[发明专利]矿用架线机车照明电源

说明书

本发明属稳压电源电路。

架线机车是矿用的主要运搬设备，照明电源又是矿用架线机车的主要部件之一，它直接关系到机车的安全运行，所以多年来很多厂家都在研制生产，此类产品已历经三代。第一代是电阻降压式;此类产品体积小，效率低，温度高。第二代产品是可控硅逆变电源;此类产品较笨重，有噪音。第三代产品是晶体管逆变电源;此类产品体积小，重量轻、无噪音。但因矿井下工作环境较差，电压波动范围大（低压型使用标称值为直流250V，可从175V变到350V;高压型使用标称电压为直流550V，可以从380V变到760V），机车震动颠簸，集电弓经常抖动跳火，且湿度大，尘屑多，至使电源经常损坏，机车停运，影响矿井生产。为使架线机车能安全运行，迫切需要一种体积小、重量轻，线路简单、功耗低、无噪音，高可靠性的直流照明电源。本发明就是为解决此问题而提出的。

本发明是通过如下技术方案实现的。附图1为本发明的电源理图，主要由以下六部分组成：1、电源电路。2、自激振荡电路。3、整流滤波电路。4、稳压二级管调宽稳压电路。5、保护电路。6、负载电路。

各部分工作原理如下：

1、电源电路，S1为电源开关，供开关机时使用。F1为电源保险丝，当电路电流过大时，保险丝熔断，以保护整个电路。R1为限流电阻，可限制电路开启时的冲激电流。L1为高频扼流圈，可防止并接在输电线上的载波电话音频信号被旁路。c1、c2为串接的滤波电容。R4、R5是电压均衡和泄放电阻，如有耐压足够高的电容，可只用一只电容和一只电阻代替。

2、自激振荡电路。参照附图2，脉冲变压器T的N2绕组及R13、c6组成正反馈电路。R11、为启动电阻开机时为V4提供基极偏置电压。当未稳定的直流电压通过R11、R12分压，使V4基极产生偏流Ib4，晶体管V4开始导通，形成集电极电流Ic4，Ic4在脉冲变压器的初级N1感应电压为上正下负，经变压器耦合，在N2绕阻感应电压也是上正下负，通过R13、c6反馈至V4基极，使基流Ib4增大，集电极Ic4更大。这是一个正反馈的雪崩过程，结果使V4进入饱和状态。

由于正反馈的雪崩过程很快，电容c6上的电压来不及变化，当V4饱和后，N2绕组感应电压对c6充电，充电回路如图所示。随着充电在c6上建立的电压为右正左负，使V4基极电位越来越低，基极电流随着充电而减小，当Ib4减小至IC4/B时，晶体管V4退出饱和区而进入放大区。

当V4一进入放大区，这时基极电流Ib4减小，从而导致Ic4减小，脉冲变压器T的N1绕阻感应电压极性变为上负下正，耦合至N2绕组也为上负下正。通过R13、c6正反馈，使V4基极电位更负，Ib4、Ic4进一步下降，这一正反馈的雪崩过程使V4很快截止，V4截止后，c6上所充电开始放电。二极管VD4提供快速放电回路，c6上电压通过VD4很快放完，然后电源由R11向电容c6反向充电至基极为正时，有基极电流产生，形成正反馈过程，使V4饱和、进入下一周期振荡。

V4导通时间由c6充电时间常数决定。

τ充＝c6（R13+γbe），γbe为V4的be结电阻V4截止时间由c6放电时间常数决定。

τ放＝c6（R13+γ4），γ4为VD4正向结电阻。

3、整流滤波电路。N3、N4为脉冲变压器次级线圈，c10、c11为滤波电容，VD5、VD6是整流二极管，L3、L4、c8、c9可防止高频谐波幅射，减小干扰。根据T中同名端的安排，可以看出，V4导通时，VD5、VD6反偏截止，V4截止时，VD5、VD6导通，两者轮流工作。V4导通时，电源V向电路提供能量，以磁能的形式贮于初级绕组N1中。当V4截止，VD5、VD6导通时，贮于N1φ的能量便转移到N3、N4绕组中，并向负载供电。由于c10、c11的平滑作用，在负载上得到直流输出电压Vo。

4、稳压二极管调宽稳压电路。

本电路的截止时间基本不变，利用导通时间的变化可调整输出电压。

V3是受输出电压控制的可变电阻，接在V4基极，即V4的基极偏流部分被V3分流。改变了c6的充电时间常数，导通时间随之变化，控制了输出电压。

本发明中取稳压管的稳压值VD2＝Vo，当V为稳压下限值时，因VD2＝Vo，故Ib3＝0，V3截止，V4处于自由振荡状态，当输入电压V大于下限值时。Vo将增大并高于VD2，此时IR9大于0，V3基极电流Ib3＞0，V3集电流电流Ic3增加，V3的ce结电阻Rce3减小，c6充电时间常数减小，使V4导通时间减小，使输出电压Vo下降，输出电压Vo得到稳定。