浅谈使用直流稳压电源时的注意事项

　　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。

 

　　主要功能

 

　　稳定电压

 

　　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。

 

　　多功能综合保护

 

　　稳压器除了最基本的稳定电压功能以外，还应具有过压保护（超过输出电压的+10%）、欠压保护（低于输出电压的-10%）、缺相保护、短路过载保护最基本的保护功能。

 

　　尖脉冲抑制

 

　　电网有时会出现幅值很高，脉宽很窄的尖脉冲，它会击穿耐压较低的电子元件。稳压电源的抗浪涌组件能够对这样的尖脉冲起到很好的抑制作用。

 

　　隔离传导性EMI电磁干扰（可选）：

 

　　数控设备多采用AC/DC整流+PFC高频功率因数校正，自身有一定的干扰性同时对干扰源也有严格要求。稳压电源的滤波组件能够有效隔离电网对设备的干扰同时也能有效隔离设备对电网的干扰。

 

　　防雷

 

　　应具有的防雷击能力。

 

　　工作原理

 

　　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。 ［3］

 

　　选购

 

　　元器件选择

 

　　R8和R9均选用lW金属膜电阻器，其余各电阻器选用1/4W或l/2W金属膜电阻器。

 

　　RPl和RP2均选用精密可变电阻器。

 

　　Cl-C4均选用耐压值为16V的铝电解电容器。

 

　　VDl-VD4均选用lN5404型硅整流二极管。

 

　　VS选用1/2W、6V的硅稳压二极管，例如lN5233A或lN5995B等型号。

 

　　Vl选用DSl5或2SC2073型硅NPN晶体管；V2选用CSl5或2SA940型硅PNP晶体管；V3选用S805O或C8050型硅NPN晶体管。

 

　　IC选用LM324型运算放大集成电路。

 

　　M选用l2V直流电动机。

 

　　K选用JRX-l3F型l2V直流继电器，使用时将其两组常闭触头并联，以增大电流负荷。

 

　　采用300-500W的电源变压器改制。先计算出匝/伏比等有关数据后再进行绕制，每5V处取出一抽头并作好标记。先绕Wl-W3绕组，后绕W4和W5绕组。将T各抽头的外接点与滑臂的滑动触头分别装在两块完全一样的印制板上，粘合后对应连接。滑臂为上、下两片型式，印制板夹在其中间，使其在滑动时接触良好。滑臂申心装上齿轮，电动机M通过齿轮变速后驱动滑臂移动。

 

　　电路调试

 

　　调试时，先将RPl和R陀的动触头调至中间位置，在交流稳压器的输入端接上一台手动调压器，在输出端接上电压表，调整调压器使输入交流电压为220V，然后调节R陀的阻值，使M在输出电压为220V时停转。

 

　　断开M的引线 （滑动触头应接在-220V处），调整RPl，使输人电压调至230V时，K立即吸合即可。

　　一、直流稳压电源的基本功能

　　直流稳压电源一般具有多路输出：比如提供一路固定输出为5V、2A；提供二路（A路、B路）可调输出为0～24V、0～1A。可调输出一般都具有稳压、稳流两种工作方式，这两种工作方式随负载变化而进行自动转换，并由仪器前面板上的发光二极管显示出CV、CC方式，一般绿灯表示CV（稳压）、红灯表示CC（稳流）。有些稳压电源还同时提供A路和B路串联工作和主从跟踪工作方式。若A路是主路，B路是从路，在跟踪工作方式时，从路的输出电压随主路而变化，这对于需要对称双极性电源的场合较为适用。若A、B二路串联工作时可输出0～48V、0～1A直流电源；在串联跟踪工作方式时，可输出0～±24V、0～1A直流电源。

　　二、使用注意事项

　　1、根据所需要的电压，先调整“粗调”旋纽，再逐渐调整“细调”旋纽，要做到正确配合。例如需要输出12V电压时，需将“粗调”旋纽置在15V档，再调整“细调”旋纽调置12V，而“粗调”旋纽不应置在10V档。否则，最大输出电压达不到12V。

　　2、调整到所需要的电压后，再接入负载。

　　3、在使用过程中，如果需要变换“粗调”档时，应先断开负载，待输出电压调到所需要的值后，再接入负载。

　　4、在使用过程中，因负载短路或过载引起保护时，应首先断开负载，然后按动“复原”按钮，也可重新开启电源，电压即可恢复正常工作，待排除故障后再接入负载。

　　5、将额定电流不等的各路电源串联使用时，输出电流为其中额定值最小一路的额定值。

　　6、每路电源有一个表头，在A/V不同状态时，分别指示本路的输出电流或者输出电压。通常放在电压指示状态。

　　7、每路都有红、黑两个输出端子，红端子表示“＋”，黑端子表示“－”，面板中间带有接“大地”符号的黑端子，表示该端子接机壳，与每一路输出没有电气联系，仅作为安全线使用。经常有人想当然的认为“大地”符号表示接地，“＋”“－”表示正负两路电源输出去给双电源运放供电。

　　8、两路电压可以串联使用。绝对不允许并联使用。电源是一种供给量仪器，因此不允许将输出端长期短路。

　　三、为什么在使用直流稳压电源时，电流调不上去或者电压调不上去？

　　现象1：输出有电压而无电流、或者有电流而无电压

　　无论是上述那一种情况，电源都巳正常工作，操作者应检查自己的负载是否接触良好，负载是否被短路或开路、负载是否符合规范等等。从极端情况来讲，如果电源有电压输出（恒压状态），而负载线又断了，自然输出电流就等于零了。同样如果电源有电流输出（恒流状态），而负载又短路了，自然输出电压就等于零了。

　　现象2：在调解电压时，发现空载电压调不上去。

　　有些操作者喜欢把“电流调节”电位器左旋到头，至使电源空载电压也调不起来。这说明他对“电流调节”缺乏实质性的理解。因为电源即使处于空载也要消耗一点点电流，而你把“电流调节”关到零，连一点点小电流都不放出来，当然空载电压也升不起来了。所以“电流调节”一般不要调到零（向右调到四分之一圈左右就不会发生以上情况了）。

　　一般操作方法：作稳压源输出电压时，应将电流调节旋钮顺时针旋到底，并保持。调节电压调节旋钮控制输出的直流电压值。作稳流源输出电流时，应将电压调节旋钮顺时针旋到底，并保持。调节电流调节旋钮控制输出的直流电流值。

　　现象3：电源有电压输出也有电流输出，但是再调电压，电压就调不上去了。或者电源有电压输出也有电流输出，再想把电流调大点，电流就调不大了。

　　这是由于操作者对“恒压”、“恒流”的概念不甚清楚的原因。如果“恒压”灯亮，说明电源工作在恒压状态（可以认为电压占主动地位），这时的输出电流大小，是由负载决定的，而不是由操作者调出来的（可以说电流是占被动地位），如果这时去右旋“电流调节”旋钮，电流是不会增大的。但这时去右旋“电压调节”旋钮，输出电压是会升高，输出电流也会随之升高的。（电压是主，电流是从）。

　　同理，如果“恒流”灯亮，说明电源工作在恒流状态，这时的输出电压也不是“调”出来的，而是由负载决定的。只有去调节“电流调节”旋钮，输出电流才会改变，输出电压也随之变化。（这里电流是主，电压是从）

　　总之，要弄清主从关系。电源处于“恒流”状态时去调电流，处于“恒压”状态时去调电压，才能改变负载上的电压和电流。