新穎的大功率探測電源

提起輸出10A以上大功率可調穩壓電源，凡是有過接觸的讀者都會聯想起：巨大的帶抽頭的電源變壓器、體積很大的散熱器，多個大功率調整管固定其上，至少lOW以上的儀表風機不停轉動為之散熱、加上密布元件的控制板，足以體現出其結構復雜程度。頗為壯觀的儀器。很多的開關、電位器、復雜的設定和LED或LCD顯示裝置仿佛很有高科技的味道。

但從基本結構上來看，串聯穩壓電路確實缺少創意。大型電源上依然為一品當朝。其效率低、調整管功耗大的缺點。至今為人們所垢病。

可不可以采用效率高、管耗小的高頻開關電源呢?答案是在很多場合，如無刷電機測試方面。根本無法正常使用，原由很簡單，開關電源輸出并不純凈，在阻性負載時并無影響，但接pWM方式工作的脈動很大的負載時就力不從心了。

這也是今朝大型電源采用串穩結構為主的緊要原由，當然廠家也作了很多努力，如為了減少調整管功耗，采用分抽頭輸出電源變壓器。在外部電壓需求變化時，繼電器控制跟蹤調節，自動調整抽頭位置。此舉大大降低調整管功耗，改善了系統效率。

當然也使原來并不簡單的結構更為繁復。

常規結構的大型穩壓電源，很難為廣大電子愛好者仿制，當然也包括很多在技術力量不足的廠家。

為甚么不能夠獨出心裁，制造出結構簡單、實用的大電源來，首先非得在基本構思上有一個沖破，路還是有的。

本人曾經供職的公司是無刷電機加工廠家，加工24V一36V/200W自行車電機，每個電機都非得經過加載運行實驗，要12V一45V可調。最大20A探測用可調穩壓電源。這個任務落在本人身上。為此。

考慮了很多結構：最后決定采用30A/380V交流調壓模塊為控制器件。串聯在電源變壓器初級，變壓器次級整流濾波輸出相應直流電壓。

該模塊為雙向間閘管全角控制型，控制電壓0-5V,控制部份與開關部份絕緣。而且散熱器與內部器件絕緣，有很多品牌，我用的杭州西子固態繼電器廠產品。

控制辦法設計：控制電壓由5V電源用電位器分壓調節設定，與輸出直流電壓取樣信號比較解決后，送到模塊輸入端。另外。運行中測試到電流很大時。保護電路隨機動作，封閉模塊并自鎖，直至按下復位鈕解除。

電源變壓器選用1KW,220V輸入、45V輸出的控制變壓器，為了擔心出現晶閘管調節時帶來波形崎變。引起異常發熱和機振現象。作了多次長時間模擬實驗，結果除變壓器在低電壓大電流時略有振動外，無其他異常跡象。證明變壓器可以在晶閘管調壓工況下運行。

一、電路元器件解析如下

UT為50N380V單相調壓型晶閘管模塊。其工作模式為過零觸發，控制電壓0-5V控制導通角度。和整流器模塊共用200X120鋁成品散熱器，12V/0.45A風機作為強制風冷風源。B1為1KW/220V控制變壓器，次級45V,L1、C1為8A電源濾波器，K2為雙刀10A電源開關，C3、R1為消振元件。D1一D4為全波整流二極管模塊。C4大容量電解電容，RL為假負荷電阻。

LM2576ADJ、D5、L1、C6、R2、R3、組成12V穩壓電源。向風機、ICl、7805供電，7805、C7、C8為5V穩壓器組件。其基本電路如圖1.

讀者可以看出：電路結構非常簡單，其電氣性能也達到作為電機探測電源的參數要求，能輸出20-42V直流電壓：調定電壓值后。電流從0~18A變化時。電壓變化率為O.55V,這雖然相對精密穩壓器僅變化0.15V是大了一些，但己經能滿足探測要求，因為對廠家來說。該電源無非是一種定量用探測工具，希望結構上牢固皮實、經久耐用作為第一需求：事實上該電源非常合乎這種需求。其中一個電源表現不凡，竟創造了三年無需修理的紀錄!

二、電路解析

圖中220電源相線輸入B1初級一端。初級另一端接模塊晶閘管一側、晶閘管另一側接中線，晶閘管在交流波形過零后導通。其導通角度。由控制端輸入電平所操控，輸入電壓幅度0V時，導通角為0,輸入5V時全角導通。所以控制電壓變化使輸入到初級的交流電壓相應變化，由于B1初、次具固定的比值，所以耦合到次級的電壓出現變化。經整流濾波后得到預期幅值的直流電壓。要說明的是、調壓模塊的容量選擇取裕量較大的原由：模塊驅動感性負載。工作在切波狀態，耐壓、電流值要取很大裕量。

12V電源由LM2576HV和D5,L1、C6等組成：

其輸入電源準許在7-60V之間變化。從輸入電壓上無需另置輸入電源。筆直取電工作電源的另一個原由實現失電保護工況，發生短路和過流保護動作后。

工作電源失電后使12V電源和5V電源相繼失電使系統封閉而停止工作。其機理詳見后述。

穩定的12V電壓還供給12V風機、ICl和下一級5V穩壓電源使用。

IClA、R12、R13、W1、R14組成電壓設定信號解決電路，信號輸送到IClB同相端，與IClB反相端輸入的反饋信號作比較解決后。IClB輸出控制信號到模塊控制端。IClA工作于跟隨器模式。

IClB為減法器模式工作。可以看出設定信號與電壓反饋信號相減后放大1.4倍輸出。其增益為R15、R16、R19、R18比值決定，且R18=R16,R15=R19,倘若設計使增益加大，可能造成過補償現象出現，負載電流加大時輸出電壓反而上升。

IClD、R6、R7、R8、C10組成W變換放大電路。

其增益為倍，IClC、R9、R10、R11組成比較器，一旦電流信號經過I/、，變換放大后電壓>lClC反相輸入端的基準信號，IClC迅速翻轉為高電平，此時D6向C9充電，C9通過R17使7002導通。

IClB輸出的控制電壓被下拉到O.致使模塊晶閘管側快速關斷，此時次級電壓消失，工作電源電壓為零。

12V和5V因各級濾波電容延遲短時間也放電歸零。

此時雖末封閉220電源，但系統已處于失電狀態。

整機電流消耗僅為模塊晶閘管側漏電流。短時間內要重啟時須按K1后使C9放電，并重新封閉開啟電源開關K2即可。

D6、C9的設置戒備12V電源末失電時。IClC反復翻轉，使模塊反復開關造成器件損壞!由于D6的單向饋電和C9的存貯效應。使模塊保持一按時問封閉狀態。從而使系統失電或者排除故障有充裕的時間。

此電源有一個用途是作無刷電機耐久性探測，全天候不間斷工作，在夜里經常是無人值守。由于電機損壞、控制器損壞引起短路也常發生。采用上述失電保護辦法，可以更好保護設備安全。戒備不必要的耗電。

無此要求時：12V電源另由獨立電源供電，系統保護后能保持很長時間的自鎖，而且復位極為便利，按下K1即可重新工作。無需操作電源開關K2來實現了。所以使用獨立電源后的工況與前者相比截然不同!

在一切都非得服從實際需求的前提下，電子設計是有很大的靈活性。可以說，單元電路都是基本元素。一切元素都有各自的特證。關鍵在在于知道深度，在于優化組合。這就是取勝的游戲規矩!

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除