專利名稱：一種耐用的穩(wěn)壓電源的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子技術，主要用于保安技術領域。
背景技術：
任何電子技術設備均需要穩(wěn)壓電源，穩(wěn)壓電源性能的好壞直接影響到電子設備的好壞。發(fā)明者已有了多項電子技術成果，屬于保安器材類，均需要一種較好的穩(wěn)壓電源與之配套，但現在的三端穩(wěn)壓集成電路，或按傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源設計，均不能達到較好的效果。其主要原因一是防雷等級不高，這樣保安器材將在雷雨季可能損害，或不能正常工作，將造成保安器失控的嚴重時段。二是不能在市電很寬的范圍內工作，直接影響了保安器材的應用范圍。三是穩(wěn)壓數值其精度有限不能對所配的蓄電池科學地浮充。四是保安器必須要配蓄電池，而蓄電池就必須要浮充，但是在蓄電池的浮充中一般要求電壓高，而蓄電池放時其浮充電壓會很快變低，因此按傳統(tǒng)的設計，容易產生這樣的矛盾，滿足了浮充電壓，又滿足不了工作電壓，反之滿足了工作電壓，又難以滿足浮充電電壓。而造成以上前三點不足一個主要原因在于電子產品中的三端集成穩(wěn)壓電路(如三端穩(wěn)壓集成電路78系列)的固有性造成，因78系列穩(wěn)壓集成電路輸入端的電壓不能太高，通常為30伏。而有雷擊時三端集成電路的輸入端可能超過此值。所以造成了第一方面的不足。造成第二方面的不足的原因是是，將220伏市電變?yōu)殡娮泳€路所需的低壓后的橋式整流電壓輸出值，只能滿足大多數情況的市電標準，在市電高的地方與時段，其橋式整流輸出就可能超過三端集成電路的輸入額定值。為解決這一問題，通常的傳統(tǒng)方法是，在橋式整流之后三端集成電路之前，新增加一級射隨器，其目的是，當橋式整流電壓過高后，讓射隨器將輸出限壓，使這不要超過三端集成電路輸入的額定電壓。這樣的方案雖然擴展了橋式整流輸出的上限值，但又產生了新的矛盾，因為新增的射隨器會產生附加損失電壓降。在市電較低時，三端集成電路有可能可以工作，但因新增的射隨器存在附加電壓降，三端集成電路輸入端就會變低，低于所需值，就不能穩(wěn)壓。造成第三方面的原因是，由于三端穩(wěn)壓集成電路的輸出值是固定的某一整數值，如，5伏，8伏，12伏，還不能滿足需要有小數值的的浮充電壓，如12。6伏，等。造成第四點的原因是，在目前采用78系列的集成穩(wěn)壓電路的設計中，還沒有找到一種較科學的設計方案。此外，所配的穩(wěn)壓電源還涉及造價成本與可靠性等多方面的約束，所以所需的穩(wěn)壓電源，初看起來簡單，但仔細分析，確充滿著多處難點，還必須進一步創(chuàng)新。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是設計一種新的穩(wěn)壓電源電路，使該電子電路一是具有很強的抗雷能力，二是可以在市電變化較大的地放與時段能正常工作，三是可以調整成穩(wěn)壓所需的任意值，四是具有過壓過流保護性能，五是能找到即滿足浮充的電壓需要，又滿足工作需要的交直流供電穩(wěn)壓電源，主要目的是能與發(fā)明者已有的專利成果能很好地配合，產生更好的技術效果，也為開發(fā)其它電子產品提供更大的空間。本發(fā)明的具體措施是:1、一種耐用的穩(wěn)壓電源由變壓器、橋式整流輸出，防雷管、輸出電壓調整管，基準電壓支路，補償電路，調壓值支路、過壓保護支路、過流保護支路、穩(wěn)壓放大管電路、蓄電池充放電電子開關單元共同組成，其具體線路是:用變壓器低壓的二次側連接了一個橋式整流單元，橋式整流的輸出與地線間連接了一只防雷管；其輸出還連接了一只輸出電壓調整管的集電極；其輸出還連接了一只電阻的一端；該電阻的另一端連接連接了輸出電壓調整管的基極。輸出電壓調整管的基極連接了兩條支路接地，第一條支路是基極連接了一只穩(wěn)壓管的正極，該穩(wěn)壓管的負極接地，第二條支路是輸出電壓調整管的基極連接了另一只穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值比第一支路高的穩(wěn)壓管的正極，該穩(wěn)壓管的負極接地。用一只電阻一端接在了輸出電壓調整管的發(fā)射極，另一端作為穩(wěn)壓電路的浮充端點輸出；用兩只二極管串聯，接二極管正極的一端接在了調整管的基極，另一端接在調整流器管的浮充端點。用三個電阻串聯組成了調壓值支路，該支路的一端接在了調壓管的浮充端點，另一端接地線。用一只三極管做穩(wěn)壓放大管，該管的集電極接在了調壓管的基極，該管基極接在了調壓支路上電阻的一個串聯點上。用一只電阻與穩(wěn)壓管串聯級組成了基準電壓支路，其中電阻的一端接在了調整管的發(fā)射極上，穩(wěn)壓管負極的一端接在地線上，穩(wěn)壓放大管的發(fā)射極接在了電阻與穩(wěn)壓的串聯接點上。用輸出電壓調整管的發(fā)射極與地線的引出線共同組成了兩端向外輸出線。用一只電阻一端接在了輸出電壓調整管的發(fā)射極，另一端作為穩(wěn)壓電路浮充電壓的輸出點；用兩只二極管串聯，二極管正極的一端接在了調整管的基極，另一端接在調整流器管的發(fā)射極浮充電壓的輸出點。浮充電壓的輸出點經過數只二極管串聯后成為了交直流混合電路電壓輸出點，SP是本電源的輸出點。用一只電阻即是浮充隔離電阻的一端接在了浮充電壓輸出點，另一端接在了蓄電池的正極，在該點同時接了一只PNP三極管即是充放電電子開關的發(fā)射極，用一只電阻的一端接在了該三極管的基極，電阻的另一端接地；該管集電極接在了交直流混合電路電壓輸出點。用一只二極管的正極連接在橋式整流輸出，其負極連接在了充放電電子開關的基極。2、電源中所用三極管是高反壓大功率管。3、電源中所用二極管是面結合二極管，所用整流二極管是5408。4、補償電路是用一個電阻的一端接在整流器后的輸出上，一端接在穩(wěn)壓放大管的基極上。對以下措施進一步解釋如下。一、穩(wěn)壓的主要原理:[0025]調整管與放大管形成了很強的負反饋，一旦線路參數確定后，調整管就可以穩(wěn)定在一個具體的數值上。電路見圖一，具體穩(wěn)壓過程如下:9為輸出電壓調整管，15為穩(wěn)壓放大管，當輸出電壓調整管的射極輸出端18過高或過低時，由電阻12、13、14所組成的調壓值支路，將把變化的量給了穩(wěn)壓放大管15的基極，由于穩(wěn)壓放大管的射極為標準的固定電壓，所以調壓值支路的變化量將引起該管集電極發(fā)生變化，自動對三極管基極調整使其輸出而成為標準值。二、大大提高防雷等級的原因:對防雷有三級保護，第一原因是調整管采用了高反壓大功率管，其反壓可以達數百伏，幾乎是78系列的三端穩(wěn)壓集成電路輸入電壓的10倍左右，相當于承受能力提高了 10倍。之二是增加了防雷管作二級保護，能將雷擊時的電壓限制在擊穿電壓的數十伏的范圍內，之三是在輸出電壓調整管的基極增加了穩(wěn)壓二極管，成為防雷第三級保護。該穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值高于輸出電壓調整管的基極，所以平時不工作，不通電，但雷擊時有涌流時，將成為泄放通道。三、在市電較高的地方與時段不會損壞電路的原因:因調整管是高反壓管，僅管此時橋式輸出的電壓高，但是還會遠低于高反壓管耐壓值。四、能在市電較低的地方與時段工作的主要原因:一是輸出電壓調整管，不會產生附加電壓降，直接將橋式整流輸出電壓調整為輸出穩(wěn)壓電路輸出電壓，即是只要橋式電壓高于輸出電壓，且這個電壓能使三極管工作，就能穩(wěn)壓。(說明:如果采用傳統(tǒng)的三極管與三端集成電路串聯的方案，因為三端要穩(wěn)定的工作，必須要輸入端的電壓高于輸出端一個定值，而三端集成電路的輸入前級如果串有三極管發(fā)射器，則輸入端就增加了射隨器引起的附加電壓損失，也即是在市電低時，橋式輸出必須要減去附加損失電壓后，才是三端集成電路的輸入有效電壓。而在市電低時，這是寶貴的電壓。)，其二是因調整管是高反壓管，所以在設計時可以把橋式輸出電壓可以設計得高一些，在市電低時這時橋式電壓不可能很低，就可以作一定補償。五、能擴展市電變化范圍的原因:由于上兩條原因，市電高時不損壞電路，而在較低時仍可以正常工作。所以可大大地擴展了市電變化的工作范圍。六、可以調整不同的輸出穩(wěn)壓值的原因:由于基準電壓支路中的電阻與串聯的穩(wěn)壓管確定后，穩(wěn)壓放大管的發(fā)射極電壓值固定。而在調壓值支路的三個電阻組成了調壓管輸出的分壓關系，當上偏電阻(以穩(wěn)壓放大管的基極連接點為分界，與火線相連的部分為上偏電阻，與地線相連的部分為下偏電阻)阻值增大，分壓多，則穩(wěn)壓輸出電壓高，反之少。所以調整電阻，就可以把穩(wěn)壓基本數值調整為所需值，如標準的浮充電壓值，12。6伏，而不是簡簡單的整數12伏。這里應說明是，該支路的上偏電阻有兩個，即圖一中的R12與R13，其中R13主要作精調之用。七、過流保護原理:當輸出電流過大時，調整管發(fā)射極所串聯的電阻壓降增大，超過一定值時，過流保護支路中的二極管導通，流入輸出電壓調整管的基極電流減少，負載過流超多，則減少的基極電流越多，自動形成對調整管保護。[0038]八、過壓保護原理:由輸出電壓調整管對地連接的兩支路但任，當輸入電壓過高時，第一條支路首先導通，輸出電壓調整管基極電壓被鉗位到額定數，穩(wěn)壓電流的輸出電壓也自然被鉗位到一定數，當第一條支路損壞開路時，第二條支路立即自動投入保護。九、提高可靠性的幾點措施:一是在防雷電路中，形成了三級保護，(見第二條)。二是在電子線路中，由于穩(wěn)壓管是一種易壞件，而防雷是本方案的重點，所以在輸出電壓調整管的基極回路中新增加了第二支路，該路由一只穩(wěn)壓二極管與2只二極管的串聯形式，這就形成了對基極穩(wěn)壓電路的一種“特殊的替代”保護方式，其原理是:基極回路中兩條支路中的兩只穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓參數一致，但其中第二只支路多串聯了兩只二極管，穩(wěn)壓值會高出2個PN結，所以在正工作時，該第二支路電流會因被穩(wěn)壓低的第一支路鉗位，也即是當穩(wěn)壓值低的第一支路沒有損壞時，基極電流始終從第一支路通過，而串聯有二極管的第二支路因被鉗位，不會損壞，就會處于一種“永遠守候狀態(tài)”，當第一支路損壞斷路時，“守候狀態(tài)”的第二支路會自動投入工作，由于基準電壓及調壓值支路各參數均未發(fā)生變化，所以不會因第二支路的加入穩(wěn)壓值不會發(fā)生變化。三是在基準電路中采用了面結合型的二極管，其可靠性很高。四是過壓保護兩條支路平時因為穩(wěn)壓管穩(wěn)壓的參數值高于輸出電壓調整管基極電壓，被鉗位無電流通過，不產生“電磨損”，不易損壞，而傳統(tǒng)的三級管與三端集成電路的聯合設計方案，其中的射隨器中的穩(wěn)壓管處于長期工作狀態(tài)，相對容易損壞。五是利用復合功能，減少元件數，但性能不減。十、浮充原理:因為浮充端點輸出是浮充電壓，而且是13。5伏，所以保證了浮充電壓的正確。浮充電阻(圖中19)主要有兩項功能，一是在對大電流限流，二是實現交流穩(wěn)壓浮充輸出點分與蓄電池之間的電壓隔離，所以交流部分在浮充時期，可以成為工作源。第一、充放電電子開關電子開關可以成功解決蓄電池浮充時蓄電池電壓高，而放電電壓低，兩者不一致問題，其原理是:該部分由電子開關管PNP管(圖中21)及外圍件組成。該管基極對地電阻(后圖中22)，受橋式整流輸出端的控制。這種線路的組成，就形成了這樣的原理，當橋式輸出電壓時，表明了此時有交流電，蓄電池應為浮充階段，這時開關管PNP管的工作狀態(tài)是，其基極有電壓，PNP管不會導通而成為封閉狀態(tài)，當當橋式輸出無電壓時，PNP管基極沒有附加電壓，PNP管構成的電子開關成開通狀態(tài)。蓄電池為放電狀態(tài)。這樣就可靠地區(qū)分浮充與蓄電池放電的兩個階段。應作重指出，該管PNP管不僅只是一個狀態(tài)控制開關管，區(qū)別了浮充與放電兩種狀態(tài)，而且有很重要一點，蓄電池處于放電狀態(tài)時，該管處于飽和狀態(tài)，而所降的電壓很低，不會損失蓄電池十分寶貴的壓降。十二、在由市電供電或在蓄電池放電時輸出質量好的電壓的原理。平衡二極管組件(后圖35)之作用:由于交流穩(wěn)壓輸出是浮充電壓為13。5伏，經過了兩個二極管后降壓后，又降為了 12伏左右，由于二極管動態(tài)電阻小，對負載影響小，不產生輸出電壓波動，所以保證了交流輸出的正確性。而在蓄電池供電時，不經過該件，只經過充放電電子開關，不產生壓降。本發(fā)明實施后有以下顯著的優(yōu)點:[0049]一、性能好，體現在以下兩方面。(一)、交流部分性能好，而在有市電時是絕大部分情況，所以交流性能好直接關系到本發(fā)明的性能，主要體現在以下方面:一是抗雷效果好，在雷雨季節(jié)，不易損壞，所配套的電器不因雷雨天而停止工作。二是適應面廣，比傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源有更寬的適應能力，即是可以使所配的保安器在電壓高的地方與時段或意外原因時工作而不致于損壞，而在電壓較低的地方與時段也能正常工作。三是可用于輸出代有小數的穩(wěn)壓值。因而可以浮充蓄電池所需的電壓。需要對蓄電池的浮充電路，該線路不可能是整數值。所以本發(fā)明有很強的配套能力，四是性能優(yōu)異，具有過壓與過流保護。(二)、在無市電，由直流供電，在直流供電方面有顯著的優(yōu)點，:第一，在有交流電時，蓄電池始終保持的是浮充電壓，滿足的蓄電池的要求，實施了最好的科學維護，蓄電池不易損壞，壽命長。第二，在有交流供電時滿足了浮流所需的浮充電壓又輸出了系統(tǒng)所需的12電壓，完合不影響系統(tǒng)所需的的性能。第三，當蓄電池處于放電階段時，開關管對蓄電池十分寶貴的壓降十分小，即壓降損失很小。(蓄電池正常放電時，因為電壓微弱的變化均表明了放電情況，壓降十分寶貴)。二、可靠，優(yōu)于目前廣泛應用的傳統(tǒng)設計?！窃陔娮泳€路，有源件如三極管集成電路是易壞件，而在該線路中只有只有一只三極管且為高反壓大功率管，可靠性一般都大大高于普通三極管。二是在電子線路，穩(wěn)壓二極管也是易壞件之一，而在本發(fā)明中，對穩(wěn)壓管作了特殊處理，所以可靠性高于傳統(tǒng)的聯合設計。三、成本與傳統(tǒng)的三極管與三端集的聯合設計之成本，基本沒有增加，而比很多專業(yè)穩(wěn)壓電源要廉價很多。四、線路不復雜，具有可操作性。

附圖1是實施本發(fā)明措施I的電路圖。圖中:1、整流后輸出；5、防雷管6、輸出電壓調整管基極電阻、7、輸出電壓調整管對地第一支路、8、輸出電壓調整管對地第二支路，9、輸出電壓調整管，10、過流保護支路中的二極管，11、過流保護支路中的電阻，12、調壓值支路中上偏電阻，13、調壓值支路中上偏電阻的調整電阻，14、調壓值支路中的下偏電阻，15、穩(wěn)壓放大管、16，基準電壓支路中的電阻，17、基準電壓支路中的穩(wěn)壓管，18、平衡二極管，19 ;浮充隔離電阻；20、蓄電池；21、充電開關管；22、受控基極電阻；23、取樣二極管；24、交直流電源輸出。附圖2是實施本發(fā)明中措施4的電路圖。圖中:1、整流后輸出；5、防雷管6、輸出電壓調整管基極電阻、7、輸出電壓調整管對地第一支路、8、輸出電壓調整管對地第二支路，9、輸出電壓調整管，10、過流保護支路中的二極管，11、過流保護支路中的電阻，12、調壓值支路中上偏電阻，13、調壓值支路中上偏電阻的調整電阻，14、調壓值支路中的下偏電阻，15、穩(wěn)壓放大管、16，基準電壓支路中的電阻，17、基準電壓支路中的穩(wěn)壓管，18、平衡二極管，19 ;浮充隔離電阻；20、蓄電池；21、充電開關管；22、受控基極電阻；23、取樣二極管；24、交直流電源輸出；60、措施提出的補償電路電阻。
具體實施方式
:1、按圖1或圖2選定三極管，防雷管、二極管與電阻，其中三極管選定高反壓大功率管，如3DD15，TIP42C防雷管擊穿電壓參數應選低于三極管反壓值。2、按圖1與圖2的線路圖焊接。3、調整參數。(I)、調整浮充電壓數值:當確定了基準電壓支路的參數后，這時可調節(jié)調壓值支路中上偏電阻中的調整電阻R13阻值的大小，就可將穩(wěn)壓的輸出值調到所需要要的數值上。其規(guī)律是當其電阻的阻值越大，則輸出的電壓越高，反之越低，使浮充電壓達到廠家所要求的科學值。(2)、調整在由市電工作時的穩(wěn)壓值:調整平衡二極管的數值，使之符合要求。(3)、調整充放電電子開關在浮充時的參數:接通交流市電，斷開電子開關的集電極的連接點，此時電壓為零。(4)、調整充放電電子開關在蓄電池為放電時的參數:斷掉市電源，測電子開關PNP管發(fā)射極與集電極的電壓，此時電壓應小于O。I伏，如果大于該值，則應減少電子開關基極接地電阻的阻值。
權利要求1.一種耐用的穩(wěn)壓電源，其特征是，由變壓器、橋式整流輸出，防雷管、輸出電壓調整管，基準電壓支路，補償電路，調壓值支路、過壓保護支路、過流保護支路、穩(wěn)壓放大管電路、蓄電池充放電電子開關單元共同組成，其具體線路是: 用變壓器低壓的二次側連接了一個橋式整流單元，橋式整流的輸出與地線間連接了一只防雷管；其輸出還連接了一只輸出電壓調整管的集電極；其輸出還連接了一只電阻的一端；該電阻的另一端連接連接了輸出電壓調整管的基極； 輸出電壓調整管的基極連接了兩條支路接地，第一條支路是基極連接了一只穩(wěn)壓管的正極，該穩(wěn)壓管的負極接地，第二條支路是輸出電壓調整管的基極連接了另一只穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值比第一支路高的穩(wěn)壓管的正極，該穩(wěn)壓管的負極接地； 用一只電阻一端接在了輸出電壓調整管的發(fā)射極，另一端作為穩(wěn)壓電路的浮充端點輸出；用兩只二極管串聯，接二極管正極的一端接在了調整管的基極，另一端接在調整流器管的浮充端點； 用三個電阻串聯組成了調壓值支路，該支路的一端接在了調壓管的浮充端點，另一端接地線； 用一只三極管做穩(wěn)壓放大管，該管的集電極接在了調壓管的基極，該管基極接在了調壓支路上電阻的一個串聯點上； 用一只電阻與穩(wěn)壓管串聯級組成了基準電壓支路，其中電阻的一端接在了調整管的發(fā)射極上，穩(wěn)壓管負極的一端接在地線上，穩(wěn)壓放大管的發(fā)射極接在了電阻與穩(wěn)壓的串聯接點上； 用輸出電壓調整管的發(fā)射極與地線的引出線共同組成了兩端向外輸出線； 用一只電阻一端接在了輸出電壓調整管的發(fā)射極，另一端作為穩(wěn)壓電路浮充電壓的輸出點；用兩只二極管串聯，二極管正極的一端接在了調整管的基極，另一端接在調整流器管的發(fā)射極浮充電壓的輸出點； 浮充電壓的輸出點經過數只二極管串聯后成為了交直流混合電路電壓輸出點，即是本電源的輸出點； 用一只電阻即是浮充隔離電阻的一端接在了浮充電壓輸出點，另一端接在了蓄電池的正極，在該點同時接了一只PNP三極管即是充放電電子開關的發(fā)射極，用一只電阻的一端接在了該三極管的基極，電阻的另一端接地；該管集電極接在了交直流混合電路電壓輸出占.用一只二極管的正極連接在橋式整流輸出，其負極連接在了充放電電子開關的基極。
2.如權利要求1所述的一種耐用的穩(wěn)壓電源，其特征是:電源中所用三極管是高反壓大功率管。
3.如權利要求1所述的一種耐用的穩(wěn)壓電源，其特征是:電源中所用二極管是面結合二極管，所用整流二極管是5408。
4.如權利要求1所述的一種耐用的穩(wěn)壓電源，其特征是:補償電路是用一個電阻的一端接在整流器后的輸出上，一端接在穩(wěn)壓放大管的基極上。
專利摘要一種耐用的穩(wěn)壓電源，屬于電子技術，用于保安技術領域，由變壓器橋式整流輸出，防雷管，電壓調整管，補償，基準電壓支路，調壓值支路，過壓保護支路，過流保護支路，穩(wěn)壓放大管電路，蓄電池充放電電子開關電路共同組成。變壓器次級線圈連接了橋式整流電路，整流電路輸出連接了防雷管及一只輸出電壓調整管，輸出電壓調整管的基極連接了兩條支路接地，用一只電阻與穩(wěn)壓管串聯組成了基準電壓支路，用一只電阻一端接在了輸出電壓調整管的發(fā)射極，另一端作為穩(wěn)壓電路浮充電壓的輸出點，浮充電壓的輸出點經數只二極管串聯成為了交直流混合電路電壓輸出點，用一只二極管的正極連接在整流輸出，其負極連接在了充放電電子開關三極管基極。
文檔編號G05F1/56GK203038150SQ20122052921
公開日2013年7月3日 申請日期2012年10月17日 優(yōu)先權日2012年10月17日
發(fā)明者楊敏, 程勁 申請人:程勁