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直流稳压电源范文1
关键词：直流稳压电源；电路设计；工作原理
1 电路设计背景和目的
通过多年的教学经验和对中职院校的学生进行的调研情况来看，中职院校的学生普遍文化基础薄弱，对文化课、理论课不感兴趣，但是大部分中职学生对实训课程感兴趣，喜欢动手操作，能够尝试动手去做一些实验，有的甚至能独立完成一些电子产品的安装与调试。例如，简单的门铃电路，流水灯电路等。因此，针对中职院校学生的实际情况，结合我学院电气工程系的学生学习情况，今年，我系领导决定对学生的课程安排进行了大胆改革，去掉纯粹的理论课，所有专业课程都变为一体化课程，让学生通过动手操作掌握理论知识，真正做到在做中学，在学中做，在这样的背景下，我尝试了将所担任学科《电子技术基础》这门理论课程融入到《电子电路的安装与调试》这门实训课程中去，变理论课实训课程为一体化课程。依托这样的改革前提，我尝试对直流稳压电源的电路进行了以下设计，目的就是为了更好的适应电气工程系的改革实践，同时也能够使学生在实际动手操作过程中深刻理解相应的电子专业理论知识，能够培养学生掌握理论知识的能力，激发学生热爱电子专业的热情，提高了学生学习的积极性，最重要的是让学生学会了技能，一技在手，更好地走上工作岗位，尽快地适应社会。
2 电路设计实验设备及器件
所谓巧妇难为无米之炊，电路设计同样需要必要的实验设施和工具，而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。下面我来具体阐释我的设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的原材料：
2.1 电路所需实验设施和工具
本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行，需要的工具如下：示波器、万用表、变压器（12v）、电烙铁、钳子和镊子等，另外需要必要的焊锡和连接线。
2.2 电路所需元器件清单
元器件清单如下：
1A二极管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；发光二极管V5，1只；熔断丝FU 参数为1A1只；100uF 50 V电容C1，1只；10uF25V电容C2，1只；500uF 16V电容C3，1只；2200uF电容C4，1只；开关SW，1只；2.7KΩ电阻R1，1只；190Ω电阻R2，1只；280Ω电阻R3，1只；1KΩ电位器R4，1只；三端集成稳器CW7812 U（可调范围1.25V～12V），一只；可调电阻RW，1只。
3 电路设计思路
直流稳压电源又称为直流稳压器，其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。其关键是输出直流电压的稳定性，所以我们设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。
3.1 直流稳压电源的工作原理
直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成，其组成框图如图1：
直流稳压电源各部分的作用
（1）电源变压器：主要是降压器，用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的交流电压Ui。（2）整流电路：利用整流二极管单向导电性，把交流电U2转变为脉动的直流电。（3）滤波电路：利用滤波电容将脉动直流电中的交流电压成分过滤掉，滤波电路主要有桥式整流电容滤波电路和全波整流滤波电感滤波电路。（4）稳压电路：利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的，用于将不稳定的直流电压转换成较稳定的直流电压。
3.2 直流稳压电源的设计方法
直流稳压电源的设计，是根据其输出电压UO、输出电流IO等性能指标的要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的相关性能参数，选择出这些元器件。
具体设计方法分为三个步骤：第一步：根据直流稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX，确定出稳压器的型号及电路形式。第二步：根据稳压器的输入电压Ui，确定出电源变压器二次侧电压U2；根据稳压电源的最大输出电流IOMAX，确定出流过电源变压器二次线圈的电流I2和电源变压器二次线圈的功率P2；再根据P2，确定出电源变压器一次线圈的功率P1。然后根据所确定的参数，选择合适的电源变压器，一般为12v。第三步：确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的容量值以及耐压值。根据所确定的参数，选择合适的整流二极管和滤波电容。
4 电路设计步骤
电路设计思路想出后，考虑实际电路具体设计步骤，完整的设计步骤是整个电路的核心部分，因此在设计过程中实际设计步骤显得尤为重要，具体步骤为以下几步：
4.1 电路图设计方法
电路图设计使用PCB制图软件制作
4.2 电路原理图的设计
电路原理设计使用Protel2000制图软件设计电路原理图如图2。
4.3 直流稳压电源实物设计
如图3所示安装直流稳压电源电路的前半部分整流滤波电路，然后从稳压器的输入端加入直流电压UI？燮12V，调节RW，如果输出电压也跟着发生变化，说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻，正确判断出二极管的极性后，先在变压器的二次测线圈接上额定电流为1A的保险丝，然后安装整流滤波电路。安装时要注意，二极管和电解电容的极性不能接反。经检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用示波器或万用表检查整流后输出电压UI的极性，若UI的极性为正，则说明整流电路连接正确，然后断开电源，将整流滤波电路与稳压电路连接起来。然后接通电源，调节RW的值，如果输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作。
5 电路设计总结
通过论述直流稳压电源电路的设计过程，强化了本人所教学科《电子技术基础》中模拟电路部分知识和《电子电路的安装与调试》实验部分知识。所设计的直流稳压电源电路，广泛运用于生活中，例如手机的充电电源、冰箱的稳压电源等。同时，也通过查阅参考书，网上资料等拓宽了自己专业方面的知识面。论述过程中，通过边教学边调研边实践的方式使本人对直流稳压电源电路设计过程有了一些新的认识，特别是强化了自己的教学能力，增强了所教专业学生掌握理论知识的能力，提高了其动手操作的能力。通过一段时间的教学效果来看，我所教授专业的学生对学院的此种教学改革适应快，容易接受，对教师所设计的教学模块感兴趣，并且激发了继续探究这一教学模块的动力，这也充分证明了学院提出的此种教学改革是可行的。
参考文献
[1]郭S.电子技术基础（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.
[2]王建.维修电工技能训练（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.
直流稳压电源范文2
【关键词】GPS-3303C；稳压电源；故障维修
1 设备介绍
直流稳压电源型号：固纬电子有限公司GPS-3303C。
主要的技术指标：二路独立输出0～30V连续可调，最大电流为 3A；二路串联输出时，最大电压为60V，最大电流为3A；二路并联输出时，最大电压为30V，最大电流为6A。另一路为固定输出电压5V，最大电流为3A的直流电源。该直流电源主要用于基础实验教学。
2 稳压电源工作原理
GPS-3303C由取样电路，比较放大、控制电路、调整电路、辅助电源电路、基准电压、保护电路和电源整流滤波电路组成。
当输出电路由于电源电压或负载电流变化引起变动时，变动信号将经取样电路与基准电压进行比较，所得信号经比较放大后，由控制电路控制可控硅，使调整电路输出电压为额定值[2]。整流滤波电路采用全波整流电路，产生的直流脉动信号送至可控硅，由辅助电源电路产生的脉冲信号作为可控硅的控制信号，脉冲信号的占空比由比较放大电路产生的误差信号控制。
稳压电源GPS-3303C如图1所示，一路包括整流器、滤波器以及提供参考电压的偏压电源；另一路包含了一个主整流器、一个主滤波器、一个串联调节器、一个电流比较器、一个电压比较器、一个参考电压放大器、一个遥控装置和一个继电器控制的主调节电路。
交流输入变压后，由整流器D1021-D1024进行整流，再经电容 C103，C104滤波，同时提供给调节器U101、U108一个偏压电压，从而使调节器U101、U108为电路提供调节电压。
主整流器是一个全波桥式整流器，整流后信号经电容C1021滤波，再经一串联调节器调整后，送到输出端。U105是一个限流器，当电流超过额定范围，U105会减小电流。U102提供给U103和U105一个参考电压，U103是一个反相放大器，而U104是一个比较放大器，将参考电压和反馈电压作比较后，送到Q103和Q104以校正输出电压。Q113在发生超载现象时控制Q103的电流大小以限制输出电流。继电器控制串联调节电路的功率消耗。
3 电源故障分析及维修
结合理论，以下针对笔者遇到的三例故障加以分析：
3.1 故障一
现象是输入220V交流电，打开仪器电源开关，扭动电压调整旋钮，输出电压显示始终为零。
分析：从现象判断，该电源没有电压输出。该电源具有过流和短路保护，在电源背部有一保险管插口。所以，首先想到检查该电源的保险管。我们取下保险管，用万用表测量其电阻，电阻过大证实保险管被烧坏。
故障处理：找到T4A 250V的保险管换上，通电试机，电源正常，并进行加载实验，电源稳定。
3.2 故障二
现象同故障一。换上T4A 250V保险管后，现象没有变化。
分析：说明该电源不仅烧毁了保险管，还损坏了其他元件。我们主要考虑变压器、整流滤波部分和调整元件是否工作正常，变压器将高压变为稳压电源所要求的低压，容易出现情况为变压器线包短路、断路、铁芯的霉断和击穿；整流滤波部分的主要作用是将低电压的交流经整流变为波动较大的直流，再经电容等滤波电路将波动较大的直流变为较平稳直流。若整流管损坏，滤波电容击穿、短路，一般故障现象为无输出电压；调整元件主要是依据比较放大的反馈信号和保护元件的信号进行自动调节，以保证输出电压的稳定和自身的安全。若调整元件出现故障，输出电压将发生变化，也可能会导致无电压输出。
故障处理：利用排除法对照电路方框图可以确定以上可能性的位置。打开电源机箱，首先测量变压器输出，输出正常；再考虑到滤波电解电容的使用年限一般为三至五年，特别是高频滤波电容，容易产生高频滤波失效，即普通方法测试正常，而实际工作中失效[1]，更换高频滤波电容后现象无变化；我们用万用表检测可控硅输入电压为36.2V，输出电压为42.1V，调整管输入电压为12.2V，输出电压为0V。由此判断调整管被烧毁，断路。更换调整管后，通电试机，电源正常，进行加载实验，电源稳定。
3.3 故障三
现象是输入220V交流电，打开电源开关，电压输出显示至过大，过压保护，之后保险管被烧坏，调节电压旋钮，输出显示没有变化。
分析：辅助电源电路提供的基准电压作为比较放大的比较基准，它的精准与否会直接影响反馈信号，进而影响输出电压的大小，故障现象常为输出电压过大或过小；取样电路将输出电压的大小进行取样供比较放大电路使用。取样的大小影响稳压电源电压输出的变化，易出现故障现象为电压偏大或偏小；如果调整元件出现故障，同样输出电压将发生变化，也会出现过大过小。
故障处理：由于电压超过量程范围，我们初步判断是辅助电源出现了问题，利用万用表测得稳压管三端的电压分别为25.6V、28.2V、15.8V，说明辅助电源没有问题。用万用表测量电位器是否开路造成不能调节，经检测没有开路。之后我们从可控硅着手，测得可控硅输入电压为41.4V，输出电压为48V，紧接着检测调整管输入电压为48V，输出电压还是48V。发现调整管的输出电压与输入电压一样，并且都等于可控硅的输出电压。此时我们判断调整管被击穿，形成了通路。更换新的调整管，通电试机，电源稳定。
4 维修中应注意的问题
维修过程中不但元件的好坏和元件的工作情况会决定维修成败，同样维修的环境、方法也是非常重要的。所以我们应注意以下几点：
4.1 仪器的拆装需在防静电的工作环境中进行
4.2 注意利用导电工作区释放静电
4.3 可佩戴导电腕带释放积存的静电
4.4 尽量减少用手直接接触器件
4.5 将用于替换的器件存放在防静电的包装内
4.6 使塑料、泡沫、纸张等易产生静电的物品远离工作区
4.7 需使用防静电吸锡器
5 结束语
从以上案例可以看出直流稳压电源常见故障多为：保险丝熔断、调整管损坏、整流二极管损坏、滤波电容开路或击穿以及电源自保护等原因。平时多注意积累经验，简单电源故障是可以自己检修的。
【参考文献】
直流稳压电源范文3
提出了一种直流稳压电源及其输出功率测量系统，系统以单片机为核心，采用DC-DC直流变压电路进行电压转换，使用单片机及其集成的A/D转换器完成功率测量及显示功能，同时在功率测量中使用了专用的集成检流放大器。通过对试验板进行测试与分析，证明系统主要技术指标符合设计要求，具有一定的实用价值。
【关键词】直流稳压电源 功率 检流放大器 单片机
直流稳压电源及其输出功率测量系统在生产、生活中被广泛使用，其中5V直流稳压电源普遍应用于各类数码设备充电、小型仪器仪表供电等，因此一种性能优良，运行稳定的5V直流电源具有很高的实用价值。这里以2013年全国大学生电子设计竞赛L题“直流稳压电源”所列基本要求为基础，设计了一种5V直流稳压电源及其输出功率测量系统，系统能够提供最大1A的电流，适用于各种不同的应用场合。
1 总体设计
系统以单片机为核心，采用DC-DC直流变压芯片进行电压转换，将输入的直流电压转换成5V，并使用采样电阻与AD转换器完成功率测量，采用液晶屏显示系统相关信息。系统结构框图如图1所示。这里单片机采用的是宏晶科技生产的STC15F2K60S2，该单片机是一款高速、低功耗的8051改进型单片机，内部集成高精度时钟及复位电路，可以省去外部时钟与复位电路，更重要的是该单片机内部集成了一个8路高速10位A/D转换器，在本系统中用于功率测量。
系统设计主要技术指标如下：
负载电阻为5Ω时，当直流输入电压在7～25 V变化时，要求输出电压为5±0.05V，电压调整率≤1%；
直流输入电压固定在7V，当直流稳压电源输出电流由1A减小到0.01A时，要求负载调整率≤1%；
功率测量与显示电路能实时显示稳压电源的输出功率。
2 直流变压部分设计
这里直流变压芯片采用的是LM2596。LM2596系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。该芯片电路简单，只需要4个元器件就可以完成基本电路的搭建，直流变压部分原理图如图2所示。
根据芯片手册与系统所要求的技术指标，硬件各部分元器件参数取值如下：C1为680?F电解电容，C2为470?F电解电容，D1为肖特基二极管SK54，L1为33mH电感。
该部分电路结构虽然简单，但由于模拟电路受电路板步线及元器件特性影响较大，故在设计时应注意以下一些问题：由于开关电流与环线电感密切相关，这种环线电感所产生的暂态电压往往会引起许多问题，要使这种感应最小、地线形成回路，这里D1与LM2596引脚2，C2与L1，C1与LM2596之间的连线在PCB 板上要印制得宽一点，且要尽可能地短，并且C1、C2、D1、L1 这4个元器件要尽可能地靠近LM2596。
3 功率测量电路设计
这里采用MAX4070完成系统对输出功率的测试，MAX4070是MAXIM公司出品的一款低价的双向、高侧、电流检测放大器，性能优良，适用范围广，该芯片共模输入电压可高达24V，且与电源电压无关，供电电流低于100?A （关断状态电流降至10?A），总的输出误差小于1.5%。为了增加设计的灵活性，芯片需要外接一个确定阻值的检流电阻，并且还可通过一个引脚选择芯片的增益为50V/V或100V/V。芯片通过单一输出引脚输出与电流成正比关系的电压信号，便可连续监视电流变化。这里由于输出电压是确定的，只要对输出电流进行测量便能实现功率测量。功率测量部分的原理图如图3所示。
4 性能测试与分析
5 结论
这里提出了一种直流稳压电源及其输出功率测量系统，并给出了具体的设计，按照设计制作了实物并进行了性能测试，通过测试与分析，证明系统主要技术指标符合设计要求，具有一定的实用价值。
参考文献
[1]缑新科.苏国英.石英晶体微天平驱动电路设计[J].电子设计工程，2013，21（32）：30-32.
[2]潘传勇，丁国臣，陈世夏.一款基于锂离子电池移动电源的设计[J].现代电子技术，2013，20（37）：52-53.
[3]焦保国.一种高可靠性矿用稳压电源的设计[J].电工技术，2008，10（29）：67-98.
[4]黄智伟，邹其洪.高端电流检测放大器MAX4372及其应用[J].电子质量，2002，4（23）：55-56.
[5]曲光阳，吴晓波.高精度高边电流检测放大器的研究与设计[J].机电工程，2008，11（38）：1-4.
直流稳压电源范文4
关键词：直流稳压电源，现代信息技术，教学设计。
中图分类号：TM44-4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2013.07.061
本文著录格式：[1]邓果.基于现代信息技术的直流稳压电源教学设计[J].软件，2313，34（7）：161-162
0 引言
直流稳压电源是模拟电子技术的重点部分，包含整流电路、滤波电路和稳压电路，仅仅讲解电路工作原理，学生难以理解和掌握[1-2]。为此，借助现代信息技术，通过信息化资源如多媒体课件、动画、视频等进行引导，借助multisim软件进行仿真，整个教学过程突出以“学生为主体，教师为主导”的教学形式，体现“做中教，做中学”，取得了较好的教学效果[3]。
1 教学目标
根据人才培养方案和新教育理念的要求，从知识、技能和素养三个方面，确定教学目标为：
1.1知识目标
①理解直流稳压电源的工作原理；②会合理选择元器件，绘制电路图。
1.2技能目标
①掌握基于multisim的仿真方法；②掌握自主探究的学习方法。
1.3职业素养
①培养学生养成良好的职业习惯；②提高团队合作、交流协作的能力。
2 教学资源和教学方法
借助世界大学城平台，将教师的教学课件、多媒体动画、Multisim仿真软件、教案、项目任务书等都整合到教师个人空间，构建开发式的教学平台，使学生能在线预习和复习。在教学中，采用项目教学法，将教学项目贯穿整个教学过程，通过原理分析、仿真实训，激发学生学习的兴趣，培养和提高学生学习电子技术理论和时间操作技能[4]。
3 教学设计
本次教学设计以“直流稳压电源”任务为驱动，通过构建网络教学平台，采用multisim软件进行仿真实训，以学生自主学习为主，实现做中教，做中学。引导学生自主学习，把教学课件、表格化教案、教学视频、教学大纲、习题库、实训指导书和教材整合到世界大学城教学平台，利用网络实现师生互动和在线测试。以项目教学理念为指导，把三课时的教学活动设计为六个教学环节。
首先，创设情境，本环节用时10分钟。为了激发学生学习兴趣，为学生创设几个直流稳压电源的应用情景，例如展示手机充电器情境动画，通过提出问题“手机充电器是如何把220v的市电转换成电子电路所需的直流电呢？”从而进入该项目内容。
接下来下达任务书，用时5分钟。通过世界大学城空间给学生分发任务书，并提供丰富的教学资源，让学生通过阅读任务书，了解项目内容。
然后进入原理分析阶段，用时40分钟。由于这部分内容概念抽象、难分析、难演示，将其设置为教学重点。为了提高教学效果，采用教师讲解和学生分组讨论相结合的教学方式。首先教师讲解电路构成及原理分析方法。为提高学生的学习兴趣，制作了相应的演示动画，该动画形象地为学生展示了电路中元器件实物图和符号、各部分的工作原理，比如桥式整流部分，当输入正弦波的正半周波形时，二极管D1和D3导通，当输入负半周波形时，二极管D2和D4导通，从而实现全波整流，把正弦交流电转换成脉动直流电。以及测试过程，把原理图绘制好之后，首先用示波器查看经过变压器的电压波形，然后给电路添加滤波电容和整流二极管，再查看波形。为了让学生更好的理解滤波原理，制作了电容滤波过程的演示动画。然后引导学生分组讨论，实现师生互动，生生互动。从而突出教学重点。
让学生理解电路工作原理之后，引导学生进入multisim软件仿真环境，提供学生一人一机的实训条件。Multisim软件是IIT公司推出的能提供全面集成化的设计环境，完成从原理图设计输入、电路仿真分析、电路功能测试的一款电路分析软件。当改变电路连接成原件参数时，可以通过Multisim界面观察到各种变化对电路性能的影响。
首先根据原理图选择元器件，适当布局之后开始接线，为了提高学生的接线速度，提供了multisim软件的操作演示视频，绘制好原理图后，接入双路示波器， A通道接输入端，B通道分别接入整流端、滤波端、稳压端，点击仿真按钮进行仿真，适当调节示波器参数，查看输入、输出波形，还可以通过调节元件参数，得到不同幅值的电压。整个教学过程教师巡回指导，适时给予帮助，注重培养学生自主探究、网络检索能力。
此外设计一个拓展应用环节，用时10分钟。以楼宇对讲系统电源的应用作为提高拓展任务，培养学生的实践应用能力。
最后是任务评价，本环节用时10分钟。首先学生在线做10个选择题，检验对理论知识的掌握程度。整个任务考核由仿真实训，在线测试和课堂表现三部分组成，结合主观和客观成果，综合评价。评价结果不合格的同学可继续学习完成任务。
4 教学反思
本次教学设计由直流稳压电源的原理及应用这一项目为导向，分成六个环节组织教学。利用网络教学平台、仿真实训软件和在线测试平台，把枯燥的电子技术理论学习变成生动的仿真实验，将抽象的理论知识形象化，实现学生的自主学习、仿真实训和交流协作。丰富了交流手段，拓展了教学空间。但也感觉到，在信息化教学的实施过程中存在一定的程度，将学生分组学习中，学生的团队协作有待加强，在今后的教学中，要继续加强网络教学平台和虚拟实验室的建设，注重培养学生的职业素养，提高学生的自学能力和创新能力。
参考文献
[1]李红妹.“教学做”一体化的直流稳压电源教学研究[J].职业教育研究，2012（8）：87-88
[2]黄华飞，王红梅.Multisim9在直流稳压电源教学中的应用[J].广西轻工业，2008，（6）：75-76
直流稳压电源范文5
关键词:电涡流测功机;直流线性稳压;二级电压控制;模拟故障
中图分类号:TP274文献标识码:B
文章编号:1004-373X(2009)10-189-04
New Type of High-power Linear DC Voltage-stabilized Power
Source in Eddy Current Dynamometer
ZHANG Xukai,ZHANG Wenming,ZHOU Haiyong
(Shanghai Internal Combustion Engine Research Institute,Shanghai,200438,China)
Abstract:A new type of power source used for excitation voltage control in eddy current dynamometer in designed.Based on the SCR rectification circuit and analog technology,using the fully three phase position controlled bridge of SCR and power MOSFET regulation to output linear DC voltage.Over-load protection circuit,open-phase protection circuit and thermal-shutdown circuit are designed for equipment reliability.Experimental results show that the equipment can output linear DC voltage and the voltage stablilty fulfil the needs of eddy dynamometer.The equipment also can quickly shutdown when at fault status such as over-loads,open-phase and overheat.The power source designed by the fully three phase position controlled bridge of SCR and power Mosfet regulation can fulfil the needs of voltage of eddy dynamometer.
Keywords:eddy dynamometer;DC linear voltagecd
stabilized;secondary voltage control;analog fault
测功机是发动机台架检测系统中重要的组成部分,用于测量发动机的有效功率。对测功机来讲,为了满足发动机所有转速和负荷范围内都保持稳定运转工况,并且可以平顺且精细地调节负荷,需要一个稳定的加载器来满足发动机实验的要求,需要对加载器提供稳定且可线性变化的电源。在电涡流测功机中,需要对励磁电机提供的直流电源进行驱动,以完成发动机台架检测。
由于电涡流测功机励磁电机要求磁场恒定,故要求电源提供的负载电压恒定不变,而且磁场一般都是稳定的,还要求有较好的电压稳定度,即要求即使输入电压发生一定变化时,输出电压应保持不变。
为了达到平顺调节负荷的目的,输出电压应有适当的线性调节范围,并且还要有一定的保护措施。根据设计需要,该电源输出电压的变化范围为0～180 V,要求最大负载功率为5.4 kW,输出电压稳定度应优于1%。
1 工作原理
由于要求的电压调节范围较宽,要求的功率较大,目前电涡流测功机励磁加载电源采用较多的方法是可控整流器,在此通过控制晶闸管的导通角进行调压。其工作原理是对晶闸管的控制极进行控制,通过改变晶闸管的导通角,可以在输出端获得平均值和有效值都随导通角变化而变化的直流脉动电压。采用该原理设计的电源可以达到很高的输出功率,但是电压稳定性差,而且控制呈显著的非线性,不适合电涡流测功机对电压的要求。因此,该电源采用晶闸管三相桥式移相控制和功率MOSFET调整两个控制环联合控制的方法,使输出电压可以满足大功率、高稳定度和可宽范围线性调节的要求。
1.1 系统方框图
由于该电源要求功率较大,并且对电压稳定度也有较高的要求,所以采用如图1所示的电源方框图。
1.2 可控整流原理
如图2所示,通过控制晶闸管的导通角,可以在整流电路输出端获得随控制电压变化的电压。
可控整流电路是指在输入交流电压的波形和幅值一定时,输出电压的平均值可以通过调节晶闸管的导通角进行调节。采用可控整流电路可以提高变压器的初、次级利用率,具有较大的功率因数和较小的脉动率,因此选作为主回路。
由于采用整流滤波电路以及稳压电路构成两级控制环。因此选择对整流滤波电路要考虑两点:考虑调整管的工作状态,确保调整管能工作在线性放大区;考虑交流电网波动的影响。交流电网的波动会反映到整流滤波电路的输出电压上。按照国家有关规定,在没有特定说明的情况下,一般按变化±10%来考虑。这就要求当电网电压变化±10%时,调整管要处于线性放大区,从而使稳压电路能保持正常工作。在该电源设计中,由于负载容量较大,使用单相电源会造成三相电网的不平衡,影响电网中其他设备的正常工作,所以采用的是三相桥式全控整流调节方式。三相可控整流的脉动频率比单相高,纹波因数显著低于单相。三相全控桥式整流电路电路可以在负载上得到比三相半控桥式整流电路更为均匀的波形。
采用市场上常见的三相整流功率模块,集成了晶闸管三相桥式整流电路以及触发电路,通过对模块的输入电压进行控制,即可完成整流与调相功能。通过在功率模块输入端连接三相隔离变压器,将输出电路与交流输入隔离。隔离变压器具有电压变换功能及有源滤波抗干扰功能。隔离变压器在交流电源输入端的特点为: 若电网三次谐波和干扰信号比较严重,采用隔离变压器,可以去掉三次谐波和减少干扰信号;
采用隔离变压器可以产生新的中性线,避免由于电网中性线不良造成设备运行不正常;非线性负载引起的电流波形畸变(如三次谐波)可以隔离而不污染电网。
隔离变压器在交流电源输出端的特点为:防止非线性负载的电流畸变影响到交流电源的正常工作及对电网产生污染,起到净化电网的作用;在隔离变压器输入端采样,使得非线性负载电流的畸变不影响取样的准确性,得到能反应实际情况的控制信号。
对于小功率或者中等功率的使用场合,可以采用单相桥式半控的方法作为其整流主回路。电路组成可以选择晶闸管模块作为主回路,使用KC04芯片作为晶闸管模块的移相触发电路。通过调节KC04的控制电压控制晶闸管的导通角,从而得到随控制电压变化的直流脉动电压。
1.3 串联反馈晶体管电路
可控整流输出的电压经电容整形滤波后的电压仍然具有较大的纹波,波动很大,而且很容易受电网电压的影响,并且单纯控制晶闸管的导通角得到的输出电压呈明显的脉动和非线性。这就要求系统在可控整流电压输出端添加串联反馈调整电路,使输出电压达到设计要求。其稳压原理是调整元件的动态电阻,它是随输出电压的变化而自动变化的。当负载电阻变小使输出电压降低时,调整元件的动态电阻便会自动变小,从而使调整元间两端的压降降低,确保输出电压趋近原来的数值。串联反馈调整电路的框图如图3所示,包括调整管、取样电路、基准电压源和比较放大器等部分。输入电压经过调整元件调节后,变成稳定的输出电压,取样电路与基准电压相比较,并把比较后的误差信号送入放大器,增强反馈控制效果。采用串联反馈调整型稳压电路,输出电压范围不受调整元件本身耐压的限制,而且各项技术指标均可以做得很高。但是过载能力差,瞬时过载会使调整元件损坏,需要添加过载保护电路。
1.4 调整元件控制电路设计
在该电源系统中,采用大功率MOSFET作为调整元器件,与三相桥式移向控制一起组成输出电压控制环。
1.4.1 三相调压模块的控制
由于采用三相调压模块,所以只需对调压模块进行控制,即可完成整流输出功能。尽管三相模块中控制电压与晶闸管的导通角呈线性关系,如图2所示,晶闸管的输出电压与晶闸管导通角的变化却呈非线性关系;同时,为了保证电源功率输出调整管集-射级之间的电压差基本稳定,便于控制功耗,提高电源安全性,需要使电源功率调整管的输入电压基本呈线性变化。这里采用对控制电压进行非线性处理后,再输入到三相整流模块控制端的方法。控制输入电压经过二极管后作用到运算放大器,利用二极管的非线性特性与三相模块的非线性进行匹配,基本上可以使计算机输出的控制电压与晶闸管整流输出的电压呈现线性比例关系。电压输入/输出特性如图4所示,线路如图5所示。
1.4.2 功率MOSFET的控制
该电源选用功率MOSFET作为调整元件,为电压控制型器件,在驱动大电流时无需驱动级,具有高输入阻抗,工作频率宽,开关速度高以及优良的线性区。为了保证电源的可靠性与安全性,需要将强电控制部分与弱电控制部分进行隔离。在此采用光电耦合器完成地的隔离,具体过程如图6所示。
MOSFET的控制电压由计算机提供,经过F/V变换器、光电耦合器、V/F变换器变换后与取样电路取来的电压信号同时作用在比较放大器的输入端,通过与基准电压进行比较,比较放大器将输出相应的电压去控制MOSFET,以稳定输出电压。由于负载电流较大,因此MOSFET需采用并联连接方式,增加输出电流,确保在大电流情况下电源的正常工作。并联运用时,各管的参数尽量一致,可以在发射极串联均流电阻,利用负反馈减小电流分配的不均匀。电路如图7所示。
2 监控管理设计
2.1 电源保护电路
由于采用串联反馈型稳压电路作为电压控制环,因此在测功机发生短路或者过载时会有很大的电流流过调整管MOSFET,并且所有输入电压几乎都加在调整管的集-射级之间,很容易将其烧坏,因此添加保护电路是必需的。常用的过电流保护电路有限流型、截止型和减流型。这里采用晶体管截止型保护电路,其原理是当负载电流达到限流值,过电流保护电路使稳压电源进人截止状态,并不再恢复,使稳压电源与负载得到有效的保护。其优点是:这时的电源调整管功耗为零,最大缺点是:属冲击性负载时,容易误动作,使稳压电源进人过流保护
状态,且一旦进入过电流保护状态后,即使过电流状态解除,也不能自动复位。具体线路如图8所示,当电流超过额定负载时,采样电阻R4两端电压上升,使晶闸管SCR导通,晶体管NPN1导通,NPN2截止,这时MOSFET的栅级输入电压(即R3处的电压)被强制拉底,使MOSFET输出为零;同时,串联在过载保护线路中的光耦导通,使三相功率整流模块的控制信号输入端接地,串联反馈稳压线路的输入电压为零,起到保护元件的作用。
由于电网自身原因或者电源输入接线不可靠,电源有可能会运行在缺相的情况下,而且掉相运行不易被发现。当电源缺相运行时,整流桥上的电流会不平衡,容易造成损毁,因此必须加入缺相保护电路,以进行缺相保护。电路原理图如图9所示,当ABC三相有一相发生缺相时,其对应的电源指示灯熄灭,缺相指示灯亮起,并且通过光耦输出信号到继电器驱动,此时继电器吸合,将三相功率模块的控制输入与地短接,使可控整流输出为零,起到保护电源的作用。
2.3 过热保护
在电源处于长时间大电流工作状态或者工作环境比较恶劣时,电源的内部温度很高,会影响电源的可靠性。有资料表明,电子元器件温度每升高2 ℃,可靠性下降10%,这就意味着温度升高50 ℃时的工作寿命只有温度升高25 ℃时的1/6。因此,为了避免功率器件过热损坏,必须对电源的温度进行控制。通过控制MOSFET的管压降可以控制MOSFET上的功率,从而减少发热量,降低温度的升高。
在电路设计中增加一个光电耦合器反馈可以完成这个目的,当MOSFET两端管压降过高时,光耦导通,光耦输出信号反馈至三相调压模块的控制输入,使其输出的控制电压降低,从而降低MOSFET两端的管压降,在保证电源正常工作的前提下,使MOSFET的功率保持在额定范围以内。
当使用环境较为恶劣或者出现电路故障时,即使对MOSFET两端电压进行控制,MOSFET的管芯也可达到很高的温度,这就需要对MOSFET进行散热处理,并在MOSFET附近安装温度继电器;当温度高于温度继电器的额定值时,温度继电器导通,通过一个光耦将导通信号传递到三相功率模块的输入端,使其输入为零,从而使电源功率调整管的输入电压为零,起到保护调整元件的作用。当温度回到正常时,电路可自动恢复工作。
各种保护电路与主回路的关系如图10所示。
3 结 语
经连续负载试验,该设备各项指标均达到技术要求。经过不断的完善和改进,使其性能稳定,工作可靠。采用晶闸管三相桥式移相控制和功率MOSFET调整两个控制环联合控制,可以有效提高电源的稳定度,降低电源的纹波;采用三相隔离变压器接入电网,可以提高电源的安全性,降低对电网功率的要求;采用集成三相功率调压模块,减少了电路的复杂程度;通过添加各种保护电路,在设备出现不正常运转时,及时切断三相输入,保护元件不受到损坏。由于采用截止型保护电路,电源不能自动复位,所以在环境条件允许的情况下,可以采用开关型过电流保护,解决了限流型的高功率损耗,减流型的锁定效应和截止型的手动复位等问题。该电源主要用于需要大功率线性调压的场合,也可用作大功率高稳定度线性稳压电源使用。
参考文献
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[9]王翠珍,唐金元.可调直流稳压电源电路的设计.中国测试技术,2006,32(5):113-115.
直流稳压电源范文6
关键词：创新教育环境氛围内容评价
如何在教学过程中实施创新教育，是每个职业教育工作者需要积极思考和亟待解决的课题。中职阶段是学生思维能力与思维品质形成的关键时期，如何在贯彻素质教育中培养学生的创新意识、创新思维和创新能力就显得尤为重要。
在电子课堂中加入实习知识，能够更好地实行创新教育，有利于激发学生的创新意识，磨炼创新品质，培养创新能力，更有利于学生练就在今后的工作和生活中解决新问题，创造新生活的能力。
一、激发新的知识运用模式的价值
笔者认为，在电子专业中加入实习的知识更加能够为探寻有利于激发创新思维的实习模式做准备，因为趋势是肯定的，那么其发展的轨迹就尤为重要。
学校可以着力培养学生团队意识，就要注重引导学生组建“家电维修小组”、“电子小制作兴趣小组”、“电子设计与制作竞赛活动”，等等，让学生在这些丰富多彩的集体活动中，自行组织、分工协作、自主自觉地去完成指定项目。由于学生有很大的自由度和自，各小组成员就发挥自己的长处，各显神通，思维很活跃，兴致也很浓。这样，学生的创新思维不仅得到了发展，团队精神、合作意识也得到了培养。而且实训过程中，可以通过各种各样的手段来进行学习的弥补，可以说结合了很多有利的元素，使得学生的知识更加牢固。
二、重视兴趣的重要性，在实习中因材施教
注重实习内容的渐进性和拓展性：由于职校学生的基础差，思想惰性大。要想学生一下子形成良好的创新思维和能力是不现实的。电子专业的实习项目往往包括多个内容。像一个电路往往由多个功能电路组成，若单纯让学生照着去做，学生弄不清电路结构，出现故障时无从下手，往往是畏难而退，反而产生消极作用，所以实习应该循序渐进，一个一个模块进行。譬如，在组装声光控开关时，可以先组装电源，在电源检测正常之后，再进行声控电路实习，然后再进行光控电路实习；这样环环把关，循序渐进，有利于让学生形成良好的思维习惯。组装完后，引导学生分析如何调整光控和声控灵敏度，还可以将电路再扩展衍生新的电路。这样避免了拔苗助长的恶果，而是让学生一步一个台阶在分阶段实习中获取知识和培养良好的思维和创新能力。
三、建立实习实训过程中的平台教育过程
教师可以根据任务教学法的一些新思路为实训打造新的平台和手段。
根据课本上的相关知识结合课外查找的相关资料，各小组同学将直流稳压电源的分类及作用展开讨论，并进行归类。
要求：能够与实际相结合，列举出不同种类的直流稳压电源有不同的应用。
对直流稳压电源的构成及各部分的作用、工作原理；串联型晶体管稳压电路的组成、工作原理及输出电压的计算各小组成员之间要会根据教材中的分析结合网上的多媒体课件来合作学习、研究探讨。
细分五部分：
1.低压电器的作用
2.整流电路的作用、分类、原理、计算
3.滤波电路的作用、分类、原理、计算
4.稳压电路的作用、分类、原理、计算
5.典型故障分析
查找直流稳压电源的实例，思考如何去市场上选购材料，去实验室动手制作。小组之间研究如何调试：
1.可通过电子制作指导书或者上网站去搜索，确定要做的直流稳压电源。
2.列好元器件清单，备齐材料和工具。
3.去实验室小组成员制作调试。
四、写好本次课题的总结报告
[资料]
1.书本材料：《电子技术基础》《电子电工技能基础》《电子电路实训》。
2.省略/info/185-1.htm>
Design/ebook-linear-power-circuits.htm
3.元器件获得：学校实验室库存
[评价]
题目一：对于直流稳压电源电路：
1.整流电路有哪几种？
2.直流稳压电源电路是如何分类的？
题目二：制作串联型稳压电源，并填写好报告。
五、结束语
通过本课题的学习，希望同学们对直流稳压电源有一个深刻的认识。通过资料的查找和教材的学习，同学们不难知道直流稳压电源的作用和分类，对于其构成部分的原理，部分同学学习起来可能存在一定难度，但是只要我们用心去探讨学习，有问题多思考，多查找资料，利用一切可利用的资源，同学们就会比较好地掌握该部分理论知识。作为职业类的学生也更要注重将知识应用于实践，为此同学们在动手制作直流稳压电源时要学会处理好将理论应用到实践的矛盾，遇到问题时要小组成员之间互相协作，探讨问题的解决方法，这将对我们继续学习打下良好的基础。
参考文献：
［1］郅庭瑾.教会学生思维.教育科学出版社，2004.172.
