專利名稱：動平衡開關式直流穩壓電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直流穩電源，特別是以動平衡開關方式實現自動穩壓的直流穩壓電源。
現有技術中的直流穩壓電源大致分三類即串聯穩壓電源，并聯穩壓電源和脈寬調制開關電源，其中，串聯穩壓電源須用大功率的電壓調整管來衰減整流器與電源負載之間多余的電壓，消耗功率的比例很大；并聯穩壓器須用單個或組合的穩壓管來分耗多余的電流。此外，它們普遍都要使用電源變壓器，因而一般只能得到總電功率效率的80％以下；特別是廣泛采用的50W以下的直流穩壓電源，總效率往往只能達到30％～40％；而且，若想用前述穩壓電源獲得大電流，低紋波的輸出電壓，還需采用濾波扼流圈或上萬微法的大容量電容器，顯然是不經濟的，而且調壓范圍也不可能做得很寬。脈寬調制開關電源的電功率總效率較前兩種為高，但須有一套固定頻率的脈沖發生器，電路結構較為復雜，成本也較高，功率開關管每次導通時間過長，電路的電效率很難超過90％，若再采用電源變壓器，效率就更低。
本實用新型的目的在于提供一種動平衡開關式直流穩壓電源，它是一種既不用電壓調整管，亦不用分流穩壓管，也勿需固定頻率的脈沖電路，更不需特殊元件和復雜電路便可實現穩壓、調壓的帶有正負輸出的直流穩壓電源。
本實用新型所指的動平衡開關式直流穩壓電源由電源殼體及其面板上的指示表頭、指示燈、調節旋鈕、輸入輸出線接頭，開關及殼體內的電子線路組成，電子線路由具有相同電路結構的正、負電源構成，電路主要包括用以反映輸出電壓變化的采樣環節，用以作為比較標準的基準電壓環節，用以比較輸出電壓相對基準電壓變化的比較環節及動平衡調整環節，其特征在于，電網輸入的a端與整流二極管正向連接，因而a端電壓為正半波時使二極管導通而直接進入正電源電路；電網輸入的b端與整流二極管反向連接，因而b端電壓為負半波時使二極管導通而直接進入負電源電路；比較環節由比較器，驅動晶體管和開關管組成，比較器的同相輸入端接基準電壓環節，反相輸入端同采用環節連接，比較器的輸出端接驅動管的基極，驅動管的發射極接地，其集電極與開關管的基極連接，開關管的發射極通過整流二極管接電網的輸入端，其集電極為電壓的輸出端；正負電源的基準電壓環節分別由正、負直流電源及可變電阻構成；采樣環節由采樣電阻構成；動平衡調節環節由并接在電壓輸出端上的電容構成。
本實用新型與現有技術相比其優點在于采用耗電極小的集成電路比較器來實時控制電源開關管的導通與截止，從而保證輸出電壓按動平衡方式穩定在所需數值上，電源開關管只能根據輸出電壓的浮動瞬通瞬斷，無長時間的導通發熱，損耗極小，因而整個穩壓電源的效率極高。由于可以不用變壓器而直接從220伏或380伏市電整流取得0到550伏以內各種電壓值的直流穩壓，電壓調整范圍極寬，輸出電流可以做到上千安培，不用濾波扼流圈和上千微法的大容量電容器，紋波電壓可以控制在6mv以內，還可軟起動，電功率總效率可高達99％以上。足以滿足所有電子設備與產品的使用要求，其電路又十分簡單，效率價格比大，因而極易推廣使用同時可以達到節約能源，降低對矽鋼片、鋼材和漆包線銅材的消耗之目的，社會及經濟效益都大。
本實用新型的一個具體的實施方案由附圖及其說明進一步給出，其中附

圖1為電路結構圖；附圖2為電源整機結構示意圖。
如圖1所示本電源由上半部分的正電源電路和下半部分的負電源電路組成。
電網輸入的a端通過過流、過壓保護器DW1和正向連接的整流極管D1與開關管Tr3的發射極連接；電網輸入的b端，通過反向連接的整流二極管D2與開關管Tr4的發射極連接。正、負電源的基準電壓環節分別由＋12V直流電源，電位器W1和－12V直流電源、電位器W2組成；采樣環節分別由R1、R2和R3、R4構成；R1與R2，R4與R3的連接端分別接IC1和IC2的反向輸入端，R2、R3的另一端接地，R3、R4的另一端分別接Tr3的集電極和Tr4的集電極；比較環節分別由比較器IC1和IC2，驅動管Tr1和Tr2開關管Tr3和Tr4，電阻R5和R6組成，IC1和IC2的同相輸入端分別接W1和W2，它們的輸出端分別接Tr1和Tr2的基極，Tr1和Tr2的射極接地，它們的集電極分別接Tr3和Tr4的基極，R5和R6分別并接在Tr3和Tr4的基極與射極之間，Tr3和Tr4的集電極分別為正、負電源的輸出端C端和d端，在它們與地之間分別并接有電容C1和C2；此外，還分別串接有電流表A1和A2，并接有電壓表V3和V4及發光二極管D3和D4及它們的限流電阻R7和R8。
電路的工作原理以正電源電路為例取樣點A的電位隨輸出電壓的高低而浮動。當電源處于關閉或正基準電壓未及建立時，V1＝0，A點的電位也為零，比較器IC1輸出負電壓強迫驅動管Tr1截止，從而令電源開關管Tr3截止，保證了穩壓電源無輸出。隨著基準電壓的建立，并且很快超過A點電位，比較器IC1的輸出立即翻轉成正電壓，促使Tr1飽和導通，從而Tr3飽和導通，經二極管D1整流的交流正半波電壓即通過Tr3對電容C1充電；C1起動平衡調整作用，當其電壓上升到一定數值時，使取樣點A的電位超過正基準電壓V1數毫伏時，比較器IC1的輸出立即翻轉或負電壓，促使Tr1截止；因而Tr3截止，C1的電壓隨即下降，A點的電位也跟著下降；當A點電位降到低于基準電壓V1數毫伏時，比較器IC1的輸出立即又翻轉成正電壓，從而又令Tr1及Tr3飽和導通，再次重復上述過程，如此周而復始，保證輸出電壓(＋E)穩定在一個固定值上；通過調節W1，改變基準電壓V1的數值，輸出電壓的數值也跟著改變，從而能夠保證取得任何所需的穩壓值。
負電源電路的工作原理同上。
在本實施例中，比較器采用型號為LM339或LM311等的集成電路。驅動管Tr1和Tr2分別為耐壓400V的NPW型和PNP型晶體管，Tr3和Tr4分別是耐壓400V的PNP型和NPN型開關管。
本電路的進一步改進是將取樣環節中的電阻R1和R3換成齊納二極管，以使電源的輸出紋波電壓能準確地控制在8mv以內；在D1與D2之后各加一個100uf的電容而建立初步穩壓，以避免開關管Tr2、Tr4在市電正弦波過零值上下的較長時間的通導而過多發熱。
附圖2為整機結構的一個例子，電路位于機殼內，電流電壓表頭A1、A2、V3、V4，二極管指示燈S1、D2、電壓值調節開關W1、W2，輸入輸出端a、b、c、d的接頭以及總開關K都設在面板上。
本實用新型除作為獨立的穩壓可調直流電源應用外，還可參與各電子設備的電路中作為電源電路單元。
權利要求1.一種動平衡開關式直流穩壓電流，其電路由具有相同電路結構的正負電源構成，主要包括采樣環節，基準電壓環節，比較環節和動平衡調整環節，其特征在于1)比較環節由比較器，驅動晶體管、開關管組成，比較器的同相輸入端同基準電壓環節連接，反相輸入端同采樣環節連接，比較器的輸出端接驅動管的基極，驅動管的發射極接地，其集電極與開關管的基極連接，開關管的發射極通過整流二極管接電網的輸入端，其集電極為直流穩壓的輸出端；2)正、負電源的基準電壓環節分別由正、負直流電源及可變電阻構成；3)動平衡調整環節由并接在電壓輸出端上的電容構成。
專利摘要本實用新型涉及一種動平衡開關式直流穩壓電源，其電子線路部分由具有相同電路結構的正、負電源構成，主要包括采樣環節，基準電壓環節，比較環節、動平衡調整環節；電路中不含變壓器、穩壓管等，結構雖簡單，但電路的電功率總效率卻能達到99％以上，并且可以連續取得從0～550伏以內的直流穩壓電壓值足以滿足眾多電子設備對直流穩壓電源的要求。
文檔編號G05F1/10GK2084212SQ91205389
公開日1991年9月4日 申請日期1991年4月9日 優先權日1991年4月9日
發明者王先倫 申請人:重慶人民廣播電臺