一種基于功率放大器的恒流源設(shè)計
在斷路器可靠性試驗設(shè)備中,試驗電源的穩(wěn)定、精確是保證測試可靠的基礎(chǔ)。否則,無論是在斷路器出廠試驗還是型式試驗中,都會因為測試電源的波動使校驗后的產(chǎn)品存在著合格品被判為不合格,而不合格品被判為合格的可能。傳統(tǒng)恒流源制作是利用二極管、三極管、集成穩(wěn)壓源的特性制作的參數(shù)穩(wěn)流器、串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)流電源、開關(guān)穩(wěn)流源等,但往往存在著輸出電流范圍小、穩(wěn)流精度不高、效率較低、可靠性較差、輸出紋波大等缺點。我們設(shè)計了一種基于AT89C51的恒流源控制系統(tǒng),電流輸出0100A,電流精度≤2%,電壓輸出15V,能實現(xiàn)快速、高精度、靈活、多功能的控制要求,在斷路器可靠性試驗中提供了穩(wěn)定、精確的試驗電源。
主電路的組成
主電路是由電壓電流調(diào)節(jié)電路,升流變壓器,電流檢測反饋電路,輸入控制和顯示等幾部分電路構(gòu)成的,以上各個模塊都是由AT89C51來控制的,其總體構(gòu)架如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
1 電壓電流調(diào)節(jié)電路
電壓調(diào)節(jié)模塊主要由變壓器和DS1267數(shù)字電位器構(gòu)成,單個DS1267可調(diào)精度最大為16位,可知單次最小變化量為1/512,對于220V電壓來說基本可認(rèn)為是線性關(guān)系,符合恒流源的電壓調(diào)節(jié)精度。電流調(diào)節(jié)模塊主要由TDA2030芯片和大功率晶體管2SA1302、2SC3281組成的。其中,2SA1302與2SC3281組成推挽功率放大結(jié)構(gòu),為了增加輸出電流,采用了兩路相同結(jié)構(gòu)的并聯(lián)電路,其電路如圖2所示。
圖2 推挽功率放大電路
圖2中,當(dāng)輸入電壓信號時,由于IN4001兩個二極管的動態(tài)電阻很小,且R2的阻值較小,可以認(rèn)為2SA1302管基極電位的變化與2SC3281管基極電位的變化近似相等,兩個基極的電位隨輸入電壓uin產(chǎn)生相同的變化。當(dāng)處于輸入信號的正半周,且uin逐漸增大時,2SA1302管基極電流隨之增大,發(fā)射極電流也必然增大,負(fù)載電阻(即升流變壓器)RL上得到正方向的電流;當(dāng)uin減小到一定數(shù)值時,2SC3281管截止。因此輸入信號的正半周主要是2SA1302管發(fā)射極驅(qū)動負(fù)載。同樣道理,負(fù)半周期主要是2SC3281管發(fā)射極驅(qū)動負(fù)載。
2 升流變壓器
本試驗要求產(chǎn)生0~100A的大電流,考慮到本電流源用于斷路器在線檢測,斷路器觸點接觸電阻是15mΩ,這樣在負(fù)載上消耗的功率應(yīng)該為P=I2R=1002×0.015=150W。負(fù)載消耗功率150W,考慮變壓器效率及功率裕度,我們選用升流變壓器的額定容量為500VA。
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