交流稳压电源范文

交流稳压电源范文第1篇

关键词:稳压电源; 交流稳压电源; 脉冲宽度调制器; 高频电子变压器

中图分类号:TP368.1 文献标识码:B

文章编号:1004-373X(2010)10-0204-03

Design of Switch-Mode AC Stabilized Voltage Supply

XU Jin-xing, XU Chang-hua

(Research & Development Center of Electronic Products Equipment Manufacture of Jiangsu Province, Huaian 223003, China)

Abstract:An advanced design of AC stabilized voltage power supply is expounded in this paper. The pulse width modulator (PWM), high-speed electronic switches, high-frequency electronic transformer, and LC filters was adopted to realize the design. In comparison with AC stabilized voltage supply of the traditional thyristor angle modulation mode, this scheme is ofhigher efficiency, smaller size, smaller nonlinear distortion and it is an entirely new design of AC stabilized voltage supply.

Keywords:stabilized voltage supply; AC stabilized voltage supply; PWM; high-frequency electrosic transformer

目前,空间技术、计算机、通信、雷达及家电中的电源逐渐被开关电源所取代。现在一般应用的串联调整稳压电源是连续控制的线性稳压电源。这种传统的串联稳压器、调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的,这种稳压器的缺点是承受过载和短路的能力差,效率低,一般只有35%~60%。由于调整管要损耗较大的功率,所以需要采用大功率调整管,并装有体积很大的散热器[1]。而开关电源的调整管工作在开关状态,功率损耗小,效率可达70%~95%,稳压器的体积小,重量轻,调整管的功率损耗较小,散热器也随之减小[2]。此外,开关频率工作在几十kHz,可用数值较小的滤波电感、电容元件,故可以大大提高允许的环境温度。

1 电路组成及工作原理

开关式交流稳压电源电路框图如图1所示。工作原理描述:由三角波发生电路产生150 kHz的三角波,由低频正弦波产生电路产生50 Hz的正弦波。两个信号分别同时送到比较器的同相和反相输入端,在比较器的输出端将产生矩形波。该矩形波的频率与150 kHz的三角波相同,该矩形波的脉冲宽度受50 Hz正弦波实时幅度的调制后,随50 Hz正弦波实时幅度而变化,即已调制矩形波。将其送到高速电子开关中一个输入端,并经过一级反向器反向,送到高速电子开关的另外一个输入端。

图1 开关式交流稳压电源电路拓扑图

市电整流滤波获得的2倍于输入交流电压(典型值约为311 V)的直流高电压送到高速电子开关的电源输入端。高速电子开关的两个输出端由两个反向的输入矩形波驱动,从约311 V直流电源取得能量后,分别经过一级短时间常数的LC滤波电路连接到高频开关变压器的初级。该LC 滤波电路的作用是使进入高频开关变压器初级的矩形波脉冲拐角趋于圆滑,以降低其高频谐波。高频开关变压器的初、次级还起到对市电隔离的作用,高频开关变压器的次级获得交变、拐角圆滑的矩形波电压,经过多级长时间常数的LC滤波电路,将150 kHz高频信号滤除,还原出50 Hz正弦波的调制信号,送到负载用于对负载供电[3]。

电压和电流取样电路从负载上获取电压和电流信号,分别送两路A/D 转换器转换,变成离散的数字信号。一方面用于通过微处理器处理后进行实时显示;另一方面用于通过微处理器处理后送D/A 转换器变换为模拟量,经过光电隔离驱动电路来控制正弦波发生器的幅值,又经过比较器、反向器、高速电子开关、LC 滤波、高频开关变压器、多级LC 滤波等电路,用于控制负载上电压或电流的稳定。电压互感器的作用是从市电中获得低谐波失真的标准正弦波,经由正弦波产生电路控制其幅值;键盘用于输入准备向负载提供的电压或电流值。

2 电路设计分析

2.1 可控正弦波产生电路

可控正弦波产生电路的电路图如图2所示[2]。

正弦波的来源采用直接从市电的220 V/50 Hz的正弦波,利用电压互感器变换成较低电压的50Hz 正弦波(例如5 V)。该正弦波的谐波失真度取决于市电的谐波失真度和互感器的参数,其输出幅度由D/A 转换器控制光电耦合器驱动电路实现,D/A转换器输出信号控制光电耦合器导通程度,与分压电阻分压后产生交流和直流叠加的电压,经电容隔离直流分量,仅保留交流分量送运算放大器进行若干倍的放大,产生随D/A信号幅度大小而控制的纯净交流信号量。

图2 可控正弦波产生电路

D/A控制信号产生的原则是:根据输出到负载上的电压或电流配合市电的电压幅度大小进行综合运算,由微处理器向D/A 转换器提供通过综合运算的数字量,使得提供给负载的输出电压(或电流)趋于稳定。

2.2 脉冲宽度调制器

PWM产生电路由正弦波产生电路、三角波产生电路和比较器三个部分组成。三角波加到比较器的反向输入端,正弦波加到比较器的同向输入端,比较器输出端产生受正弦波瞬时幅度而变化的脉冲宽度调制波[4-5]。

图3是电压型PWM比较器的工作波形,输入三角波接在比较器的反向输入端,可控正弦波信号送至比较器的同相输入端,经放大后输出PWM信号。

图3 PWM工作波形图

2.3 高速电子开关

高速电子开关电路用于实现将PWM波功率放大,配合高频电子变压器和滤波电路,可实现对输入信号为受某信号参数调制的矩形波,输出信号为还原出该参数的解调电路[6]。其典型电路图如图4所示,是PWM经反相器出来的波形。整个电路由4个场效应管构成的桥式开关电路、高频开关变压器、多组LC 滤波电路(图中只画出一组L3,C3)组成。

图4 高速电子开关电路

高频开关变压器Tr还兼起市电隔离的作用。电路中,L1,C1 和L2,C2 组成滤波电路,用以使输入到高频开关变压器初级的矩形波拐角变成“缓变”形状,以使流经变压器的谐波分量减小,降低干扰。

经过高频开关变压器次级感应到的电压通过L3,C3(实际为多级LC,如三级)的进一步滤波可以将PWM的高频矩形波滤除,在负载上得到被还原的原调制波的正弦波形,如图5所示。

图5 还原出来的波形

图5中还原出来的调制波实际上是有一定程度的锯齿波成分,如果用数字存储示波器存储波形,然后局部放大观测可发现,如图5中显示了局部放大后的锯齿形状,其锯齿程度反映了信号的失真度,与多级LC滤波器的性能参数有关。

2.4 微处理器

微处理器部分用于实现系统装置的智能化,微处理器部分包括微处理器芯片、键盘、LCD 显示器、A/D 和D/A 转换器,且适合于控制的微处理器芯片往往采用单片机,而单片机基本上都包含有I/O 接口电路、ROM,RAM、定时器和中断系统,因此这些部件基本上都不需要扩展。

软件部分的设计包括A/D转换器、D/A转换器、LCD显示器、键盘系统等功能的子程序,还包含系统监控程序和各种中断服务程序等[7],其系统监控程序流程图如图6所示。

图6 系统监控程序流程图

3 结 语

在此介绍的开关式交流稳压电源是一种较为先进的交流电源设计方案。随着时代的快速发展,开关电源的集成化与小型化正在变为现实,目前正在研制开发开关与控制电路集成于同一芯片的集成模块。然而,把功率开关与控制电路,包括反馈电路都集成于同一芯片上,必须解决电气隔离与热绝缘的问题,这将是今后的一大研究课题。

参考文献

[1]李靖.中国开关电源市场的分析[J].电工技术,2000(2):44-45.

[2]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].4版.北京:机械工业出版社,2003.

[3]刘胜利.现代高频开关电源实用技术[M].北京:电子工业出版社,2001.

[4]阮新波,严仰光.脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术[M].北京:科学出版社,1999.

[5]李琪.PWM全桥软开关直流变换器的研究[D].杭州:浙江大学,2006.

[6]王聪.软开关功率变换器及其应用[M].北京:科学出版社,2000.

交流稳压电源范文第2篇

引言

交流稳压技术的发展一直倍受广大用户和生产厂商的关注，其原因在于我国市场上现有的各种交流电力稳压产品，在技术性能上都有不尽人意之处。

在我国应用较早，且用户最广的交流电力稳压电源当属柱式（或盘式）交流稳压器，虽然这种稳压电源有很多优点，但由于它是用机械传动结构驱动碳刷（或滚轮）以调节自耦变压器抽头位置的方法进行稳压，所以存在工作寿命短，可靠性差，动态响应速度慢等难以克服的缺陷。

近年来不少生产厂家针对柱式交流电力稳压器所存在的缺点，纷纷推出无触点补偿式交流稳压器，大有取代柱式稳压器之势。这种电源实质上仍然是采用自耦方式进行调压，所不同的只是通过控制若干个晶闸管的通断，改变自耦变压器多个固定抽头的组合方式，来代替通过机械传动驱动碳刷改变自耦变压器抽头位置的一种调压方法。这种方法固然提高了稳压电源的可靠性和动态响应速度，但却失去了一个重要的调节特性——平滑性，即调节是有级的，其必然结果是稳压精度低（一般只有3％～5％），并且在调节过程中，当负载电流很大时会冲击电网并产生低频次谐波分量，对负载也会产生冲击；另外采用这种方法所用变压器较多（一相至少需二台，即一台自耦变压器，一台补偿变压器），这就增加了电源的自重和空载损耗。

伴随着全控开关器件的容量和性能以及模块化程度的提高，集成控制电路功能的不断完善，吉林市长城科技有限责任公司凭借自己的科技实力，率先研制出采用PWM技术，通过全控开关器件IGBT，对交流进行斩波控制的新型补偿式交流稳压电源——JJY－ZK/BW系列斩控补偿式交流稳压电源。为我国交流稳压技术的创新和满足市场对高性能交流稳压电源的需求开创了新局面，下面对PWM交流斩控技术在该种交流稳压电源中的应用原理及性能做一简要介绍。

1 PWM交流斩控调压原理

图1（a）所示，假定电路中各部分都是理想状态。开关S1为斩波开关，S2为考虑负载电感续流的开关，二者均为全控开关器件与二极管串联组成的单相开关[见图1（b）]。S1及S2不允许同时导通，通常二者在开关时序上互补。定义输入电源电压u的周期T与开关周期Ts之比为电路工作载波比Kc，（Kc=T/Ts）。图1（c）表示主电路在稳态运行时的输出电压波形。显然输出电压uo为：

式中：E（t）为开关函数，其波形示于图1（c），函数由式（2）定义。

在图1（a）电路条件下，则

E（t）函数经傅立叶级数展开，可得

式中：D=ton1/Ts，ωs=2π/Ts，θn=nπ/Ts；

D为S1的占空比；

ton1为一个开关周期中S1的导通时间。

将式（4）代入式（3）可得

式（5）表明，uo含有基波及各次谐波。谐波频率在开关频率及其整数倍两侧±ω处分布，开关频/:请记住我站域名/率越高，谐波与基波距离越远，越容易滤掉。

在经LC滤波后，则有

把输出电压基波幅值与输入电压基波幅值之比定义为调压电压增益，即

由此可见电压增益等于占空比D，因此改变占空比就可以达到调压的目的。

2 控制方案设计与工作原理

一般情况下，PWM交流斩控调压器的控制方式与主电路模型、电路结构及相数有关。

若采用互补控制，斩波开关和续流开关在换流过程中会出现短路，产生瞬时冲击电流；如设置换相死区时间，又可能造成换相死区时间内二个开关都不导通使负载开路，在有电感存在的情况下，会产生瞬时电压冲击。本方案采用有电压、电流相位检测的非互补控制方式，如图2所示。对相数而言本方案采用三相四线制，即用三个单相电路，组合成三相电源，这样可以避免相间干扰，保持各相电压输出稳定。

由图2可见，V1，VD1与V2，VD2构成双向斩波开关，Vf1，VDf2与Vf2，VDf1构成双向续流开关；Lof及Cof分别为滤波电感、电容；u1为补偿变压器初级绕组两端电压，u2为向主电路补偿的电压。本方案采用了有电压、电流相位检测的非互补控制方式。图3为在RL负载下，这种非互补的斩波开关和续流开关门极驱动信号的时序配合及一个电源周期中输出电压的理想波形。

由图3可见根据负载电压电流相位，一个电源工作周期可分为4个区间.

上述工作状态，可用逻辑表达式表示为：

为保证电源满足负载特性的要求及运行可靠性,本方案采用了图4所示的控制电路结构。

3 补偿稳压原理及控制

图5示出补偿稳压电路。

图5中电网电压u，补偿电压uc，输出电压uo均为工频。当u与uc相位差=0°时，uo=u＋uc；当=180°时，uo=u－uc。因此，当电网电压u变化时调节uc的大小以及与u的相对极性即可保证uo的恒定。

u与uc相对极性变换的控制如图6所示。其输出uQ接双向晶闸管的过零触发电路。采样信号取自uo经整流滤波后的输出。电位器Rp用于调节输入信号的门槛电压，其传输特性如图6（b）所示。

4 结语

PWM交流斩控技术用于交流稳压，显著地提高了交流稳压电源的技术性能，其主要特点是：

1）可采用全固态器件，真正做到了无触点、无抽头，因而可靠性高、工作寿命长；

2）平滑调节，输出无级差，对电网及用户无冲击，不产生低频次谐波干扰；

3）输出精度高，实际精度可达到±0.5％，即便在正补偿与负补偿变换瞬间，输出电压波动也不超过额定电压的1％；

4）动态响应速度快，可达ms级；

5）负载无选择性，对感性负载、阻性负载、容性负载都适用；

交流稳压电源范文第3篇

引言

随着高新技术的发展，越来越多的高精密负载对输入电源，特别是对交流输入电源的稳压精度要求越来越高。但是，由于电力供求矛盾的存在，市电电网电压的波动较大，不能满足高精密负载的要求，需要在市电电网与负载之间增设一台高稳压精度的宽稳压范围的交流稳压电源。

交流稳压电源形式有很多种，目前应用较多的三相柱式交流稳压器，由于用的是机械传动和碳刷触点进行调节，因而存在工作寿命短、可靠性差、动态响应慢等缺点。正在被一种无触点多补偿变压器式交流稳压电源所取代。

图1

“补偿”的概念有补足和抵消两种意思。所谓多补偿变压器式交流稳压电源，就是用多个（一般是2～4个）补偿变压器，将其次级串入主电路中，通过由双向晶闸管或固态继电器组成的“多全桥”变换电路，采用有选择的切换或通过切换串入补偿变压器的个数进行有级补偿，来达到稳压目的。由于没有机械传动和碳刷，因而提高了寿命与动态反应速度，使交流稳压电源的整体性能大大提高。但也存在着一些缺点，诸如只能有级调压，调节精度不高，使用的补偿变压器及控制开关较多，电路相对复杂等。本文取其优点、避其缺点，提出了用等脉宽调制（EPWM——equalpulsewidthmodulation）高频斩波器进行补偿的交流稳压电源以供参考。它是作者曾经研制和发表过的“PWM斩波器式交流稳压电源”的一种改进变形电路（参见电源世界2002年第1期及电源技术应用2002年第3期），比原电路更简单，也更合理一些。

图2

1 工作原理

EPWM斩波式交流稳压电源的简化原理电路如图1所示。它是由主电路和控制电路两部分组成的。主电路是由EPWM桥式斩波器V1～V4及其输出变压器Tr、直流整流电源VD1～VD4和输出交流滤波器LF、CF组成。桥式斩波器通过其输出变压器Tr的次级串联在市电电源与负载之间，以便对市电电压的波动进行正、负补偿。桥式斩波器输出电压中的谐波，由滤波器LFCF来滤除。桥式斩波器所需的直流电源，由取自稳压电源输出端的市电电源，通过整流器VD1～VD4来供给。这里应该指出的是，EPWM桥式斩波器V1～V4并不是工作在逆变器状态，而是工作在桥式斩波器状态。这是由它的EPWM工作方式、直流电源电压波形和直流电容Cd值的大小及其功能来区分的。如图2所示，桥式斩波器的直流电压，不是通过电容Cd把整流电压滤波成恒定的平滑直流电压，而是仍然为单相桥式整流电压的波形。直流电容Cd不再具有直流滤波功能，而只是为了创造一个续流通路而设置的。对于感性负载，在一个斩波开关周期内续流的能量是很小的（由于斩波频率较高），所以Cd的值也很小，Cd的充放电速度很快，不会影响整流电压的上升或下降速度，使Cd上的电压与不滤波的整流电压波形相同。也就是说，由于电容Cd的值很小，它只允许续流电流通过，不再具有直流滤波功能，因此对整流波形不产生影响。这就说明桥式斩波器是工作在EPWM斩波状态，而不是工作在逆变状态。斩波式交流稳压电源的控制电路，是由市电输入电压整流检测电路、比较电路、EPWM电路和桥式斩波器开关V1～V4工作状态的切换和触发电路组成。在市电电压整流检测电路中，加入对滤波电感LF上的电压检测，是为了减小滤波电感LF的电抗对稳压精度的影响。

EPWM斩波器式交流稳压电源工作原理如图1所示。当市电电压波动时，通过对市电输入电压us及滤波电感LF上电压的整流检测电路，得到电压信号US.L，将US,L与基准参考电压Ur进行比较，得到误差电压ΔU。当US,L>Ur时（市电电压上波动）得动＋ΔU，＋ΔU使EPWM调制器中的比较器U2不能工作，只能使比较器U1工作，＋ΔU通过与三角波uc在U1中进行比较，在＋ΔU大于三角波的部分产生出EPWM脉冲信号，此信号通过“状态切换触发电路”对桥式斩波器中的开关管V1～V4进行控制，在其输出变压器Tr次级产生负补偿电压－uco，使负载电压UL=US－Uco=Ur；当US,L

图3

对市电电压的正、负补偿，是通过状态切换触发电路，切换桥式斩波器中开关管V1～V4的工作顺序来实现的。如果对应于市电的正半周让V1及V4导通，对应于市电的负半周让V2及V3导通，是对市电电压进行正补偿，如图2中的虚线路径所示。对应于市电正半周让V2及V3导通，对应于市电负半周V1及V4导通，就是对市电电压进行负补偿，如图2中点划线路径所示。

采用图2所示主电路对市电电压波动进行补偿的关键有两点：一是EPWM；二是电容Cd的值要小到不影响整流电压ucd的变化，即使Cd小到不再具有直流滤波功能。

2 EPWM调制及正弦斩波电压的生成

图1所示交流稳压电路的EPWM，与正弦斩波电压的生成如图3所示。其中图3(a)为整流器VD1～VD4的交流输入电压波形，图3(b)为直流电容Cd上的电压波形，图3(c)为EPWM，图3(d)为EPWM产生的桥式斩波器中开关管V1～V4的触发脉冲波形，图3(e)即为EPWM正弦斩波电压波形，图3(f)为Tr初级补偿电压波形。

EPWM是由P.D.Parkh，S.R.Paradla于1983年首先提出来的。其原理是采用用直流形式表示的误差电压ΔU与三角波电压uc进行比较如图3(c)所示，在直流误差电压ΔU大于三角波电压的部分产生出等脉宽调制脉冲，如图3(d)所示。

用图3(d)的等脉宽调制脉冲去触发桥式斩波器中相应的开关管V1～V4，就可以在桥式斩波器的两桥臂中点a和b之间产生出EPWM正弦斩波电压波形，如图3(e)所示。经过滤波器LFCF滤波后，就可以在变压器Tr初级得到正弦补偿电压uab1，如图3(f)所示。uab1在Tr次级产生补偿电压uco。当对市电电压进行正补偿时，补偿电压uco与市电电压相位相同；当对市电电压进行负补偿时，补偿电压uco与市电电压相位相反。图3是针对正补偿情况画出来的，对负补偿也可以画出相应的波形图。

对于图3(e)所示的EPWM正弦斩波电压波形，为了使此波形具有半波奇对称，和四分之一波偶对称，以消除其傅里叶级数中的余弦项和正弦项中的偶次谐波，使载波比N=fc/f=4k，即三角波频率fc为市电频率f的4整数倍。调制比M=Δt/TΔ=ΔU/Ucm，Δt为脉冲宽度，TΔ=1/fc为三角波周期、Ucm为三角波幅值，如图3（e）所示。可知，M=Δt/TΔ就是EPWM正弦斩波电压波形的占空比D，即M=Δt/TΔ=D。

载波三角波的方程式为

当调制电平为ΔU时，可求出触发脉冲起始点ti和终止点ti＋1的方程式。

则脉冲宽度为

式中：TΔ=2π/N。

各触发脉冲的起始角和终止角的数值为

……

由图3(e)可以看出，EPWM正弦斩波电压波形是镜对称和原点对称，因此，在它的傅里叶级数中将不包含余弦项和正弦项中的偶次谐波，只包含正弦项中的奇次谐波，即

对于基波，n=1。由于被EPWM斩波的波形是正弦波，即f(ωt)=Umsinωt，所以

对于谐波，则

所以EPWM正弦斩波电压的傅里叶级

数表示式为

考虑到Tr的变比ξ:1，补偿电压uco表示式为

用LFCF滤除高次谐波后得到补偿电压为

由式（8）中的谐波幅值(Um/kπ)sinkDπ可以算出，当载波三角波频率fc=10kHz，N=200，D=0.1～0.9时，基波与各次谐波的幅值如表1所列。基波和各次谐波与调制比亦即占空比D的关系曲线如图4所示。可知EPWM正弦斩波电压的谐波频率与载波比N成正比，N越大谐波频率越高，所需的滤波器LFCF的参数值也越小。所以，根据表1及图4可以计算LF及CF的值。

表1 基波与各次谐波的幅值（fc=10kHz，N=200）

谐波分量占空比D 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 b1/Um 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 b199/Um －0.0984 －0.1871 －0.2575 －0.3027 －0.3183 －0.3027 －0.2575 －0.1871 －0.0984 b201/Um －0.0984 －0.1871 －0.2575 －0.3027 －0.3183 －0.3027 －0.2575 －0.1871 －0.0984 b399/Um －0.0935 －0.1514 －0.1514 －0.0935 0 0.0935 0.1514 0.1514 0.0935 b401/Um －0.0935 －0.1514 －0.1514 －0.0935 0 0.0935 0.1514 0.1514 0.0935 b599/Um －0.0858 －0.1009 －0.0328 0.0624 0.1061 0.0624 －0.0328 －0.1009 －0.0858 b601/Um －0.0858 －0.1009 －0.0328 0.0624 0.1061 0.0624 －0.0328 －0.1009 －0.0858 b799/Um －0.0757 －0.0468 0.0468 0.0757 0 －0.0757 －0.0468 0.0468 0.0757 b801/Um －0.0757 －0.0468 0.0468 0.0757 0 －0.0757 －0.0468 0.0468 0.0757 图4

3 对市电电压波动的补偿与Tr容量

当市电电压us波动时，将会引起负载电压uL的波动。为了保持uL稳定不变，必须用补偿电压uco对市电电压的波动进行补偿。当Us>Ur时须进行负补偿，使Us－Uco=UL=Ur；当UsUL=US±Uco=Ur （11）

正补偿时取正号，负补偿时取负号。

假定补偿变压器Tr的变比为ξ：1，桥式斩波器的输出电压基波为uab1=DUmsinωt

则 Uco=(Uab1/ξ) （12）

将式（12）代入式（11）得

UL=US±(1/ξ)Uab1 （13）

桥式斩波器的基波输出电压

Uab1=DUL （14）

将式（14）代入式（13）得

UL=US±(D/ξ)UL （15）

或ULUL+(D/ξ)UL=US，UL(1+D/ξ)=US

UL=(Us)/(1+D/ξ) （16）

正补偿时取正号，负补偿时取负号。当占空比D=1时，最大正、负补偿电压由式（12）得

Uco,max=(UL/ξ)（因为此时Uab1=DUL=UL）。

当市电电压的波动范围为±15％时，最大补偿电压

Uco,max=0.15UL=(UL/ξ) （17）

由于补偿变压器Tr初次级匝比为

ξ=1/0.15=6.667 （18）

而补偿变压器次级电流，即市电输入电流

Is=P/Us （19）

式中：P为市电输入功率。

补偿变压器初级电流，即桥式斩波器输出电流

Ich=Is/ξ （20）

即桥式斩波器的斩波开关管的额定电流，只有市电输入电流IS的1/ξ。因而补偿功率

Pco=Uab1Ich=DUL(Is/ξ)=(DPUL)/ξUs （21）

当US=UL时，D=0，补偿功率Pco,min=0；当Us,min=(1－0.15)UL=0.85UL时，D=1，则补偿功率Pco,max=

可以根据Pco,max来选择补偿变压器Tr的容量。

4 单相EPWM斩波器式交流稳压电源

单相EPWM斩波器式交流稳压电源的原理电路如图5所示，此电路只是为了说明原理而采用的。它由5个部分组成，即主电路，市电电压检测电路，正、负补偿控制电路，三角波发生器电路和正、负补偿切换触发电路。主电路的组成与工作原理前面已经作过了介绍，下面仅对其余4个部分作一简单说明。

4.1 市电电压检测电路

市电电压的检测电路，由两个相同的变压器Tr2、Tr3及二极管VD9～VD12，Cd2组成。市电电压检测的采样点取法，对稳压精度影响很大。如果采样点取自输入端，检测市电输入电压，对补偿电压的稳定性是有利的，但不能补偿因变压器Tr1次级漏抗及滤波电感LF电抗引起的电压降，补偿精度差；如果采样点取自输出端，检测输出负载电压，这样可以对Tr1次级漏抗及LF电抗引起的电压降进行补偿，但补偿后由于UL=Ur就不能继续保持Tr1次级补偿电压uco的存在，出现补偿不稳定现象；如果像多个补偿变压器无触点补偿式交流稳压电源那样，采样点取自输入端与输出端，对市电输入电压与负载电压同时检测，然后将它们相加并除以2，即(Us+UL)/2，当IS≠0时，如果令Tr1次级漏抗XT与LF电抗XL之和XT＋XL=X，则US－XIS=UL，所以(Us+UL)/2=(Us+Us+XIs)/2=US－(XIs)/2。由此可知这种检测法虽然可以对因X而造成的电压降进行补偿，也不会出现补偿不稳定现象，但只能补偿一半的XIS，还有一半XIS不能进行补偿。比较好的检测法是采样点取自输入端，检测市电输入电压US及检测X上的电压降XIS，用US－XIS作为检测到的电压。这样，既能保证补偿电压的稳定性，也能使补偿的精度提高。图5所示的单相稳压电路，就是采用了这种电压检测电路。

图5

串联补偿变压器的次级漏电抗XT，一般为Tr1容量的（3～5）％。而Tr1的容量与市电电压的波动范围有关，当市电电压波动范围为±15％时，Tr1的容量仅为稳压电源标称容量的17.6％。所以，补偿变压器Tr1折算到负载额定电压Ur的次级漏抗压降标么值为

XTIS=(0.03～0.05)×0.176=0.00528～0.0088

XTIS的值很小，可以认为XTIS≈0，此时只需对LF电抗XL引起的电压降进行补偿就可以了。在图5中，变压器Tr2检测的是市电输入电压US，变压器Tr3检测的是LF上的电压降，用Tr2及Tr3的次级电压相减后再进行整流，就可以得到反映US－XLIS数值的直流电压USL。

4.2 对市电电压波动进行正负补偿的控制电路

对市电电压波动进行正、负补偿的控制电路，由图5中比较器U1、U2，比例放大器PI1、PI2，及EPWM比较器U3、U4，和基准电压给定电路R3～R5组成。它分成上下两个支路，上支路由U1、PI1、U3组成，用于对市电电压的负波动进行正补偿控制；下支路由U2、PI2、U4组成，用于对市电电压的正波动进行负补偿控制。与此相应基准电压给定电路也给出了两个基准电压给定值Ur1及Ur2。Ur1对应于市电电压的218V；Ur2对应于市电电压的222V。当市电电压US<218V时上支路工作，下支路不工作，USL与Ur1在U1中进行比较，产生出正误差电压＋ΔU，＋ΔU经过PI1放大后与三角波uc在U3中进行比较，产生出使桥式斩波器对市电电压进行正补偿的控制。当市电电压US>222V时下支路工作，上支路不工作，USL与Ur2在U2中进行比较，产生出正误差电压＋ΔU，＋ΔU经过PI2放大后与三角波uc在U4中进行比较，产生出使桥式斩波器对市电电压进行负补偿的控

制。基准电压给定电路给出两个基准电压（Ur1=218V与Ur2=222V）的目的，是为了当市电电压US在218V～222V之间时不使稳压电源工作，以避免市电电压US在（220±2）V区间内稳压电源产生正负补偿振荡，使输出电压不稳定，这一点在图1中没有表明。这里需要指出的一点是，图5中运放PI1和PI2的放大倍数，与补偿变压器Tr1的初次级变比ξ1：1、检测变压器Tr2、Tr3（两个变压器完全相同）的初次级变比ξ2：1、三角波的电压幅值Ucm及市电电压的幅值Um有关。PI1及PI2的放大倍数

4.3 三角波发生器电路

三角波发生器电路由一个方波电压发生器（U7）和一个积分器（U8）组成，如图5中U7及U8所示，这种电路在UPS中是常用的。三角波频率与方波电压发生器的频率相同，当方波电压发生器中的电阻R8=0.86R9时，三角波频率

fc≈1/（1/2R10C2）

4.4 状态切换触发电路

状态切换与触发电路如图5下部电路所示。它是由脉冲变压器Tr4、Tr5、Tr6、Tr7及其下面的两个三极管组成的。图中U9、U10是将市电电压变换成与其相对应的正、负半周方波电压。U9得到与us正半周相对应的方波电压，U10得到与us负半周相对应的方波电压。电路的切换采用的是三极管与门的工作原理，触发电路采用的是脉冲变压器输出形式，当然也可以采用光耦的输出形式。切换电路有两组输入信号，每组两个输入信号，即正补偿与负补偿，正半周方波与负半周方波。因此，应有4组触发电路，即由Tr4、V5、V6组成的正补偿正半周触发电路；由Tr6、V9、V10组成的正补偿负半周触发电路；由Tr7、V11、V12组成的负补偿正半周触发电路和由Tr5、V7、V8组成的负补偿负半触发电路。每一种触发电路，只有当脉冲变压器下面的二个三极管同时导通时才能输出触发脉冲。脉冲变压器下面的两个三极管，其中一个受正负补偿信号的控制，另一个受正负半周方波电压的控制。因此，四种触发电路对应于市电电压的每半个周期中，只有一种触发电路输出触发脉冲，其它3种触发电路不工作。由于正负方波电压的加入，4种触发电路之间每半个周期转换一次，而且转换是在市电电压过零时进行。因此，触发电路的切换不会对输出产生冲击。

4.5 稳压补偿过程

空载时假定US当US>Ur时，稳压补偿过程与US

5 三相EPWM斩波器式交流稳压电源

三相EPWM斩波器式交流稳压电源，可以用三个如图5所示的单相电路组成。由于三相是各自独立地进行稳压补偿控制，所以，还可以对市电输入电压的不对称度进行补偿。

6 结语

按照上述原理制成了一台2.5kVA样机，当输入电压变化范围为±15％时，输出电压的变化<±1％，谐波含量<2.3％。

交流稳压电源范文第4篇

【关键词】高性能；数字化交流稳压电源；设计开发

中图分类号：TM71文献标识码A文章编号1006-0278（2015）09-148-01

一、高性能交流稳压电源的发展趋势

（一）智能化与数字化

目前在研制高性能、高精度、多功能的仪器设备时，几乎没有不考虑采用微处理器的。以微处理器为主体取代传统仪器设备的常规电子线路，将计算机技术与控制技术结合在一起，组成新一代的所谓“智能化仪器设备”。智能仪器解决了许多传统仪器不能或不易解决的难题，同时还能简化系统电路，提高系统可靠性，加快产品的开发速度。交流稳压电源一方面为仪器设备提供电能量，是仪器设备的“动力源”，另一面它本身就是仪器设备，因此，它有可能而且应当智能化。

（二）模块化

电源的模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化；其二是指电源单元的模块化。我们常见的功率器件模块含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于“标准”功率模块（SPM）。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块（IPM），不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的电源装置。

由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。

（三）绿色化

电源系统的绿色化有两层含义：首先是显著节电，这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染；其次这些电源不能（或少）对电网产生污染，国际电工委员会（IEC）对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECI000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源：向电网注入严重的高次谐波电流，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，为21世纪批量生产各种绿色交流稳压电源产品奠定了基础。

二、高性能数字化交流稳压电源的设计与开发

（一）功能设定

功能设定是交流稳压电源进行设计与开发的基础与依据。首先交流稳压电源的设计应当满足最基本的电源功能要求，从大的方面来说一个是供电功能―电源应当保证具有稳定的供电功能，另一个是保护功能：1.如果电路出现短路问题，可及时切断电源，当故障解决，可恢复原本工作状态；2.如果电路负载过大，应根据负载情况在一定的时间内自动关机（过载>>12o%，6oB后关机/过载大于lso%，2sB内关机；3.电压保护，电压过大或者过小都会对电源本身以及设备运行造成影响，因此当电压在264V以上或者176V以下时应及时使稳压电源关闭；4.过热保护，当逆变器的温度达到安全值以上时，应使稳压电源关闭；5.直流母线电流负载超过规定的1s0%时，应当使稳压电源关闭。

（二）电路设计

电路设计采用拓扑结构，交流电在整流桥予以整流处理后变为直流信号，这一信号再经由滤波电路到达逆变电路，逆变电路又将这一信号整合为交流信号，反向输回滤波电路，然后在隔离变压器的作用下，交流信号成为精密且稳定的电压。变化电路由逆变开关的各种器件所组成，有隔离与非隔离两种、隔离式的变化电路应用较为广泛，逆变装置应用的功率变换电路有三相全桥、单项全桥、半桥以及推挽等。

（三）控制系统

整个控制系统由八个模块组成，每个模块都有不同的功能分区：1.信号采集模块，对信息的采集有利于系统参数的设置，保证输出波形能够达到理想的状态，系统需要采集的信息包括电网与稳定电源的电流幅值、电压幅值以及频率；2.通信模块，技术人员对设备的操控与管理都需要通过通信系统来完成，稳压电源的通信模块有两个接口，Ethernet与RS485；3.键盘控制与屏幕显示模块，键盘可以取代开关完成对稳压电源的远程控制，完成对逆变器的开关，可对其进行菜单设置，输入或取消指令，查询信息与设置密码等、屏幕则可以将电源运行的状态，功率、电流、电压等参数都可在屏幕上作以展示；4.驱动模块，主要是指对逆变电路的驱动，有两种方式：a.对PWM信号的功率予以放大；h.将主控电路与PWM信号以及逆变电路的电气进行隔离；5.DSP单元模块，DSP是逆变主控芯片，可对IGBT予以瞬时保护，能够保证输出电压的稳定性，使波形达到理想状态，另外还能够产生脉冲信号以驱动IG-BT}OARM模块，ARM有着通信功能，它能将DSP收集到的运行数据传送给系统，也可以将系统发出的命令传输给DSP，它是人机互动实现的技术支持与基础；6.实时时钟，保证操作系统与运行系统时间的一致性，另外也可对系统参数与故障数据进行必要记录；7.保护与报警模块，系统在运行的过程中也在进行自我检测与保护，故障发生时可进行自主诊断，如有较大故障则发出警报.以警示灯或蜂鸣器进行警示。

三、结语

总而言之，交流稳压电源有着较高的稳定性、精确度与可靠性，其设计与开发对自测设备的运行有着重要的意义，随着科技的发展，交流稳压电源呈现出了数字化与高性能的特点，对其进行探究，有着一定的现实意义。

参考文献：

[1]徐永顺.逆变技术在交流稳压电源中的应用研究[D].河北工业大学，2012.

交流稳压电源范文第5篇

关键词：变压；整流滤波；稳压；

中图分类号：S611 文献标识码： A

1、引言

直流稳压电源是电子技术常用的设备之一,广泛的应用于教学、科研等领域。传统的直流稳压电源功能简单、难控制、可靠性低、干扰大、精度低且体积大、复杂度高。普通直流稳压电源品种很多, 但均存在以下问题: 当输出电压需要精确输出, 或需要在一个小范围内改变时(如1. 05～ 1. 07V ) ,困难就较大。二是稳压方式均是采用串联型稳压电路, 对过载进行限流或截流型保护, 电路构成复杂,稳压精度也不高。

传统的直流稳压电源通常采用电位器和波段开关来实现电压的调节,并由电压表指示电压值的大小. 因此,电压的调整精度不高,读数欠直观,电位器也易磨损.而基于单片机控制的直流稳压电源能较好地解决以上传统稳压电源的不足。随着科学技术的不断发展,特别是计算机技术的突飞猛进,现代工业应用的工控产品均需要有低纹波、宽调整范围的高压电源,特别是在一些高能物理领域,急需电脑或单片机控制的低纹波、宽调整范围的电源。

从上世纪九十年代末起，随着对系统更高效率和更低功耗的需求，电信与数据通讯设备的技术更新推动电源行业中直流/直流电源转换器向更高灵活性和智能化方向发展。在80年代的第一代分布式供电系统开始转向到20世纪末更为先进的第四代分布式供电结构以及中间母线结构，直流/直流电源行业正面临着新的挑战，即如何在现有系统加入嵌入式电源智能系统和数字控制。

在家用电器和其他各类电子设备中，通常都需要电压稳定的直流电源供电。但在实际生活中，都是由220V 的交流电网供电。这就需要通过变压、整流、滤波、稳压电路将交流电转换成稳定的直流电。滤波器用于滤去整流输出电压中的纹波，一般传统电路由滤波扼流圈和电容器组成，若由晶体管滤波器来替代，则可缩小直流电源的体积，减轻其重量，且晶体管滤波直流电源不需直流稳压器就能用作家用电器的电源，这既降低了家用电器的成本，又缩小了其体积，使家用电器小型化。

2、方案论证与比较：

方案一: 采用单级开关电源，由220V交流整流后，经开关电源稳压输出。但此方案所产生的直流电压纹波大，在其后的几级电路中很难加以抑制，很有可能造成设计的失败与技术参数的超标。

方案二：并联式稳压电源，电路简便易行，所用元器件相对较少，当负载电流恒定时稳定性相对较好，其突出优点就是可承受输出短路。但是效率低于串联式稳压电源，输出电压调节范围较小，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而不能采用。

方案三：串联式稳压电源，利用可调的三端式集成稳压器先提供稳压电压和小电流，再通过三极管扩流的方式使之提供大功率。由于集成稳压器通常内部已有各种保护电路，辅助电路就可以简化。其次想采用经典的分立式元件形式，因为在理论课及实验室中看到的大多是这种电源，并且具体电路形式很丰富，可借鉴的结构也较多。

比较以上几种方案，决定采用方案三，即经典的串联式稳压电源，稳扎稳打，力争做好。

3、硬件电路的组成与设计

直流稳压电源一般由电源变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成。

我国电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动大）。脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。

3.1电源变压器

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压变换为整流电路所需要的交流电压。

本设计方案所需要用到的降压变压器是将电网交流电压220V变换成复合需要的交流电压，此交流电压经过整流后可获得后级电路所需要的直流电压12V。

由于所需的直流电压比起电网的交流电压在数值上相差较大，考虑到稳压部分中的集成稳压器须在输入电压≥10V 时才能使输出电压为0.7V～9V。所以，降压后的电压设为10V～12V，才能达到要求输出的电压为0V～10V，即该部分电路采用变压器把220V交流市电变为约10V 的低压交流电，作为电源的输入电压。变压器原辅线圈的匝数比为：

N1/N2 = U1/U2 = 220V/10V≈22/1

电路中的保险丝可起到保护电源的作用，当电流大于0.5A 时，保险丝熔断，从而防止电源烧坏。电源变压器的效率为：

其中：是变压器副边的功率，是变压器原边的功率。

一般小型变压器的效率如表1所示，因此，当算出了副边功率后，就可以根据下表算出原边功率。

表1小型变压器的效率

3.2整流滤波电路

整流电路将交流电压变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

如图所示，在本设计中采用四个二极管组成桥式整流电路，利用单相桥式整流电路把方向和大小都大小都变化的50Hz的交流电变换为方向不变但大小仍有脉动的直流电。其优点是电压较高,纹波电压较小,整流二极管所承受的最大反向交流电流流过,变压器的利用率高。滤波电路：利用储能元件-电容C两端的电压不能突变的性质,采用RC滤波电路将整流电路输出的脉动成分大部分滤除,得到比较平滑的直流电。

图2桥式整流桥电路

直流电压与交流电压的有效值间的关系为：

在整流电路中，每只二极管所承受的最大反向电压为：

流过每只二极管的平均电流为：

其中：R为整流滤波电路的负载电阻，它为电容C提供放电通路，放电时间常数RC应满足：

其中：T = ms是50Hz交流电压的周20期。

3.3稳压电源电路

三端稳压器各项性能指标的测试

输入电压u2受负载和温度发生变化到影响而发生波动时，滤波电路输出的直流电压VI会随着变化。因此，为了维持输出电压VI稳定不变，需要对电压进行稳压。稳压电路的作用是当外界因素（电网电压、负载、环境温度）发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的电压输出。稳压电路一般采用集成稳压器和一些元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、结构简单等优点。

三端稳压器的引脚及其应用电路见附录图3。

7806为三端式集成稳压器，这种集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。W78系列三端稳压器输出正极性电压，一般有：5V、6V、8V、9V、10V、12V、15V、18V、24V，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。若要求输出负电压，可选用W79系列稳压器。图3是7806的外型和三个引出端，其中：

1―输入端（不稳定直流电压输入端）；

2―输出端（稳定直流电压输出端）；

3―公共端；

图3三端式集成稳压器

它的主要参数有：输出直流电压Uo=6±5%；最大输入电压Uimax=35V； 电压最大调整率Su=50mV；静态工作电流Io=6mA； 最大输出电流Iomax=1.5A；输出电压温漂ST=0.6mV/oC。

3.4稳压系数的测量(调节输出电压为5V时)

按图所示连接电路， 在u1=220V时，测出稳压电源的输出电压Vo，应改变电源电压上升和下降10%，分别测量稳压电源的输出电压VO，RL=100Ω。在实验室调节交流不太方便时,可采用变压器的次级变换的方法,如①②脚电压为18V,测量一次,记下VO1.再更换到③①脚测量一次VO2, 将测量的结果填入表5中。则稳压系数为：

SV=(ΔVO/VO)/(Δu1/u1)

表2

3.5输出内阻的测量(调节输出电压为5V时)

按图4所示连接电路，保持稳压电源的输入电压不变 ，在不接负载RL时测出开路电压Vo1，此时Io1=0，然后接上负载RL，测出输出电压Vo2和输出电流Io2，测量结果填入表3中。则输出电阻为：

RO=-(VO1-VO2)/(IO1-IO2)=(VO1-VO2)/IO2

表3

3.6纹波电压的测量(调节输出电压为6V时)

用示波器观察Vo的纹波峰峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量Vop-p的值（约几mV）。

4、直流电源系统原理图

图4直流电源系统原理图

交流稳压电源范文第6篇

【关键词】电子技术；数控直流稳压电源；设计方案

电源是保证电力电子设备持续生产提供电能的设备，电源电路中一般包含多个单元电路和系统电路，在诸多的电源中，使用的最为广泛的是直流电源。直流电源的获取方式，一般可以分为以下两种：第一是将电池作为直流电源，第二利用交流降压和滤波电流将交流电进行转换，使其成为直流电源。如今所使用的各种电源几乎都能够达到同时获取几个不同电压等级的要求，基于这种情况，数控制流稳定电源又成为了人们使用的最大需求，其能够通过电压的调节提供稳定的电压，而且能够将电压的精度保持在一个较高的水平内，这样便有效的提升了电源的使用质量，因此数控直流稳压电源的设计也受到了越来越多专家学者的重视。笔者认为，数控直流稳压电源的设计方案可以从以下几个方面考虑：

1.直流稳压电源方框图

在图1中所显示的是使用交流电压和滤波电流的方法转换而获得的直流电源，从中也可以看出，这一电源电路中包含的主要部分有减压电路、整流电路、稳压电路等，这些功能共同组成了直流稳定电流。通过上述方框图中的程序，便能同时形成多种直流电压形式，并且在不同的直流工作电中产生的抗压等级也有着一定的差异，因此，其能够同时满足多种不同电力电器设备对工作电压的需求。

1.1 降压电路

降压电路的主要功能是为了实现高压电的降压，为直流工作电压的形成奠定基础。

1.2 整流电路

整流电路是整个电源电路的核心部分，其主要的功能就是将交流电压通过整流二极管的作用，转化为单向的脉冲直流电压，该转换步骤是实现交流与直流转换的关键部分。

1.3 滤波电路

通过上述整流电路转换，输出的电压是单向脉冲星直流电压，该电压不能直接为电子电路提供直流电流的需要，因为其中含有较多的交流成分，这就需要通过滤波电路对其进行过滤，这样才能获得可以直接用于电路工作的稳定工作电压。

1.4 抗干扰电路及保护电路

在一般情况下，抗干扰电路具有多方面的功能，其中最为重要的就是具有较强的抗干扰作用，能够有效的防止交流网中的高频信号进入到整机电路中，防止其对整机电路的稳定性产生影响。同时，抗干扰电路的另一个重要作用就是对整流二极管的保护作用，能够在系统开始运行时防止大量的电流对整流二极管产生的冲击作用，有效的增强二极管工作的可靠性，这种抗干扰作用的实现需要使用小容量电器实现。

1.5 保护电路

保护电路中包含了很多种了，其中电路电源中的保护电路对于电路整体的运行都有着十分重要的影响，在大多数情况下都需要使用电路电源来实现保护动作，从而保证电路电源工作的稳定性。

1.6 稳压电路

稳压电路的功能通常需要利用基层稳压器来实现，在集成稳压器中又分为三端固定式和三端稳压电源两种方式。

2.直流稳压电源设计电路

在直流稳压电源设计中，主要是为了实现稳压电源在电路中的保护作用，并且实现对其他集成电路的持续供电，因此对于精密度的要求可以适当的降低，基于上述要求，在本次设计中使用三端固定式稳压电路便能够满足基本的设计和使用需求，同时也能够时电路的设计更加简便。

要完成D/A的转换以及有效的运算，必须要在以正负电源同时供电作为基础，因此选择15V供电电源。在数字控制电路中要求使用5V电源，可以通过7805集成三端稳压器组成的电源实现。在该电路中，变压器使用的是双抽头的18V变压器。可以输出两路的18V交流电压（变压器的选择一般的标准足：输出电压若要满足U0≥12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足Uo+2V；输出电压若要满足U0≤12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足=U0）。

3.数显电路

在该设计思路中，从计数器的输出端输出的信号通过翻译，进入到译码器的输入端，通过译码器外部的显示器便能够实现数字显示功能。本次设计中使用的是七段译码器，其能够通过信号的输入和输出来实现LED显示器实现对线路的显示和控制。从整个电路的使用需求来看，这里应当使用的输入译码器为BCD码较为科学，其在功能实现方面更加方便，也能够提高LED显示的稳定性。

4.输出电路

在系统的输出电路中，一般包括模拟加法器和电压跟随器两个主要部分。当电压通过输入端进入到模拟加法器中，一部分作为小数位的电压值，另一部分则作为十位上的电压值，不同的电压值同时存在于加法器内进行模拟计算，计算的结果以电流的方式输出，但是这时输出的电流较小，无法满足外用驱动设备的需求。因此，在加法器进行运算之后，还需要将输出的电流进行扩大，这样才能够满足电子电器设备的使用要求，对电流放大的功能可以利用模拟加法器中的集成运算放大功能来实现。

5.D/A转换电路

不同的级别输出电路有着不同的运作方式，其通过对电阻的调节来实现输出电压的控制，在每一级的DAC0832电路中都存在着多种树木模式，不同的数位连接方法也有着较大的差异，所以要通过调整端的作用来实现对启动速度和动态抗阻的有效调节，保证其稳定性，才能将该电压作为基准电压电源。

6.计数器电路及控制电路的设计

计数器电路的主要功能体现在将输入的数字值进行D/A转换之后完成整个电路的转换，这也是实现数控功能的急促航和前提。而控制电路的实现，则是通过对控制器的控制来实现的，一般利用“+”“-”键对电压的大小进行控制，同时实现不同档之间的转换。

参考文献

[1]马花萍.低成本数控直流稳压电源设计[J].科技信息,2012(19).

[2]周述良,张玉平.数控直流稳压电源设计[J].现代电子技术,2011(16).

[3]傅莉.数控直流稳压电源设计[J].电子科技,2010(11).

作者简介：

周赞星（1989—），现就读于邵阳学院电子科学与技术专业。

交流稳压电源范文第7篇

关键词 电源 线性稳定电源 开关型直流稳压电源

中图分类号：TN86 文献标识码：A

1 电源的分类

直流稳定电源按习惯可分为化学电源，线性稳定电源和开关型稳定电源，它们又分别具有各种不同类型：

1.1 化学电源

我们平常所用的干电池、铅酸蓄电池、镍镉、镍氢、锂离子电池均属于这一类，各有其优缺点。随着科学技术的发展，又产生了智能化电池；在充电电池材料方面，美国研制人员发现锰的一种碘化物，用它可以制造出便宜、小巧、放电时间长，多次充电后仍保持性能良好的环保型充电电池。

1.2 线性稳定电源

线性稳定电源有一个共同的特点就是它的功率器件调整管工作在线性区，靠调整管之间的电压降来稳定输出。由于调整管静态损耗大，需要安装一个很大的散热器给它散热，而且由于变压器工作在工频（50Hz）上，所以重量较大。

这类电源的优点是：（1）电源稳定性及负载稳定性较高，可靠性高；（2）输出纹波电压小；（3）瞬态响应速度快；（4）线路结构简单，便于输出连续可调的成品，也便于维修；（5）没有开关干扰。

线性稳压电源的缺点是：（1）功耗大，效率相对较低，一般只有45%；（2）体积大、较笨重、不能微小型化；（3）必须有较大的滤波电容。

造成这些缺点的原因是：（1）调整管在电源的整个工作中，一直都工作在晶体管的线性放大区，调整管本身的功耗与输出电流成正比，这样调制管本身的功耗就会随电源的输出功率的增大而增大，使调制管急剧发热。为了保证管子能正常工作，除选用功率大的管子外，还必须给管子加上较大的散热片。（2）线性稳压电源使用了50HZ工频变压器，通常，这种变压器的效率只有80%～90%。这样不但增加了电源的体积和重量，而且也大大降低了电源的效率。（3）由于线性稳压电源的工作频率较低，仅为50HZ，所以要降低输出电压中纹波电压的峰峰值，就必须增大滤波电容的容量。

这类稳定电源又有很多种，从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流（双稳）电源。从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。

1.3 开关型直流稳压电源

与线性稳压电源不同的一类稳电源就是开关型直流稳压电源，它的电路型式主要有单端反激式，单端正激式、半桥式、推挽式和全桥式。它和线性电源的根本区别在于它变压器不工作在工频而是工作在几十千赫兹到几兆赫兹。功能管不是工作在饱和及截止区即开关状态；开关电源因此而得名。

开关电源的优点是：（1）体积小，重量轻；（2）功耗小，效率高；（3）稳压范围宽；（4）滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减小；（5）电路形式灵活多样，能设计出满足应用于不同场合的稳压电源。开关电源相对于线性电源来说纹波较大（一般≤1%VO（P-P），功率调整管工作在开关状态，它产生的交流电压和电流会通过电路中的其他元器件产生尖峰干扰和谐振干扰。

2 电压的相关数值

2.1 负载变化对输出电压影响

（1）负载调整率（也称电流调整率）

在交流电源额定电压条件下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化，用百分数表示：

= ？100 / 100

（2）输出电阻（也称内阻）

在额定输出电压条件下，负载电流变化引起输出电压的变化，则输出电阻为：

= | |

2.2 稳压系数

稳压系数有绝对稳压系数和相对稳压系数两种。绝对稳压系数表示负载不变而输入交流电压变化时，稳压电源输出直流电压变化量与输入交流电压变化量之比，即：

=

它表示输入交流电压变化时，引起的输出电压变化量。绝对稳压系数值越小越好。越小说明同一引起的越小，输出电压就越稳定。这种表示方法在工程中常常用到。相对稳压系数表示负载不变时，稳压电源输出直流电压的相对变化量 / 与输入交流电压的相对变化量/之比：

=

电压调整率表示负载电流为额定值时输入交流电压在额定值上下变化 ？10%时，稳压电源输出电压的相对变化量（百分数）：

= ？100 / 100

一般直流稳压电源的电压调整率为1%、0.1%、0.01%等。有时也可用绝对值表示。

2.3 电压调整率

输入电压相对变化为？0%时的输出电压相对变化量，稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电压的影响，因此只需测试其中之一即可。

2.4 输出电阻及电流调整率

输出电阻与放大器的输出电阻相同，其值为当输入电压不变时，输出电压变化量与输出电流变化量之比的绝对值。电流调整率：输出电流从0变到最大值时所产生的输出电压相对变化值。

2.5 纹波电压

（1）最大纹波电压。在额定输出电压和额定输出电流条件下，输出纹波电压的绝对值大小，通常以峰值或有效值表示。

（2）纹波系数。在额定输出电压和额定输出电流条件下，输出纹波电压的有效值Urma与输出直流电压之比，即：

= ？100 / 100

总结：电源广泛应用于科学研究、经济建设、国防设施等各个方面，与人们生活息息相关。因此，基于电源的重要性，对其进行的分析是具有现实意义的。

参考文献

[1] 康华光.电子技术基础（模拟部分）（第5版）. 北京：高等教育出版社，2008.

[2] 康华光.电子技术基础（数字部分）（第5版）. 北京：高等教育出版社，2008.

[3] 曲学基，王增福，曲敬铠.稳定电源基本原理与工艺设计. 北京：电子工业出版社，2004.

交流稳压电源范文第8篇

关键词 交流电 负载平衡效益

一、三相交流电源负载不平衡引发的问题

随着我校计算机数量的增加和显示屏尺寸的加大，以及计算机设备对电源质量要求较高的情况下，原有的三相交流50KVA的两台DJDW稳压电源设备经常出现前端开关烧毁和断电等现象。经过多次调查发现，是由于当时室内计算机是利用原来墙壁上的电源供电，就使得三相交流稳压电源不能不出现在某相有超载或轻载现象，使三相交流稳压供电不平衡，使三相交流稳压电源系统供电工作极不稳定。严重影响了正常教学秩序的进行。

二、通过三相负载平衡，提高三相交流稳压电源的功效

为有效解决我校计算机房三相交流稳压电源严重不平衡的问题，让我校计算机房三相交流稳压电源充分发挥出应有的效率，为了有效的节约资金，根据供电负载平衡原理，其运用解决方式如下：三相四线制可输送两种电压：一种是端线与端线之间的电压叫线电压，另一种是端线与中线之间的电压叫相电压。三相负载做星形连接，在对称三相电压作用下，流过对称三相负载中每相负载的电流相等。流过中线的电流为零。

由基尔霍夫定律得知：中线电流in＝i1＋i2＋i3 对应的矢量式IN＝I1＋I2＋I3可知三相对称负载星形连接时的中线电流为零。那么在三相交流电路中，三相负载消耗的总电功率为各相负载消耗功率之和：

所以在此三相交流电路中，只要三相负载对称，平衡供电，每相都可以提供给75A额定电流。每台计算机额定电流是1.4A，但实际测量17寸显示器计算机工作电流在0.8A—1A之间，那么每相稳压单相电源可带75—93台电脑。每台50KVA的三相交流稳压电源，如在三相负载平衡的情况下，带240台电脑符合用电要求，这样提高功率1／4倍。应该说按三相负载平衡情况下带270台电脑也没问题，那就是提高功率1／3倍。我将两台稳压电源所带动的机房都进行了线路平衡改造，由原来的只能带6个微机室360台电脑增加到带8个微机室480台电脑。既保障了教学秩序的正常进行，又为学校节约了资金。不仅使480台计算机的电源得到有效的保证，并且还留有40台计算机电源使用余量，做为用电安全保护系数。

三、改造电源供电平衡电路

如何改造我根据三相负载平衡原理，并对照以前供电情况提出了新的供电方案，新的电路改造方案。当时有6个计算机室，大的计算机室103台电脑，小的计算机室38台计算机，计算机室用三相交流稳压电源按三相负载平衡原理供电，再根据计算机室的特点，为其设计电路。以103台计算机为例，每个计算机室有一台服务器和一台教师用计算机在前排面对着学生。学生计算机横有13排，每排8台计算机，竖排4排，（横13×8＝104）靠墙两侧各一排（2台计算机）每侧26台计算机，中间两竖排并在一起（4台计算机）中间共有52台计算机，总共为106台计算机。考虑到教师用计算机和服务器的应用特点，单独用开关控制，每个插排供两台计算机用电（每个插排由四个三孔插座组成）。每个计算机房电源控制箱靠北墙（每个计算机房电源控制箱的电源是由2台DJDW 50KVA三相交流稳压电源组成的稳压电源室提供），室内电源控制箱是由1个三相空气断路器作为室内计算机总电源控制开关，A、B、C、三相室内计算机供电线路分别由3个单相空气断路器分别实施控制。I路由A相空气断路器控制供电，Ⅱ路由B相空气断路器控制供电，Ⅲ路由C相空气断路器控制供电。

通过改造使原来的两台DJDW三相交流50KVA稳压电源仅供360台计算机，还会经常出现提供电源断电故障，后经供电线路平衡改造后，增加到480台电脑。照原来设备增加容量1／4倍。还留有增加设备负载的余量，作为安全系数，还能确保安全。这些说明什么，说明利用一些原理和技术的应用就能发挥一些设备的自身的能量，使其发挥最大效率，达到节约资金的目的和效果。

从以上的线路改造和实际应用，应该说其实际的功率提高是远远超过这些，因为计算机机型的换代，显示器300台由原来的15英寸，全部更换为17英寸，每台计算机实际工作电流大约增加0. 1A—0.2A，实际工作电流无形中其电流增加了。可以发现改造后的两台DJDW50KVA的三相交流稳压电源供电的平衡电路，增加的容量可以说远远不止1／4倍。在我校计算机房中的480台计算机全部采用17英寸显示器的情况下，完全经住了考验。可以说不但节约了近5万元的资金，也使供电线路更加流畅，确保了正常的教学秩序的需要。达到了充分利用设备让设备发挥最大的效率、实现节约资金的目的、应该说利用三相负载平衡原理的效果是显著的。

参考文献：

［1］电工学（劳动部培训司组织编写通用教材）.

交流稳压电源范文第9篇

【关键词】稳压电源；设计；参数

任何电子设备的工作都离不开直流电源，晶体管、集成电路正常工作都需要直流电源供电。提供直流电的方法主要有干电池和稳压电源两种。干电池具有输出电压稳定便于携带等优点但是其容量低寿命短的缺点也十分明显。而直流稳压电源能够将220V交流电转换为源源不断的稳定的直流电.它由变压、整流、滤波、稳压四部分电路等组成。参考电路如图1所示。

1.变压

稳压电源的输出电压一般是根据仪器设备的需要而定的，有的仪器设备同时需要几种不同的电压。单独的稳压电源，其输出电压在一定的范围内可以调节，当调节范围较大时，可分几个档位。因此，需要将交流电通过电源变压器变换成适当幅值的电压，然后才能进行整流等变换，根据需要，变压器的次级线圈一般都为两组以上选用合适的变压器将220V±10%的高压交流电变成需要的低压交流电，要满足电源功率和输出电压的需要，变压器选用应遵循以下原则：

（1）在220V±15%情况下应能确保可靠稳定输出。一般工程上变压、整流和滤波后的直流电压可以按下面情况确定：

一是要考虑集成稳压电路一般是要求最小的输入输出压差；二是要考虑桥式整流电路要消耗两个二极管正向导通的压降；三是要留有一定的余量。输出电压过高会增加散热量，过低会在输出低压时不稳定，由此来确定直流电压.

（2）变压器要保留20%以上的电流余量。

2.整流

是将正弦交流电变成脉动直流电，主要利用二极管单向导电原理实现，整流电路可分为半波整流、全波整流和桥式整流。电源多数采用桥式整流电路，桥式整流由4个二极管组成，每个二极管工作时涉及两个参数：一是电流，要满足电源负载电流的需要，由于桥式整流电路中的4个二极管是每两个交替工作，所以，每个二极管的工作电流为负载电流的一半；二是反向耐压，反向电压要大于可能的最大峰值。

（1）电流负载ID>IL；

（2）反向耐压为变压器最高输出的峰值VD>V2。

3.滤波

滤波的作用是将脉动直流滤成含有一定纹波的直流电压，可使用电容、电感等器件，在实际中多使用大容量的电解电容器进行滤波。图中C2和C4为低频滤波电容，可根据实验原理中的有关公式和电网变化情况，设计、计算其电容量和耐压值，选定电容的标称值和耐压值以及电容型号（一般选取几百至几千微法）。

C1和C3为高频滤波电容，用于消除高频自激，以使输出电压更加稳定可靠。通常在0.01μF～0.33μF范围内。

（1）低频滤波电容的耐压值应大于电路中的最高电压，并要留有一定的余量；

（2）低频滤波电容C2选取应满足：C2≥（3～5）；RL为负载电阻，T为输入交流电的周期。对于集成稳压后的滤波电容可以适当选用数百微法即可；

（3）工程上低频电容C2也可根据负载电流的值来确定整流后的滤波电容容量，即：C2≥（IL/50mA）×100uF。

4.稳压

经过整流和滤波后的直流电压是一个含有纹波并随着交流电源电压的波动和负载的变化而变化的不稳定的直流电压，电压的不稳定会引起仪器设备工作不稳定，有时甚至无法正常工作。为此在滤波后要加稳压电路，以保障输出电压的平稳性。稳压方式有分立元件组成的稳压电路和集成稳压电路。分立元件组成的稳压电路的稳压方式有串联稳压、并联稳压和开关型稳压等，其中较常用的是串联稳压方式。

（1）串联稳压电路

串联稳压电路工作框图如图2所示，它由采样电路、基准电压电路、比较放大电路和调整电路组成。

（2）集成稳压器

随着集成工艺技术的广泛使用，稳压电路也被集成在一块芯片上，称为三端集成稳压器，它具有使用安全、可靠、方便且价格低的优点。

三端稳压器按输出电压方式可分为四大类：

①固定输出正稳压器7800系列，如7805稳压值为+5V。

②固定输出负稳压器7900系列。

③可调输出正稳压器LM117、LM217、LM317及LM123、LM140、LM138、LM150等。

④可调输出负稳压器LM137、LM237、LM337等。

5.直流稳压电源一般都要加装保险和散热片

交流稳压电源范文第10篇

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[2]林涛.数字电子技术[M].北京：清华大学出版社，2006.

[3]林涛.电子技术及其应用基础[M].北京：电子工业出版社，2005.

[4]林涛.模拟电子技术基础[M].重庆：重庆大学出版社， 2001.

[5]杨欣.电子设计从零开始[M].北京：清华大学出版社， 2005.

[6]邱关源.电路[M].北京：高等教育出版社，1999.

基金项目：部级物理学（师范类）特色专业项目（项目编号：TS12467）;云南省基金（项目编号：2009CD097）;楚雄师范学院大学生创新训练项目。

作者简介：

吴兴洲，现就读于楚雄师范学院物理与电子科学院。

周明珠，现就读于楚雄师范学院物理与电子科学院。