一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置。用變壓器次級高低壓繞組自動切換來增大輸入工作電壓范圍；用有回差的控制器控制電源切換來避免切換振蕩；用串聯(lián)觸發(fā)電阻實現(xiàn)靜態(tài)平衡并結(jié)合用常規(guī)RC動態(tài)平衡一起來解決可控硅串聯(lián)分壓失衡所致過壓損壞問題；用大功率場效應(yīng)管與穩(wěn)壓二極管構(gòu)成毫秒級并聯(lián)限壓保護再組合變壓器隔離、常規(guī)微秒級瞬態(tài)保護，構(gòu)成適合輸電線路地線取電的雷電與操作過電壓過壓的完整保護。實現(xiàn)電源了的超寬輸入電壓適應(yīng)能力，且不會對該電源造成負面影響。
【專利說明】
一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電氣領(lǐng)域，具體涉及一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種在線監(jiān)測裝置的使用越來越廣泛。在有些特殊環(huán)境下，監(jiān)測設(shè)備很難通過市電獲取電能，需要通過一些特殊的手段從設(shè)備周邊取得能量，而這類能量的輸出電壓極為不穩(wěn)定，變化范圍可以從幾伏電壓到上百伏電壓，如從輸電線路的架空地線獲取的能量就具有如此特征。
[0003]而要想從這種能源中獲取能量，我們采用的電源系統(tǒng)必須具有很寬的動態(tài)輸入適應(yīng)范圍。而目前絕大多數(shù)的電源工作范圍都比較窄，常規(guī)電源的輸入電壓范圍多為額定電壓的±20%，一些特殊的電源也只能達到額定電壓的±30%就算是具有很寬的輸入適應(yīng)能力了，但這些電源用到諸如架空防雷地線的取電上仍然無法滿足其劇烈的電壓波動，很容易出現(xiàn)電源損壞的情況。因此，本實用新型就是設(shè)計出一種輸入電壓在1V?120V范圍內(nèi)動態(tài)變化時仍然可以穩(wěn)定工作的電源裝置。
[0004]高壓輸電線地線取電基于電磁感應(yīng)原理，當(dāng)輸電線與地線耦合關(guān)系不變，輸電頻率不變時，感應(yīng)電壓與輸電電流和取電距離成正比。輸電電流因負荷變化和線路運行方式不同會在很大范圍內(nèi)變化，特別是最小負荷值的變化，造成此類電源的工作區(qū)間受線路電流和取電距離制約。提高此類電源設(shè)備的工作電壓范圍是開發(fā)此類電源的重要目標(biāo)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服上述【背景技術(shù)】的缺陷，本實用新型提供一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題本實用新型的所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，包括變壓器，變壓器的原邊LI用于連接輸入電壓源，副邊包括次級繞組L3和次級繞組L2，次級繞組L2與原邊LI的變壓比為1:1，次級繞組L3與原邊LI的變壓比為X:1，X的值為大于I的整數(shù)；
[0008]次級繞組L3的輸出端通過整流器BD2連接微觸發(fā)可控硅電路，次級繞組L2的輸出端通過整流器BDl，還包括控制器K，控制器K的輸出端連接光耦合器的一端，光耦合器的另一端連接整流器BDI的接地端；
[0009]整流器BDI的輸出端和微觸發(fā)可控娃電路的輸出端并聯(lián)作為電壓輸出端，電壓輸出端用于連接用電設(shè)備。
[0010]較佳地，微觸發(fā)可控硅電路包括兩個同向串聯(lián)的二極管Tl和T2，二極管Tl的陽極連接整流器BD2的輸出端，二極管Tl的陰極連接二極管T2的陽極，二極管T2陰極作為微觸發(fā)可控硅電路的輸出端與整流器BDl的輸出端并聯(lián)，用于連接用電設(shè)備。
[0011]較佳地，二極管Tl和二極管T2均設(shè)有平衡動態(tài)分壓電路和平衡靜態(tài)分壓電路。
[0012]較佳地，光耦合器包括串聯(lián)的整流二極管Ul、整流二極管U2和電阻R5，整流二極管Ul的陽極連接控制器的輸出端，整流二極管Ul的陰極連接整流二極管U2的陽極，整流二極管U2的陰極連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接整流器BDl的接地端。
[0013]較佳地，電壓輸出端并聯(lián)有鉗位限壓保護電路，包括穩(wěn)壓二極管V4、穩(wěn)壓二極管V5、電阻R6和場效應(yīng)管Q1。
[0014]較佳地，在次級繞組L3和次級繞組L2的輸出端均設(shè)有瞬態(tài)過壓抑制電路。
[0015]較佳地，瞬態(tài)過壓抑制電路包括并聯(lián)的工模旁路電容和TVS二極管。
[0016]本實用新型的有益效果在于:用變壓器次級高低壓繞組自動切換來增大輸入工作電壓范圍；用有回差的控制器控制電源切換來避免切換振蕩；用串聯(lián)觸發(fā)電阻實現(xiàn)靜態(tài)平衡并結(jié)合用常規(guī)RC動態(tài)平衡一起來解決可控硅串聯(lián)分壓失衡所致過壓損壞問題；用大功率場效應(yīng)管與穩(wěn)壓二極管構(gòu)成毫秒級并聯(lián)限壓保護再組合變壓器隔離、常規(guī)微秒級瞬態(tài)保護，構(gòu)成適合輸電線路地線取電的雷電與操作過電壓過壓的完整保護。實現(xiàn)電源了的超寬輸入電壓適應(yīng)能力，且不會對該電源造成負面影響。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型實施例1的電路結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。
[0019]本實施例如圖1所示，一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，包括變壓器，變壓器的原邊LI用于連接輸入電壓源，副邊包括次級繞組L3和次級繞組L2，次級繞組L2與原邊LI的變壓比為1:1，次級繞組L3與原邊LI的變壓比為X:1，X的值為大于I的整數(shù);本實施例的X=4，也即次級繞組L3與原邊LI的變壓比為4:1。
[0020]次級繞組L3的輸出端通過整流器BD2連接微觸發(fā)可控硅電路，次級繞組L2的輸出端通過整流器BDl，還包括控制器K，控制器K的輸出端連接光耦合器的一端，光耦合器的另一端連接整流器BDI的接地端；
[0021 ]整流器BDI的輸出端和微觸發(fā)可控娃電路的輸出端并聯(lián)作為電壓輸出端，電壓輸出端用于連接PWM開關(guān)電源電路的輸入端。
[0022 ]微觸發(fā)可控硅電路包括兩個同向串聯(lián)的二極管TI和T2，二極管TI的陽極連接整流器BD2的輸出端，二極管Tl的陰極連接二極管T2的陽極，二極管T2陰極作為微觸發(fā)可控硅電路的輸出端與整流器BDl的輸出端并聯(lián)，用于連接用電設(shè)備。
[0023]二極管Tl和二極管T2均設(shè)有平衡動態(tài)分壓電路和平衡靜態(tài)分壓電路。二極管Tl的平衡動態(tài)分壓電路包括由Rl和Cl組成的串聯(lián)RC電路，二極管Tl的平衡靜態(tài)分壓電路包括電阻R3和三極管01，二極管T2的平衡動態(tài)分壓電路包括由R2和C2組成的串聯(lián)RC電路，二極管T2的平衡靜態(tài)分壓電路包括電阻R4和三極管02。采用可控硅串聯(lián)接線方式，是避免輸電線沖擊電流對可控硅器件的過壓沖擊。為了解決分壓失衡過壓，用串聯(lián)RC電路來平衡動態(tài)分壓;用觸發(fā)電阻串聯(lián)來平衡靜態(tài)分壓。
[0024]光耦合器包括串聯(lián)的整流二極管Ul、整流二極管U2和電阻R5，整流二極管Ul的陽極連接控制器的輸出端，整流二極管Ul的陰極連接整流二極管U2的陽極，整流二極管U2的陰極連接電阻R5的一端，電阻R5的另一端連接整流器BDl的接地端。
[0025]電壓輸出端并聯(lián)有鉗位限壓保護電路，包括穩(wěn)壓二極管V4、穩(wěn)壓二極管V5、電阻R6和場效應(yīng)管Q1。通過前衛(wèi)限壓保護電路可抑制毫秒級瞬態(tài)過電壓，其措施為在電壓輸出端并聯(lián)由R6、V4、V5、和大功率場效應(yīng)管Ql組成的鉗位限壓保護，則當(dāng)脈沖過壓發(fā)生時，V5擊穿，Ql泄壓，Vl得到鉗位，脈沖壓降被移到變壓器漏抗和電源內(nèi)阻上。V4限制保護動作時的Vgs而保護Ql的柵極不被擊穿。限流電阻R6用于保護V5和V4。
[0026]在次級繞組L3和次級繞組L2的輸出端均設(shè)有瞬態(tài)過壓抑制電路。瞬態(tài)過壓抑制電路包括并聯(lián)的工模旁路電容和TVS 二極管，瞬態(tài)過壓抑制電路對變壓器主要起隔離雷電的作用，對于靜電感應(yīng)過電壓和其他方式的耦合的微秒級瞬態(tài)過電壓的抑制。
[0027]次級繞組L3的瞬態(tài)過壓抑制電路中，工模旁路電容包括電容C21和電容C22，TVS二極管為TV2;次級繞組L2的瞬態(tài)過壓抑制電路中，工模旁路電容包括電容C23和電容C24，TVS二極管TVl。
[0028]本實施例所述裝置的工作過程如下:
[0029]本專利技術(shù)是在PWM開關(guān)電源電路前，采用變壓器次級高低壓繞組自動切換來實現(xiàn)。
[0030]T1、T2受控制器K控制，當(dāng)電壓輸出端的輸出電壓超過VH值控制器輸出高電平；當(dāng)電壓輸出端的輸出電壓低于VL后輸出為低電平，即它設(shè)計為觸發(fā)電壓有回差的控制器。VH和VL由用戶根據(jù)需要預(yù)先設(shè)定好，并儲存在控制器內(nèi)。
[0031]當(dāng)電壓輸出端的輸出電壓未過VH前，因控制器輸出低電平，光耦合器截止，T1、T2注入觸發(fā)電流導(dǎo)通。整流器BDl的電壓被封鎖，電壓輸出端的輸出電壓為4倍電壓整流輸出。
[0032]這是在輸電線路的電流較低時，地線感應(yīng)電壓較低的情況下，變壓器繞組供電來提高PffM輸入電壓使其能工作。
[0033]當(dāng)?shù)鼐€感應(yīng)電壓隨輸電電流增加，使電壓輸出端的輸出電壓超過換高值VH時，控制器輸出高電平，光耦合器輸入電流而導(dǎo)通，T1、T2因觸發(fā)電流被旁路而截止。次級繞組L3的整流電壓被截止，整流器DBl的封閉電勢解除，電壓輸出端的輸出電壓由變壓比為1:1的刺激繞組L2整流供電。
[0034]繞組切換是避免在輸電線路大電流情況下高變比繞組的供電使PWM輸入過壓。在通常和高線路負荷時，變壓器按I: I變比對PffM供電。
[0035]整流電源切換后，電壓輸出端的輸出電壓會因變壓器二次繞組變比原因而下降。這要求VH值設(shè)計為當(dāng)切換后下降的電壓輸出端的輸出電壓值還高于PffM最低工作電壓。
[0036]當(dāng)線路電流下降后，電壓輸出端的輸出電壓低于VL后，控制器輸出低電平，整流電源再度切換到倍壓繞組供電。同理，因控制器回差的引入，切換升壓后的電壓輸出端的輸出電壓仍低于VH，不會造成反復(fù)切換振蕩。
[0037]本實施例實現(xiàn)電源了的超寬輸入電壓適應(yīng)能力，波動范圍為額定輸入電壓的12.5%?150%不會對該電源造成任何負面影響。
[0038]應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應(yīng)屬于本實用新型所附權(quán)利要求的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，其特征在于:包括變壓器，所述變壓器的原邊LI用于連接輸入電壓源，副邊包括次級繞組L3和次級繞組L2，所述次級繞組L2與原邊LI的變壓比為1:1，所述次級繞組L3與原邊LI的變壓比為X:1，所述X的值為大于I的整數(shù)； 所述次級繞組L3的輸出端通過整流器BD2連接微觸發(fā)可控硅電路，所述次級繞組L2的輸出端通過整流器BDl，還包括控制器K，所述控制器K的輸出端連接光耦合器的一端，所述光耦合器的另一端連接所述整流器BDl的接地端； 所述整流器BDl的輸出端和所述微觸發(fā)可控硅電路的輸出端并聯(lián)作為電壓輸出端，所述電壓輸出端用于連接用電設(shè)備。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，其特征在于:所述微觸發(fā)可控硅電路包括兩個同向串聯(lián)的二極管Tl和T2，二極管Tl的陽極連接整流器BD2的輸出端，二極管Tl的陰極連接二極管T2的陽極，二極管T2陰極作為所述微觸發(fā)可控硅電路的輸出端與所述整流器BDl的輸出端并聯(lián)，用于連接用電設(shè)備。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，其特征在于:所述二極管Tl和所述二極管T2均設(shè)有平衡動態(tài)分壓電路和平衡靜態(tài)分壓電路。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，其特征在于:所述光耦合器包括串聯(lián)的整流二極管U1、整流二極管U2和電阻R5，所述整流二極管Ul的陽極連接所述控制器的輸出端，所述整流二極管Ul的陰極連接所述整流二極管U2的陽極，所述整流二極管U2的陰極連接電阻R5的一端，所述電阻R5的另一端連接所述整流器BDl的接地端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，其特征在于:所述電壓輸出端并聯(lián)有鉗位限壓保護電路，包括穩(wěn)壓二極管V4、穩(wěn)壓二極管V5、電阻R6和場效應(yīng)管Ql ο6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，其特征在于:在所述次級繞組L3和所述次級繞組L2的輸出端均設(shè)有瞬態(tài)過壓抑制電路。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有寬動態(tài)輸入適應(yīng)能力的電源裝置，其特征在于:所述瞬態(tài)過壓抑制電路包括并聯(lián)的工模旁路電容和TVS 二極管。
【文檔編號】H02M7/217GK205544984SQ201620139842
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月25日
【發(fā)明人】唐永文, 楊明彬, 樊海峰, 賀岺, 張仲秋, 賀順生, 黃秦軍, 魏娜, 粱泉忠, 程小平
【申請人】國網(wǎng)青海省電力公司海南供電公司, 國網(wǎng)青海省電力公司, 國家電網(wǎng)公司, 陜西佳潤科技有限責(zé)任公司