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NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源的制作方法

文檔序號:11133143閱讀:626來源:國知局
NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源的制造方法與工藝

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

電源是一個古老的話題,因為從有電子線路開始的第一天,就開始對電源的研究,因為一切電子電路都必須要電源才能工作。

電源也是一個新鮮的的話題,因為在電子技術(shù)日新月異發(fā)展的今天,技術(shù)在不斷更新,需要適應(yīng)各種發(fā)展的需要的新電源。所以對電源的研究,一直是社會研究的重點。

穩(wěn)壓源是電子產(chǎn)品重要的組成部分,其性能的優(yōu)異,直接關(guān)系到整體的性能,所以目前有很多優(yōu)秀的穩(wěn)壓電源集成電路,如78系列,79系列等等。上述這些集成系列雖然 有很多優(yōu)點,但它是一種普及型的穩(wěn)壓電路 仍然不能滿足目前電子產(chǎn)品日新月異的的需要。例如,這上述穩(wěn)壓集成電路雖有保護,但是不能監(jiān)測,更不能實現(xiàn)光與聲音共存的監(jiān)測與保護。

例如本企業(yè)曾申請了多個關(guān)于保安器材的產(chǎn)品。這些器材的產(chǎn)品對電源的要求就很高,苛求度將遠遠高于普通家電,按傳統(tǒng)的的設(shè)計方案是不能勝任的。原因如下:

一、電源往往是電器,最易出故障的重點部位。特別是在雷雨季節(jié)到來之際,對普通家電,可以采用撥掉電源來預(yù)防,在需要用時,(如需要看電視時),重新插上。否則無法看電視,提示性很強,可以立即恢復,而保安類產(chǎn)品相對很困難,因為在撥掉電源后,不易直觀提醒,只能靠回憶,但高節(jié)奏的生活,容易忘掉,成為保安空白。

二、現(xiàn)在雖然有避雷器類的產(chǎn)品,但具了解,其吸穿在100伏以內(nèi)的很難買到,更別說是在30伏以內(nèi)的(現(xiàn)在的78系列,輸入電壓只能為30伏)。

三、一般的家電發(fā)生故障,維修方便。但保安類產(chǎn)品,需要定點維修。而這種維修,需要搶時間,因此如何能準確地判斷出故障產(chǎn)生的部位,是電源,還是負載。

四、除了雷擊外,電網(wǎng)的波動,也是容易引起電子產(chǎn)品易損壞的重要原因,因此必需要有更強的適應(yīng)能力。

五、特別重要的一點是,無法可靠而準確地對保安器進行監(jiān)測?,F(xiàn)在的產(chǎn)品,只能定期地進行模擬實驗,以檢驗產(chǎn)品現(xiàn)在處于正?;蚍钦顟B(tài),但是這種模擬只是一種被動式的監(jiān)測與檢驗,因為這種監(jiān)測是有次數(shù)的,不是一有問題就能主動的被人為發(fā)現(xiàn),從而加以解決。

業(yè)內(nèi)人事都知道,如果負載發(fā)生故障,其電源電壓,與負載總電流會發(fā)生嚴重變化,因此可以從電源的工作變化來觀察與檢驗整個負載的工作狀態(tài)。在貴重的儀器中,有專門的儀器進行觀察,但是那樣的成本高,難以普及。

但是目前的多數(shù)資料介紹,技術(shù)主要情況如下:

1、多數(shù)資料的介紹只能對電流進行粗糙的監(jiān)測(如電流有無的監(jiān)測),如附圖3所示。而不能對電流的變化進行放大后監(jiān)測,因而存在兩方面的不足,一是無法引出聲訊檢測信號,二是檢測的精度達不到要求。其常用線路如圖3。

2、只能做到某點的某一方面的監(jiān)測與保護,如只能實現(xiàn)對電流,或電壓的監(jiān)測與保護,而不能做到電流與電壓共存的全面監(jiān)測與保護。

3、只能做到故障區(qū)域一個方面的監(jiān)測或保護,如是外界因素(雷擊與市電)而造成的過壓保護,或?qū)ω撦d原因造成的過流保護,但是卻不能實現(xiàn)對電源本身出現(xiàn)問題而產(chǎn)生的監(jiān)測與保護,(因為電源常常是故障產(chǎn)生的重點區(qū)域),因此不能做到多個面的、即多點的共同監(jiān)測多種保護。

4、在監(jiān)測的效果不能實現(xiàn)光與聲的共存的警示,因而提示性不強,同時維修人員也不能根據(jù)指示迅速與準確地判斷出故障發(fā)生的區(qū)域。

5、缺乏響應(yīng)快,過壓保護的閥值為靈活可調(diào)線路。

6、缺乏全面與價格的統(tǒng)一,多種先進效果與可操作性的統(tǒng)一的線路。

7、本型的顯著特點是。

由于上述上原因,所以現(xiàn)有資料難以解決提出的5點問題。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

為彌補現(xiàn)有穩(wěn)壓電路功能的不足,本發(fā)明的手段一是,以三極管連成一種串聯(lián)在通道線路中電流放大管形式,實現(xiàn)對線路電流的變化進行監(jiān)測與保護,二是對線路中整流輸出與穩(wěn)壓輸出關(guān)鍵兩點,進行監(jiān)測與保護,三是采用聲光共存效果的監(jiān)測與保護效果,其目的是創(chuàng)新一種集監(jiān)測,保護,穩(wěn)壓一體,并有著多種亮點的電源電路,從而大大豐富電子線路中電源線路,推動電源電子線路的發(fā)展。

本發(fā)明所采用措施是,

1、NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源由防雷器,通道二極管單元,通道取樣單元,前級放大單元,三端集成穩(wěn)壓電路,電流監(jiān)測單元,電流監(jiān)測顯示單元,電流保護起動單元,整流輸出端過壓保護起動單元,互補電路,限壓單元,閥值連續(xù)可調(diào)單元,穩(wěn)壓輸出端監(jiān)視保護單元,故障系統(tǒng)聲光指示單元組成。

NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源形成了NPN三極管串聯(lián)在通道線路中以電流放大管方式實現(xiàn):一是實現(xiàn)對線路電流的變化進行監(jiān)測與保護,二是對線路中整流輸出與穩(wěn)壓輸出關(guān)鍵兩點,進行監(jiān)測與保護,三是采用聲光共存效果的監(jiān)測與保護效果的NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源。

通道二極管單元由數(shù)個二極管串聯(lián)而成。

通道取樣單元由取樣電阻、隔離電阻二、隔離二極管一組成。

其連接方式是:電流監(jiān)測管的集電極接整流輸出,通道二極管單元接在電流監(jiān)測管的集電極與基極之間,取樣電阻的一端接電流監(jiān)測管的基極,另一端接前級放大單元中前級三極管的集電極,隔離電阻二的一端接電流監(jiān)測管的發(fā)射極,隔離電阻二的另一端接隔離二極管正極,隔離二極管負極與前級放大單元中前級三極管的集電極連接。

前級放大單元由前級三極管與基極電容組成。

限壓單元限壓單元由上偏電阻、下偏電阻與限壓穩(wěn)壓管組成。

其連接方式是:上偏電阻接在前級三極管的集電極與基極之間,下偏電阻接在前級三極管的基極與地線之間,基極電容與下偏電阻并聯(lián),限壓穩(wěn)壓管的一端接前級三極管的基極,限壓穩(wěn)壓管的另一端接地線。

電流監(jiān)測單元由電流監(jiān)測管、電流啟動控制管、控制電阻組成。

電流保護單元由或門二極管一與啟動電阻一組成。

電流監(jiān)測顯示單元由隔離電阻一與發(fā)光管一組成。

控制電阻的一端接前級三極管的集電極,控制電阻的另一端接電流啟動控制管的基極,電流啟動控制管的發(fā)射極與電流監(jiān)測管的發(fā)射極相接,電流啟動控制管的集電極為兩路,一路與電流監(jiān)測顯示單元隔離電阻一的一端相接,隔離電阻一的另一端接發(fā)光管一到地線,另一路與電流保護單元啟動電阻一的一端相接,啟動電阻一的另一端接或門二極管一的正極,或門二極管一的負極接互補電路中互補電路NPN管的基極。

整流輸出端過壓保護起動單元由門坎穩(wěn)壓管二、或門二極管二、啟動電阻二、隔離二極管二組成。

其連接方式是:門坎穩(wěn)壓二的一端連接整流輸出,門坎穩(wěn)壓管二的另一端接啟動電阻二的一端,啟動電阻二的另一端接或門二極管二到互補電路中互補電路NPN管的基極,隔離二極管二的正極接前級三極管的基極,隔離二極管的負極接互補電路NPN管的集電極。

互補電路由互補電路NPN管、互補電路PNP管、微分式反饋電容、反饋電阻、放電電阻一、交連電阻、放電電阻二組成。

反饋電阻連接在互補電路NPN管的集電極與互補電路PNP管的基極之間,微分式反饋電容的一端接互補電路PNP管的集電極,微分式反饋電容的另一端接反饋電阻到互補電路NPN管的基極,放電電阻一接在互補電路NPN管的基極與地線之間,放電電阻二接在互補電路PNP管的集電極與地線之間,互補電路NPN管的發(fā)射極接地線,互補電路PNP管的發(fā)射極接前級三極管的集電極。

閥值連續(xù)可調(diào)單元由穩(wěn)壓可調(diào)三極管、穩(wěn)壓可調(diào)上偏、穩(wěn)壓可調(diào)上偏保護、穩(wěn)壓可調(diào)下偏組成。

穩(wěn)壓輸出端監(jiān)視保護單元由保護可控硅、觸發(fā)電阻、發(fā)光管三組成。

其連接方式是:穩(wěn)壓可調(diào)上偏的一端接穩(wěn)壓電壓輸出,穩(wěn)壓可調(diào)上偏的另一端串聯(lián)穩(wěn)壓可調(diào)上偏保護到穩(wěn)壓可調(diào)三極管的基極,穩(wěn)壓可調(diào)三極管的集電極接一個電阻到穩(wěn)壓電壓輸出,穩(wěn)壓可調(diào)三極管的基極接穩(wěn)壓可調(diào)下偏到穩(wěn)壓可調(diào)三極管的發(fā)射極。

觸發(fā)電阻的一端接穩(wěn)壓可調(diào)三極管的發(fā)射極,觸發(fā)電阻的另一端接保護可控硅的控制極,保護可控硅的陰極接地線,發(fā)光管三的正極接互補電路NPN管的集電極,發(fā)光管三的負極接保護可控硅的陽極。

三端集成穩(wěn)壓電路的輸入端接前級三極管的發(fā)射極,三端集成穩(wěn)壓電路的輸出端即是穩(wěn)壓電壓輸出,也即是NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源的輸出。

故障系統(tǒng)聲光指示單元由語音體、隔離電阻三、發(fā)光管二組成。

語音體接在互補電路PNP管的集電極與地線之間,隔離電阻三的一端接互補電路PNP管的集電極,隔離電阻三的另一端接發(fā)光管二到地線。

2、微分式反饋電容是無極電容。

3、防雷器接在整流輸出與地線之間,防雷器選用耐壓值35V以下的。

進一步說明:

一、NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源實現(xiàn)對總電流監(jiān)測與保護的說明。

(1)、其意義。

本監(jiān)測與保護主要是:電流監(jiān)測管(圖2中的101)為NPN三極管,過流啟動控制管為PNP三極管,(圖2中的121),并由NPN與PNP兩三極管連成了一種特殊的串聯(lián)(線路的)放大線路。由于三極管能對變化的電流進行放大,所以突出的效果:一是有很高的靈敏度,二是能對負載與三端集成穩(wěn)壓電路兩方面出現(xiàn)的故障進行監(jiān)測與保護,因而監(jiān)測與保護全面。

(2)、形成的原理。

主通道二極管單元(圖2中的102)的連接使電流監(jiān)測管的集電極與基極形成2.1伏以上的反壓,使電流監(jiān)測管具備了工作的必要條件,用一個電阻即是取樣電阻(圖2中的103)串在了電流監(jiān)測管的基極與發(fā)射串聯(lián)的隔離電阻二、隔離二極管一支路輸出端之間,可以取出電流的大小變化情況。發(fā)射極所串聯(lián)的隔離二極管一(圖2中的107)主要起到兩重作用,一是隔離作用,即是主通道的總電流被隔離不會反流到發(fā)射極所連的顯示部分,造成電流顯示誤判。反之發(fā)射極產(chǎn)生的電流必定是電流監(jiān)測管放大后的電流。二是成為電流監(jiān)測管的重要通道作用,使電流監(jiān)測管的集電極,反壓高于基極,同時也更高于發(fā)射極,因而使三極管滿足工作的所有條件。也即是當取樣電阻的壓降滿足該管的正向偏置時,該管導通。當該管導通后,過流啟動控制管(圖2中121)的發(fā)射極才可能有電流,成為該管開通的必要條件。所以當取樣電阻的電壓在大于1.4伏時,(電流監(jiān)測管的基極與發(fā)射極正向電壓為0.7伏,過流啟動控制管發(fā)射極與基極正向偏置仍為0.7伏,)兩管同時開通,輸出電流激勵互補電路動作翻轉(zhuǎn)?;パa電路NPN三極管(圖2中207)集電極為低位,立即鉗位前級三極管(圖2中301)關(guān)閉,發(fā)射極不再有輸出。同時互補電路PNP管(圖2中208)集電極輸出電流激勵語音體(圖2中211)與發(fā)光管二(圖2中214)警示。

(3)、效果與特點分析。

A、由互補電路具有強烈的正反饋,所以當過流時產(chǎn)生的保護時,在翻轉(zhuǎn)過程中是“雪崩”式的,響應(yīng)極快。

B、由于主通道二極管具有很小的內(nèi)阻,所以無論電流多大其兩端電壓均會只有1.4伏左右。而取樣電阻的電壓不會超過1.4伏就會動作,所以對整流輸出端不會造成有效電壓的較大下降。

C、監(jiān)測很靈敏。在電流監(jiān)測管采用NPN三極管放大,且與過流啟動控制管(圖2中的121)配合后,有很高的靈敏度。由于過流監(jiān)測與保護是一種重要監(jiān)測與保護,其故障涉及面廣,因素包括外界與內(nèi)因兩方面,采用兩管的組合后其輸出形成了“與”的關(guān)系,可以進一步避免監(jiān)測與保護的失誤。

D、監(jiān)測很準確。由于取樣電阻(圖2中的103)的兩端電壓超過1.4伏;即是兩管的正向偏置后,就有輸出,反之無輸出,所以使監(jiān)測與保護準確而可靠。

E、由于產(chǎn)生電流過大的原因有外界因素,在外界故障消除后電流可能變小,所以指示能夠自愈的。

二、NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源 對整流輸出端重點監(jiān)測與保護點的過壓速斷監(jiān)測與保護的說明。

(1)、意義。

該電路主要針對外界有意外形成的保護,如雷擊,或市電外線路意外引起的升高。雖然現(xiàn)在市面有避雷器產(chǎn)品,但是吸穿電壓在100伏以下的產(chǎn)品很難買到,更別說是36伏以下的產(chǎn)品。

(2)、形成的原理。

當整流輸出有較高的電壓,且超過門坎穩(wěn)壓管一(圖2中的201)的穩(wěn)壓值電壓后,保護支路導通,使互補電路迅速作用。

由于互補電路設(shè)計有正反饋支路,因而響應(yīng)極快,使互補電路NPN管(圖2中的207)集電極為雪崩變低,因而鉗位三端集成穩(wěn)壓電路輸入端的前級三極管(圖2中的301)迅速截止,產(chǎn)生速斷因而形成保護。

由于互補電路PNP管(圖2中的208)由截止變?yōu)轱柡偷倪^程中,該管集電極有電,所以帶動發(fā)光管二發(fā)光(圖2中的214),其語音體(圖2中的211)發(fā)聲。

(3)、線路特點分析。

由于互補電路有強烈的正反饋,所以保護為雪崩式,其效果一是響應(yīng)極快,二是互補電路NPN管集電能迅速到零位,所對前級三極管的基極能迅速降零位。

由于互補電路設(shè)計的反饋為微分狀態(tài)的強烈的正反饋,所以有以下優(yōu)點:一是當雷擊或過壓結(jié)束,會自動恢復,因為微分式反饋電容(圖2中的209)具有時間性。二是如果雷擊或過壓為連續(xù)的為瞬態(tài),但是因為存在正反饋,所以將時間進行了延時,進一步減少了沖擊風險。三是因為反饋支路有充電與放電的兩個時間常數(shù),在這兩個時間常之內(nèi),互補電路PNP管處于導通狀態(tài),所以此時發(fā)光管二與語音體指示均有反應(yīng),不會因過壓時間過短而產(chǎn)生監(jiān)測指示的失效。

由于本部分的門坎支路中的門坎穩(wěn)壓管一的穩(wěn)壓值,可以很方便地找到,所以門坎值高計靈活,也可以很方便的實施。

由于互補電路PNP管在翻轉(zhuǎn)時有高位輸出,所以光與聲的警示很可靠。

(4)、防雷與過壓保護效果好的措施說明。

主要原因是采用多重保護設(shè)計。

整流輸出端對連有避雷器,有雷擊時,其涌流將速入地,形成 防雷第一級保護。由于總通道級中設(shè)計有前級三極管,該管采用了高反壓三極管,其反壓可為400伏,抗反壓能力強(一般三端集成穩(wěn)壓電路只有35伏),所以形成二極保護。加之前級三極管對地連接有限壓穩(wěn)壓管(圖2中的305),該管基極上偏電阻(圖2中的302)成為降壓電阻,可防涌流,確保基極基本穩(wěn)定,因而可保證基本的輸出穩(wěn)定,所以形成第三極防雷保護。特別是設(shè)計有過壓速斷保護,能起到了良好的保護作用,所以整體電路防雷性能強。

三、對三端集成穩(wěn)壓電路的輸出端監(jiān)測與保護點的過壓速斷監(jiān)測與保護的說明。

(1)、意義。

該保護主要是檢查三端集成穩(wěn)壓電路內(nèi)部損壞后產(chǎn)生的一種保護,如果三端集成穩(wěn)壓電路損壞,其輸出的穩(wěn)壓值必定會升高,則對負載產(chǎn)生過壓的嚴重危害,由于是電源常常故障損害的重點部位,所以有必要對單獨進行監(jiān)測與保護。

(2)、形成的原理。

當穩(wěn)壓輸出端電壓升高后,閥值連續(xù)可調(diào)單元所形成的門坎電壓突破,保護可控硅(圖2中的602)。迅速飽和導通,鉗位三端集成穩(wěn)壓電路(圖2中的401)輸入端的前級三極管(圖2中的301)的基極,迅速關(guān)閉電源,而形成保護。

保護可控硅飽和導通,保護可控硅控制極所接的發(fā)光管三(圖2中的601)通電,所以有長亮的光指示。

(3)、線路特點分析。

A、該點保護的門坎采用連續(xù)可調(diào)的三極管模擬電路,所以保護適應(yīng)面很廣。

以78系列為例,三端集成穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓值不一樣,如穩(wěn)壓值分別有5伏,6伏,8伏12伏,所以過壓的標準不一樣。而對應(yīng)的穩(wěn)壓二極管不好與此配合。由于三端集成穩(wěn)壓電路輸出端保護支路的門坎值是采用了連續(xù)可調(diào)的三極管模擬電路,其模擬的穩(wěn)壓二極管的門坎值選擇靈活且連續(xù)可調(diào),因而設(shè)計保護的標準可以靈活制定,不會受到限制,所以可以適應(yīng)所有三端集成穩(wěn)壓電路。形成的原理是,當該管的上偏電阻阻增加后,該電阻上分壓增大,基極與發(fā)射極的分壓減少,也由于三端集成穩(wěn)壓電路輸出端的保護可控硅有強列的正反饋,所以保護是雪崩式的,很迅速,保護有力。

由于這種保護是因為三端集成穩(wěn)壓電路損壞而引起,必需修理,所以這種保護不會自愈,所以指示燈只長期亮,一直要告之使用者,直到修復。

四、三處發(fā)光管與語音體指示共存的好處說明。

因為有聲響,所以維護者可以很靈感地收到報警信息,引起注意。

所形成的兩點過壓監(jiān)測與總電流監(jiān)測,所以可以很方便地進行分析與判斷出故障的區(qū)域。其中邏輯如下:

1、三端集成穩(wěn)壓電路發(fā)生故障時,發(fā)光管二(圖2中的214)與發(fā)光管三(圖2中的601),均會閃亮,同時語音體(圖2中的211)會出現(xiàn)聲響。

2、負載電路發(fā)生故障時,發(fā)光管一(圖2中的105)長亮,同時會出現(xiàn)聲響。

3、整流輸出電壓過高,發(fā)光管二會亮,同時會出現(xiàn)聲響。

4、發(fā)光管閃亮后恢復,表示故障自動排除,告訴使用者可能存在市電有波動的情況,或外線有一定故障。需要檢查維修。

五、三端集成穩(wěn)壓電路電路輸入端的前級三極管設(shè)計的說明。

前級三極管(圖2中的301)可以承受很高的反壓,所以對三端集成穩(wěn)壓電路有很好的保護作用。

(1)、在基極用下偏電阻(圖2中的303)代替基極傳統(tǒng)下偏穩(wěn)壓管的意義

該管的基極電壓由上偏電阻(圖2中的302)與下偏電阻(圖2中的303)分壓成一個固定電壓,在正常的市電時,這個電壓符合三端集成穩(wěn)壓電路的輸入電壓的正常要求,也是穩(wěn)定的。但在波動時,一是基極電容(圖2的中304)不能躍變,減少了這種變化,二是如果存在波動,由于發(fā)射極的輸出在一個較大的區(qū)間均能滿足三端集成穩(wěn)壓電路的輸入電壓要求。但用這種下偏電阻代替卻大大地提高了基極回路的可靠性。其原因是僅管在理論上,電阻與穩(wěn)壓管的可靠性基本一樣,但因?qū)嶋H的生產(chǎn)后,經(jīng)過了流水線后,穩(wěn)壓管的可靠性將大大于電阻。

(2)、基極連接有限壓穩(wěn)壓管(圖2中的305)的意義。

當整流輸出電壓過高,如雷擊涌壓很大,該管基極電壓猛升,當達到限壓穩(wěn)壓管限壓之值時,該路開通,因此該管輸出仍不會高于后級的三端穩(wěn)壓集成電路輸入端最高電壓。由于在正常情況下,該限壓穩(wěn)壓管被低的基極電壓鉗位,即是上偏電阻與下偏電阻的分壓值低于限壓穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值,所以該管無電流通過,處于斷流狀,所以不產(chǎn)生電磨損,不會損壞。這樣將大大提高了該限壓穩(wěn)壓管(圖2中的305)的可靠性。

六、具有較寬的市電輸入電壓說明。

1、可以工作在市電較寬的范圍。

前級放大單元中的前級三極管(圖2中的301)為大功率高反壓三極管,其集電極的反壓可高達300伏,所以電源變壓器的二次側(cè)的電壓可以適當?shù)母咭恍?,因此市電較低時電源變壓器的二次側(cè)的電壓仍能滿足器件的要求。而在因此市電較高時,其整流輸出仍不會高于300伏,因而不至于對前級放大單元中的前級三極管(圖2中的301)造成傷害。同時在市較低時,也能工作。所以本發(fā)明有較寬的市電工作范圍。

2、在市電出現(xiàn)意外波動時不易被損壞。

也因為上述原因,所以在市電意外波動時,不會輕易損害。

本發(fā)明實施后有以下顯著的優(yōu)點:

一、本發(fā)明實施后,集穩(wěn)壓,監(jiān)測,保護為一體,而且三種功能都具有突出的性能。特別是形成的兩點(整流輸出端與穩(wěn)壓輸出端),兩參數(shù)(電壓與電流)、兩效果(光與聲)的系統(tǒng)監(jiān)測與保護,是十分先進的。他的最大好處一是有很強的保護作用,大大提升了可靠性。二是與特殊負載(如保安類負載)配合后,能將以前的“被動檢查狀態(tài)”變?yōu)榱恕爸鲃影l(fā)現(xiàn)狀態(tài)”,所以有著特殊的意義 ,從而豐富了電子線路的的內(nèi)容。

二、抗雷保護效果特好。因為一是形成了多級保護。二是抗雷的響應(yīng)特快,因為NPN管與PNP形成的互補放大電路有很強的正反饋,所以響應(yīng)快。三是門坎電壓靈活可調(diào),可以靈活地將門坎電壓調(diào)到所需值,不會受到限制。

三、保護性能優(yōu)異。

1、功能全面。能實現(xiàn)電壓與電流的雙重保護。

2、保護嚴密。一是對外界的因素造成的故障因素如電壓過高能形成及時的保護,二是對內(nèi)因如穩(wěn)壓電源出現(xiàn)的問題能及時保護。(因為電源常是故障的重點)。三是對內(nèi)因負載產(chǎn)生的問題能保護。

3、對三端穩(wěn)壓集成電路的輸出端保護電壓輸出值可以靈活可調(diào),因而能與現(xiàn)代三端集成穩(wěn)壓電路進行很好地匹配。

四、監(jiān)測性能優(yōu)異。

一是監(jiān)視顯示全面,光聲并存,提示性強。這對特殊負載如保安器材類,意義很重要,能使維護人員主動發(fā)現(xiàn)問題。

二是監(jiān)測參數(shù)全面,有電壓,與電流。

三是監(jiān)測點全面:監(jiān)測了由外界因素引起,還是由負載故障引起,還是由穩(wěn)壓電源內(nèi)部引起。(由于電源處于長期的通電狀態(tài),常常是設(shè)備易損害的重點部位,所以本發(fā)明單列)。

四是對電流的監(jiān)測亮點多

A、靈敏度高,因為監(jiān)測采用了放大電路,所以不只是僅對電流存在的有無的進行監(jiān)測,而是能監(jiān)測到電流的變化情況。

B、靈敏度靈活可調(diào)。因為取樣電阻靈活可調(diào)。

C、準確而可靠。其原因是電流監(jiān)測放大管與過流啟動控制管的下向偏置成為了一個標準的比較門坎值,當高于此值起動,反之不起動。

D、對整流輸出端的有效電壓損失少。因為通道采用了二極管支路,降壓損失僅為2.1伏(采用兩只二極管時),取樣電阻也僅為1.4伏(因為高于1.4伏時保護起動)。

E、通過監(jiān)測的指示很容易判斷出故障區(qū)域與原因其規(guī)律是:

1、三端集成穩(wěn)壓電路發(fā)生故障時,發(fā)光管二與發(fā)光管三,均會閃亮,同時語音體會出現(xiàn)聲響。

2、負載電路發(fā)生故障時,發(fā)光管一長亮,同時會出現(xiàn)聲響。

3、整流輸出電壓過高,發(fā)光管二會亮,同時會出現(xiàn)聲響。

4、發(fā)光管閃亮后恢復,表示故障自動排除,告訴使用者可能存在市電有波動的情況,或外線有一定故障。需要檢查維修。

五、穩(wěn)壓效果好,因為第二級穩(wěn)壓保留了三端集成穩(wěn)壓電路所有的優(yōu)秀性能。其次是前級三級管基極對地有積分電容,電容電壓不能躍變,因而存在一定的穩(wěn)壓作用,同時連接有限壓穩(wěn)壓管,所以形成了第一級的穩(wěn)壓粗調(diào)穩(wěn)壓。

六、比傳統(tǒng)的穩(wěn)壓電源有更寬的適應(yīng)能力,在發(fā)生意外電壓高,不會損壞。而在電壓較低的地方與時段也能正常工作。

七、價格低廉,信價比高,體積小,適應(yīng)性廣,配套性強。

八、線路簡潔,易生產(chǎn)與調(diào)試,原因一是因為線路中的調(diào)試點少。二是,很易量化。調(diào)試范圍寬松,可操作性強。

九、這種產(chǎn)品可以用于對新產(chǎn)品的開發(fā)研究,用于對新產(chǎn)品的老化試驗中,觀察新產(chǎn)品那一部分存在薄弱環(huán)節(jié)。

附圖說明

圖1是NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源的方框原理圖。

圖中:1、整流單元輸出;2、通道二極管單元(是三極管串支路);3、通道取樣單元(信取樣電阻與隔離二極管);4、前置放大單元(射隨器與基極電容);6、電流監(jiān)測單元(管與門坎);7、電流監(jiān)測顯示單元;(含保護電阻與發(fā)光管1);8、電流保護起動單元(或門二極管與串聯(lián)電阻);9、整流輸出端過壓保護起動單元(門坎穩(wěn)壓管與或門二極管);10、互補電路;11、限壓單元(上下偏電阻與限壓三極管);12、閥值連續(xù)可調(diào)單元(三極管及附加件);14、穩(wěn)壓輸出端監(jiān)視保護單元(可控硅與發(fā)光管三、觸發(fā)電阻);15、故障系統(tǒng)聲光指示單元(語音體及光指示);401、三端集成穩(wěn)壓電路;700、穩(wěn)壓電壓輸出。

圖2是NPN管串聯(lián)多點式檢測保護電源一種實施方案的電子元件工程原理圖。

圖中:1、整流單元輸出;100、避雷器;101、電流監(jiān)測管;102、主通道二極管;103、取樣電阻;104、隔離電阻一;105、發(fā)光管一、107、隔離二極管一;111、或門二極管一;120、控制電阻;121、過流啟動控制管;122、隔離電阻二;134、啟動電阻一; 201、門坎穩(wěn)壓管一;202、啟動電阻二;203、或門二極管二;204、放電電阻一;205、隔離二極管二;206、交連電阻;207、互補電路NPN管;208、互補電路PNP;209、微分式反饋電容;210、反饋電阻;211、語音體;212、隔離電阻三;214、發(fā)光管二;215、放電電阻二;301、前級三極管;302、上偏電阻;303、下偏電阻;304、基極電容;305、限壓穩(wěn)壓管;401、三端集成穩(wěn)壓電路;501、穩(wěn)壓可調(diào)上偏;502、穩(wěn)壓可調(diào)上偏保護;503、穩(wěn)壓可調(diào)下偏;504、穩(wěn)壓可調(diào)三極管集電極電阻;505、穩(wěn)壓可調(diào)三極管;600、觸發(fā)電阻;601、發(fā)光管三;602、保護可控硅;700、穩(wěn)壓電壓輸出。

圖3是說明書上所用的監(jiān)測電流的方法圖。

圖中:901、電流輸入端;902、電流輸出端;903、電流通道的穩(wěn)壓二極管;904、發(fā)光二極管;905、平衡電阻。

圖4是說明書調(diào)試三端集成穩(wěn)壓電路時將輸出電壓升高的模擬方法圖。

圖中:401、三端集成穩(wěn)壓電路;401.1、新增加的上偏電阻;401.2、新增加的下偏電阻;401.3、電壓表。

具體實施方式

圖1、圖2、圖3、圖4表達了一種制作實例。

一、選用元件:避雷器選擇擊穿電壓為100伏以內(nèi)的避雷器;三端集成穩(wěn)壓電路前級的前級三極管選用高反壓大功率管3DD15,電流監(jiān)測放大管放大系數(shù)為50---80,互補電路NPN管選用8050,互補電路PNP管采用8550,主通道二極管采用面結(jié)合型二極管,如EI4007(如果通道電流大還可采用其它型號),所有門坎穩(wěn)壓管選用功率為1W的,保護可控硅采用直流單向型類,三端集成穩(wěn)壓電路選用78系列。

二、焊接:按照圖2的原理制作電路控制板,按照圖2進行元件焊接。

三、通電的檢查與調(diào)試:首先讓電源接上負載。負載可由等效電阻代替,等效電阻一端接在電源輸出端上,一端接在地線上。

1、對電流監(jiān)測與保護的檢查與調(diào)試。

調(diào)試取樣電阻的靈敏度,此時用電壓表的紅表筆接在取樣電阻(圖2中的103)連接電流監(jiān)測管(圖2中的101)基極的一端,黑表筆連接在取樣電阻另一端。

A、當?shù)刃щ娮铻檎5呢撦d電流時,用此時取樣電阻的兩端電壓應(yīng)小于1.4伏,過流啟動控制管(圖2中的121)集電極無輸出。

B、當?shù)刃щ娮栊∮谡V禃r,即是負載電流稍超過正常值時,取樣電阻的兩端電壓增加,并產(chǎn)生正向偏置,取樣電阻兩端電壓應(yīng)為1.4伏左右。過流啟動控制管集電極應(yīng)有輸出。此時發(fā)光管一(圖2中的105)與發(fā)光管二(圖2中的214)亮,語音體(圖2中的211)有聲音提示。用電表測試互補電路PNP管(圖2中的208)集電極為高位。

如果過流啟動控制管無輸出,首先測試電流監(jiān)測管發(fā)射極,此時應(yīng)有輸出,如果不正確則可能是,主通道二極管(圖2中的102)焊接反,因而使線路無電流。另一種情況是主通道二極管其中一個為短路,使電流監(jiān)測管的集電極與基極之間電壓過低僅為0.7伏。使電流監(jiān)測管反壓太低,不能正常工作。

如果電流監(jiān)測管發(fā)射極有電,而過流啟動控制管集電極仍然無電,此時應(yīng)檢查過流啟動控制管基極所接的控制電路(圖2中的120)是否脫焊,或是控制電阻的阻值太大,應(yīng)對其調(diào)整,其規(guī)律是阻值越大,該管集電極電壓越弱。

C、當負載電流稍超過正常值時一定值時(根據(jù)設(shè)計要求,如10%時),發(fā)光管一(圖2中的105)與發(fā)光管二(圖2中的214)亮。

D、當負載電流恢復正常值時(即是等效電阻恢復為正常負載值),發(fā)光管一與發(fā)光管二不亮。

2、對三端集成穩(wěn)壓電路輸入端過壓監(jiān)測的檢查與調(diào)試。

將直流調(diào)壓器連接在整流輸出。即是用直流調(diào)壓器代替整流線路,采用兩只電壓表,第一只表連接直流調(diào)壓器輸出與地線間,用來測試輸出電壓。第二只表連接三端集成穩(wěn)壓電路電源輸入端與地線之間測量三端集成穩(wěn)壓電路輸入端電壓。

A、確定整流輸出端保護門坎電壓如為30伏,則選門坎穩(wěn)壓管一(圖2中的305)為30伏左右的穩(wěn)壓管焊接。當直流調(diào)壓器電壓高過30伏后,則第二只電表無電壓,表示三端集成穩(wěn)壓電路輸入端無電壓。如果直流調(diào)壓器持高,第二只電表將繼續(xù)無電壓,直流調(diào)壓器電壓恢復正常后,則第二只電壓表電壓恢復正常。在第二只電壓表無電壓期間,發(fā)光管二(圖2中的214)亮。

B、當直流調(diào)壓器電壓恢復正常,即是小于30伏后,發(fā)光管二不亮。

3、對三端集成穩(wěn)壓電路輸出端過壓監(jiān)測與保護的檢測與調(diào)試。

(1)、檢測與調(diào)整保護起動門坎值。

用電壓表測量三端集成穩(wěn)壓電路的輸出端。確定輸出端保護的門坎電壓,如比正常穩(wěn)壓值高10%伏,保護動作。

A、模擬三端集成穩(wěn)壓電路被損壞的情況,即是模擬損壞后穩(wěn)壓輸出電壓增高。

方法是斷開三端集成穩(wěn)壓電路接地端,并在該端與地之間串聯(lián)一只電阻即接地電阻,同時在三端集成穩(wěn)壓電路接地端與輸出端連接一只電阻二即上偏調(diào)壓電阻,這時輸出端的電壓會提高,(參見圖4)調(diào)整兩電阻的值,如將接地電阻的阻值增大,(或?qū)⑸掀娮璧淖柚禍p少),讓三端穩(wěn)壓集成電路的輸出端增加的電壓達到所需值,如10%。這時電壓表指示為高如10%的電壓。

B、在確定門坎電壓值后,調(diào)整保護起動。

穩(wěn)壓可調(diào)上偏,(圖2中501),這時保護可控硅(圖2中602)會觸發(fā)迅速由截止變?yōu)轱柡?。穩(wěn)壓可調(diào)上偏的規(guī)律是,阻值越大,穩(wěn)壓輸出所擊穿的的電壓越高,反之越低。

(2)、監(jiān)測與保護的正常現(xiàn)象。

保護可控硅(圖2中602)飽和后,聲響,而且發(fā)光管二(圖2中的214)與發(fā)光管三(圖2中的601)亮。

短路接地阻,此時聲仍響響,而且發(fā)光管二與發(fā)光管三仍亮。

如上述情況不正確,則是保護可控硅損壞。

4、對互補放大電路的檢查與調(diào)試。

用示波器的y軸輸入端連接互補電路PNP管(圖2中的208)的集電極,地線輸入端接地。

用電源線端連接電阻去觸發(fā)激勵的輸入端,即是互補電路NPN管(圖2中的207)的基極,這時示波器有迅速的低位變高位的顯示,如果迅速不夠,則是反饋支路斷路。或是微分式反饋電容(圖2中的209)之值太小。

這時語音體(圖2中的211)會有響聲音,同時發(fā)光管二會亮。

5、三端集成穩(wěn)壓電路前級的射隨器的輸出調(diào)整。

采用交流調(diào)壓器,將市電調(diào)高一定值,如250伏,用電壓表監(jiān)測穩(wěn)壓集成電路的輸入端,此時電壓不超過30伏,如果超過,則應(yīng)將限壓穩(wěn)壓管(圖2中的305)的值降低。采用交流調(diào)壓器,將市電降低到180伏以下,三端集成穩(wěn)壓電路的輸入端仍應(yīng)高于輸出端3伏以上。否則應(yīng)調(diào)整上偏電阻(圖2中的302)與下偏電阻(圖2中的303)的阻值,其規(guī)律是下偏電阻阻越大,輸出電壓越高,反之越低。

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