一款智能電量測(cè)量?jī)x電源的設(shè)計(jì)電路

本文設(shè)計(jì)的電量測(cè)量?jī)x強(qiáng)電部分很規(guī)范未有改動(dòng)，在弱電部分串接了一個(gè)電流互感器和并接了一個(gè)電壓互感器，將被測(cè)信號(hào)經(jīng)取樣前置放大．A/D轉(zhuǎn)換后去CPU處理，增加了供信號(hào)處理的直流電源。
該儀器直流電源經(jīng)測(cè)繪如下圖（下圖）所示，不能適應(yīng)AC110V的電源。
圖1
儀表上的這么多數(shù)碼管都要靠+5v電源來(lái)驅(qū)動(dòng)，所以這是一個(gè)負(fù)載極不對(duì)稱的正負(fù)雙電源。市場(chǎng)上一時(shí)又沒(méi)有買到AC100V～240V進(jìn)．DC+/-5V雙輸出的開關(guān)電源，但在電子市場(chǎng)只買到了二個(gè)韓國(guó)三星產(chǎn)筆記本電腦用的交流適配器：AC 100—240V/1.8A進(jìn)，DC 14V/3A出的開關(guān)電源。

采用TDA2030高效功率放大器作互補(bǔ)輸出，將單極性電源轉(zhuǎn)換成雙極性電源，輸出功率大，外圍器件也比較少（見下圖）。


圖2
TDA2030是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路，具有體積小、輸出功率大、諧波失真和交越失真小等特點(diǎn)。

從上圖可以看出：把TDA2030接成電壓跟隨器的形式，正輸入端的兩個(gè)電阻把電源電壓的一半提供給le，le輸出端的輸出剛好是電源電壓的一半，把輸出作為虛擬的“地”，這個(gè)電路的特點(diǎn)是“虛地”，使用時(shí)“虛地”與輸入電源的接地端必須完全隔離。

買來(lái)器件按圖焊接好后接上電源通電測(cè)試，發(fā)現(xiàn)TDA2030集成塊開機(jī)沖擊電流很大，穩(wěn)態(tài)需要大約30秒的時(shí)間．穩(wěn)態(tài)后自身空載電流約為19mA，散熱片發(fā)燙，雖然能把單電源轉(zhuǎn)換成雙電源，但它空載電流這么大．是不理想的。

為完成改裝任務(wù)，還得繼續(xù)上網(wǎng)尋找參考圖紙，這次在網(wǎng)上“電子開發(fā)社區(qū)”找到了很多資料，時(shí)基電路555接成無(wú)穩(wěn)態(tài)電路，3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1:1的方波。3腳為高電平時(shí)，C4被充電；低電平時(shí)，C3被充電。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在電路中只充電不放電，充電最大值為EC，將B端接地，在A、C兩端就得到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過(guò)50mA，不滿足我們的要求。

但從中得到了啟發(fā)：將幾個(gè)方案組合一下形成了一個(gè)新的電路，它由電阻分壓器，電壓跟隨器和并聯(lián)調(diào)整管三個(gè)部分組成。具體原理圖參見（下圖）。
圖3
原理分析：

電路由R1，R2組成分壓器，分壓值取出后送入運(yùn)放同相輸 入端5，兩級(jí)運(yùn)放都接成電壓跟隨器，第二級(jí)運(yùn)放通過(guò)VT1，VT2并聯(lián)調(diào)整管組合成電壓跟隨器，這樣處理的好處是電路始終把Q’鉗位在1/2Ec(即虛地 的零地位上)。當(dāng)兩路負(fù)載不相同時(shí)，調(diào)整管要工作，運(yùn)放輸出在R3上產(chǎn)生的壓降作為VT1，VT2的發(fā)射偏置電壓，使Q’比Q點(diǎn)低約0.7V。上圖接法， 通過(guò)反饋回路可使兩路負(fù)載不相同時(shí)，也能保持正負(fù)電源基本對(duì)稱。

本電路是用在儀器直流供電方案，正電源負(fù)載大，負(fù)電源負(fù)載小，由 于上臂負(fù)載大，下臂負(fù)載小，會(huì)引起Q’點(diǎn)地位臺(tái)高，迫使VT2導(dǎo)通，VT1截止，從而使上臂負(fù)載的部分電流經(jīng)VT2分流，使Q’點(diǎn)地位下降，當(dāng)Q’點(diǎn)地位 到達(dá)平衡值后，VT2截止?？傊琕T2處于不斷地調(diào)整工作中，所以它的散熱器比VT1的散熱器溫升要高些。

LM358為雙運(yùn)算放大器，電源電壓為3—30V，

D822為NPN功率三極管．BVceo>=30V，ICm=3A

B772為PNP功率三極管，BVceo>=-30V，cm=-3A從采用元件的參數(shù)可知：本電路適用輸入電源在DC 30V以下，輸出在正負(fù)15V以下的電源轉(zhuǎn)換電路，最好是+/-5V～+/～12V雙電源的變換較為可靠，輸出電流控制在1A左右較為保險(xiǎn)些。

制作要點(diǎn)：

1．先把R1．R2分壓器和二級(jí)電壓跟隨器焊接好，暫時(shí)把運(yùn)放反相輸入端2接在Q點(diǎn)上，通電測(cè)試確保從市場(chǎng)上買來(lái)的運(yùn)放LM358是良好的：輸入電壓為DC 14V，輸出的電壓為+7V和一7V．從圖中可以看出電路功耗為零，證明LM358是好的。

2．按原理圖所示焊接好并聯(lián)調(diào)整管組件，并把運(yùn)放反相輸入端2接在Q’點(diǎn)上，確無(wú)誤后，通電測(cè)試：輸入電壓為DC 14V．輸出的電壓為+7V和-7V，從圖中可以看出電路功耗為零，證明單電源轉(zhuǎn)雙電源電路是好的。

3．改裝三星開關(guān)電源：把開關(guān)電源塑殼拆下，通電后調(diào)節(jié)微調(diào)電位器，使其單電源輸出由原DC 14V調(diào)整為DC 16V，并把微調(diào)電位器點(diǎn)膠固定牢。接入自做的轉(zhuǎn)換板粘貼在塑殼上，最后插上電源通電測(cè)試，讀數(shù)應(yīng)為DC +/-8V，說(shuō)明系統(tǒng)工作良好。

4．把二臺(tái)儀器上原變壓器用裝好的轉(zhuǎn)換器替代，把調(diào)壓器調(diào)到110V，并接上負(fù)載帶載對(duì)比測(cè)試一個(gè)小時(shí)。

5．換大散熱器：經(jīng)1小時(shí)帶載檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)下臂調(diào)整管的散熱器發(fā)燙，不利于長(zhǎng)時(shí)間工作，必須把散熱器面積增大。把散熱器換大后帶載連續(xù)測(cè)試8小時(shí)工作非常穩(wěn)定。配置好美式插頭，插座打包好寄到美國(guó)的銷售公司，改制工作順利完成。