交直流防雷電源的制作方法
【專利摘要】交直流防雷電源，屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】，為了讓電子設(shè)備能在各種情況下正常工作，而設(shè)計(jì)的一種新型電源與電子設(shè)備配套，由交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧?、備份保護(hù)單元、直流單元與電壓平衡二極管共同組成，交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧械姆€(wěn)壓調(diào)整三極管是高反壓大功率三極管，耐壓達(dá)到幾百伏，其基極的電壓調(diào)整穩(wěn)壓管與精調(diào)電阻可以很方便地調(diào)整出直流單元所需的浮充電壓，當(dāng)有雷擊過壓或所配設(shè)備發(fā)生故障使電流過大時(shí)，備份保護(hù)單元立即啟動(dòng)，保護(hù)電源的同時(shí)保護(hù)了所配設(shè)備，而故障消失，備份保護(hù)單元立即恢復(fù)成備份狀態(tài)，交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧拥碾妷浩胶舛O管使電壓在有交流電時(shí)，達(dá)到設(shè)備所需的標(biāo)準(zhǔn)電壓，本電源實(shí)施后，在不同的環(huán)境中都能使設(shè)備正常工作，值得開發(fā)與使用。
【專利說明】交直流防雷電源

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 屬于電子【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 電源是電子設(shè)備工作性能穩(wěn)定的基礎(chǔ)，所配備的電子設(shè)備不同，對(duì)電源的要求也 不同，但都有共同的特點(diǎn)，一是電源電壓要穩(wěn)定，表現(xiàn)在不同的地段，市電高低各不相同，此 時(shí)電源電壓的穩(wěn)定很重要；二是過流過壓保護(hù)很重要，如果所配設(shè)備發(fā)生了短路或是雷雨 天受了雷擊而產(chǎn)生涌壓，導(dǎo)致電壓突然升高，電流猛增，此時(shí)不僅所配設(shè)備會(huì)損壞，電源也 易損壞，而現(xiàn)在的穩(wěn)壓集成電路，如以78系列為代表的性能，這些集成電路其固有性存在 著輸入電壓低的弱點(diǎn)，這種弱點(diǎn)，而又最容易造成損壞，因而防過流過壓十分關(guān)鍵；三是直 流電壓很有用處，特別針對(duì)防盜類產(chǎn)品，如果因?yàn)槔子晏於捎脭嚯姷男问剑蚴且驗(yàn)楦鞣N 原因，而停電，如果沒有直流電，防盜類產(chǎn)品形同虛設(shè)，產(chǎn)生的后果十分嚴(yán)重，為了避免這種 情況的發(fā)生，所以應(yīng)加入直流電壓，通常的直流電壓都是使用蓄電池，對(duì)防盜門類產(chǎn)品而 言，不可能將蓄電池安裝在外面，一段時(shí)間后再將蓄電池取出來充電，顯然這是不現(xiàn)實(shí)的， 因而如何對(duì)蓄電池進(jìn)行科學(xué)的浮充，是急需解決的問題，因此對(duì)電源的提升是十分重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了讓電子設(shè)備能在各種情況下正常工作，特對(duì)電源作進(jìn)一步的提升，設(shè)計(jì)一種 新型的電源與電子設(shè)備配套，達(dá)到以下特點(diǎn)：一是適應(yīng)市電范圍廣，可靠性強(qiáng)；二是防雷效 果好，過壓能力強(qiáng)，讓所配電子設(shè)備在各種情況下都能正常工作。
[0004] 本發(fā)明采用的措施是：
[0005] 1、交直流防雷電源由交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧浞荼Ｗo(hù)單元、直流單元與電壓平衡二極管 共同組成。
[0006] 其中：交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧钦骱蟮妮敵鲞B接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的集電極，穩(wěn)壓調(diào)整三 極管的基極電阻一邊端頭連接在整流輸出，另一邊端頭連接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極，穩(wěn)壓 調(diào)整三極管的基極連接一只電壓調(diào)整穩(wěn)壓管到地線。
[0007] 備份保護(hù)單元由防雷管、過壓保護(hù)電路與過流保護(hù)電路組成。
[0008] 防雷管的一端連接整流輸出，另一端連接地線。
[0009] 過流保護(hù)電路是：過流保護(hù)電阻一端連接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極，過流保護(hù)電 阻另一端連接浮充接點(diǎn)，過流保護(hù)二極管的正極連接在穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極，過壓保護(hù) 二極管的負(fù)極連接到浮充接點(diǎn)上。
[0010] 過壓保護(hù)電路是：保護(hù)可控桂的陽(yáng)極連接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極，保護(hù)可控硅的 陰極接地線，保護(hù)可控硅的控制極連接兩路，一路是對(duì)地連接一個(gè)靈敏度調(diào)整電阻，另一路 是連接一個(gè)門坎穩(wěn)壓管后到浮充接點(diǎn)上。
[0011] 直流單元是：浮充接點(diǎn)上連接浮充電阻的一端，浮充電阻的另一端連接蓄電池與 放電三極管的發(fā)射極，放電三極管的基極連接兩路，一路是連接基極控制電阻到地，另一路 連接整流控制二極管的負(fù)極，整流控制二極管的正極連接整流輸出。
[0012] 電壓平衡二極管的正極連接浮充接點(diǎn)，另一端連接交直流電壓輸出端。
[0013] 2、門坎穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值比電壓調(diào)整穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值高。
[0014] 3、門坎穩(wěn)壓管可以是門坎穩(wěn)壓管串聯(lián)兩個(gè)二極管的形式。
[0015] 4、電壓調(diào)整穩(wěn)壓管可以是電壓穩(wěn)壓管與電阻、二極管串聯(lián)的形式。
[0016] 對(duì)以上措施解釋如下：
[0017] 1、對(duì)交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧恼f明：
[0018] 交流電經(jīng)過整流后，進(jìn)入到穩(wěn)壓調(diào)整三極管（圖1中的105)，而穩(wěn)壓調(diào)整三極管采 用了射隨輸出的形式，穩(wěn)壓調(diào)整三極管是NPN三極管，它的基極有電壓調(diào)整穩(wěn)壓管（圖1中 的104)的存在，一旦基極電壓確定后，發(fā)射極的電壓就會(huì)是一個(gè)定數(shù)，而這個(gè)定數(shù)只比基極 電壓低0. 7V，因而穩(wěn)壓調(diào)整三極管可以是穩(wěn)壓值，能夠滿足設(shè)備所需要的電壓，穩(wěn)壓調(diào)整三 極管的基極電阻（圖1中的103)的作用是，如果阻值小，穩(wěn)壓調(diào)整三極管所帶的負(fù)載功率可 以很大，如果阻值大，穩(wěn)壓調(diào)整三極管所帶的負(fù)載功率相對(duì)變小，這可以根據(jù)所配設(shè)備的需 求設(shè)定。
[0019] 2、備份保護(hù)單元中含有過壓保護(hù)與過流保護(hù)，具有很好的抗雷擊作用，正是因?yàn)?有備份保護(hù)單元，因而在雷雨天時(shí)，不必再斷開電源來避免電子設(shè)備受雷擊而損壞，電子設(shè) 備在雷雨天時(shí)依然能正常工作，這對(duì)保安類產(chǎn)品，具有很大的意義，不會(huì)出現(xiàn)保安的空白， 對(duì)備份保護(hù)單元的說明如下：
[0020] (1)產(chǎn)生過壓保護(hù)的原因：當(dāng)有雷擊而產(chǎn)生瞬間的涌壓，使穩(wěn)壓調(diào)整三極管的集電 極突然上升到很高，此時(shí)穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極電壓升高，當(dāng)穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極 電壓超過了門坎穩(wěn)壓管（圖1中的108)后，使保護(hù)可控硅（圖1中的109)迅速導(dǎo)通，而保護(hù) 可控硅有很強(qiáng)的正反饋，立即對(duì)穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極短路，形成對(duì)穩(wěn)壓調(diào)整三極管的輸 出電壓封閉，成為防雷過壓的速斷保護(hù)，而當(dāng)穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極輸出無高壓存在，即 穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極電壓不能超過門坎穩(wěn)壓管，不能觸發(fā)保護(hù)可控硅，因而保護(hù)可控 娃能自動(dòng)恢復(fù)的原因之一。
[0021] 保護(hù)可控硅對(duì)控制極對(duì)地連接了一個(gè)靈敏度調(diào)整電阻（圖1中的110)，此電阻的 作用是分流，將可控硅的控制極電流分到地，將可控硅的靈敏度降低，可控硅要自保持，控 制極需要一定的電流，調(diào)整此電阻，可以在雷擊消失即穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極電壓不能 超過門坎穩(wěn)壓管時(shí)，讓保護(hù)可控硅所需的自保持電流迅速消失有，使保護(hù)可控硅迅速恢復(fù)。
[0022] 如用措施2,門坎穩(wěn)壓管串聯(lián)二極管的形式，可以方便的調(diào)整可控硅觸發(fā)的電壓。
[0023] 當(dāng)雷擊消失，保護(hù)可控硅恢復(fù)后，穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極電壓迅速調(diào)整，成為正 常電壓值。
[0024] 保護(hù)可控硅在未過壓時(shí)，因?yàn)殚T坎穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值比電壓調(diào)整穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值 高，所以保護(hù)可控硅在一般情況下都處于備份狀態(tài)，因而不會(huì)損壞，從而增強(qiáng)了可靠性。
[0025] 穩(wěn)壓調(diào)整三極管是高反壓大功率三極管，它的耐壓值達(dá)到幾百伏，而所用的防雷 管（圖1中的102)耐壓值為幾十伏，因而在雷擊時(shí)，防雷管會(huì)優(yōu)先斷開，迫使整流輸出無電 壓，因而再一次保護(hù)了電源本身。
[0026] (2)形成過流保護(hù)的原因：當(dāng)輸出電流過大，過流保護(hù)電阻（圖1中的106)的壓降 增加，超過了過壓保護(hù)二極管的值后，過壓保護(hù)二極管導(dǎo)通，流入穩(wěn)壓壓調(diào)整三極管的基極 電流減少，負(fù)載過流超多，則減少的基極電流越多，自動(dòng)形成對(duì)穩(wěn)壓調(diào)整三極管的保護(hù)。
[0027] 3、能在不同市電地段正常工作的原因：市電過低的地段，因?yàn)榉€(wěn)壓調(diào)整三極管是 高反壓大功率三極管，它本身不會(huì)產(chǎn)生附加壓降，而整流輸出的電壓可以設(shè)計(jì)高一些，在市 電過低的地段能做一些彌補(bǔ)。當(dāng)市電過高，因?yàn)榉€(wěn)壓調(diào)整三極管是高反壓大功率三極管，整 流輸出電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于穩(wěn)壓調(diào)整三極管的耐壓值，因此在市電高的地段也能正常工作。
[0028] 4、直流單元的說明：蓄電池在很多電子設(shè)備中具有很大的意義，特別是保安類產(chǎn) 品中，如果因?yàn)橐馔庠蛲ｋ?，造成?yán)重的后果，是十分不愿意看到的，因此直流電壓有很 大的意義。但是很多電源因?yàn)椴荒芙鉀Q浮充電壓高而放電電壓低的矛盾，再有就是很多電 源都不能調(diào)整出蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)浮充電壓13. 8V，所以直流電就成為空白，而本線路中的直流 單元不僅解決了蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)浮充電壓的問題，更是解決了浮充電壓高而放電電壓低的矛 盾。
[0029] 第一、能標(biāo)準(zhǔn)浮充的原因：
[0030] 穩(wěn)壓調(diào)整三極管基極的電壓調(diào)整穩(wěn)壓管（圖1中的104)是一個(gè)定值，而它所串的 電壓精調(diào)電阻（圖1中的118)可以在0. 7V之內(nèi)進(jìn)行電壓調(diào)整，如果用措施4所述的即圖2 所示的電壓調(diào)整穩(wěn)壓管（圖1中的104)與電壓精調(diào)電阻（圖1中的118)、電壓粗調(diào)二極管 (圖2中的120)串聯(lián)的形式，更容易調(diào)整出標(biāo)準(zhǔn)浮充電壓13. 8V。
[0031] 第二、解決浮充電壓高，而放電電壓低的原理：
[0032] (1)、放電三極管（圖1中的112)也是高反壓大功率三極管，選用的是PNP管，PNP 管的特性是，當(dāng)基極電壓低，PNP管導(dǎo)通，一股大電流從PNP管的發(fā)射極流向集電極，集電極 電壓升高，因此當(dāng)整流輸出無電壓時(shí)，放電三極管導(dǎo)通，即蓄電池開始放電，之所以選用PNP 管，因?yàn)樗鼘?dǎo)通時(shí)壓降很小，可以忽略不計(jì)，所以在無交流電的時(shí)候不會(huì)產(chǎn)生壓降，放電三 極管的集電極電壓等同于蓄電池電壓。
[0033] (2)、而在有交流電壓時(shí)，整流控制二極管（圖1中的114)直接將電壓輸入放電三 極管的基極，因?yàn)镻NP三極管的特性，基極有電壓存在，因此放電三極管不會(huì)導(dǎo)通，所以放 電三極管平時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)。
[0034] 5、平衡二極管在此電路中意義重大，平衡二極管是幾個(gè)二極管串聯(lián)而成，它的主 要作用是將穩(wěn)壓調(diào)整三極管發(fā)射極輸出的近似于蓄電池的浮充電壓13. 8V降至設(shè)備的工 作電壓12V，這樣就能使所配設(shè)備在有交流電時(shí)是標(biāo)準(zhǔn)12V電壓，而在只有直流電時(shí)也是 12V電壓，使所配設(shè)備工作性能更穩(wěn)定，而且二極管是定值0. 7V，調(diào)試方便，更易于批量的 生產(chǎn)。
[0035] 本發(fā)明實(shí)施后有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：
[0036] 1、在雷雨天能保證設(shè)備正常工作，一是因?yàn)樵撾娫从羞^壓保護(hù)，保護(hù)可控硅正反 饋能力強(qiáng)，導(dǎo)通后將穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極電壓鉗位到0V，而且在無過壓時(shí)，保護(hù)可控硅處 于備份狀態(tài)，不會(huì)損壞，三是因?yàn)榉览坠艿哪蛪褐颠h(yuǎn)遠(yuǎn)低于穩(wěn)壓調(diào)整三極管的耐壓值，在受 雷擊時(shí)，防雷管優(yōu)先斷開，更全面地保護(hù)了電源，更保護(hù)了所配設(shè)備。
[0037] 2、適應(yīng)面廣，無論是市電高的地段還是市電低的地段，所配設(shè)備都能正常工作。
[0038] 3、具有過流保護(hù)的能力，如果所配設(shè)備發(fā)生了故障，使電流增加，過流保護(hù)二極管 立即導(dǎo)通形成對(duì)穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極分流，保護(hù)了電源不會(huì)損壞，故障消失，過流保護(hù)二 極管立即自行恢復(fù)，不會(huì)對(duì)穩(wěn)壓造成影響。
[0039] 4、實(shí)現(xiàn)了交直流共用，在有交流電時(shí)，蓄電池處于浮充狀態(tài)，所配設(shè)備正常工作， 無交流電時(shí)，蓄電池放電，所配設(shè)備也正常工作，相互不會(huì)影響。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040] 圖1是交直流防雷電源基本電路圖。
[0041] 圖中：101、整流輸出；102、防雷管；103、穩(wěn)壓調(diào)整管的基極電阻；104、電壓調(diào)整穩(wěn) 壓管；105、穩(wěn)壓調(diào)整三極管；106、過流保護(hù)電阻；107、過流保護(hù)二極管；108、門坎穩(wěn)壓管； 109、保護(hù)可控硅；110、保護(hù)可控硅靈敏度調(diào)整電阻；111、浮充電阻；112、放電三極管；113、 蓄電池；114、整流控制二極管；115、放電三極管基極控制電阻；116、電壓平衡二極管；117、 交直流電壓輸出端；118、電壓調(diào)整穩(wěn)壓管所串的電壓精調(diào)電阻。
[0042] 圖2是電壓調(diào)整穩(wěn)壓管是電壓穩(wěn)壓管與電阻、二極管串聯(lián)的形式與門坎穩(wěn)壓管是 門坎穩(wěn)壓管串聯(lián)兩個(gè)二極管的形式的電路圖。
[0043] 圖中：101、整流輸出；102、防雷管；103、穩(wěn)壓調(diào)整管的基極電阻；104、電壓調(diào)整穩(wěn) 壓管；105、穩(wěn)壓調(diào)整三極管；106、過流保護(hù)電阻；107、過流保護(hù)二極管；108、門坎穩(wěn)壓管； 109、保護(hù)可控硅；110、保護(hù)可控硅靈敏度調(diào)整電阻；111、浮充電阻；112、放電三極管；113、 蓄電池；114、整流控制二極管；115、放電三極管基極控制電阻；116、電壓平衡二極管；117、 交直流電壓輸出端；118、電壓調(diào)整穩(wěn)壓管所串的電壓精調(diào)電阻；119、門坎穩(wěn)壓管串聯(lián)的二 極管；120、電壓調(diào)整穩(wěn)壓管所串的電壓粗調(diào)二極管。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 圖1與圖2共同描述了具體實(shí)施的一種方式，其具體操作如下：
[0045] 1、按圖1或圖2選定三極管，防雷管、二極管與電阻，其中穩(wěn)壓調(diào)三極管選用高 反壓大功率三極管，NPN管，如3DD15 ;放電三極管選用高反壓大功率三極管，PNP管，如 TIP42C。防雷管擊穿電壓參數(shù)應(yīng)選低于三極管反壓值，可控硅選單向可控硅類。
[0046] 2、按圖1或圖2的線路圖焊接。
[0047] 3、調(diào)整電源輸出值：穩(wěn)壓調(diào)整三極管輸出值的調(diào)整，電壓調(diào)整穩(wěn)壓管作為一個(gè)定 值，電壓調(diào)整穩(wěn)壓管所串的電壓精調(diào)電阻可以在0. 7V以內(nèi)的電壓調(diào)整，如果有需要，還可 以按圖2所描述，再串聯(lián)一個(gè)二極管作為粗調(diào)；其規(guī)律是穩(wěn)壓管值越高輸出電壓越高，電阻 越大，輸出電壓越高，反之越低，所串聯(lián)的粗調(diào)二極管是二極管的個(gè)數(shù)越多，電壓越高，反之 越低。
[0048] 4、調(diào)整過壓保護(hù)參數(shù)。
[0049] (1)、用示波器的接在穩(wěn)壓源輸出端，用100伏的直流電壓點(diǎn)擊整流端，示波器顯 示輸出由正常電壓基本降為零，否則應(yīng)調(diào)試門坎穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，或是調(diào)整門坎穩(wěn)壓管串 聯(lián)的二極管的個(gè)數(shù)。
[0050] (2)、斷掉100伏的直流電壓，示波器顯示輸出端電壓正常，如果不正常就調(diào)整保 護(hù)可控硅靈敏度調(diào)整電阻的阻值。
[0051] 5、過流保護(hù)二極管的個(gè)數(shù)越多，所需的過流越大才能使過流保護(hù)二極管導(dǎo)通，過 少，會(huì)使過流保護(hù)二極管在平時(shí)處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以一般在兩個(gè)或四個(gè)之間，本線路設(shè)定為 兩個(gè)。
[0052] 6、調(diào)整放電三極管的性能：其一是當(dāng)整流有輸出時(shí)，測(cè)放電三極管發(fā)射極與集電 極電壓應(yīng)開路。其二是當(dāng)整流無輸出時(shí)，測(cè)放電三極管發(fā)射極與集電極電壓應(yīng)小于〇. 1，否 則改變放電三極管的基極控制電阻的阻值。
【權(quán)利要求】
1. 交直流防雷電源，其特征是：由交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧浞荼Ｗo(hù)單元、直流單元與電壓平衡 二極管共同組成； 其中：交流穩(wěn)壓?jiǎn)卧钦骱蟮妮敵鲞B接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的集電極，穩(wěn)壓調(diào)整三極管 的基極電阻一邊端頭連接在整流輸出，另一邊端頭連接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極，穩(wěn)壓調(diào)整 三極管的基極連接一只電壓調(diào)整穩(wěn)壓管到地線； 備份保護(hù)單元由防雷管、過壓保護(hù)電路與過流保護(hù)電路組成； 防雷管的一端連接整流輸出，另一端連接地線； 過流保護(hù)電路是：過流保護(hù)電阻一端連接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的發(fā)射極，過流保護(hù)電阻另 一端連接浮充接點(diǎn)，過流保護(hù)二極管的正極連接在穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極，過壓保護(hù)二極 管的負(fù)極連接到浮充接點(diǎn)上； 過壓保護(hù)電路是：保護(hù)可控桂的陽(yáng)極連接穩(wěn)壓調(diào)整三極管的基極，保護(hù)可控硅的陰極 接地線，保護(hù)可控硅的控制極連接兩路，一路是對(duì)地連接一個(gè)靈敏度調(diào)整電阻，另一路是連 接一個(gè)門坎穩(wěn)壓管后到浮充接點(diǎn)上； 直流單元是：浮充接點(diǎn)上連接浮充電阻的一端，浮充電阻的另一端連接蓄電池與放電 三極管的發(fā)射極，放電三極管的基極連接兩路，一路是連接基極控制電阻到地，另一路連接 整流控制二極管的負(fù)極，整流控制二極管的正極連接整流輸出； 電壓平衡二極管的正極連接浮充接點(diǎn)，另一端連接交直流電壓輸出端。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流防雷電源，其特征是：門坎穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值比電壓調(diào) 整穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值高。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流防雷電源，其特征是：門坎穩(wěn)壓管是門坎穩(wěn)壓管串聯(lián) 兩個(gè)二極管的形式。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的交直流防雷電源，其特征是：電壓調(diào)整穩(wěn)壓管是電壓穩(wěn)壓管 與電阻、二極管串聯(lián)的形式。
【文檔編號(hào)】H02H9/02GK203851027SQ201420261123
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】寧永重 申請(qǐng)人:重慶寧來科貿(mào)有限公司