穩(wěn)壓電源

　　當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載出現(xiàn)瞬間波動時(shí)，穩(wěn)壓電源會以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)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(jī)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(shí)被廣泛地應(yīng)用于航天及軍事電子設(shè)備。由于那時(shí)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(gè)時(shí)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?cái)U(kuò)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(jì)算機(jī)、 通信 、航天、彩色電視機(jī)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(jì)算機(jī)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：

　?、勹F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。

　?、诖欧糯笃魇浇涣鞣€(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(diǎn)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。

　?、?span id="wp4mkig" class="hrefStyle">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(bǔ)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(shí)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(shí)，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(gè)過程全部數(shù)字化只需0.048秒時(shí)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(shí)，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??；后者表示輸入電壓或負(fù)載急劇變化時(shí)，電壓回到正常值所需時(shí)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(shí)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(diǎn)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(shí)間來調(diào)整輸出電壓。

　?、跀夭ㄐ汀］斎胧遣环€(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。

　?、圩儞Q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(jì)算機(jī)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(hù)?！≈绷鞣€(wěn)壓電源廣泛應(yīng)用于國防、科研、大專院校、實(shí)驗(yàn)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(shí)通、斷電，自動記周期數(shù)的電子元件的老化、測試。

　　（3）電解電容器脈沖老練。

　　（4）電阻器，繼電器，馬達(dá)等測試?yán)暇殹?/p>

　?。?）整機(jī)老練；電子元器件性能測試，例行試驗(yàn)。

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(jì)、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(shí)間在 2ms以內(nèi)。本變頻電源超載能力強(qiáng)，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(shí)驗(yàn)室，計(jì)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(qiáng)、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(diǎn)。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?？蓭ж?fù)載調(diào)節(jié)電壓和頻率。其中部分機(jī)型可設(shè)置開機(jī)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(shí)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(hù)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(yùn)算放大器集成電路IC(Nl-N3)組成。過電壓保護(hù)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(jī)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(hù)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(shí)，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(jī)M不工作。

　　當(dāng)市電電壓偏低時(shí)，Nl和N2輸出低電平，使V2導(dǎo)通，Vl截止，M逆時(shí)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(gè)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(shí)，V2截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高時(shí)，Nl和N2均輸出高電平，使Vl導(dǎo)通，V2截止，M順時(shí)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(shí)，Vl截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高超過260V時(shí)，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(shí)，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(shí)，穩(wěn)壓電源會以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在±2%以內(nèi)。

多功能綜合保護(hù)

　　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(hù)（超過輸出電壓的+10%）、欠壓保護(hù)（低于輸出電壓的-10%）、缺相保護(hù)、短路過載保護(hù)最基本的保護(hù)功能。

尖脈沖抑制

　　電網(wǎng)有時(shí)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(shí)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(shí)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(yùn)算放大集成電路。

　　M選用l2V直流電動機(jī)。

　　K選用JRX-l3F型l2V直流繼電器，使用時(shí)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(jì)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(diǎn)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。滑臂為上、下兩片型式，印制板夾在其中間，使其在滑動時(shí)接觸良好?；凵晷难b上齒輪，電動機(jī)M通過齒輪變速后驅(qū)動滑臂移動。

電路調(diào)試

　　調(diào)試時(shí)，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(shí)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(shí)，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：

　?。?）出現(xiàn)壓敏電阻爆裂

　　① 壓敏電阻壞；

　　② 其對應(yīng)相的光電耦合器損壞；

　?、?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(bào)警

　?、?熔斷體壞；

　?、?其對應(yīng)相的光電耦合器損壞；

　?、?其對應(yīng)相的可控硅模塊損壞；

　　④ 其對相的變壓器損壞。

　?。?）出現(xiàn)斷相聲光報(bào)警

　　① 其輸入電源缺相；

　　② 機(jī)器線路開關(guān)缺相輸送；

　　③ 采樣變壓器損壞；

　?、苷{(diào)壓電位器損壞。

　?。?）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。