專利名稱：場效應(yīng)低壓開關(guān)式可調(diào)高精度直流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于試驗(yàn)用低壓開關(guān)式可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，它能在輸入電壓變化較大時(shí)，基本維持電壓不變，并能在超負(fù)載時(shí)進(jìn)行自動保護(hù)。
目前，進(jìn)行各種低壓電器試驗(yàn)用的直流穩(wěn)壓電源可分為線性與開關(guān)式兩種。線性穩(wěn)壓電源以改變調(diào)整管的內(nèi)阻來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。其無功損耗大、效率低、發(fā)熱嚴(yán)重，并且造價(jià)高，體積大。開關(guān)式穩(wěn)壓電源以改變脈寬的方式來達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。由于調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，發(fā)熱量較小，效率也比較高，但由于一般的三極管存在一定的內(nèi)阻，穩(wěn)壓電源仍需要良好的散熱方式，并因此使造價(jià)增高，體積加大，效率降低。另外，上述兩種穩(wěn)壓電源的電壓調(diào)整率一般在1％左右，這可以滿足一般的試驗(yàn)要求，對于一些特殊要求的就有些力不從心。
本實(shí)用新型的目的是提供一種場效應(yīng)低壓開關(guān)式可調(diào)高精度直流穩(wěn)壓電源。它是在一般的低壓開關(guān)式穩(wěn)壓電源電路的基礎(chǔ)上改進(jìn)的。在電路中采用低內(nèi)阻的大功率N溝道場效應(yīng)管做為電源調(diào)整管，為了穩(wěn)定輸出電壓，其控制電路和振蕩電路同由一組不受負(fù)載影響的獨(dú)立的穩(wěn)壓電源供電，并由可控硅、三極管、電阻、電容組成一過載保護(hù)電路。整機(jī)體積小、造價(jià)低、調(diào)壓精度高，且無需強(qiáng)制冷卻，可對多種低壓直流電器進(jìn)行試驗(yàn)。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的機(jī)殼采用沖壓金屬結(jié)構(gòu)，在機(jī)殼的前面板上，用鏍釘固定著電壓表、電流表、電源開關(guān)、電源指示燈、過載保護(hù)復(fù)位按鈕、電壓調(diào)整旋鈕、電源接線柱、試驗(yàn)用輔助開關(guān)、試驗(yàn)用負(fù)載燈泡、試驗(yàn)用連接線束及接插件，并通過連接導(dǎo)線與機(jī)內(nèi)電路實(shí)現(xiàn)電連接；機(jī)殼內(nèi)機(jī)坐上，通過安裝支架固定著電源變壓器、整流三極管、開關(guān)管及散熱板、電子元件板，通過連接導(dǎo)線及接插件實(shí)現(xiàn)各電路之間的電連接；機(jī)殼后面板上，安裝有電源保險(xiǎn)絲盒及電源插座。
穩(wěn)壓電源共由主電源電路、輔助電源電路、振蕩電路、電子開關(guān)電路、儲能濾波電路、過載保護(hù)電路、取樣電路7部分順序電連接組成。由電源變壓器、整流二極管、濾波電容電連接組成的主電源電路串聯(lián)電接在交流電源與電子開關(guān)電路之間。由輔助電源變壓器及整流電路、電阻、電容、三極管、穩(wěn)壓二極管電連接組成的輔助電源電路串聯(lián)電接在交流電源與振蕩電路、電子開關(guān)電路之間。由電阻、電容、三極管電連接組成的振蒎電路串聯(lián)電接在輔助電源與電子開關(guān)電路及電源D-之間。由一只或數(shù)只并聯(lián)工作的大功率N溝道場效應(yīng)管及電阻電連接組成的電子開關(guān)電路串聯(lián)電接在主電源與儲能慮波電路之間。由電感、續(xù)流二極管、電容、電阻電連接組成的儲能濾波電路串聯(lián)電接在電子開關(guān)電路和過載保護(hù)電路之間，并和電源D-實(shí)現(xiàn)電連接。由三極管、電阻、電容、可控硅電連接組成的過載保護(hù)電路串聯(lián)電接在儲能濾波電路、電子開關(guān)電路和電源D-之間。由電阻、二極管、穩(wěn)壓二極管、電位器電連接組成的取樣電路并聯(lián)在電源的輸出端，并和振蕩電路實(shí)現(xiàn)電連接。電壓表和電源并聯(lián)電接，電流表則串聯(lián)在電源和負(fù)載之間。
當(dāng)接通交流電源時(shí)，主電源電路將220V交流電經(jīng)變壓和整流轉(zhuǎn)換為低壓直流電以供后級電路使用，同時(shí)，輔助電源電路也將220V交流電轉(zhuǎn)換成略高于主電源的穩(wěn)定直流電壓，此電壓經(jīng)電阻加至電子開關(guān)電路N溝道場效應(yīng)管的柵極使其飽和導(dǎo)通，主電源輸出的直流電壓經(jīng)場效應(yīng)管的源極、漏極向儲能電路中的電感、電容充電并向負(fù)載輸出電流，同時(shí)，輔助電源輸出的穩(wěn)定直流電壓還經(jīng)振蕩電路中的電阻向電容充電，其充電電流在電阻上的壓降使PNP三極管導(dǎo)通，導(dǎo)通電壓使一只NPN型三極管獲得基極電流而導(dǎo)通。電子開關(guān)因場效應(yīng)管的柵極被接地而關(guān)斷，主電源流向負(fù)載的電流被切斷，電感中因此產(chǎn)生反電動勢，此電壓經(jīng)續(xù)流二極管向電容充電，繼續(xù)維持負(fù)載電流，直到下一個(gè)循環(huán)的到來。此時(shí)，振蕩電路中電容上的電壓已接近電源電壓，其充電電流在電阻上的壓降迅速降低，使PNP三極管和NPN三極管相繼關(guān)斷，場效應(yīng)管恢復(fù)導(dǎo)通，主電源再次向負(fù)載提供電流。當(dāng)輸出電壓達(dá)到取樣電路的設(shè)定值時(shí)，取樣電路中的三極管導(dǎo)通并為振蕩電路中的電容提供放電回路，放電終止，電容再次充電，如此循環(huán)，輸出端就獲得了一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓。改變?nèi)与娐分须娢黄魃系姆謮罕?，就改變了電容的放電時(shí)間，同時(shí)就改變了輸出電壓。過載保護(hù)電路在正常時(shí)不對電路產(chǎn)生影響，當(dāng)負(fù)載電流超過設(shè)計(jì)值時(shí)，并聯(lián)在三極管發(fā)射極和基極之間電阻上的壓降使三極管導(dǎo)通，導(dǎo)通電壓觸發(fā)可控硅，場效應(yīng)管因柵極被接地而關(guān)斷，從而保護(hù)了開關(guān)管不致因過流而燒壞。在排除過載現(xiàn)象后，按一下復(fù)位按鈕，切斷可控硅的維持電流，穩(wěn)壓電源即恢復(fù)正常工作。
由于采取上述方案，本實(shí)用新型體積小、造價(jià)低、功率大，自然冷卻條件下，溫升≤20℃，電壓調(diào)整率±0．2％。過載保護(hù)安全、可靠。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的電路框圖。
圖2是本實(shí)用新型的外形圖。
圖3是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖中1、主電源電路2、輔助電源電路3、振蕩電路 4、電子開關(guān)電路5、儲能濾波電路 6、過載保護(hù)電路7、取樣電路圖1中，主電源電路(1)一端經(jīng)電源開關(guān)及保險(xiǎn)絲和220V交流電源電連接，另一端和電子開關(guān)電路(4)電連接，其直流輸出的負(fù)極端做為電源D-直接輸出。輔助電源電路(2)一端和主電源的220V交流端電連接，另一端和振蕩電路(3)及電子開關(guān)電路(4)電連接，穩(wěn)壓輸出的負(fù)極端和主電源直流輸出的負(fù)極端電連接。振蕩電路(3)一端與輔助電源電路電連接，另一端和電子開關(guān)電路(4)電連接，還有一端與D-實(shí)現(xiàn)電連接。電子開關(guān)電路(4)一端與主電源(1)電連接，另一端與儲能濾波電路(5)電連接，而儲能濾波電路(5)的另一端和過載保護(hù)電路(6)電連接，還有一端和電源D-電連接。過載保護(hù)電路(6)的另一端做為電源的B+和取樣電路(7)及輸出指示儀表電連接，還有一端和電子開關(guān)電路(4)電連接。取樣電路(7)還分別和電源D-及振蕩電路(3)實(shí)現(xiàn)電連接。
圖2中，(8)機(jī)殼 (9)電壓表 (10)電流表(11)電源開關(guān) (12)電源指示燈 (13)自動保護(hù)復(fù)位按鈕(14)電壓調(diào)整旋鈕 (15)電壓輸出接線柱(16)試驗(yàn)用負(fù)載燈泡 (17)試驗(yàn)用轉(zhuǎn)換開關(guān)(18)試驗(yàn)用插接件在圖3中主電源電路(1)由電源變壓器B1、二極管D1、D2、D3、D4、電容C1電連接組成。電路中，電源變壓器B1的初級經(jīng)電源開關(guān)、保險(xiǎn)絲和220V交流電源電連接，次級兩端分別和由D1、D2、D3、D4電接組成的整流橋的交流輸入端電連接，C1的正、負(fù)極分別和整流橋的正、負(fù)極電連接。整流橋的負(fù)極還做為穩(wěn)壓電源的D-直接輸出。輔助電源(2)由電源變壓器B2，二極管D5、D6、D7、D8，電容C2、C3，電阻R1、R2、R3、R4，穩(wěn)壓二極管Dw1、三極管T1、T2電連接組成。電路中，電源變壓器B2的初級和主電源變壓器B1的初級電連接；次級兩端和由D5、D6、D7、D8電接組成的整流橋的交流輸入端電連接；C2的正負(fù)極和輔助電源整流橋的正負(fù)極電連接；T1的c、e極串聯(lián)電接在整流輸出與負(fù)載之間；R1并聯(lián)電接在T1的c、b極上；T1的e極做為輔助穩(wěn)壓電源的正極輸出，還和R2、R3的一端及C3的正極電連接；R2的另一端和Dw1的負(fù)極和T2的e電連接；Dw1正極和R4的一端及C3的負(fù)極和D-電連接；R3、R4的另一端和T2的b電連接；T2的c和T1的b電連接；電路的負(fù)極和主電源電路的負(fù)極電連接。振蕩電路(3)由電阻R5、R6、R7，電容C4，三極管T3、T4電連接組成。電路中，R5、C4串聯(lián)電接在輔助電源的正極輸出與D-之間，T3的b和R5、C4的電接點(diǎn)電接；T3的e和主電源的正極輸出電連接；c和R6的一端電連接；R6的另一端和T4的b、R7的一端電連接；R7的另一端及T4的e和D-電連接。電子開關(guān)電路(4)由電阻R8、大功率N溝道場效應(yīng)管T5電連接組成。電路中，T5的S、D極串聯(lián)電接在主電源的正極輸出與儲能濾波電路之間；G極和電阻R8的一端及T4的c極電連接；R8的另一端和輔助電源的正極輸出電連接。儲能濾波電路(5)由電感L；申容C5、C6；電阻R9、二極管D9電連接組成。電路中，電感L一端與T5的D極、C5的正極、D9的負(fù)極電連接；另一端和C6的正極及過載保護(hù)電路電連接；C5的負(fù)極和R9的一端電連接；R9的另一端和D9的正極、C6的負(fù)極共同與D-電連接。過載保護(hù)電路由電阻R10、R11、R13、R14；電容C7；三極管T7；可控硅SCR電連接組成。電路中，R13的一端、T7的e和電感L的一端電連接；T7的b和R14的一端電連接；R14的另一端和R13的另一端電連接，并做為電源的B+輸出；T7的c和R11的一端電連接；R11的另一端，SCR的G、R10的一端、C7的正極電連接；SCR的K、C7的負(fù)極，R10的另一端和D-電連接；SCR的A通過復(fù)位按鈕和T5的G極電連接。取樣電路由電位器W；電阻R12、R15、R16；三極管T6；穩(wěn)壓二極管Dw2電連接組成。電路中，電位器W并聯(lián)在電源B+、D-之間；滑動接點(diǎn)和R15的一端電連接；R15的另一端和T6的b電連接；T6的c和R16的一端電連接；R16的另一端和振蕩電路中C4的一端電連接；T6的e和Dw1的負(fù)極及R12的一端電連接；Dw2的正板和電源D-電連接；R12的另一端和電源B+電連接。指示儀表中的電壓表并聯(lián)電接在電源B+及D-之間，電流表串接在B+與負(fù)載電路之間。
權(quán)利要求(1)一種場效應(yīng)低壓開關(guān)式可調(diào)高精度直流穩(wěn)壓電源，它是在金屬機(jī)殼內(nèi)的電路板上，主電源電路、輔助電源電路、振蕩電路、電子開關(guān)電路、儲能濾波電路、過載保護(hù)電路、取樣電路順序電連接組成，其特征是輔助電源電路一端和主電源的220V交流電電連接；另一端和振蕩電路(3)、電子開關(guān)電路(4)電連接；其電路的負(fù)極和主電源直流輸出的負(fù)極電連接；振蕩電路(3)一端和輔助電源電路(2)電連接，另一端和電子開關(guān)電路(4)電連接，還有一端和D-電連接；電子開關(guān)電路(4)一端與主電源電路(1)電連接，另一端和儲能濾波電路(5)電連接；過載保護(hù)電路(6)一端與儲能濾波電路電連接，另一端做為電源B+輸出并和取樣電路(7)及指示儀表電連接，還有一端和電子開關(guān)電路(4)電連接。
(2)根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的場效應(yīng)低壓開關(guān)式可調(diào)高精度直流穩(wěn)壓電源，其特征是輔助電源電路(2)的負(fù)極和主電源電路(1)的負(fù)極電連接。
(3)根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的場效應(yīng)低壓開關(guān)式可調(diào)高精度直流穩(wěn)壓電流，其特征是R5、C4串聯(lián)電接在輔助電源電路(2)的正極輸出與D-之間，T3的b和R5、C4的電接點(diǎn)電接，T3的e和主電源的正極輸出電連接，T3的c和R6的一端電連接，R6的另一端和T4的b及R7的一端電連接，R7的另一端及T4的e和D-電連接。
(4)根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的場效應(yīng)低壓開關(guān)式可調(diào)高精度直流穩(wěn)壓電源，其特征是電子開關(guān)電路(4)由電阻R8、大功率N溝道場效應(yīng)管電連接組成，電路中，T5的S、D極串聯(lián)電接在主電源(1)的正極輸出與儲能濾波電路(5)之間，T5的G極和電阻R8的一端及T4的c電連接，R8的一端和輔助電源(2)的正極輸出電連接。
(5)根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的場效應(yīng)低壓開關(guān)式可調(diào)高精度直流穩(wěn)壓電源，其特征是過載保護(hù)電路(6)由電阻R10、R11、R13、R14；電容C7；可控硅SCR電連接組成，電路中，R13的一端、T7的e和電感L的一端電連接；T7的b和R14的一端電連接；R14的另一端和R13的另一端電連接；T7的c和R11的一端電連接；R11的另一端和SCR的G、R10的一端及C7的正極電連接；SCR的K、C7的負(fù)極、R10的一端和D-電連接；SCR的A通過復(fù)位按鈕和T5的G極電連接。
專利摘要一種試驗(yàn)用低壓開關(guān)式可調(diào)直流穩(wěn)壓電源,它是由金屬機(jī)殼、內(nèi)電部及指示儀表組成。在機(jī)殼的前面板上安裝有電壓表、電流表、電源開關(guān)、電源指示燈、自動保護(hù)復(fù)位按鈕、電壓調(diào)整旋鈕、電源接線柱及各種試驗(yàn)用轉(zhuǎn)換開關(guān),各種試驗(yàn)用接插件、試驗(yàn)用負(fù)載燈泡。后面板上固定有電源保險(xiǎn)絲盒及電源插座。機(jī)殼內(nèi)安裝有電源變壓器、整流二極管、開關(guān)管及其散熱板、電子元件板。整電路由主電源電路、輔助電源電路、振蕩電路、電子開關(guān)電路、儲能濾波電路、過載保護(hù)電路、取樣電路7部分電連接組成。本穩(wěn)壓電源體積小、造價(jià)低、功率大、自然冷卻條件下,溫升≤20℃,調(diào)壓精度≤0.2%,電壓連續(xù)可調(diào),可對各種低壓直流電器進(jìn)行檢驗(yàn)和試驗(yàn)。
文檔編號G05F1/10GK2305699SQ97222618
公開日1999年1月27日 申請日期1997年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月4日
發(fā)明者彭二毛, 常凱, 王富貴, 王巧仙, 黃永剛, 楊紅星, 張子洲 申請人:彭二毛