设备的不间断用电要求。由于蓄电池供电可达16小时，还可为医院手术室、学校电教室以及家庭的电视提供电压和频率都稳定的电源。
本实用新型的优点是由于采用载线式逆变供电线路结构，逆变转换时间为零，因而可满足计算机类用电设备对不间断供电要求；采用了自耦变压器B1和相应控制电路、充电变压器B2及整流充电和相应控制电路，UPS350B逆变模块和相应控制指示电路以及可调整逆变输出电压的开关S3，既使得市电供电、整流充电、逆变输出一次完成；又使得负载轻时，剩余的整流电流可向蓄电池充电，负载重时，整流电流不够，蓄电池自动补上；市电波动大时，由稳压电路的作用和蓄电池的自动供电补尝，保证了逆变的电压和频率都能稳定输出。设置了蓄电池过充电、放电欠压、市电过压保护，逆变电压可调、风机冷却以及由稳压电路为充电变压器B2提供稳定电压，既有利于整流充电效果，又有效的将市电的波动对充电、逆变电路的影响隔断。所以，本实用新型既可输出可靠的不间断电源，又方便用户检修维护。价格低廉，适于一般用户的要求。
图1、本实用新型电原理图；图2、控制、指示元件在机壳面板上的分布图；图3、输入、输出接线柱、风机、保险元件在机壳背板上的布置图。
以下结合附图，作为一个实施例，对本实用新型的工作原理作进一步说明。
参照图1，变压器B1为750W四抽头自耦变压器，抽头1为12V，抽头2为196V，抽头3为220V，抽头4为246V，供控制电路工作并把从165V到260V的市电输出变为207V到232V的稳压输出；达到±7％的稳压精度，供充电部分使用；最大充电电流为15安。
合上开关S1，市电指示电路中的发光二极管LED1发光，作出市电输入指示。稳压控制电路中的两个复合放大器获得经D2整流、C1滤波升压约有14V的直流电压，控制电路即处于工作状态。同时电源经接在B1的抽头2的继电器J1-2常闭触点，进入变压器B1，此时接在变压器J2-1的常闭触点的变压器B1的抽头4上，感应出一个电动势；其变电范围是市电输入为165V到185V，则稳压输出范围为207V到232V。
调整W1给BG1一个工作电位，BG1饱和导通，BG1的集电极电流促使BG2导通，J1吸合。当电源电压变动时，BG1的基极电位跟着变动；若低于工作电位，BG1截止，继电器J1释放；若高于工作电位，BG1一直处于工作状态，J1保持吸合。同理，BG3的基极工作电位，取自于J2-2常开触点，经D4，R5降压，W2的调整控制，推动同B1的相关抽头连接的放大器和继电器，产生调整电压的作用。
市电输入在165V-185V之间，J1、J2都不工作，电源经J1-2常闭触点输入，由J2-1常闭触点输出；保持207V-220V之间的输出电压。当电压超过232V时，接在J2-2常开触点的B1的抽头3上的电压约208V；调整W2微调，BG3导通，J2吸合，市电从J2-1输入，从J2-2输出；当市电由185V上升到208V时，调整微调W1，使BG1导通，J1吸合；这时，J1-1与J2-1接通，B1的抽头4端的电压也是208V；此时B1的抽头3端的电压下降至185V左右，J2失压释放，变为由J2-1输出。输入电压与输出电压相同。当市电达232V时，J2-2有208V电压，使J2工作吸合。这时，J1、J2均吸合，输出又变为J2-2；如果输入电压从232V上升到260V时，输出电压仍保持在232V左右，所以能使165V-260V的市电输入，变为稳压在207V-232V的输出，达到±7％的稳压精度。
参照图1，充电变压器B2的功率为750W，电压比为220V/22.5V。22.5V的交流电压经25A桥堆全桥整流、C4滤波升压至27V-28V，再经释放电阻R9，形成向蓄电池充电的回路。充电受继电器K的控制，继电器K又受继电器J4、J5的控制。J4为保护蓄电池设置，使整个电路要接入蓄电池才能正常工作。当24V蓄电池接好后，J4工作，J4-1常开触点接通，J5为蓄电池充电控制，当蓄电池电压低于28V时，J5不工作，J5-1触点接通，继电器K工作，K的触点接通，稳压市电经B2降压，再经整流后，向蓄电池充电，当蓄电池电压充至28V时，BG9、BG10饱和导通，J5工作，将J5-1触点断开，继电器K的触点失电跳开，蓄电池停止充电。所以蓄电池不会过量充电。
参照图1，逆变过程主要由UPS350B集成厚模块和变压器B3完成。UPS350B工作直流电压为24V，B3的初级绕组为双24V，中心抽头接蓄电池正极，两边分别接UPS350B的C脚，E脚接蓄电池负极，UPS350B的K脚供正电源后，其内50Hz的方波振荡器工作，推动功率放大器工作，把24V的直流电流变为50Hz交流对称方波电压，加到B3的初级绕组上，在其次级绕组上感应升高，输出220V电压，供负载使用；在逆变过程中，蓄电池的电压变化，也影响到B3的次级电压变化，所以在B3的次级抽有10个抽头，通过波段开关S3调整，并由电压表指示，保证输出电压为220V。蓄电池接上后，合上S2开关。当蓄电池的电压在21V以上，J3工作，J3-2常开触点接通，K脚得电，逆变工作；逆变电压通过波段开关S3，调整为220V交流输出，供负载使用。由于二极管D6、D7的作用，保护UPS350B不受B3初级绕组的反峰电压冲击。削波峰电容C8、C9把尖脉冲削平，使输出的50Hz方波平滑，保证逆变电压的质量。当市电停电时间长，蓄电池放电电压低至21V时，J3-2断开，K脚失去正电源，LED3熄灭，逆变停止工作；J3-1接通，LED4发光，指示蓄电池欠压，保证蓄电池不过量放电。
机壳外形为柜式金属结构；电器线路部分装在上层，上层为抽屉式，下层放蓄电池，底部装万向轮，参照图1、2，市电电压指示、逆变输出指示均用0-300V电压表，充电和逆变电流指示，用30A双向直流电流表，市电和逆变控制开关S1、S2均用空气开关，逆变输出电压调整开关S3，用波段开关，连同发光二极管LED1、LED2、LED3、LED4，装在机壳面板上。参照图1、3，充电直流接线柱、逆变输出接线柱、稳压输出接线柱、市电输入插头、冷却风机以及保险BX1、BX2、BX3、BX4，均安装在机壳背板上；蓄电池为24V，装于机壳下层。
本实用新型采用了普通电子元器件构成，便于检修维护；有市电交流稳压输出和逆变输出，便于用户根据用电仪器的要求选用；市电经交流稳压后提供充电回路使用，保证了充电效果。市电整流和蓄电池直流电配合，供逆变器工作，逆变电压、频率稳定，加之B3次级绕组由多抽头构成，同波段开关相接，又有逆变输出电压表指示，可灵活调整电压，保证输出电压达到使用要求；还有蓄电池过充电、放电欠压过流、市电过压、风机冷却等保护电路。使其有长达16小时的不间断供电性能和低廉的造价；是信息、机要、行政、事业单位办公自动化仪器设备的可靠电源。由于价格低，也可作为市电供电不稳定的地区的医院手术室、学校电教室和家庭电视机的电源使用。
权利要求1.一种稳压逆变电源，由交流稳压、充电、UPS逆变、蓄电池及相应控制和保护电路组成；稳压部分由变压器B1、市电信号指示及稳压控制电路构成，充电部分由全桥整流、滤波和充电指示电路、蓄电池构成，逆变部分采用UPS350B厚模块及保护电路、控制电路和输出变压器B3构成，其特征在于采用四抽头变压器B1和由两个三极管复合放大器控制推动的继电器J1、J2连接构成的逻辑稳压电路；通过继电器K与稳压输出电路相接的变压器B2和接在B2的次级绕组上的25A桥堆全桥整流电路、接在整流电路输出端的滤波电容C4、漏放电阻R9构成直流充电回路；UPS350B型集成块的两C脚与逆变输出变压器B3的初级绕组的两边相接，它的E脚与充电回路输出端的负极相接，B3的初级绕组的中心抽头通过开关S2接充电回路输出端的正极，UPS350集成块的管脚E与管脚C间，接有保护二极管D6、D7和削波峰电容C8、C9，它的K脚与控制电路中的继电器J3的常开触点J3-2相接，变压器B3的中心抽头接在继电器J3的常闭触点J3-1上，又在J3-1与UPS350B的管脚E间并接了由电阻R20和LED4串联的欠压指示电路，在管脚E与继电器J3的常开触点J3-2间，接有由电阻R19、发光管LED3串联的逆变指示电路。
2.根据权利要求1所述的稳压逆变电源，其特征在于三极管BG1、BG3的集电极分别通过限流电阻R3、R6与BG2、BG4的基极相接，BG1、BG3的基极分别通过反馈电阻R4、R7与BG2、BG4的集电极连接，构成两个相同复合放大器；整流管D2同滤波电容C1并接到BG2、BG4的发射极，D2的输入端接变压器B1的抽头1，电容C1的另一脚接地，构成两个复合放大器的工作电压电路；整流管D3、降压电阻R2、微调电阻W1串联后，D3端接在同变压器B1的抽头2相接的继电器J1的常闭触点J1-2上，W1端接地；BG1的基极接在R2、W1间，构成了BG1的取样偏压电路；整流管D4、降压电阻R5和微调电阻W2串联后，D4端接在同B1的抽头3相接的继电器J2的常开触点J2-2上，W2端接地，BG3的基极接在R5与W2间，成了BG3的偏压电路；J1、J2分别接在BG2、BG4的集电极与地间；构成了交流稳压控制电路。
3.根据权利要求1所述的稳压逆变电源，其特征在于三极管BG7、BG9的集电极分别通过限流电阻R14、R17与三极管BG8、BG10的基极相接，BG7、BG9的基极分别通过反馈电阻R15、R18与BG8、BG10的集电极连接，形成两个相同复合放大器，R13串接W4，作为BG7的偏置电路，R16串接W5作为BG9的偏置电路，直接接到直流充电回路的输出极上，BG8、BG10的发射极接直流充电回路的正极，它们的集电极接上继电器J4、J5后，同直流充电回路的负极相接，继电器K的一极接充电回路正极，另一极与继电器J4、J5相接，构成充电控制电路。
4.根据权利要求1所述的稳压逆变电源，三极管BG5的集电极与BG6的基极，通过限流电阻R11相接，BG5的基极与BG6的集电极，通过反馈电阻R12相接，形成复合放大器；接在充电回路输出端的正极与负极间的R10、W3，串联形成BG5的偏置电路，BG6的发射极接充电回路输出端正极，继电器J3接在BG6的集电极与充电回路负极间，变压器B3的次级有可完成160V至250V电压调控的10个抽头，分别接在波段开关S3的10个接线头上，构成逆变及其控制电路。
5.根据权利要求1或2、3、4所述的稳压逆变电源，其特征在于在稳压输出、逆变输出电路中分别接有电压表V1、V2，充电回路中串入双向直流电流表A。
6.根据权利要求1或2、3、4所述的稳压逆变电源，其特征在于在市电整流回路输出端的正负极间，并接了由型号为7812的三端稳压块和电风扇M构成的冷却机构。
专利摘要一种稳压逆变电源,由稳压、充电、逆变、控制、保护指示电路构成。采用四抽头变压器B
文档编号H02J7/00GK2276682SQ9621106
公开日1998年3月18日 申请日期1996年5月8日 优先权日1996年5月8日
发明者郭光湘, 张兆庆 申请人:郭光湘