專利名稱：超寬電壓自適應(yīng)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及超寬電壓電源，具體涉及一種專用于礦井的超寬電壓自適 應(yīng)電源. 背景技術(shù)在礦井下，根據(jù)多種用電設(shè)備的需要設(shè)有多種供電線路，不僅M電線路的電壓值差異很大，低電壓不足100V,高電壓超過(guò)800V，而且備映電回路的電 壓波動(dòng)較大。傳統(tǒng)的井下檢測(cè)安全儀器的電源部分是采用多組接插頭的電源變 壓器，再根據(jù)井下實(shí)際的電源電壓對(duì)應(yīng)連接.這樣不僅帶來(lái)操作不便， 一旦接 錯(cuò)還會(huì)燒毀儀器，而且電源變壓器的功率裕量選得較大，造成功率因素低、消 耗銅材多.因此，傳統(tǒng)的井下檢測(cè)安全儀器的電源需要加以改進(jìn). 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種超寬電壓自適應(yīng)電源，它能自動(dòng)跟錄超寬輸 入電壓，始終保證電源電壓穗定輸出的要求，能適應(yīng)礦井下多種供電線路，無(wú) 論電壓高低，均可與其直接連接，為檢測(cè)安全儀器提供正常工作的電壓值.本實(shí)用新型所述的超寬電壓自適應(yīng)電源，包括與交流電源連接的電壓輸入 整流限壓電路、與電壓輸入整流限壓電路連接的電容串充并放降壓/并充串放升 壓電路，其特征在于過(guò)零險(xiǎn)測(cè)電路與電壓輸入整流限壓電路連接、并與微控 制器連接；輸出駔動(dòng)電路與微控制器連接、并與電容串充并放降壓/并充串放升 壓電路連接；電壓檢測(cè)電路與微控制器連接、并與電容串充并放降壓/并充串放
升壓電路的平滑輸出端連接，電壓輸入整流限壓電路的作用是整流控制輸入電 時(shí)序基準(zhǔn)，以便微控制器根據(jù)當(dāng)前電路所處的狀態(tài)來(lái)控制整體電路的下一步動(dòng)作，輸出驅(qū)動(dòng)電路的作用是放大隔離微控制器給出的弱控制信號(hào)；電壓檢測(cè)電 路的作用A^饋平滑輸出端的電壓到微控制器。本電源用平滑輸出端的電壓反 饋調(diào)節(jié)輸出電壓值，經(jīng)平滑濾波后供給后級(jí)開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定地輸出。所述的超寬電壓自適應(yīng)電源，其特征在于串充并放降壓/并充串放升壓電 路包括可控硅SCR0— SCRIO、 二極管D4—D17、 D31、穩(wěn)壓二極管DW5、 DW6、 電容C12—C17、 Cll、 CIO、電阻R17—R21、 R32—R35、 R38、 R43、 R50、光耦 U3、電感LO、 VOMS功率場(chǎng)效應(yīng)管Q7。其中的SCR9和SCR10在此起整流限壓的 作用，過(guò)高的輸入電壓經(jīng)SCR9與SCR10移相限壓后保證串充并放降壓/并充串 放升壓電路工作在允許的電壓下；C12—C17為串充并放電容，C16、 C17為并充 串放電容，在該電路中起電壓變換元件的作用；SCRO— SCR8控制C12—C17串 充并放降壓，控制C16、 C17并充串放升壓，在該電路中起控制電流流向開(kāi)關(guān)元 件的作用；VOMS功率場(chǎng)效應(yīng)管Q7能強(qiáng)制關(guān)斷串充并放降壓/并充串放升壓電路 中的充電/放電回路，在該電路中起控制充電/放電時(shí)間長(zhǎng)短開(kāi)關(guān)元件的作用； C17為負(fù)栽濾波電容，使其平滑輸出電壓.該串充并放降壓/并充串放升壓電路 可以根據(jù)實(shí)際情況，減少或者增加級(jí)數(shù)，使之既滿足功能的要求，又經(jīng)濟(jì)合理。整個(gè)的運(yùn)行特征是微處理器從過(guò)零檢測(cè)電路那里采樣時(shí)間基準(zhǔn)，按照交 流電的正弦特性曲線進(jìn)行時(shí)序分配，根據(jù)時(shí)序安排對(duì)電容串充并放降壓/并充串 放升壓電路進(jìn)行充放電控制，再根據(jù)輸入交流電壓值的高低，自動(dòng)對(duì)電容串充 并放降壓/并充串放升壓電路中的串并與串并級(jí)數(shù)進(jìn)行增減，對(duì)充放電過(guò)程進(jìn)行
平穩(wěn)調(diào)節(jié)，始終保證電源輸出電壓值在允許的范圍內(nèi)。本電源的所有動(dòng)作都是由程序進(jìn)行控制的，程序檢測(cè)當(dāng)前電路的各個(gè)外部 狀態(tài)來(lái)控制電路的下一步動(dòng)作，程序控制微處理器實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)電路。本實(shí)用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)可以對(duì)超寬輸入電壓進(jìn)行自動(dòng) 跟蹤控制提供儀器正常工作的電壓值，無(wú)論電壓高低，均可直接連接供電；低 功耗，功率因數(shù)高；重量輕體積小，不需用工頻變壓器，節(jié)省銅線和矽鋼片。 特別針對(duì)井下85V-2000V各種供電線路。

圖l是本實(shí)用新型的電路原理框圖。 圖2是本實(shí)用新型的電路圖。 圖3是圖2的A部放大圖。 圖4是圖2的B部放大圖。 圖5是圖2的C部放大圖。 困6是圖2的D部放大圖。 圖7是軟件流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。參見(jiàn)圖1，電壓輸入整流限壓電路l與交流電源連接，電容串充并放降壓/ 并充串放升壓電路2與電壓輸入整流P艮壓電路1連接，過(guò)零檢測(cè)電路4與電壓 輸入整流限壓電路1連接、并與微控制器5連接，輸出驅(qū)動(dòng)電路6與微控制器5 連接、并與電容串充并放降壓/并充串放升壓電路2連接，電壓檢測(cè)電路7與微 控制器5連接、并與電容串充并放降壓/并充串放升壓電路的平滑輸出端3連接。
參見(jiàn)圖2—圖6，電壓輸入整流限壓電路1包括DO—D3、 D32、 D33、 SCRIO， 其作用是整流控制輸入電壓；串充并放降壓/并充串放升壓電路2由可控硅SCRO— SCRIO、 二極管D4— D17、 D31、穩(wěn)壓二極管DW5、 DW6、電容C12—C17、 Cll、 C10、電阻R17—R21、 R32—R35、 R38、 R43、 R50、光耦U3、電感L0、 VOMS功率場(chǎng)效應(yīng)管Q7連接組 成；it^r測(cè)電路4包括RO—R9、 DWO、 DW1、 Q2、 Q3，其作用是為電容串充 并放降壓/并充串放升壓電i^供充放電時(shí)序基準(zhǔn)，以便微控制器根據(jù)當(dāng)前電路 所處的狀態(tài)來(lái)控制整體電路的下一步動(dòng)作；微控制器5為U0，型號(hào)為AT89C2051;輸出驅(qū)動(dòng)電路6包括TO—TIO、 D20—D30、 Ul、 U2，其作用是放大隔離微 控制器給出的弱控制信號(hào)；電壓檢測(cè)電路7包括Q4、 Q5、 DW3、 DW4、 R37、 R36，其作用是反饋平滑 輸出端的電壓到微控制器。參見(jiàn)困7，本電源的所有動(dòng)作都是由程序進(jìn)行控制的，程序檢測(cè)當(dāng)前電路的 各個(gè)外部狀態(tài)來(lái)控制電路的下一步動(dòng)作，程序控制微處理器實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)電路.當(dāng)外部工作條件達(dá)到時(shí)，微控制器與各電路同時(shí)復(fù)位。微控制器啟動(dòng)后將 控制權(quán)交給程序，這時(shí)的微控制器才由程序控制。微控制器首先完成各種數(shù)據(jù) 變量的初始化，給軟件運(yùn)行建立環(huán)境。同時(shí)禁止全部輸出，以初始化外部硬件 工作環(huán)境。當(dāng)軟硬件環(huán)境都建立后才對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)判斷，其中對(duì)交流輸 入電壓的itf:檢測(cè)最重要，它是整個(gè)電路動(dòng)作的觸發(fā)時(shí)間基準(zhǔn)，程序?qū)λM(jìn)行 一百次的跟蹤檢測(cè)校準(zhǔn)后才對(duì)電源的連接觸點(diǎn)進(jìn)行抗抖動(dòng)抑制，提高本電路的 抗干擾能力，以確保后續(xù)工作繼續(xù)穩(wěn)定安全的進(jìn)行。到了這一步后程序才認(rèn)為外部工作環(huán)境基本穩(wěn)定可靠。這時(shí)微控制器才能打開(kāi)電容串充并放降壓/并充串 放升壓控制回路。本電路采用緩啟動(dòng)榆出方式，由SCR9、 SCR10控制輸入交流電壓的導(dǎo)通角 來(lái)限制輸入電壓，導(dǎo)通角緩慢遞增，輸出電壓也隨著緩慢遞增。在緩啟動(dòng)的整 個(gè)it^中因du/dt (電壓突變率H艮小，對(duì)電路中的電子器件的損傷小，因而提 高了本電源的使用壽命。微控制器將控制角遞減到小于或等于36°附近，實(shí)現(xiàn) 電源功率因素的最佳控制.等輸出電壓穩(wěn)定后再對(duì)輸出電壓值進(jìn)行采樣檢測(cè)判 斷，看是否滿足預(yù)先給出的條件。達(dá)到給出的條件時(shí)，程序保持當(dāng)前狀態(tài).不 滿足時(shí)，程序會(huì)分析是哪個(gè)條件不滿足并給出相對(duì)應(yīng)的響應(yīng)。在本電源中通過(guò) 兩個(gè)反饋控制回路， 一是輸出電壓上限反饋，二是輸出電壓下限反饋，程序?qū)?檢測(cè)兩個(gè)反饋來(lái)作出相應(yīng)的控制動(dòng)作。當(dāng)電壓超出輸出電壓值的上限時(shí)，程序控制電路串聯(lián)一個(gè)電^^電容串充 并放降壓/并充串放升壓電路中去，以提高耐壓能力，同時(shí)也降低了榆出電壓值. 當(dāng)輸出電壓低到下限時(shí)，程序控制電路從電容串充并放降壓/并充串放升壓電路 中減去一個(gè)電容，以提高輸出電壓。在這個(gè)過(guò)程中程序完成了對(duì)外部輸入M 的檢測(cè)、分析、判斷及時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制.本實(shí)用新型超寬電壓自適應(yīng)電源中的電容串充并放降壓/并充串放升壓電 路級(jí)數(shù)能根據(jù)實(shí)際的輸入/輸出工作電壓范圍作出相應(yīng)調(diào)整。
權(quán)利要求1、超寬電壓自適應(yīng)電源，包括與交流電源連接的電壓輸入整流限壓電路(1)、與電壓輸入整流限壓電路連接的電容串充并放降壓/并充串放升壓電路(2)，其特征在于過(guò)零檢測(cè)電路(4)與電壓輸入整流限壓電路(1)連接、并與微控制器(5)連接；輸出驅(qū)動(dòng)電路(6)與微控制器(5)連接、并與電容串充并放降壓/并充串放升壓電路(2)連接；電壓檢測(cè)電路(7)與微控制器(5)連接、并與電容串充并放降壓/并充串放升壓電路的平滑輸出端(3)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超寬電壓自適應(yīng)電源，其特征在于串充并放降 壓/并充串放升壓電路(2)包括可控硅SCRO— SCRIO、 二極管D4—D17、 D31、 穗壓4管諷5、 DW6、電容C12—C17、 Cll、 CIO、電阻R17—R21、 R32—R35、 R38、 R43、 R50、光耦U3、電感LO、 VOMS功率場(chǎng)效應(yīng)管Q7.
專利摘要本實(shí)用新型涉及超寬電壓自適應(yīng)電源，包括與交流電源連接的電壓輸入整流限壓電路、與電壓輸入整流限壓電路連接的電容串充并放降壓/并充串放升壓電路，其特征在于過(guò)零檢測(cè)電路與電壓輸入整流限壓電路連接、并與微控制器連接；輸出驅(qū)動(dòng)電路與微控制器連接、并與電容串充并放降壓/并充串放升壓電路連接；電壓檢測(cè)電路與微控制器連接、并與電容串充并放降壓/并充串放升壓電路的平滑輸出端連接。具有以下優(yōu)點(diǎn)可以對(duì)超寬輸入電壓進(jìn)行自動(dòng)跟蹤控制提供儀器正常工作的電壓值，無(wú)論電壓高低，均可直接連接供電；低功耗，功率因數(shù)高；重量輕體積小。特別針對(duì)井下85V-2000V各種供電線路。
文檔編號(hào)H02M3/07GK201048351SQ20072012441
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者易 何, 魯永忠 申請(qǐng)人:魯永忠