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什么是高精度稳压电源

  稳压电源(stabilized voltage supply)是能为负载提供稳定的交流电或直流电的电子装置,包括交流稳压电源和直流稳压电源两大类。

  当电网电压或负载出现瞬间波动时,稳压电源会以10-30ms的响应速度对电压幅值进行补偿,使其稳定在±2%以内。

  1955年美国的科学家罗那(G.H.Royer)首先研制成功了利用磁芯的饱和来进行自激振荡的晶体管直流变换器。此后,利用这一技术的各种形式、精益求精的直流变换器不断涌现,从而取代了早期采用的寿命短、可靠性差、转换效率低的旋转和机械振子示换流设备。由于晶体管直流变换器中的功率晶体管工作在开关状态,由此而制成的稳压电源输出的组数多、极性可变、效率高、体积小、重量轻,因而当时被广泛地应用于航天及军事电子设备。由于那时的微电子设备及技术十分落后,不能制作出耐压高、开关速度较高、功率较大的晶体管,所以这个时期的直流变换器只能采用低电压输入,并且转换的速度也不是太高。60年代开始,由于微电子技术的快速发展,出现了高反压的晶体管,从此直流变换器就可以直接由市电经整流、滤波后输入,不再需要工频变压器降压了,从而极大地扩大了它的应用范围,并在此基础上诞生了无工频降压变压器的开关电源。省掉了工频变压器,又使开关稳压电源的体积和重量大为减小,开关稳压电源才真正做到了效率高、体积小、重量轻。70年代以后,与这种技术有关的高频,高反压的功率晶体管、高频电容、开关二极管、开关变压器的铁芯等元件也不断地研制和生产出来,使无工频变压器开关稳压电源得到了飞速的发展,并且被广泛地应用于电子计算机、通信、航天、彩色电视机等领域,从而使无工频变压器开关稳压电源成为各种电源的佼佼者。使用稳压电源的必要性随着社会飞速前进,用电设备与日俱增。但电力输配设施的老化和发展滞后,以及设计不良和供电不足等原因造成末端用户电压的过低,而线头用户则经常电压偏高。对用电设备特别是对电压要求严格的高新科技和精密设备,犹如没有上保险。不稳定的电压会给设备造成致命伤害或误动作,影响生产,造成交货期延误、质量不稳定等多方面损失。同时加速设备的老化、影响使用寿命甚至烧毁配件,使业主面临需要维修的困扰或短期内就要更新设备,浪费资源;严重者甚至发生安全事故,造成不可估量的损失。工频交流电源经过变压器降压、 整流、滤波后成为一稳定的直流电。图中其余部分是起电压调节,实现稳压作用。


  稳压电源工作原理图用的控制部分。电源接上负载后,通过采样电路获得输出电压,将此输出电压和基准电压进行比较。如果输出电压小于基准电压,则将误差值经过放大电路放大后送入调节器的输入端,通过调节器调节使输出电压增加,直到和基准值相等;如果输出电压大于基准电压,则通过调节器使输出减小。稳压器电路由电源电路、电压检测控制电路、过电压保护组成,如图所示。电源电路由调压变压器T的W4、W5绕组和整流二极管VDl-VD4、滤波电容器Cl、C2组成。电压检测控制电路由电阻器R-R7、电位器RPl、Rm、稳压二极管VS、电容器C3、C4和运算放大器集成电路IC(Nl-N3)组成。过电压保护电路由IC内部的N3、晶体管V3、电阻器Rl2和继电器K组成。自动调压电路由电阻器R8-Rll、晶体管Vl、V2、直流电动机M、滑动触头和T的Wl-W3绕组组成。将交流稳压器的输大端与市电相接后,在T的W4、W5绕组上产生了感应电压。该电压经VDl-VD4整流及Cl、C2滤波后,为IC和Vl、V2等提供 士l2V不稳定工作电压。+l2V电压还有其他作用。经Rl-R3分压、VS稳压后,分别为Nl-N3的反相输入端提供基准电压;为过电压保护电路申的K和V3提供工作电源;经R4、RP2、R6分压后,为Nl和N2的正相输入端提供检测电压;经R7、RPl、R5分压后,为N3的正相输入端提供检测电压。Nl-N3将正相输大端的检测电压与反相输大端的基准电压进行比较,用产生的误差电压去控制自动调压电路。当市电电压正常时,Nl和N2的输出端电压为OV,Vl和V2均处于截止状态,电动机M不工作。当市电电压偏低时,Nl和N2输出低电平,使V2导通,Vl截止,M逆时针旋转,通过滑壁臂驱动滑动触头移动,与T相应的电压抽头接触 (T的Wl、W2绕组共设置了21个电压抽头,每一档的电压调节范围为5V),通过T的W2绕组来提升输出电压。当输出交流电压升至220V时,V2截止,M停转。当市电电压偏高时,Nl和N2均输出高电平,使Vl导通,V2截止,M顺时针旋转,通过滑臂驱动滑动触头移动,与T相应的电压抽头接触,通过T的Wl绕组来降低输出电压。当输出交流电压降至220V时,Vl截止,M停转。当市电电压偏高超过260V时,N3因正相输入端电压高于反相输入端电压而输出低电平,使V3截止,,K释放,其常闭触头接通交流电压的输出回路。当市电电压为160-260V时,N3因正相输入端电压低于反相输入端电压而输出高电平,使V3导通,K吸合,其常闭触头断开,从而保证负载(用电器)不会因过电压而损坏。


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