3-2000V 可调直流稳压电源 本电路适用于二极管、三极管极限电压、氖泡、日光灯起辉电压及电容器工作电压、电流等 测定的可调稳压电源. 电路如图所示. 由IC2(NE555)及其外围元件组成方波发生器,方波频率为 20KHz.方波 信号由 IC2 的③脚输出经功放管 VT 放大后输出到脉冲变压器 T 的初级 L1,再由变压器耦合 到次级 L2 经二极管 VD2 整流,给C3 充电,C3 两端的直流电压峰值最高可达 2kV. IC1a 和有关元件组成电压比较器,由VD2 提供其同相端③脚的基准电压 0.7V.比较电压取 自VE 点,再通过分压器 R1 和R2 的A点经电压跟随器 IC 将分压的 A 点电压送到 IC1a 的反 相端.工作时,若VaVB 时,VF 出现低电位, IC2 停振, 若C3 上电压再次下降时 , 即VA100、I cm>700mA,可选用 3DG130、8050 等.调试时若输出电压只有 40--50V,只需把 L2 两端对 调即可.其余元件如图标注. TPR TPR TPR TPR 恒压恒流高精度直流稳压电源剖析 TPR-3003 直流稳压电源具有恒压、恒流和完善的过载保护能力,由于厂方不提供图纸,笔者在维修中 测绘出整电路,并列出常见故障及维修调整方法. 该稳压电源为恒压(CV) 、恒流(CC) ,输出电压0~30V可调,输出负载电流0~3A可调,工 作特性为恒压/恒流自动转换性,能随负载的变化在恒压与恒流状态之间连续转变,恒压与恒流方式之间 的交点称为转换点.利用恒流特性对可充电池进行充电很方便. 一、工作原理 整机分四大块:串联型直流稳压电源,含调整放大和恒压电路;恒流调节和恒压恒流转换显示部分; 基准稳压电源;变压器次级交流电压自动调整电路. 整机电路图如图所示. 1、串联型直流稳压电源和恒压电路.主要由调整管T1、T2、T10、T11组成,运放IC1及P 1、P2电压调节电位器、基准电压组成恒压电路,控制T2基极电压,改变调整管的导通程度,保证稳 压电路的正常工作.这里P1、P2作为粗调、细调电位器调整电压,IC1的同相端接上基准电压和调 整电压,与反相端的采样电压进行比较,来改变调整管的电流. 2、恒流电路——也称限流电路.即调整到预定电流限制时,输出电流保持不变,输出电压随着负载的进 一步增加而成比例地减少.恒流电路由运放IC2及取样电阻0.15Ω,另加恒压、恒流转换显示电路 组成.IC2同相端从P3电流调整电位器及基准电源调节W1得到参考电压,反相端通过电阻1kΩ接 在采样电阻0.15Ω的前端.当采样电压大于参考电压的时候,IC2的输出电压下降,这样使T2的Vb下降,使输出电压减小,但是输出电流保持不变,达到了限流的目的.在恒压时T8导通,T9截止, 所以恒压(CV)绿灯亮,恒流(CC)红灯灭,因为恒压时IC2输出为高电平,通过稳压管DZ(6 V)使T8导通,绿灯亮.当限流保护起保护作用时,IC2输出为0,这时,T2的Vb通过二极管电 压下降到0,使调整管截止. 3、基准稳压电源.由TL431及78L12、T3组成.TL431不仅做标准电压,而且担负着对 误差电压比较放大和对T3管的控制作用.TL431内部参考电压为2.5V,取样电压大小实际与T L431的2.5V基准电压比较,改变TL431阴极电压,从而调整T3的导通.另外,T3的基极 电压是经过78L12稳压后再经电阻1kΩ到基极,使输出+15V保持稳定,输出+15V主要用在 IC1与IC2集成运放电源及恒压和恒流电路的基准电压、交流电压切换电路的参考电压.+6V接在 主稳压电源的输出正极. 从图可见,TPR-3003 直流稳压电源的高精度主要使用了双重高精度稳压组成的基准电源. 4、交流电源自动切换电路.直流可调稳压电源另一特点是实际运用中随着输入输出压差的增大,使输出 电流Io降低和调整管结温升高,从而增加了调整管的功耗.一般采用手动切换变压器的输出线圈抽头来 达到降低压差的目的.本电路采用T4、T5、T6、T7晶体管组成的检测电路,自动切换交流电压. 变压器的次级输出14V、24V、32V三种交流电压,一般检测在直流电源的输出+10V及+20 V处自动切换.T6的基极通过45kΩ电阻接到参考电压,参考电压由基准电压提供,而基极的另一路, 通过18kΩ电阻和一个串联的二极管接到总电源的输出负极做采样.当输出电压低于10V时T6导通, T7截止,继电器J2释放,常闭接点接在交流14V低挡处的输入电压,当输出直流电压达到10V时, T6基极出现负电压而截止,这样T7导通,继电器J2合上,常闭接点在24?? 高挡处接通.当稳压管 总输出电源到达+20V时,T5截止,T4导通,J1合闸,使J1常开接点接通,调整管的输入电压 交流转换到第三高挡处32?省?TPR 可调稳压电源可调节电压时始终保证一定的压差,主要依靠自动进行 调整交流电压而得到. 二、操作方法 使用前必须对仪器进行限流标定,开机后将电压调节到需要电压值,再将电源调节旋钮旋到恒流(C C)指示灯亮,则表示该机已处于恒流状态.将一个短路线暂时短路电源输出的+、-端子,调节电流旋 钮到需要电流限定值,设定完毕后勿改变电流旋钮位置,拆除短路线,即可进入工作状态. 三、常见故障及正常维护 1. 电压调节旋钮不起作用,主要是基准稳压电源的电路中6V稳压管击穿或断开而造成电压调节电位器 没有采样电压.6V稳压管击穿,电压指示到最大,稳压管断开电压指示到最小. 2.电流调节器在电源输出+、-端子短路时不起作用,这时首先应该检查IC2运放是否正常,然后检 查基准稳压电压.在这个稳压电源中,基准电压是最重要的,要作为首要的检查对象,一般是印板上W1 微调电位器脱焊造成,如果P3电位器脱焊,将造成电流输出达最大值. 3.将电位器P3左旋到底,处于恒流状态,红指示灯CC应该亮,绿指示灯CC应灭掉,这时电压指示 为零,如果电压指示不到零,说明IC2运放集成块调零有问题,若将IC2运放①脚与④脚短接,电压 显示即可为零,造成这种现象主要是IC2运放损坏以后换上新运放所造成的. 基于单片机的高性能直流稳压电源 摘要: 介绍了一种将开关电源与线性电源有机地结合在一起,输出电压采用分档切换方式的高 性能直流稳压电源,该电源不仅具有开关电源体积小,损耗低的优点,还具有线性电源输出电压 纹波小,输出特性好的优点.并且引入单片机控制,使其在功能上具有一定智能化. 关键词:稳压电源;单片机;高性能 0 引言 众所周知,许多科学实验都离不开电,并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电 流大小以及动态指标有着特殊的要求,因此, 如果实验电源不仅具有良好的输出质量而且还具有 多功能以及一定的智能化, 那么就省去了许多不精确的人为操作, 取而代之的是精确的微机控制 , 而我们所要做的就是在实验开始前对一些参数进行预设. 这将会给各个领域中的实验研究带来不 同程度的便捷与高效.因此,直流电源今后的发展目标之一就是不仅要在性能上做到效率高、噪 声低、高次谐波低、既节能又不干扰环境,还要在功能上力求实现数控化、多功能化与智能化. 本文所介绍的就是一个将开关电源和线性电源有机地结合起来, 兼具二者优点的高性能直流稳压 电源.由于在该电源中引入了单片机控制,故该电源还具有一定的智能化,可实现定时开、关机, 定时变压,显示输出电压、电流,预置输出电压值等功能. 1 电路原理与硬件实现 该电源主要分为整流、变压部分,调压、稳压部分以及控制部分.具体地说是用开关电路实 现整流与初级变压,用可调三端稳压器实现调压与稳压,而用单片机控制整个电源的工作.电路 原理图见图 1.交流输入经整流后,送入高频开关电路.高频变压器输出端共有 6 路,其中 3 路 作为辅助电源,另3路作为主功率输出的前级线圈.为提高输出电压精度并减少损耗,主功率输 出采用电压分档调节的方法,由于输出电压为 0~30V,故考虑分 3 档比较合适.其中 Vc 为单片 机D/A 变换器输出的电压值,Vc 的变化将直接决定输出电压的变化.Vin 由开关电路的输出端提 供,Vin 大小的调整是通过单片机控制继电器的开合来实现不同个数的开关电路输出端的电容 的 串联来实现的.因为 Vin 是随着输出给定 Vc 变化的,Vc 小Vin 也小,Vc 大Vin 也大,故当输出 电压在 0~30V 间变化时,三端可调稳压器的输入端与输出端的压差均不会很大,这样既保证了精 确调压,又减少了线性电路部分的损耗.图中 A/D 变换器所采集的是输出电压、电流的值,这些 数据可用来实现过流保护与输出显示.因为,该电源中的开关电路需要有多路输出,故选用能方 便实现多路输出的反激式开关电路,可调三端稳压器选用最大输出为 3A/33V 的LM350,而单片 机选用 ATMEL 公司的 AT89C51.A/D 变换器选用 ADC0809 芯片,D/A 变换器选用 DAC0832 芯片. 2 软件设计 该电源系统控制界面由 16 个按键和 16*2 字符点阵式液晶显示器组成.液晶显示屏可显示 输出电压、电流值,定时值等.这些控制功能都是由一个主程序加若干中断子程序来实现.主程 序流程图如图 2 所示. 开机后先初始化,将单片机的各个口复位,然后从 EEPROM 中读取前次关机时存入的各项数 据,并按要求输出. 接着单片机的 CPU 就开始等待键盘输入所产生的中断,中断响应后就进入相应 的子程序更新输出与显示,接着等待下一次中断. 3 实验结果 该电源实现的功能如下: ——输入交流电压范围为 90~240V 时均可正常工作; ——输出电压 0.0~29.9V 可设定,调压精度为 0.1V.输出电流 0.0~1.5A; ——人机界面好,采用键盘设定,液晶显示,能显示输出电压、电流值和定时时间; ——可定时开机、关机,可定时变压,定时时间长度最长为 99h59min59s; ——具有过流保护功能, 过流值可设定,并具有三端可调稳压器本身所具有的过热保护功能. 输出电压精度的测试结果见表 1,从表 1 可知,该电源无论是空载、轻载还是满载输出电压 的精度均比较高,输出电压的误差<0.1V.而输出电压纹波的测试结果见图 3 及图 4.从图中可 知,空载时输出电压的纹波峰峰值较小,约为 20mV 左右;满载时输出纹波会变大一些,峰峰值 约为 50mV 左右.但总的来说该电源的输出电压的纹波较小,输出特性良好. 4 结语 由于该电源在结合了线性电源与开关电源各自优点的基础上还加入了单片机控制,不仅小 巧、轻便、输出特性良好而且还操作简单,具有控制智能化等特点,因此,十分适用于各种科学 实验与小功率的电子设备中,相信会有很好的应用前景.