自動(dòng)平衡式交流穩(wěn)流電源設(shè)計(jì)

摘要：自動(dòng)平衡式交流穩(wěn)流電源是由自動(dòng)平衡式交流穩(wěn)壓電源衍生而來的。自動(dòng)平衡式交流穩(wěn)壓電源是利用輸出電壓采樣來控制輸出電壓的偏離；而自動(dòng)平衡式穩(wěn)流電源則利用電流采樣,對(duì)輸出電流的偏離進(jìn)行補(bǔ)償。

Abstract: AC stabilized current supply with automatic balance is developing from AC stabilized voltage PS with automatic balance.The latter used output voltage sample for controlling output voltage offset.But stabilized current supply with automatic babance used current sample for compensating output current offset.

關(guān)鍵詞：平衡式穩(wěn)壓電源電流取樣穩(wěn)流電源

Keywords:Stabilized voltage PS with balance， Current sample， Stabilized current supply

1穩(wěn)流電源的主要技術(shù)指標(biāo)

　　(1)輸出電流范圍單相交流穩(wěn)壓電源輸出電壓通常固定在220V，有些電源能作少許微調(diào)，數(shù)值也不大。但對(duì)穩(wěn)流電源的輸出電流，用戶往往希望根據(jù)需要作較大范圍的改變。本項(xiàng)指標(biāo)是指在不穩(wěn)流情況下，輸出電流可以調(diào)節(jié)的范圍，例如輸出額定電流Io=2A,△Io=1A，則其可調(diào)范圍為1.5～2.5A。當(dāng)然，相對(duì)于IO來說，偏離量也可能不是上下對(duì)稱的，即不是±0.5A，可能上限值大于下限值，也可能相反，比如1.8A≤IO≤2.8A。這里定義△Io/Io為恒流率，即S=△Io/Io,本例S=△Io/Io=1/2=0.5。

　　(2)輸出電壓范圍交流穩(wěn)流電源所提供的輸出電壓要根據(jù)負(fù)載性質(zhì)及其阻抗、電流值等而變化，所以必須確定一個(gè)輸出電壓范圍來衡量其性能。

　　(3)輸出電流穩(wěn)流精度它表示輸出電流在額定精度內(nèi)允許“電流變化范圍ΔI”。設(shè)輸出電流Io為2A，精度為±1％，則表示當(dāng)用了穩(wěn)流器后輸出電流Io滿足1.98A　　(4)其他指標(biāo)如不加特殊說明，可借用穩(wěn)壓電源技術(shù)指標(biāo)的定義。

2工作原理

　　自動(dòng)平衡式交流穩(wěn)壓電源原則上均可改為穩(wěn)流電源，如磁放大器調(diào)整式和自耦調(diào)壓型交流穩(wěn)壓電源等均能方便地加以改造。這里以采用磁放大器調(diào)整式的改進(jìn)型電路組成交流穩(wěn)流電源為例來加以說明。這種穩(wěn)流電源的組成結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1交流穩(wěn)壓電源的一種結(jié)構(gòu)示意圖

(1)電壓/電流轉(zhuǎn)換電路圖1中自耦變壓器TA對(duì)電感參數(shù)調(diào)整電路提供不同的輸入電壓Ui，使其有不同的輸出電壓，從而經(jīng)隔離變壓器TR后，在負(fù)載電阻RL上得到所需的電流。

　　隔離變壓器TR的初級(jí)有兩種接法，第一種是接在圖1中的BC兩端，它的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形好，輸出電壓可以達(dá)到很高值，缺點(diǎn)是S較小，ΔI/IO只有1/3左右；第二種接法是將TR初級(jí)接于AB兩端(如圖1所示)，這種接法的優(yōu)點(diǎn)是S較大，如果沒有諧波存在(主要是3次諧波)，則在TR初級(jí)上具有0～60V以下的電壓。隔離變壓器的次級(jí)可以制成多抽頭式的，以便為負(fù)載提供不同的電壓。

　　(2)有效值采樣電路有效值采樣電路的功能是將交流有效值信號(hào)變換成與之成正比的直流信號(hào)，有關(guān)這方面的電路很多，圖2給出其中的一種。

　　從圖1所示穩(wěn)流器交流輸出端采樣電阻R2上得到的交流電壓信號(hào)有效值UR2輸入圖2中運(yùn)算放大器IC1，其輸出為UO1,UO1正比于UR2。

圖2有效值采樣電路

　　(3)電流控制電路電流控制電路的作用是根據(jù)使用者的愿望，給驅(qū)動(dòng)電路輸入一個(gè)給定的直流電壓Un，就可以得到所需的穩(wěn)定交流電流。這一點(diǎn)和穩(wěn)壓器的輸出電壓調(diào)節(jié)方式相似。適當(dāng)改變自耦變壓器TA與電流控制電路的配合，即可自動(dòng)控制輸出電流。這種工作方式在生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用，比如為空氣開關(guān)動(dòng)作電流或熱保護(hù)器動(dòng)作電流測(cè)試、分檔時(shí)提供可變的穩(wěn)定電流值。如果用微機(jī)來控制Un，則可自動(dòng)改變此穩(wěn)定電流值。

　　(4)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路的功能如下：

①獲得由有效值采樣電路得到的直流電壓Uf與電流控制電路所給定的直流電壓Un比較后的誤差電壓信號(hào)ΔU;

②處理電流控制電路給定的直流電壓Un，使其與ΔU相加。當(dāng)ΔU=0時(shí)，在Un的作用下，驅(qū)動(dòng)電路使穩(wěn)流器輸出的電流正是使用者所需要的電流IO。ΔU的作用是補(bǔ)償當(dāng)輸出電流小于IO時(shí)，ΔU能使它增加，而當(dāng)輸出電流大于IO時(shí)，ΔU則使它減小，最終達(dá)到輸出電流穩(wěn)定在IO的目的。

3實(shí)例

如圖1所示。

　　設(shè)一寬范圍交流穩(wěn)壓器，其指標(biāo)為：

　　輸出電壓AC220V

　　輸入電壓范圍AC165～255V

　　當(dāng)改作交流穩(wěn)流器時(shí)，通過變壓器TR(初級(jí)接在B、C兩點(diǎn))及負(fù)載電阻RL得到輸出電流IO=2A，如果沒用穩(wěn)流器，則當(dāng)輸入電壓為255V時(shí)，輸出電流IO1=(255/220)×2=2.3A;輸入電壓165V時(shí)，輸出電流IO2=(165/220)×2=1.5A。就是說當(dāng)負(fù)載電流在1.5～2.3A范圍內(nèi)變化時(shí)，用了穩(wěn)流器后能保證輸出電流穩(wěn)定在2A。關(guān)于上下不對(duì)稱情況，則可調(diào)整機(jī)器內(nèi)部參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

張乃國主編.交流穩(wěn)定電源.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999

作者簡(jiǎn)介

毛培根男1935年生，原杭州大學(xué)副教授，1995年退休，曾在電源工廠工作，長(zhǎng)期從事電源生產(chǎn)及開發(fā)。

圖15繞組之間的電容

3.6繞組之間的電容

　　在變壓器原邊和副邊繞組之間的電容（圖15中的CWW）。這個(gè)電容的大小取決于繞組的幾何形狀、變壓器磁心材料的介電常數(shù)和它的封裝材料等。通常這個(gè)電容和變壓器的電感相比是很小的，它的影響只有在工作頻率高于變壓器的上限截止頻率時(shí)才起作用。