穩(wěn)壓電源

　　當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載出現(xiàn)瞬間波動時，穩(wěn)壓電源會以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補償，使其穩(wěn)定在±2%以內(nèi)。

發(fā)展歷史

　　1955年美國的科學(xué)家羅那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的飽和來進(jìn)行自激振蕩的晶體管直流變換器。此后，利用這一技術(shù)的各種形式的精益求精直流變換器不斷地被研制和涌現(xiàn)出來，從而取代了早期采用的壽命短、可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低的旋轉(zhuǎn)和機械振子示換流設(shè)備。由于晶體管直流變換器中的功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，所以由此而制成的穩(wěn)壓電源輸出的組數(shù)多、極性可變、效率高、體積小、重量輕，因而當(dāng)時被廣泛地應(yīng)用于航天及軍事電子設(shè)備。由于那時的微電子設(shè)備及技術(shù)十分落后，不能制作出耐壓高、開關(guān)速度較高、功率較大的晶體管，所以這個時期的直流變換器只能采用低電壓輸入，并且轉(zhuǎn)換的速度也不能太高。

　　60年代，由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展，高反壓的晶體管出現(xiàn)了，從此直流變換器就可以直接由市電經(jīng)整流、濾波后輸入，不再需要工頻變壓器降壓了，從而極大地擴大了它的應(yīng)用范圍，并在此基礎(chǔ)上誕生了無工頻降壓變壓器的開關(guān)電源。省掉了工頻變壓器，又使開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量大為減小，開關(guān)穩(wěn)壓電源才真正做到了效率高、體積小、重量輕。

　　70年代以后，與這種技術(shù)有關(guān)的高頻，高反壓的功率晶體管、高頻電容、開關(guān)二極管、開關(guān)變壓器的鐵芯等元件也不斷地研制和生產(chǎn)出來，使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源得到了飛速的發(fā)展，并且被廣泛地應(yīng)用于電子計算機、 通信 、航天、彩色電視機等領(lǐng)域，從而使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源成為各種電源的佼佼者。

品種　　

交流電源

　　又稱交流穩(wěn)壓器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計算機技術(shù)應(yīng)用到各工業(yè)、科研領(lǐng)域后，各種電子設(shè)備都要求穩(wěn)定的交流電源供電，電網(wǎng)直接供電已不能滿足需要，交流穩(wěn)壓電源的出現(xiàn)解決了這一問題。常用的交流穩(wěn)壓電源有：

　　①鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓器。由飽和扼流圈與相應(yīng)的電容器組成，具有恒壓伏安特性。

　　②磁放大器式交流穩(wěn)壓器。將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)而成，利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓。

　　③滑動式交流穩(wěn)壓器。通過改變變壓器滑動接點位置穩(wěn)定輸出電壓。

　?、芨袘?yīng)式交流穩(wěn)壓器。靠改變變壓器次、初級電壓的相位差，使輸出交流電壓穩(wěn)定。

　　⑤晶閘管交流穩(wěn)壓器。用晶閘管作功率調(diào)整元件。穩(wěn)定度高、反應(yīng)快且無噪聲。但對通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。20世紀(jì)80年代以后，又出現(xiàn)3種新型交流穩(wěn)壓電源：補償式交流穩(wěn)壓器。數(shù)控式和步進(jìn)式交流穩(wěn)壓器。凈化式交流穩(wěn)壓器。具有良好隔離作用，可消除來自電網(wǎng)的尖峰干擾。

　　數(shù)控穩(wěn)壓電源：是通過觀察區(qū)在設(shè)備輸出端取樣，對現(xiàn)時電壓跟額定電壓作出比較、核對，如比較為負(fù)值，則發(fā)送數(shù)據(jù)到中央處理器（CPU），由中央處理器作出電壓加的命令。同時，檢測區(qū)檢測半導(dǎo)體是否已開、關(guān)。確認(rèn)無誤后，中央處理器做出電壓加的命令控制半導(dǎo)體工作，從而達(dá)到額定電壓的標(biāo)準(zhǔn)。如果正值，中央處理器則做出電壓減的命令，整個過程全部數(shù)字化只需0.048秒時間。

　　本設(shè)備將瞬間反復(fù)變化的電壓通過數(shù)字控制回路穩(wěn)定來確保輸出電壓始終為額定電壓。

　　采用數(shù)碼式控制原理監(jiān)控電壓的變化，通過電子晶閘開關(guān)調(diào)整變壓器的TAP來始終保持穩(wěn)定的輸出電壓的數(shù)碼式電源穩(wěn)壓器（DIGITAL TAPCHANGING METHOD）。

直流電源

　　又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大?。缓笳弑硎据斎腚妷夯蜇?fù)載急劇變化時，電壓回到正常值所需時間。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓（或電流）。這種電源線路簡單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低（常低于40%～60%）。后者以改變調(diào)整元件（或開關(guān)）的通斷時間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。這類電源功耗小，效率可達(dá)85%左右，但缺點是紋波大、相互干擾大。所以，80年代以來發(fā)展迅速。從工作方式上可分為：

　　①可控整流型。用改變晶閘管的導(dǎo)通時間來調(diào)整輸出電壓。

　?、跀夭ㄐ?。輸入是不穩(wěn)定的直流電壓，以改變開關(guān)電路的通斷比得到單向脈動直流，再經(jīng)濾波后得到穩(wěn)定直流電壓。

　　③變換器型。不穩(wěn)定直流電壓先經(jīng)逆變器變換成高頻交流電，再經(jīng)變壓、整流、濾波后，從所得新的直流輸出電壓取樣，反饋控制逆變器工作頻率，達(dá)到穩(wěn)定輸出直流電壓的目的。

電器用途

　　交流穩(wěn)壓電源應(yīng)用于計算機及其周邊裝置、醫(yī)療電子儀器、通訊廣播設(shè)備、工業(yè)電子設(shè)備、自動生產(chǎn)線等現(xiàn)代高科技產(chǎn)品的穩(wěn)壓和保護?！≈绷鞣€(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國防、科研、大專院校、實驗室、工礦企業(yè)、電解、電鍍、充電設(shè)備等的直流供電。

　　（1）可用于各種電子設(shè)備老化，如PCB板老化，家電老化，各類IT產(chǎn)品老化，CCFL老化，燈管老化。

　?。?）適用于需要自動定時通、斷電，自動記周期數(shù)的電子元件的老化、測試。

　?。?）電解電容器脈沖老練。

　?。?）電阻器，繼電器，馬達(dá)等測試?yán)暇殹?/p>

　　（5）整機老練；電子元器件性能測試，例行試驗。

逆變電源

　　所謂逆變式穩(wěn)壓電源也叫變頻電源， 本變頻電源采用16位摩托羅拉處理器控制、高頻PWM設(shè)計、原裝進(jìn)口三菱1GBT推動.效率達(dá)85%以上。反應(yīng)快速，對100%除載/加載，穩(wěn)壓反應(yīng)時間在 2ms以內(nèi)。本變頻電源超載能力強，瞬間電流能承受額定電流的300%。波形純正，頻率高穩(wěn)定，不產(chǎn)生干擾磁波（EMI、EMC）。變頻電源不但是研發(fā)和實驗室，計量室的最佳電源，也是EM/EMC/安規(guī)測試的標(biāo)準(zhǔn)電源。

　　該變頻電源具有負(fù)載適應(yīng)性強、效率高，穩(wěn)定度佳，輸出波形品質(zhì)好、操作簡便、體積小、重量輕的特點。本變頻電源針對世界各地不同電源種類，使用者不僅可以模擬其電壓和頻率（47～63Hz）作測試應(yīng)用；其中按國家軍標(biāo)特制的中頻電源還可以支援400Hz頻率的國防軍事偵測、航空電子及航海、通訊等應(yīng)用設(shè)備。

　　本變頻電源不管是純阻性，容性，電感性或非線性負(fù)載均可長期正常使用。三相可單相使用。可帶負(fù)載調(diào)節(jié)電壓和頻率。其中部分機型可設(shè)置開機密碼，方便生產(chǎn)車間安全使用。

工作原理

　　工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、整流、濾波后成為一穩(wěn)定的直流電。圖中其余部分是起電壓調(diào)節(jié)，實現(xiàn)穩(wěn)壓作穩(wěn)壓電源工作原理圖

　　用的控制部分。電源接上負(fù)載后，通過采樣電路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓，則將誤差值經(jīng)過放大電路放大后送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準(zhǔn)值相等；如果輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓，則通過調(diào)節(jié)器使輸出減小。

　　穩(wěn)壓器電路由=l2V電源電路、電壓檢測控制電路、過電壓保護組成，如圖5-51所示l2V電源電路由調(diào)壓變壓器T的W4、W5繞組和整流二極管VDl-VD4、濾波電容器Cl、C2組成。電壓檢測控制電路由電阻器R-R7、電位器RPl、Rm、穩(wěn)壓二極管VS、電容器C3、C4和運算放大器集成電路IC(Nl-N3)組成。過電壓保護電路由IC內(nèi)部的N3、晶體管V3、電阻器Rl2和繼電器K組成。自動調(diào)壓電路由電阻器R8-Rll、晶體管Vl、V2、直流電動機M、滑動觸頭和T的Wl-W3繞組組成。將交流穩(wěn)壓器的輸大端與市電相接后，在T的W4、W5繞組上產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。該電壓經(jīng)VDl-VD4整流及Cl、C2濾波后，為IC和Vl、V2等提供士l2V不穩(wěn)定工作電壓。+l2V電壓還有其他作用。經(jīng)Rl-R3分壓、VS穩(wěn)壓后，分別為Nl-N3的反相輸入端提供基準(zhǔn)電壓;為過電壓保護電路申的K和V3提供工作電源;經(jīng)R4、RP2、R6分壓后，為Nl和N2的正相輸入端提供檢測電壓;經(jīng)R7、RPl、R5分壓后，為N3的正相輸入端提供檢測電壓。

　　Nl-N3將正相輸大端的檢測電壓與反相輸大端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，用產(chǎn)生的誤差電壓去控制自動調(diào)壓電路。

　　當(dāng)市電電壓正常時，Nl和N2的輸出端電壓為OV，Vl和V2均處于截止?fàn)顟B(tài)，電動機M不工作。

　　當(dāng)市電電壓偏低時，Nl和N2輸出低電平，使V2導(dǎo)通，Vl截止，M逆時針旋轉(zhuǎn)，通過滑壁臂驅(qū)動滑動觸頭移動，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸(T的Wl、W2繞組共設(shè)置了21個電壓抽頭，每一檔的電壓調(diào)節(jié)范圍為5V)，通過T的W2繞組來提升輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓升至220V時，V2截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高時，Nl和N2均輸出高電平，使Vl導(dǎo)通，V2截止，M順時針旋轉(zhuǎn)，通過滑臂驅(qū)動滑動觸頭移動，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸，通過T的Wl繞組來降低輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓降至220V時，Vl截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高超過260V時，N3因正相輸入端電壓高于反相輸入端電壓而輸出低電平，使V3截止，，K釋放，其常閉觸頭接通交流電壓的輸出回路。當(dāng)市電電壓為160-260V時，N3因正相輸入端電壓低于反相輸入端電壓而輸出高電平，使V3導(dǎo)通，K吸合，其常閉觸頭斷開，從而保證負(fù)載(用電器)不會因過電壓而損壞。

主要功能

穩(wěn)定電壓

　　當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載出現(xiàn)瞬間波動時，穩(wěn)壓電源會以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補償，使其穩(wěn)定在±2%以內(nèi)。

多功能綜合保護

　　穩(wěn)壓器除了最基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還應(yīng)具有過壓保護（超過輸出電壓的+10%）、欠壓保護（低于輸出電壓的-10%）、缺相保護、短路過載保護最基本的保護功能。

尖脈沖抑制

　　電網(wǎng)有時會出現(xiàn)幅值很高，脈寬很窄的尖脈沖，它會擊穿耐壓較低的電子元件。穩(wěn)壓電源的抗浪涌組件能夠?qū)@樣的尖脈沖起到很好的抑制作用。

　　隔離傳導(dǎo)性EMI電磁干擾（可選）：

　　數(shù)控設(shè)備多采用AC/DC整流+PFC高頻功率因數(shù)校正，自身有一定的干擾性同時對干擾源也有嚴(yán)格要求。穩(wěn)壓電源的濾波組件能夠有效隔離電網(wǎng)對設(shè)備的干擾同時也能有效隔離設(shè)備對電網(wǎng)的干擾。

防雷

　　應(yīng)具有的防雷擊能力。

選購

元器件選擇

　　R8和R9均選用lW金屬膜電阻器，其余各電阻器選用1/4W或l/2W金屬膜電阻器。

　　RPl和RP2均選用精密可變電阻器。

　　Cl-C4均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。

　　VDl-VD4均選用lN5404型硅整流二極管。

　　VS選用1/2W、6V的硅穩(wěn)壓二極管，例如lN5233A或lN5995B等型號。

　　Vl選用DSl5或2SC2073型硅NPN晶體管；V2選用CSl5或2SA940型硅PNP晶體管；V3選用S805O或C8050型硅NPN晶體管。

　　IC選用LM324型運算放大集成電路。

　　M選用l2V直流電動機。

　　K選用JRX-l3F型l2V直流繼電器，使用時將其兩組常閉觸頭并聯(lián)，以增大電流負(fù)荷。

　　采用300-500W的電源變壓器改制。先計算出匝/伏比等有關(guān)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行繞制，每5V處取出一抽頭并作好標(biāo)記。先繞Wl-W3繞組，后繞W4和W5繞組。將T各抽頭的外接點與滑臂的滑動觸頭分別裝在兩塊完全一樣的印制板上，粘合后對應(yīng)連接?；蹫樯稀⑾聝善褪?，印制板夾在其中間，使其在滑動時接觸良好?；凵晷难b上齒輪，電動機M通過齒輪變速后驅(qū)動滑臂移動。

電路調(diào)試

　　調(diào)試時，先將RPl和R陀的動觸頭調(diào)至中間位置，在交流穩(wěn)壓器的輸入端接上一臺手動調(diào)壓器，在輸出端接上電壓表，調(diào)整調(diào)壓器使輸入交流電壓為220V，然后調(diào)節(jié)R陀的阻值，使M在輸出電壓為220V時停轉(zhuǎn)。

　　斷開M的引線 （滑動觸頭應(yīng)接在-220V處），調(diào)整RPl，使輸人電壓調(diào)至230V時，K立即吸合即可。

故障排除

　　穩(wěn)壓電源在使用過程中的故障排除：

　　（1）出現(xiàn)壓敏電阻爆裂

　?、?壓敏電阻壞；

　　② 其對應(yīng)相的光電耦合器損壞；

　　③ 其對應(yīng)相的可控硅模塊損壞；

　　④ 其對應(yīng)相的變壓器損壞。

　?。?）出現(xiàn)熔斷體燒斷，引起故障聲光報警

　　① 熔斷體壞；

　　② 其對應(yīng)相的光電耦合器損壞；

　　③ 其對應(yīng)相的可控硅模塊損壞；

　　④ 其對相的變壓器損壞。

　　（3）出現(xiàn)斷相聲光報警

　?、?其輸入電源缺相；

　?、?機器線路開關(guān)缺相輸送；

　?、?采樣變壓器損壞；

　?、苷{(diào)壓電位器損壞。

　　（4）出現(xiàn)某一相穩(wěn)壓指示燈閃爍

　?、?其對應(yīng)輸入電壓超出穩(wěn)壓范圍；

　?、?其對應(yīng)相的排線插件可否插緊；

　?、?其模塊板接線端子的線頭可有斷裂。