穩(wěn)壓電源

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　　穩(wěn)壓電源（stabilized voltage supply）是能為負(fù)載提供穩(wěn)定的交流電或直流電的電子裝置，包括交流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)壓電源兩大類。

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　　當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載出現(xiàn)瞬間波動(dòng)時(shí)，穩(wěn)壓電源會(huì)以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在±2%以內(nèi)。

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　　主要功能

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　　穩(wěn)定電壓

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　　當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載出現(xiàn)瞬間波動(dòng)時(shí)，穩(wěn)壓電源會(huì)以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在±2%以

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　　內(nèi)。

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　　多功能綜合保護(hù)

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　　穩(wěn)壓器除了最基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還應(yīng)具有過壓保護(hù)（超過輸出電壓的+10%）、欠壓保護(hù)（低于輸出電壓的-10%）、缺相保護(hù)、短路過載保護(hù)最基本的保護(hù)功能。

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　　尖脈沖抑制

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　　電網(wǎng)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)幅值很高，脈寬很窄的尖脈沖，它會(huì)擊穿耐壓較低的電子元件。穩(wěn)壓電源的抗浪涌組件能夠?qū)@樣的尖脈沖起到很好的抑制作用。

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　　隔離傳導(dǎo)性EMI電磁干擾（可選）：

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　　數(shù)控設(shè)備多采用AC/DC整流+PFC高頻功率因數(shù)校正，自身有一定的干擾性同時(shí)對干擾源也有嚴(yán)格要求。穩(wěn)壓電源的濾波組件能夠有效隔離電網(wǎng)對設(shè)備的干擾同時(shí)也能有效隔離設(shè)備對電網(wǎng)的干擾。

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　　防雷

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　　應(yīng)具有的防雷擊能力。

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　　工作原理

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　　工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、 整流、濾波后成為一穩(wěn)定的直流電。圖中其余部分是起電壓調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作

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　　用的控制部分。電源接上負(fù)載后，通過采樣電路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓，則將誤差值經(jīng)過放大電路放大后送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準(zhǔn)值相等；如果輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓，則通過調(diào)節(jié)器使輸出減小。

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　　穩(wěn)壓器電路由電源電路、電壓檢測控制電路、過電壓保護(hù)組成，如圖所示。電源電路由調(diào)壓變壓器T的W4、W5繞組和整流二極管VDl-VD4、濾波電容器Cl、C2組成。電壓檢測控制電路由電阻器R-R7、電位器RPl、Rm、穩(wěn)壓二極管VS、電容器C3、C4和運(yùn)算放大器集成電路IC（Nl-N3）組成。過電壓保護(hù)電路由IC內(nèi)部的N3、晶體管V3、電阻器Rl2和繼電器K組成。自動(dòng)調(diào)壓電路由電阻器R8-Rll、晶體管Vl、V2、直流電動(dòng)機(jī)M、滑動(dòng)觸頭和T的Wl-W3繞組組成。將交流穩(wěn)壓器的輸大端與市電相接后，在T的W4、W5繞組上產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。該電壓經(jīng)VDl-VD4整流及Cl、C2濾波后，為IC和Vl、V2等提供 士l2V不穩(wěn)定工作電壓。+l2V電壓還有其他作用。經(jīng)Rl-R3分壓、VS穩(wěn)壓后，分別為Nl-N3的反相輸入端提供基準(zhǔn)電壓；為過電壓保護(hù)電路申的K和V3提供工作電源；經(jīng)R4、RP2、R6分壓后，為Nl和N2的正相輸入端提供檢測電壓；經(jīng)R7、RPl、R5分壓后，為N3的正相輸入端提供檢測電壓。

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　　Nl-N3將正相輸大端的檢測電壓與反相輸大端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，用產(chǎn)生的誤差電壓去控制自動(dòng)調(diào)壓電路。

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　　當(dāng)市電電壓正常時(shí)，Nl和N2的輸出端電壓為OV，Vl和V2均處于截止?fàn)顟B(tài)，電動(dòng)機(jī)M不工作。

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　　當(dāng)市電電壓偏低時(shí)，Nl和N2輸出低電平，使V2導(dǎo)通，Vl截止，M逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過滑壁臂驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)觸頭移動(dòng)，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸 （T的Wl、W2繞組共設(shè)置了21個(gè)電壓抽頭，每一檔的電壓調(diào)節(jié)范圍為5V），通過T的W2繞組來提升輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓升至220V時(shí)，V2截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高時(shí)，Nl和N2均輸出高電平，使Vl導(dǎo)通，V2截止，M順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過滑臂驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)觸頭移動(dòng)，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸，通過T的Wl繞組來降低輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓降至220V時(shí)，Vl截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高超過260V時(shí)，N3因正相輸入端電壓高于反相輸入端電壓而輸出低電平，使V3截止，，K釋放，其常閉觸頭接通交流電壓的輸出回路。當(dāng)市電電壓為160-260V時(shí)，N3因正相輸入端電壓低于反相輸入端電壓而輸出高電平，使V3導(dǎo)通，K吸合，其常閉觸頭斷開，從而保證負(fù)載（用電器）不會(huì)因過電壓而損壞。 ［3］

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　　選購

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　　元器件選擇

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　　R8和R9均選用lW金屬膜電阻器，其余各電阻器選用1/4W或l/2W金屬膜電阻器。

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　　RPl和RP2均選用精密可變電阻器。

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　　Cl-C4均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。

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　　VDl-VD4均選用lN5404型硅整流二極管。

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　　VS選用1/2W、6V的硅穩(wěn)壓二極管，例如lN5233A或lN5995B等型號。

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　　Vl選用DSl5或2SC2073型硅NPN晶體管；V2選用CSl5或2SA940型硅PNP晶體管；V3選用S805O或C8050型硅NPN晶體管。

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　　IC選用LM324型運(yùn)算放大集成電路。

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　　M選用l2V直流電動(dòng)機(jī)。

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　　K選用JRX-l3F型l2V直流繼電器，使用時(shí)將其兩組常閉觸頭并聯(lián)，以增大電流負(fù)荷。

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　　采用300-500W的電源變壓器改制。先計(jì)算出匝/伏比等有關(guān)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行繞制，每5V處取出一抽頭并作好標(biāo)記。先繞Wl-W3繞組，后繞W4和W5繞組。將T各抽頭的外接點(diǎn)與滑臂的滑動(dòng)觸頭分別裝在兩塊完全一樣的印制板上，粘合后對應(yīng)連接?；蹫樯稀⑾聝善褪剑≈瓢鍔A在其中間，使其在滑動(dòng)時(shí)接觸良好。滑臂申心裝上齒輪，電動(dòng)機(jī)M通過齒輪變速后驅(qū)動(dòng)滑臂移動(dòng)。

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　　電路調(diào)試

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　　調(diào)試時(shí)，先將RPl和R陀的動(dòng)觸頭調(diào)至中間位置，在交流穩(wěn)壓器的輸入端接上一臺(tái)手動(dòng)調(diào)壓器，在輸出端接上電壓表，調(diào)整調(diào)壓器使輸入交流電壓為220V，然后調(diào)節(jié)R陀的阻值，使M在輸出電壓為220V時(shí)停轉(zhuǎn)。

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　　斷開M的引線 （滑動(dòng)觸頭應(yīng)接在-220V處），調(diào)整RPl，使輸人電壓調(diào)至230V時(shí)，K立即吸合即可。

　　一、直流穩(wěn)壓電源的基本功能

　　直流穩(wěn)壓電源一般具有多路輸出：比如提供一路固定輸出為5V、2A；提供二路（A路、B路）可調(diào)輸出為0～24V、0～1A?？烧{(diào)輸出一般都具有穩(wěn)壓、穩(wěn)流兩種工作方式，這兩種工作方式隨負(fù)載變化而進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，并由儀器前面板上的發(fā)光二極管顯示出CV、CC方式，一般綠燈表示CV（穩(wěn)壓）、紅燈表示CC（穩(wěn)流）。有些穩(wěn)壓電源還同時(shí)提供A路和B路串聯(lián)工作和主從跟蹤工作方式。若A路是主路，B路是從路，在跟蹤工作方式時(shí)，從路的輸出電壓隨主路而變化，這對于需要對稱雙極性電源的場合較為適用。若A、B二路串聯(lián)工作時(shí)可輸出0～48V、0～1A直流電源；在串聯(lián)跟蹤工作方式時(shí)，可輸出0～±24V、0～1A直流電源。

　　二、使用注意事項(xiàng)

　　1、根據(jù)所需要的電壓，先調(diào)整“粗調(diào)”旋紐，再逐漸調(diào)整“細(xì)調(diào)”旋紐，要做到正確配合。例如需要輸出12V電壓時(shí)，需將“粗調(diào)”旋紐置在15V檔，再調(diào)整“細(xì)調(diào)”旋紐調(diào)置12V，而“粗調(diào)”旋紐不應(yīng)置在10V檔。否則，最大輸出電壓達(dá)不到12V。

　　2、調(diào)整到所需要的電壓后，再接入負(fù)載。

　　3、在使用過程中，如果需要變換“粗調(diào)”檔時(shí)，應(yīng)先斷開負(fù)載，待輸出電壓調(diào)到所需要的值后，再接入負(fù)載。

　　4、在使用過程中，因負(fù)載短路或過載引起保護(hù)時(shí)，應(yīng)首先斷開負(fù)載，然后按動(dòng)“復(fù)原”按鈕，也可重新開啟電源，電壓即可恢復(fù)正常工作，待排除故障后再接入負(fù)載。

　　5、將額定電流不等的各路電源串聯(lián)使用時(shí)，輸出電流為其中額定值最小一路的額定值。

　　6、每路電源有一個(gè)表頭，在A/V不同狀態(tài)時(shí)，分別指示本路的輸出電流或者輸出電壓。通常放在電壓指示狀態(tài)。

　　7、每路都有紅、黑兩個(gè)輸出端子，紅端子表示“＋”，黑端子表示“－”，面板中間帶有接“大地”符號的黑端子，表示該端子接機(jī)殼，與每一路輸出沒有電氣聯(lián)系，僅作為安全線使用。經(jīng)常有人想當(dāng)然的認(rèn)為“大地”符號表示接地，“＋”“－”表示正負(fù)兩路電源輸出去給雙電源運(yùn)放供電。

　　8、兩路電壓可以串聯(lián)使用。絕對不允許并聯(lián)使用。電源是一種供給量儀器，因此不允許將輸出端長期短路。

　　三、為什么在使用直流穩(wěn)壓電源時(shí)，電流調(diào)不上去或者電壓調(diào)不上去？

　　現(xiàn)象1：輸出有電壓而無電流、或者有電流而無電壓

　　無論是上述那一種情況，電源都巳正常工作，操作者應(yīng)檢查自己的負(fù)載是否接觸良好，負(fù)載是否被短路或開路、負(fù)載是否符合規(guī)范等等。從極端情況來講，如果電源有電壓輸出（恒壓狀態(tài)），而負(fù)載線又?jǐn)嗔?，自然輸出電流就等于零了。同樣如果電源有電流輸出（恒流狀態(tài)），而負(fù)載又短路了，自然輸出電壓就等于零了。

　　現(xiàn)象2：在調(diào)解電壓時(shí)，發(fā)現(xiàn)空載電壓調(diào)不上去。

　　有些操作者喜歡把“電流調(diào)節(jié)”電位器左旋到頭，至使電源空載電壓也調(diào)不起來。這說明他對“電流調(diào)節(jié)”缺乏實(shí)質(zhì)性的理解。因?yàn)殡娫醇词固幱诳蛰d也要消耗一點(diǎn)點(diǎn)電流，而你把“電流調(diào)節(jié)”關(guān)到零，連一點(diǎn)點(diǎn)小電流都不放出來，當(dāng)然空載電壓也升不起來了。所以“電流調(diào)節(jié)”一般不要調(diào)到零（向右調(diào)到四分之一圈左右就不會(huì)發(fā)生以上情況了）。

　　一般操作方法：作穩(wěn)壓源輸出電壓時(shí)，應(yīng)將電流調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針旋到底，并保持。調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)旋鈕控制輸出的直流電壓值。作穩(wěn)流源輸出電流時(shí)，應(yīng)將電壓調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針旋到底，并保持。調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)旋鈕控制輸出的直流電流值。

　　現(xiàn)象3：電源有電壓輸出也有電流輸出，但是再調(diào)電壓，電壓就調(diào)不上去了。或者電源有電壓輸出也有電流輸出，再想把電流調(diào)大點(diǎn)，電流就調(diào)不大了。

　　這是由于操作者對“恒壓”、“恒流”的概念不甚清楚的原因。如果“恒壓”燈亮，說明電源工作在恒壓狀態(tài)（可以認(rèn)為電壓占主動(dòng)地位），這時(shí)的輸出電流大小，是由負(fù)載決定的，而不是由操作者調(diào)出來的（可以說電流是占被動(dòng)地位），如果這時(shí)去右旋“電流調(diào)節(jié)”旋鈕，電流是不會(huì)增大的。但這時(shí)去右旋“電壓調(diào)節(jié)”旋鈕，輸出電壓是會(huì)升高，輸出電流也會(huì)隨之升高的。（電壓是主，電流是從）。

　　同理，如果“恒流”燈亮，說明電源工作在恒流狀態(tài)，這時(shí)的輸出電壓也不是“調(diào)”出來的，而是由負(fù)載決定的。只有去調(diào)節(jié)“電流調(diào)節(jié)”旋鈕，輸出電流才會(huì)改變，輸出電壓也隨之變化。（這里電流是主，電壓是從）

　　總之，要弄清主從關(guān)系。電源處于“恒流”狀態(tài)時(shí)去調(diào)電流，處于“恒壓”狀態(tài)時(shí)去調(diào)電壓，才能改變負(fù)載上的電壓和電流。