專利名稱：交流電源穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源穩(wěn)壓裝置，更具體地涉及一種交流電源穩(wěn)壓器。其主要具有一設(shè)于電源輸入端與輸出端間的變壓器，一交流/直流轉(zhuǎn)換器，一直流/交流轉(zhuǎn)換器與一控制電路，其能以小電壓調(diào)節(jié)大電壓，達(dá)到經(jīng)濟(jì)與穩(wěn)壓的優(yōu)點(diǎn)。
眾所周知，在家中、辦公室、工廠所使用的電源都是由電力公司的發(fā)電機(jī)提供的。然而，由于電力公司所提供的電壓不是恒定值，而是保持在一小誤差范圍內(nèi)，對于一般電器使用者而言，常因電壓突增而導(dǎo)致電路負(fù)荷異常，雖然現(xiàn)在一般電器設(shè)計對電壓小幅度改變有一定的承受力，然而長久使用下仍然會減低使用壽命，尤其是電壓比較高的電器，電壓穩(wěn)定性更是重要，于是工業(yè)上競相推出各種穩(wěn)壓器，其中一種方式，如

圖1所示，以控制電路控制閘流管(10)的導(dǎo)通相角，改變變壓器(11)的升壓幅度，達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的，但由于采用相位導(dǎo)通的控制方式，極易產(chǎn)生大量的噪聲，且波形失真度極大，故需加裝一L/C濾波電路(12)，濾除諧波，以得到較好的輸出波形。故其缺點(diǎn)為效率差，干擾大。另外有一種穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)，如圖2所示，輸入電壓經(jīng)變壓器(20)升降為各種不同高低的電壓值后，再通過由繼電器與晶閘管所組成的開關(guān)電路(21)，根據(jù)輸入電壓的高低狀態(tài)，選擇適當(dāng)開關(guān)予以導(dǎo)通，以達(dá)到調(diào)節(jié)電壓的目的，但由于流過負(fù)載端的電流也是流經(jīng)開關(guān)元件的電流，所以當(dāng)輸出容量要求較高時，不容易得到大容量開關(guān)元件，并且若要提高輸出穩(wěn)壓率時，勢必增加開關(guān)元件數(shù)量，以得到更多的調(diào)節(jié)點(diǎn)，這是它的缺點(diǎn)。本發(fā)明人有鑒于此，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)與研究，提出一種交流電源穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)，以改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型主要目的在于提供一種可使輸出電壓維持恒定值的交流電源穩(wěn)壓器。
本實(shí)用新型的另一目的為提供一種可以小功率達(dá)到調(diào)節(jié)大功率容量輸出效果的高效率交流電源穩(wěn)壓器。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供一種交流電源穩(wěn)壓器，可將不穩(wěn)定的交流輸入電壓調(diào)整為穩(wěn)定的交流輸出電壓。該交流電源穩(wěn)壓器包括一輸入端、一輸出端與連接于所述輸入端與所述輸出端間的變壓器。其特征在于所述交流電源穩(wěn)壓器還包括一交流/直流轉(zhuǎn)換器，連接于所述輸入端，用以將不穩(wěn)定的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為一直流電壓，一直流/交流轉(zhuǎn)換器，連接于所述交流/直流轉(zhuǎn)換器與所述變壓器之間，用以將所述直流電壓轉(zhuǎn)換成高頻交流電壓，并傳輸所述高頻交流電壓至所述變壓器，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)用的交流補(bǔ)償電壓，與所述不穩(wěn)定的交流輸入電壓相加減，進(jìn)而產(chǎn)生穩(wěn)定的交流輸出電壓，以及一控制電路，連接于所述輸入端、所述輸出端與所述直流/交流轉(zhuǎn)換器之間，用以檢測所述輸出端的交流輸出電壓、并響應(yīng)所述交流輸入電壓與所述交流輸出電壓的變化而產(chǎn)生反饋信號，控制所述直流/交流轉(zhuǎn)換器，可改變所述交流補(bǔ)償電壓的大小與相角，由此達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，更可以小功率就達(dá)到調(diào)節(jié)大功率容量輸出的效果。
附圖的簡單說明圖1為傳統(tǒng)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為另一種傳統(tǒng)穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型的工作電路方框圖；圖4為本實(shí)用新型的詳細(xì)電路示意圖；圖5為本實(shí)用新型的另一實(shí)施例工作電路方框示意圖；圖6為本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的詳細(xì)電路示意圖。
本實(shí)用新型的主要電路構(gòu)造，請參閱圖3和4所示，其具有一交流電源輸入端(31)，一交流電源輸出負(fù)載端(32)，其兩者間串接有一變壓器(40)的輸出端，令交流電源輸入端(31)輸入的交流電壓可受變壓器(40)的調(diào)節(jié)而輸出至交流電源輸出負(fù)載端(32)。其中交流電源輸入端(31)另外連接于一交流/直流轉(zhuǎn)換器(50)，其是由四個二極管(如51、52、53與54)及一個電容(55)等所構(gòu)成的全波橋式整流濾波電路，用以將輸入的交流電信號經(jīng)功率因數(shù)校正、濾波后轉(zhuǎn)換成直流電力，而后再連接于一直流/交流轉(zhuǎn)換器(70)，將直流電信號轉(zhuǎn)換成所需要的高頻交流電力，經(jīng)濾波后再傳送至變壓器(40)的輸入端，用以產(chǎn)生調(diào)節(jié)用的交流補(bǔ)償電壓，與交流電源輸入端(31)輸入的不穩(wěn)定交流輸入電壓相加減，從而達(dá)到穩(wěn)壓的目的。其中，直流/交流轉(zhuǎn)換器(70)由四個開關(guān)元件(如71、72、73與74)組合成全橋脈寬調(diào)制(PWM)，其由一控制電路(60)以脈寬調(diào)制(PWM)的方式控制驅(qū)動，產(chǎn)生所需的補(bǔ)償信號并連接于該變壓器(40)的原邊輸入端。
此外，本實(shí)用新型的控制電路(60)由以下基本電路所組成一同步電路(61)，其一端連接于交流電源輸入端(31)，另一端則連接于一正弦波電路(62)，用以使輸入電源與基準(zhǔn)正弦波產(chǎn)生同步的作用；一正弦波電路(62)，利用一振蕩器電路(64)以產(chǎn)生基準(zhǔn)正弦波形，其一端連接于一反饋電路(68)，可受反饋電路(68)輸出信號的影響而改變正弦波的振幅大小，并將信號輸出至一比較器電路(65)；一三角波電路(63)，利用一振蕩器電路(64)以產(chǎn)生基準(zhǔn)的三角波形，并將信號輸出至一比較器電路(65)；一振蕩器電路(64)，用以產(chǎn)生固定頻率的振蕩信號，并分別輸出至正弦波電路(62)及三角波電路(63)；一比較器電路(65)，用以輸入正弦波電路(62)與三角波電路(63)的輸出信號，并加以比較后，輸出一補(bǔ)償信號至一分相電路(66)；一分相電路(66)，將比較器電路(65)輸出的補(bǔ)償信號，依其相位不同而分別輸出至相對應(yīng)驅(qū)動電路(67)；一驅(qū)動電路(67)，其接收分相電路(66)的輸入信號，并產(chǎn)生一驅(qū)動信號的信號，以導(dǎo)通如MOSFET或IGBT等高頻開關(guān)元件(71)至(74)而產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)的波形；
一反饋電路(68)，其一端連接于交流電源輸出負(fù)載端(32)，用以檢測調(diào)節(jié)后的輸出電壓，并產(chǎn)生一信號以輸出至正弦波電路(62)，以改變基準(zhǔn)正弦波的振幅而進(jìn)行連續(xù)、瞬時的動態(tài)調(diào)整。
本實(shí)用新型的操作方式，在正常狀態(tài)下，輸入電壓經(jīng)二極管(51)至(54)及電容(55)的整流與濾波后產(chǎn)生一直流電壓，此直流電壓再經(jīng)開關(guān)元件(71)至(74)以脈沖寬度(PWM)調(diào)變方式產(chǎn)生一高壓交流電信號，再經(jīng)變壓器(40)的耦合轉(zhuǎn)換為一與輸入電壓相同頻率的低壓大電流的交流補(bǔ)償電壓VR；當(dāng)輸入電壓發(fā)生高低變化而造成輸出電壓變化時，經(jīng)由控制電路(60)的反饋電路(68)檢測，而驅(qū)動開關(guān)元件(71)至(74)使得變壓器(40)補(bǔ)償電壓VR相位產(chǎn)生變化，并與輸入電壓相加減，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓，使其維持為一定的基準(zhǔn)電壓的目的。
例如當(dāng)輸入電壓升高時，變壓器(40)所產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓VR將與輸入電壓的增加值呈相位差180°(反相)狀態(tài)，此時輸入電壓則因輸入電壓受補(bǔ)償電壓VR的抵消作用而使得輸出電壓不致因輸入電壓上升而增高。
反之，當(dāng)輸入電壓降低時，變壓器(40)所產(chǎn)生的補(bǔ)償電壓VR與輸入電壓相位差為0°(同相)，故此時輸出電壓值為輸入電壓值加上補(bǔ)償VR，輸出電壓因而升高，其中該補(bǔ)償電壓VR的電壓值與相位變化因控制電路(60)的連續(xù)、瞬時且無間斷的動態(tài)調(diào)整，故輸出電壓變化量可維持極低的狀態(tài)，且在調(diào)節(jié)的過程中不致發(fā)生中斷或階躍的輸出狀態(tài)。且該變壓器(40)與開關(guān)元件(71、72、73與74)所組成的變流器電路僅需提供總輸出功率容量的相對百分比的功率容量即可，如對于制作一1000W穩(wěn)壓器而言，其所需要的調(diào)節(jié)功率一般僅為輸出總功率的±15％即可，即其中的交流/直流轉(zhuǎn)換器(50)與直流/交流轉(zhuǎn)換器(70)所需功率僅需150W，故可以極小的功率容量即可達(dá)到調(diào)節(jié)大容量輸出的目的，這樣就可容易地制造大容量穩(wěn)壓器。因此，本申請具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)點(diǎn)。此外，本申請全部電路均以高頻操作，更能達(dá)到小型化與高效率的目的。
本實(shí)用新型另有一實(shí)施例，其用于三相電源電路，見圖5與圖6。如圖5與圖6所示，其也具有一變壓器(81)、一交流/直流轉(zhuǎn)換器(82)，其為六個二極管(821)與一個電容(822)組成的三相全波整流電路、一控制電路(83)與一直流/交流轉(zhuǎn)換器(84)，其為六個開關(guān)元件(841)組成的三相全橋式變流電路，而所述控制電路(83)的電路結(jié)構(gòu)如同前述實(shí)施例的控制電路(60)。通過變壓器(81)上補(bǔ)償電壓VR的電壓變化，可使得三相輸出電壓得以維持恒定。
綜上所述，本實(shí)用新型的交流電源穩(wěn)壓器，具有產(chǎn)業(yè)上的實(shí)用性與進(jìn)步性，且本實(shí)用新型未見于任何刊物，亦具有新穎性，符合專利法對實(shí)用新型專利的要求。
上述的說明僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，不能用來限定本實(shí)用新型實(shí)施的范圍，凡依本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍所作的同等變化與修改，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型專利所涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種交流電源穩(wěn)壓器，用以將不穩(wěn)定的交流輸入電壓調(diào)節(jié)為穩(wěn)定的交流輸出電壓，所述交流電源穩(wěn)壓器包括一輸入端；一輸出端；一變壓器，連接于所述輸入端與所述輸出端之間；其特征在于，所述交流電源穩(wěn)壓器還包括一交流/直流轉(zhuǎn)換器，連接于所述輸入端，將所述不穩(wěn)定的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換為一直流電信號；一直流/交流轉(zhuǎn)換器，連接于所述交流/直流轉(zhuǎn)換器與所述變壓器之間，將所述直流電信號轉(zhuǎn)換成高頻交流電信號，并傳輸所述高頻交流電信號至所述變壓器，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)用的交流補(bǔ)償電壓，與所述不穩(wěn)定的交流輸入電壓相加減，進(jìn)而得到穩(wěn)定的交流輸出電壓；以及一控制電路，電連接于所述輸入端、所述輸出端與所述直流/交流轉(zhuǎn)換器之間，檢測所述輸出端的交流輸出電壓，并響應(yīng)所述交流輸入電壓與所述交流輸出電壓的變化而產(chǎn)生反饋信號，控制所述直流/交流轉(zhuǎn)換器改變所述交流補(bǔ)償電壓的大小與相角，以達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。
2.如權(quán)利要求1所述的交流電源穩(wěn)壓器，其特征在于所述交流/直流轉(zhuǎn)換器包括多個二極管與一電容，對所述不穩(wěn)定的交流輸入電壓整流與濾波，從而形成所述直流電信號。
3.如權(quán)利要求1所述的交流電源穩(wěn)壓器，其特征在于所述直流/交流轉(zhuǎn)換器包括多個電子開關(guān)元件，其受控于所述控制電路。
4.如權(quán)利要求1所述的交流電源穩(wěn)壓器，其特征在于所述電子開關(guān)元件為高頻的電子開關(guān)元件。
5.如權(quán)利要求1所述的交流電源穩(wěn)壓器，其特征在于所述高頻電子開關(guān)元件為IGBTs或金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFETs)中的一種。
6.如權(quán)利要求1所述的交流電源穩(wěn)壓器，其特征在于所述控制電路包括一同步電路，其一端連接于交流電源輸入端，另一端則連接于一正弦波電路，使輸入電源與基準(zhǔn)正弦波產(chǎn)生同步作用；一正弦波電路，利用振蕩器電路產(chǎn)生基準(zhǔn)正弦波形，且其一端連接于一反饋電路，可受所述反饋電路輸出的反饋信號影響而改變正弦波振幅的大小，并將信號輸出至比較器電路；一三角波電路，利用振蕩器電路以產(chǎn)生基準(zhǔn)三角波形，并將信號輸出至比較器電路；一振蕩器電路，產(chǎn)生固定頻率的振蕩信號，并分別輸出至正弦波電路及三角波電路；一比較器電路，接收所述正弦波電路與所述三角波電路輸出的信號，加以比較后，將補(bǔ)償信號輸出至分相電路；一分相電路，將比較器電路所輸出的補(bǔ)償信號，依其相位的不同而分別輸出至相對應(yīng)的驅(qū)動電路；一驅(qū)動電路，其接收由分相電路所輸出的補(bǔ)償信號，并產(chǎn)生一驅(qū)動信號，以導(dǎo)通所述高頻開關(guān)元件而產(chǎn)生脈寬調(diào)制(PWM)的波形；以及一反饋電路，其一端連接于交流電源輸出負(fù)載端，用以檢測調(diào)節(jié)后的交流輸出電壓，并響應(yīng)所述調(diào)節(jié)后的交流輸出電壓的變化而產(chǎn)生所述反饋信號至所述正弦波電路，以改變基準(zhǔn)正弦波的振幅，從而進(jìn)行連續(xù)、及時的動態(tài)調(diào)整。
7.如權(quán)利要求1所述的交流電源穩(wěn)壓器，其特征在于所述交流/直流轉(zhuǎn)換器為包括多個二極管與一個電容所組成的三相全波整流電路。
8.如權(quán)利要求1所述的交流電源穩(wěn)壓器，其特征在于所述直流/交流轉(zhuǎn)換器為包括多個電子開關(guān)元件所組成的三相全橋式變流電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種交流電源穩(wěn)壓器,在輸入端與輸出端之間串接一變壓器,改變變壓器的電壓與相位使其與輸入電壓相加減,以達(dá)到使輸出電壓維持恒定值的調(diào)節(jié)效果,其中輸入電壓轉(zhuǎn)換為高壓直流后,通過變流器轉(zhuǎn)換為高壓的交流,此交流將由控制電路根據(jù)輸出端的變化來改變變流器,使變壓器得到不同電壓與相位的補(bǔ)償電壓,與輸入電壓相加減后維持輸出電壓恒定,本實(shí)用新型用小電壓調(diào)節(jié)大電壓的輸出,且全部電路以高頻操作,能達(dá)到小型化及高效率的目的。
文檔編號G05F1/26GK2388632SQ9921365
公開日2000年7月19日 申請日期1999年6月8日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月8日
發(fā)明者曾宗賢 申請人:鎰福電子股份有限公司