发明名称 直流电源供应装置
摘要 是一种利用最新电力电子(power Electronic)科技方式,把交流电源变为直流电源供应各种不同直流电压之负载之装置,其具有二组软式启动器(soft starter),以确保供电之安全,并且设有二组电压调整器,可确保得到稳定的直流电源输出,同时发明有特殊矽控闸流体(Silicon Controlled Rectifier, SCR)桥式电路,专门处理交流电源之导电角度(Conductive Angle),如此组合而成为一不需要电源变压器而能得到直流电源输出之装置,如此可以解决一般变压器型之电源供应器之重量,体积,生产成本及生产量化等问题,而成为产业界所期待之发明。
申请公布号 TW228038 申请公布日期 1994.08.11
申请号 TW082105614 申请日期 1993.07.14
申请人 卢昭正 发明人 卢昭正
分类号 H02M7/00 主分类号 H02M7/00
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种直流电源供应器,其包括有交流电源、积分电路,电压比较器,闸流体桥式电路,直流输出电路,正电压回授电路,负电压回授电路,第一软式启动器,第二软式启动器及直流电压调整电路等部份所组成,其中:积分电路系用以处理交流电源经全波整流后之与交流电源同步(Synchronous)之同步窄波,而得到同步之三角波,此同步三角波直接耦合到该电压比较器之一输入端;电压比较器用以比较由该积分电路输出的三角波与从该负电压回授电路输出的直流电压,而得到一同步方波之输出,该输出方波之宽窄随输入端之直流电压高低而变,且此输出方波与该闸流体桥式电路之光电耦合器直接耦合连接之;闸流体桥式电路用以使交流电源经闸流体桥式电路后,应用光电耦合器与同步方波执行同步导通,而得到同步导通电压,此同步导通电压再送到该直流输出电路,其连接方法采用直接耦合方式;该直流输出电路用以对来自该闸流体桥式电路之输出同步导通电压加以滤波作用,使其变为直流电压,其包含一电压调整器,以使该直流输出电路之输出端得到纯直流电压,该直流输出电路之输出端亦设有一取样电压点,此点耦合至正电压回授电路及负电压回授电路之输入端,且该电压调整器之一端连接有该第二软式启动器,其与正、负电压回授电路及第二软式启动器间皆采直接耦合方式;正电压回授电路系自该直流输出电路之取样电压点得到取样电压,而作为提高直流电压输出之根据,其输出端与该电压比较器间之连接采用光电耦合方式;负电压回授电路系自该直流输出电路之取样电压点得到取样电压,而作为降低直流电压输出之根据,其输出端与电压比较器间之连接采用光电耦合方式;第一软式启动器用以控制该直流输出电路之直流输出电压由零电压到设定电压所需之时间,其输入端耦合于积分电路之三角波之输出端,且其连接方式采用直接耦合方式;第二软式启动器用以保证直流输出电路之电压到达设定値时,其直流输出电路之输出端才有直流输出,其与直流输出电路间之耦合采用直接耦合方式;和直流电压调整电路用以保证直流输出电路之电压能达到一定之电压调整率而设,其以光电耦合方式而使本电路之电晶体达到饱和状况,以求得良好的电压调整率及高效率之输出电压。2.根据申请专利范围第1项之直流电流供应器,其电压比较器之输入端之直流亦可取自该正电压回授电路。3.根据申请专利范围第1项之直流电流供应器,其中:该积分电路是由一定电流积分电路及放电电路所组成,用以输出一三角波供给于该电压比较器之输入端,此三角波之频率受控于一充电电容之充电时间,其三角波频率之高低则根据负载所需而定,而不予自限。4.根据申请专利范围第1项之直流电流供应器,其中该闸流体桥式电路系由两个光电耦合器组成其输入端,且此两光电耦合器之一输出端各连接该交流电源;该第一光电耦合器之另一输出端连接至一第一矽控整流器之闸极,再经一电阻,连接该第一矽控整流器之阴极,第二光电耦合器之另一输出端接至第二矽控整流器之闸极,且经一电阻而连接至该第二矽控整流器之阴极,如此使得该第一和第二矽控整流器以及一第一和第二二极体构成一桥式电路,其中该第一和第二矽控整流器之阴极连接在一起,作为负电端,其另一端连接一起,作为一交流端,而连接至该交流电源上。5.根据申请专利范围第3项之直流电流供应器,其中该第一和第二二极体之作为负电端的连接点为该二极体之P型端。6.根据申请专利范围第3项之直流电流供应器,其中该第一和第二二极体之作为交流端的连接端为该二极体的N型端。7.根据申请专利范围第3项之直流电流供应器,其中该第二矽控整流器与该第二二极体之N型接在一起,构成另一个交流端,与该交流电源连接。8.根据申请专利范围第3项之直流输出电路,其中该第二光电耦合器尚可以第三和第四二极体取代,当交流电源之上端为正电端时,其正电压经第三二极体,再经一限流电阻,若该电压比较器之限流电阻有电流经过时,则该第一光电耦合器之次级侧之闸流体导通,于是正电压经上述限流电阻再经该第一光电耦合器之次级侧而到该第一和第二矽控整流器及闸极,因该第一矽控整流器404之阳极为正电端,所以正电压会经该矽控整流器之阳极到阴极而输送至该直流输出电路;而因为该第二矽控整流器之阳极为负电端,所以该矽控整流器呈不导通状态;反之,若该第二矽控整流器之阳极为正电端,且第一矽控整流器之阳极为负电端,此时若第一光电耦合器之次级侧导通,而令正电压经该第四二极体再经该限流电阻,再经该第一光电耦合器之次级侧,而到达该第二矽控整流器之闸极,此时正电压经该第二矽控整流器之阳极到阴极而把正电压输到该直流输出电路。9.根据申请专利范围第1项之直流电源供应器,其中之该直流输出电路包含有输入端,一电压调整电路及输出端所组成;该输入端设有滤波电容器,负荷电阻,输入二极体及直流电源电路,其滤波电容器与负荷电阻并联,并且与输入二极体之N型端连接,而输入二极体之P型端则与该闸流体桥式电路之同步导通电压连接;该直流电源电路具有二组电压调整电路,一组为由单向导电二极体,降压电阻,稳压二极体(Zener Diode)及滤波电容器所组成,另一组为由三端电压调整器及滤波电容器所组成,此二组电压调整器采直接耦合方式连接之,其两组电压调整器亦可单独使用供应直流电源于负载,视其需要而定不予自限;该电压调整电路之输出端所取之电压输出値为输入端脉动电压波纹(Ripple)下之直流电压値,其乃由稳压电路之电阻及稳压二极体与达灵顿电路及滤波电容器所组成,其输出电压値等于稳压二极体二体之电压値减去达灵顿电路二只电晶体之基射极饱和电压値,亦就是输入电压波纹下之直流电压値;和该输出端系用以供应外部负载直流电压外还有一组取样电压电路,其系由二只电阻串连连接而取其中点之电压値做为取样电压値,其取样电压电路与特殊电压调整电路系采并联连接方式耦合。10.根据申请专利范围第1项之直流电源供应器,其中该正电压回授电路用以自取样电压点取出之电压値,若低于该电路之设定値,则使电压比较电路之输出脉波加宽,而达到提升输出电压的目的,其乃由一电压比较电路,时间延迟电路及光电耦合电路所组成,其三者怕采直接耦合方式连接之;电压比较电路为由一般之电压比较集体电路所组成;时间延电路是由限流电阻,电晶体,集极电阻,射极电容器及射极随耦器所组成,其延迟时间系由集极电阻与射极电容器値而定;光电耦合器系由光电耦合集体电路所组成,其输入端与时间延迟电路之射极随耦器(EmitterFollower)之射极阻直接耦合之,其输出端并联有一电阻,其一端接到电压比较集体电路之输入端,另一端为第一接地点。11.根据申请专利范围第1项之直流电源供应器,其中该负电压回授电路用以自取样电压点取出之电压値若高于本电路之设定値,本电路将会使电压比较电路之输出脉波变窄,而达到降低输出电压的目的,其乃由一电压比较集体电路及光电耦合电路所组成,其二者皆采直接耦合方式连接之;电压比较电路为由一般之电压比较集体电路所组成;光电耦合器系由光电耦合集体电路所组成,其输入端与电压比较集体电路之输出端采直接耦合连接之,而其输出端并联有一电阻,其一端接到直流电源,另一端接到电压比较器之电压比较集体电路之输入端,为应各种负载特性之需要光电耦合器集体电路之输入端串联一电阻亦可直接接于直流输出电路之正电端,同理本负电压回授电路亦可采用正电压回授电路所采用之模式,此乃根据负载特性之需要而选定而不予自限;同理正电压回授电路亦可因负载之需要而改用负电压回授电路模式取代而不予自限。12.根据申请专利范围第1项之直流电源供应器,其中该第一软式启动器用以控制积分电路三角波出现于电压比较器之电压比较集体电路输入端之时间,其乃由时间常数电阻,时间常数电容器,稳压二极体,基极电阻及电晶体所组成,时间常数电阻与时间常数电容器串联连接,其串联之中点接上稳压二极体之N型端,时间常数电阻之上端接到积分电路之三角波输出端,时间常数电容器之一端为接到第一接地点,其稳压二极体之P型端(P.Junction)接到电晶体之基极电阻之一端,而电晶体之集极与基极电阻之电路三角波之输出端,其皆采直接耦合方式连接之。13.根据申请专利范围第1项之直流电源供应器,其中该第二软式启动器系用以控制当输入端之输入电压未达到设定値时,其直流输出电路无电压输出;其乃由电压比较集体电路,时间常数电阻(Time Constant Resistor),时间常数电容器,基极电阻,射极电阻及电晶体所组成,其电压比较集体电路之输入端有二,一接电源输端,一接直流电源端,其输出端接时间常数电阻之一端;而时间常数电阻与时间常数电容器串联连接,其中点接到电晶体之基极与基极电阻之一端,其基极电阻之另一端与时间常数电容器之另一端及电晶体之集极皆接在第二接地点;电晶体之射极电阻一端接电晶体之射极,另一端接到特殊电压调整器之K点,以上皆采直接耦合方式连接之。14.根据申请专利范围第1项之直流电源供应器,其中该电压调整电路接收来自该直流输出电路之电压,此电压经一串联的降压电阻与一稳压二极体,而得到一稳定的齐纳电压,该电压调整电路尚包含一比较电路、一光电耦合器和输出电晶体,该比较电路用以比较该稳定的齐纳电压(自该比较电路之正电端输入)和一可变电压(自该比较电路之负电端输入),当该正电电压大于负电端之电压时,则输出一直流电压,自一限流电阻而输至该光电耦合器,令其光电二极体发光,并使该输出电晶体导通;当该正电端电压小于负电端电压时,则该比较电路之输出为零,令该输出电晶体关闭,如此而控制输出一稳定的直流电压。15.根据申请专利范围第13项之直流电源供应器,其中若该输出电晶体不易达到饱和状态,尚可以一达灵顿电路取代之。图1为本发明新直流电源供应装置之方块图。图2为本发明新直流电源供应装置之电路图。图3为本发明新直流电源供应装置电路各点之波形图。图4为本发明第一软式启动器之电路图。图5为本发明第二软式启动器之电路图。图6为本发明直流电压调电路之电路图。图7所示
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