專利名稱：寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到家用電器的緊急保護電路裝置，具體而言是一種寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器。
由于電網(wǎng)電壓欠壓、過壓、閃斷或錯相、短路、漏電等原因，使家用電器難以正常工作，損壞家用電器的事故經(jīng)常發(fā)生，家電穩(wěn)壓保護器則應運而生。目前市場上已有多種穩(wěn)壓保護器，專利文獻中也檢索到十幾種不同類型的穩(wěn)壓保護器。其中，功能比較全的有91221893．2，92236116．9號專利。它們各有優(yōu)點，也各有缺點和不足之處。多采用運算放大器、555時基電路、數(shù)字電路等構成延時和控制電路；交流穩(wěn)壓部件多采用變壓器，并且只對其輸出一邊進行調節(jié)；延時電路多采用電容、電阻構成，利用其充放電特性實現(xiàn)延時功能。這些已有技術存在三個主要缺點。其一是適用電網(wǎng)電壓范圍不夠寬，其輸入電壓范圍一般是160～260V。當電網(wǎng)發(fā)生錯相、異相短路、零線斷線等突發(fā)性事故時，單相220伏電壓有時低到幾十伏，或高達380伏以上，穩(wěn)壓保護器自身會受到損壞。其二是電網(wǎng)電壓處于臨界欠壓狀態(tài)時，這些穩(wěn)壓保護器很難保障空調或冰箱的壓縮機正常啟動。其三是不足1秒鐘的瞬間停電，其定時電容來不及徹底放電又立即充電，使得延時不足3分鐘，不能可靠地延時啟動，這正是損壞壓縮機的主要原因之一。
本實用新型的目的就在于針對已有技術的上述缺點和不足之處，提供一種與眾不同的功能更全，適應電壓變動范圍更寬并能進行自身保護，能強制延時，其穩(wěn)壓和保護性能更好，工作更加安全可靠的穩(wěn)壓保護器。
上述目的是由下述技術方案實現(xiàn)的該穩(wěn)壓保護器由殼體及安裝在殼體上的開關、指示燈、電壓表、電源插座、電源線和安裝在殼體內(nèi)的電路板、電子元件組成。其中的電路部分主要包括浪涌吸收電路(1)、輸入過壓檢測保護電路(2)、穩(wěn)壓取樣電路(3)、繼電器觸點組合電路(4)、自耦變壓器(5)、整流電路(6)、穩(wěn)壓電路(7)、輸入欠壓檢測電路(8)、欠壓延時斷電電路(9)、穩(wěn)壓邏緝控制電路(10)、強制延時電路(11)、輸出欠壓取樣保護電路(12)、輸出過壓取樣保護電路(13)、輸出延時供電電路(14)和部分指示電路。其中的輸入過壓檢測保護電路(2)分別與電路(1)、(7)、(4)、(11)聯(lián)接；穩(wěn)壓取樣電路(3)分別與電路(1)、(7)、(8)、(10)聯(lián)接；繼電器觸點組合電路(4)分別與電路(1)、(2)、(10)、(5)、(12)、(14)聯(lián)接；自耦變壓器(5)分別與電路(4)、(6)、(14)聯(lián)接；穩(wěn)壓電路(7)分別與電路(6)、(2)、(3)、(9)、(11)、(12)、(13)聯(lián)接；欠壓延時斷電電路(9)分別與電路(7)、(8)、(11)聯(lián)接；強制延時電路(11)分別與電路(2)、(7)、(9)、(12)、(13)、(14)聯(lián)接；輸出欠壓取樣保護電路(12)分別與電路(4)、(7)、(11)、(13)聯(lián)接。
浪涌吸收電路(1)由壓敏電阻RV1、RV2組成；壓敏電阻RV1、RV2分別通過繼電器觸點K1、K2、K3分別與自耦變壓器T1、3、4、6、7、8抽頭聯(lián)接。
繼電器觸點組合電路(4)，由K1、K2、K3、K4八對觸點組成；自耦變壓器(5)由1、2、3、4、5、6抽頭和分壓繞組7、8抽頭組成。
整流電路(6)由二級管V1和電容C1組成；穩(wěn)壓電路(7)由電阻R34、電容C13和穩(wěn)壓二極管VDW組成。整流電路的輸出端跨接電阻R34和穩(wěn)壓二極管VDW，穩(wěn)壓二極管VDW與電容C13并聯(lián)，可為各個電路和集成電路分別提供兩種不同電壓值的直流電源。
輸入過壓檢測保護電路(2)，由集成電路IC1中的反相器a、b及二極管V2、V8、V10，三極管V9，電阻R1、R2、R4、R10、R11、R13，微調電阻R3，電容C2、C3、C7和繼電器線圈K1組成。
穩(wěn)壓取樣電路(3)，由二極管V3、V4，電阻R5、R6、R8、R9、R15、R16、R19、R24、R25、R27、R29，微調電阻R7、R17、R18、R26和電容C4、C5、C6、C9、C11、C12組成。
輸入欠壓檢測電路(8)，由電阻R21和穩(wěn)壓取樣電路(3)的部分元件V3、R16、R17、R18、R19、C6、C9組成。欠壓延時斷電電路(9)，由集成電路IC2中的反相器c、d、f及二極管V11、V12，電阻R31、R49和電容C15組成。
穩(wěn)壓邏緝控制電路(10)，由集成電路IC1中的反相器c、d、e、f，IC2中的反相器a、b，電阻R12、R20、R14、R22、R28、R30，電容C8、C10、C14，二極管V5、V6、V19，三極管V25、V7、V21和繼電器線圈K2、K3、K4組成。
強制延時電路(11)，由集成電路IC2中的反相器e，IC3中的反相器b，二極管V13，三極管V14，電阻R32、R36和電容C16組成。
輸出欠壓取樣保護電路(12)，由集成電路IC3中的反相器d二極管V4、V18，電阻R40，微調電阻R41、R43和電容C19組成。
輸出過壓取樣保護電路(13)，由集成電路IC3中的反相器e、f，電阻R42，二極管V17和輸出欠壓取樣保護電路(12)中的部分元件V4、R41、R43、C19組成。輸出延時供電電路(14)，由集成電路IC3中的反相器a，二極管V15、V20，三極管V22，電阻R37、R38R39，電容C17、C18和繼電器線圈K5組成。
指示電路中，由電壓表PV1、PV2分別指示輸入、輸出電壓；由電阻R44和發(fā)光二極管LED3組成直流電源指示電路；由電阻R48和發(fā)光二極管LED5組成延時指示電路；由三極管V24、二極管V23，電阻R45、R46、R47，發(fā)光二極管LED4組成工作指示電路；由電阻R23和發(fā)光二極管LED1組成過電壓指示電路；由集成電路IC3中的反相器c、電阻R35、R33，三極管V16和發(fā)光二極管LED2組成欠電壓指示電路。
按照上述技術方案實施而成的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，有幾個主要優(yōu)點。其一是適用單相交流電壓范圍廣，可達0～400V，電網(wǎng)電壓在此范圍內(nèi)，能夠長期可靠地工作，并能有效地保護其自身不受損壞，而已有的同類穩(wěn)壓保護器都達不到這個指標，不具有這一功能。其二是能夠保障臨界欠壓狀態(tài)時壓縮機的正常啟動，有效地保護壓縮機。其三是對于不足1秒鐘的瞬間停電，強制延時電路能夠強制定時電容放電3秒鐘以上，確保整機停電延時供電的可靠性。此外，其浪涌吸收電路能夠吸收各種雷擊脈沖、瞬間高壓脈沖以及感性負載通、斷電瞬間產(chǎn)生的感應電壓，使家用電器和穩(wěn)壓保護器自身都免受損壞。由于本實用新型采用了與眾不同的強制延時電路、過壓保護電路和欠壓延時斷電電路等，使其具有良好的超低壓穩(wěn)壓功能，高可靠停電延時供電功能，輸入過壓、欠壓延時，輸出過壓、欠壓、雷擊等多種斷電保護及延時供電功能，還有過流保護功能，可廣泛用于各種冰箱、冰柜、空調機、電視機、音響等家用電器。
附

圖1是本實用新型的電路方框圖。
附圖2是本實用新型的電路圖。
結合附圖對本實用新型的實施例闡述如下附圖1所示的方框圖中，1是浪涌吸收電路，2是輸入過壓檢測保護電路，3是穩(wěn)壓取樣電路，4是繼電器觸點組合電路，5是自耦變壓器，6是整流電路，7是穩(wěn)壓電路，8是輸入欠壓檢測電路，9是欠壓延時斷電電路，10是穩(wěn)壓邏緝控制電路，11是強制延時電路，12是輸出欠壓取樣保護電路，13是輸出過壓取樣保護電路，14是輸出延時供電電路。各部分電路之間的聯(lián)接關系及信號的輸入輸出均由此圖所示。
附圖2中，IC1、IC2、IC3均為CMOS數(shù)字電路CD4069，是一種六反相器集成電路，也可用其它的六反相器代替，其內(nèi)部包括6個獨立的反相器，也稱非門電路。其1、3、5、9、11、13腳為輸入端，2、4、6、8、10、12腳為輸出端，14腳為電源正極，7腳為共地端。當輸入端低于門限電壓時，輸出端為高電平；當輸入端高于門限電壓時，輸出端為低電平。門限電壓約為電源電壓的一半左右。利用非門電路的反相特性和高輸入阻抗，構成了本實用新型的穩(wěn)壓邏緝控制電路和各種保護電路。
T為自耦變壓器(5)，S1為手動總電源開關，S2為短延時按鍵開關，K1為過壓保護繼電器，K2、K3、K4為電壓調整繼電器，K5為輸出過壓保護、欠壓保護、延時供電繼電器。圖中所示各繼電器的觸頭均處于常閉位置。XP為電壓輸入插頭，XS1、XS2為電壓輸出插座。PV1、PV2為壓敏電阻，F(xiàn)U為快速熔斷保險絲。
自耦變壓器T的2抽頭輸出電壓經(jīng)二極管V1半波整流并經(jīng)電容C1濾波成直流電壓E1，做為整機電路電源。此直流電壓再經(jīng)穩(wěn)壓電路電阻R34、穩(wěn)壓二極管VDW和電容C13穩(wěn)壓濾波成為穩(wěn)定電壓E2，供三塊集成電路和延時電路使用。
交流穩(wěn)壓部分由自耦變壓器T(5)、繼電器觸點組合電路(4)、穩(wěn)壓取樣電路(3)和穩(wěn)壓邏輯控制電路(10)組成。在集成電路IC1的5、13腳，IC2的1腳分別接有反映輸入電壓大小變化的取樣電阻R9、R15、R29和微調電阻R7、R18、R26。當取樣電壓超過反相器的門限電壓時，經(jīng)IC內(nèi)部兩級反相器倒相、放大分別去驅動三級管V25、V7、V21導通控制繼電器K2、K3、K4觸點閉合，切換自耦變壓器T的抽頭，改變輸入輸出的匝數(shù)比，達到穩(wěn)壓輸出的目的。本實用新型電路調試時，將輸入端接到一個自耦調壓器的輸出端，調整輸入電壓由低到高使穩(wěn)壓保護器輸出242V時，調整微調電阻R26使繼電器K4動作；繼續(xù)調高輸入電壓，當穩(wěn)壓保護器又輸出242V時，調整微調電阻R7使繼電器K2動作；再繼續(xù)調高輸入電壓，當穩(wěn)壓保護器再次輸出242V時，調整微調電阻R18使繼電器K3動作。反復調整自耦調壓器T使輸入電壓在130～275V之間變化。穩(wěn)壓保護器輸出電壓能穩(wěn)定在198～242V之間。穩(wěn)壓保護器處于這種穩(wěn)壓工作狀態(tài)時，二極管V10、V12、V17、V18均截止。IC2的11腳電壓為零，10腳輸出為高壓，IC3的3腳為高壓，4腳為低壓，二極管V13和三極管V14均截止。
當該穩(wěn)壓保護器的輸入電壓在0～130V時，為欠壓狀態(tài)，實行欠壓保護，切斷輸出電源。當其輸入電壓在275～400V時，為過壓狀態(tài)，實行過壓保護，切斷輸出電源。在輸入欠壓或過壓狀態(tài)下，以上各保護電路分別通過二極管V10、V12、V17、V18給電容C16充電。由于C16電容量很小充電很快。當充電電壓超過集成電路的門限電壓時，IC2的e反相器反轉，其10腳輸出低電壓，IC3的3腳也為低電壓，其4腳輸出高電壓，使二極管V13導通，三極管V14導通，定時電容C17快速放電，電容C17的負極由低電位上升到接近E2，使IC3的a反相器輸出由高壓轉為低壓，三極管V22由導通而截止，延時繼電器K5線圈斷電，其觸點釋放(處于圖示狀態(tài))，切斷輸出電源。由于R37與電容C17組成的RC電路時間常數(shù)較大，經(jīng)過4～8分鐘充電延時后IC3的1腳又恢復低電位，三極管V22又導通，K5又吸合，三極管V24又導通，該穩(wěn)壓保護器恢復對用電器供電。
當該穩(wěn)壓保護器的輸入電壓由欠壓或過壓狀態(tài)恢復到130～275V穩(wěn)壓范圍時，二極管V10、V12、V17、V18均又截止，電容C16通過R32放電，當C16放電到正極電壓低于集成電路門限電壓時，IC2的e反相器10腳輸出由低電壓變?yōu)楦唠妷?，IC3的4腳由高電壓變?yōu)榈碗妷?，二極管V13和三極管V14均由導通而截止。電容C17通過電阻R37緩慢充電4-8分鐘后，集成電路IC32腳輸出高電壓，三極管V22導通，延時繼電器K5又吸合，該穩(wěn)壓保護器恢復對用電器供電。本實施例中，適當選取R32和C16數(shù)值，使其強制延時在2～3秒內(nèi)仍能使三極管V14維持導通，確保電容C17徹底放電，從而解決已有技術的上述這一缺點。
當市電瞬間停電時，自耦變壓器T的5抽頭電壓由大到小有一個下降過程。當電壓降到欠壓狀態(tài)時，輸出欠壓取樣保護電路(12)動作，強制延時2～3秒后，輸出延時供電電路(14)再延時4～8分鐘給用電器供電，這就解決了已有技術的上述又一缺點。
該穩(wěn)壓保護器與眾不同之處還在于自耦變壓器T增加了一個分壓次級繞組N2，即抽頭7、8。當電網(wǎng)出現(xiàn)故障或雷擊致使穩(wěn)壓保護器外部輸入電壓出現(xiàn)異常高達275～400V時，繞組N2能分壓125V，使得交流穩(wěn)壓電路的輸入電壓仍在150～275V之間，仍然處于穩(wěn)壓狀態(tài)范圍。當輸入電壓超過400V以上，致使穩(wěn)壓保護器輸出電壓超過260V時，IC3的13腳電壓高于門限電壓，其f反相器反轉，12腳輸出低電壓，11腳也為低電壓，IC3的e反相器的反轉，10腳輸出高電壓，經(jīng)二極管V17控制強制延時電路工作，切斷輸出電源。采取這一技術措施既擴大了輸入電壓范圍，有效地防止了穩(wěn)壓保護器本身被高電壓損壞，又能對用電器進行可靠保護。這一點也優(yōu)于已有的各類穩(wěn)壓保護器。
高可靠停電延時電路由強制延時電路(11)、輸出欠壓取樣保護電路(12)、輸出延時供電電路(14)組成。輸出延時供電電路具有長延時和短延時兩種延時狀態(tài)。當穩(wěn)定電壓E2經(jīng)電阻R37向電容C17充電時，由于R37的阻值較大，充電時間為4～8分鐘，稱為長延時狀態(tài)。當按下開關S2，穩(wěn)定電壓E2則經(jīng)電阻R38對電容C17充電，由于R38的阻值較小，充電時間2～3秒，稱為短延時狀態(tài)。
輸出欠壓取樣保護電路(12)和輸出過壓取樣保護電路(13)共用一部分取樣電路。取樣電路由二極管V4，電阻R40，微調電阻R41、R43和電容C19組成。在穩(wěn)壓保護器輸出電壓正常時，IC3的9腳電壓高于門限電壓，8腳輸出低電壓，二極管V18截止。當穩(wěn)壓保護器輸出電壓降低到預調的輸出欠壓狀態(tài)(如180V)時，IC3的9腳電壓低于門限電壓，IC3的d反相器反轉，8腳輸出高電壓，二極管V18導通，控制強制延時電路工作，切斷輸出電源。當穩(wěn)壓保護器輸出電壓回升到180V以上時，IC3的9腳電壓又高于門限電壓，8腳輸出低電壓，V18截止，強制延時電路再強制延時2-3秒后輸出延時。在穩(wěn)壓保護器輸出電壓正常(198～242V)時，IC3的13腳電壓低于門限電壓，12腳電壓輸出高電壓，10腳輸出低電壓，二極管V17截止。當穩(wěn)壓保護器輸出電壓升高到預調的輸出過壓狀態(tài)(如260V)時，IC3的13腳電壓高于門限電壓，IC3的f、e反相器相繼反轉，10腳輸出高電壓，二極管V18導通，強制延時電路工作，切斷輸出電源。當穩(wěn)壓保護器輸出電壓正常后，強制延時電路再強制延時2-3秒后，輸出延時。
對于電網(wǎng)極短時間的停電，穩(wěn)壓保護器的輸出電壓如果能下降到輸出欠壓狀態(tài)，則輸出欠壓取樣保護電路(12)動作，強制定時電容C17徹底放電；如果輸出電壓來不及下降就又立即回升，則輸出欠壓取樣保護電路(12)不動作，不會出現(xiàn)定時電容C17放電不徹底、延時時間不足現(xiàn)象。
該穩(wěn)壓保護器的過流保護仍采用簡單、實用的熔斷器保護方式，如圖2中電源輸入端的FU。
權利要求1.一種寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，由殼體及安裝在殼體上的開關、指示燈、電壓表、電源插座、電源線和安裝在殼體內(nèi)的電路板、電子元件組成，其特征是電路部分主要包括浪涌吸收電路(1)、輸入過壓檢測保護電路(2)、穩(wěn)壓取樣電路(3)、繼電器觸點組合電路(4)、自耦變壓器(5)、整流電路(6)、穩(wěn)壓電路(7)、輸入欠壓檢測電路(8)、欠壓延時斷電電路(9)、穩(wěn)壓邏輯控制電路(10)、強制延時電路(11)、輸出欠壓取樣保護電路(12)、輸出過壓取樣保護電路(13)、輸出延時供電電路(14)和部分指示電路；其中的輸入過壓檢測保護電路(2)分別與電路(1)、(7)、(4)、(11)聯(lián)接，穩(wěn)壓取樣電路(3)分別與電路(1)、(7)、(8)、(10)聯(lián)接，繼電器觸點組合電路(4)分別與電路(1)、(2)、(10)、(5)、(12)、(14)聯(lián)接，自耦變壓器(5)分別與電路(4)、(6)、(14)聯(lián)接，穩(wěn)壓電路(7)分別與電路(6)、(2)、(3)、(9)、(11)、(12)、(13)聯(lián)接，欠壓延時斷電電路(9)分別與電路(7)、(8)、(11)聯(lián)接，強制延時電路(11)分別與電路(2)、(7)、(9)、(12)、(13)、(14)聯(lián)接，輸出欠壓取樣保護電路(12)分別與電路(4)、(7)、(11)、(13)聯(lián)接。
2.根據(jù)權利要求1所述的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，其特征是浪涌吸收電路(1)由壓敏電阻RV1、RV2組成，RV1、RV2分別通過繼電器觸點K1、K2、K3分別與自耦變壓器T的1、3、4、6、7、8抽頭聯(lián)接。
3.根據(jù)權利要求1所述的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，其特征是繼電器觸點組合電路(4)由K1、K2、K3、K4八對觸點組成，自耦變壓器(5)由1、2、3、4、5、6抽頭和分壓繞組7、8組成。
4.根據(jù)權利要求1所述的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，其特征是輸入過壓檢測保護電路(2)，由集成電路IC1中反相器a、b，及二極管V2、V8、V10，三極管V9，電阻R1、R2、R4、R10、R11、R13，微調電阻R3，電容C2、C3、C7和繼電器線圈K1組成。
5.根據(jù)權利要求1所述的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，其特征是輸入欠壓檢測電路(8)，由電阻R21和穩(wěn)壓取樣電路(3)的部分元件V3、R16、R17、R18、R19、C6、C9組成。
6.根據(jù)權利要求1所述的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，其特征是欠壓延時斷電電路(9)，由集成電路IC2中的反相器c、d、f，及二極管V11、V12，電阻R31、R49和電路C15組成。
7.根據(jù)權利要求1所述的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，其特征是強制延時電路(11)，由集成電路IC2中的反相器e，IC3中的反相器b，二極管V13，三極管V14，電阻R32、R36和電容C16組成。
8.根據(jù)權利要求1所述的寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器，其特征是輸出欠壓取樣保護電路(12)，由集成電路IC3中的反相器d，二極管V4、V18，電阻R40，微調電阻R41、R43和電容C19組成。
專利摘要本實用新型是一種寬電壓多功能穩(wěn)壓保護器,屬于家用電器電源穩(wěn)壓和緊急保護電路裝置。主要由浪涌吸收電路,輸入欠壓、過壓檢測保護電路,輸出欠壓、過壓取樣保護電路,穩(wěn)壓取樣電路,繼電器觸點組合電路,欠壓延時斷電電路,穩(wěn)壓邏輯控制電路,強制延時電路和輸出延時供電電路及整流、穩(wěn)壓、指示電路組成。輸入電壓范圍寬、穩(wěn)壓好、抗雷擊、抗高壓,有自身保護、強制延時及欠壓、過壓、瞬時斷電均延時供電等功能,應用范圍廣。
文檔編號H02H3/24GK2304936SQ9723350
公開日1999年1月20日 申請日期1997年6月25日 優(yōu)先權日1997年6月25日
發(fā)明者劉江泉 申請人:劉江泉