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交流稳压电源

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交流稳压电源范文第1篇

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[2]林涛.数字电子技术[M].北京:清华大学出版社,2006.

[3]林涛.电子技术及其应用基础[M].北京:电子工业出版社,2005.

[4]林涛.模拟电子技术基础[M].重庆:重庆大学出版社, 2001.

[5]杨欣.电子设计从零开始[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[6]邱关源.电路[M].北京:高等教育出版社,1999.

基金项目:国家级物理学(师范类)特色专业项目(项目编号:TS12467);云南省基金(项目编号:2009CD097);楚雄师范学院大学生创新训练项目。

作者简介:

吴兴洲,现就读于楚雄师范学院物理与电子科学院。

交流稳压电源范文第2篇

【关键词】电子 线路实验 分析

一、电源的应用背景

电源可分为交流电源和直流电源,它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50HZ电源,但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电电源,如收音机、电视机、带微控制处理的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两种:一类是能直接供给直流电流或直流电压,如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等;另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压,这类变换电路统称为直流稳压电路。现在所使用的大多数电子设备中,几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。220V、50HZ的单向交流电源变压器降压后,再经过整流滤波可获得低电压小功率直流电源。然而,由于电网电压可以有+10%变化。为此必须将整流滤波后的直流电压由稳压电路稳定后再提供给负载,使负载上直流电源电压受上述因素的影响程度达到最小。直流电源电压系统一般有四部分组成,他们分别是电源变压器、整流电路,滤波电路、稳压电路。

二、总体设计

(一)设计的目的和任务

1、设计目的

(1)了解整流、电容滤波电路的工作原理;(2)掌握集晶体管稳压电源设计方法;(3)掌握仿真软件EWB使用方法;(4)掌握稳压电源参数测试方法。

2、设计任务

(1)稳压电源的主要技术指标:① 电网供给的交流电压为220V,50Hz;② 输出电压为6~12V;③ 输出电阻《0.4Ω;④ 最大允许输出电流2A; ⑤ 稳压系数S《8*10-?;⑥ 输出纹波电压《10mv(当Io=2A);⑦ 具有限流保护功能,输出短路电流

(2)设计要求:① 根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案,计算和选取元件参数。② 完成各单元电路和总体电路的设计,并用计算机绘制电路图。③ 完成电路的安装、调试、使作品能达到预期的技术指标。④ 给出测试各项技术指标的方法,撰写测试报告。

(二)设计原理

1.设计原理

电子线路在多数情况下需要用直流电源供电,而电力部门所提供的电源为220V、50HZ交流电,故应首先经过变压,整流,然后在经过滤波,和稳压,才能够获得稳定的直流电稳压电路稳定后再提供给负载,框图如下:

2.串联型晶体管稳压电路

晶体管串联稳压电源的组成,220V交流市电经过变压,整流,滤波后得到的是脉动直流电压Vi,他随市电的变化或直流负载的变化而变化,所以,Vi是不稳定的直流电压,为此,必须增加稳压电路。稳压电路取样电路,比较电路,基准并电压,和调整元件等部分组成

(三)总体设计方案

1.变压环节

通电为电压220V,频率为50Hz,为了保证后面可调范围为6~12V,选择初次级线圈匝数比为2000:141的pq4-10

2.整流、滤波环节

实验选择4个IN4002的二极管作为整流电路

因为市电频率是50Hz为低频电路,选择RC滤波电路。本实验选择的电容为1200μF

3.稳压环节

(1)调整元件。作为一个理想的电源,其内阻应该尽量小才能保证具有稳压的效果,根据晶体管放大器的知识可知:共集电极电路的输出阻抗最小。所以选择共集电极电路来实现,且尽量选择β值较大的晶体管,但是后来会发现并不是如此。由于电流和功耗等的影响,所以最好采用复合管来实现该要求,且有一个大功率管就可,本实验该电路选择的晶体管型号为2N3414(早期电压为51V,测试前高电流拐点为4.6A,功率很大),其它两管为小功率管MRF9011

(2)取样电路。这部分由两个电阻和电位器来实现,通过调整电位器的使输出电压的可调范围从6V到12V。

4.参数计算

输出电压 V0=5.982~12.15V

最大输出电流2A

R0计算:Ro=ΔVo/ΔIo*Vo

RL=50 Vo=7.177V,Io=143.5mA

RL=100 Vo=7.181V,Io=71.82mA

R0=0.35

稳压系数:s=0.038

Ro=ΔVo/ΔIo*Vi/V0

当vi=23.16v时候,v0=7.176

当vi=20.86v时候,v0=7.146

通过计算可得S=0.038

符合要求

纹波电压20.1mv

输出电流=3.016A

三、结束语

通过这次课程设计,我对于模电知识有了更深的了解,尤其是对串联直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究。在电路的仿真过程中也提升了我的动手能力,实践能力得到了一定的锻炼,加深了对模拟电路设计方面的兴趣,理论与实践得到了很好的结合,加深自己对实用价值和理论的统一的了解,但对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足,不能在使用器件时选择合适的参数的器件,不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。

交流稳压电源范文第3篇

【关键词】模拟电子技术;演变形成;研究;适应能力

模拟电子技术主要由以下几个方面构成:首先是含线性元器件以及非线性元器件组成的电子元器件,其中含线性元器件包括有电阻、电容以及电感等,非线性元器件包括有二极管、三极管等;其次是基本放大电路,其主要是以基本电子元器件所构成,基本放大电路主要有共基、共射、共集三种形式的放大线路;最后是基本典型应用电路。本文主要研究了模拟电子技术电路的演变形成过程。

一、功率放大电路的演变

功率放大器能够为电路提供足够大的负载信号功率。在一定的条件下(正弦波输入、输出基本不失真)。在电路参数确定的情况下,负载可能获得的最大交流功率就是最大输出功率。输出大功率的能源来自电源提供的功率,在一定的输出功率下降低直流电源的功耗能够很好的提高电路的效率。功放在输入信号的控制下会成为功率变换器,其作用是将电源的直流电转换为负载需要的信号功率,由于功放管本身就会产生较大的耗散功率,因此为避免出现发热现象,所以应当加入例如散热片等保护装置,在特殊情况下还需要应用其它保护措施。在进行操作时若想提高效率必须进行无用管耗的减少,以实现有用输出功率的提高,基于此,对于功放的静态设置应定为乙或丙类状态下。已知的基本共集电极电路的特点是功放在电压由多级电压放大器提供时,只能承担良好的带负载或电流的放大能力,功放能够基于此进行演变。

二、稳压电源电路的演变

(一)稳压电源电路的特点

(1)作为电子设备能源的直流稳压电源,其与其他功率放大器一样需要输出大功率,并且需要在总负载状态下运行工作。

(2)直流稳压电源与供方有一个不同点,就是直流稳压电源是一个能源转换电路,其能够把需要的直流电通过电网交流电进行转换得到,由于其在负载变化以及交流电网波动的情况下还能够使直流电压保持稳定,固称为稳压电源,直流电源的核心就是其的稳压环节,电路相对而言也比较复杂。

(二)稳压电源电路的演变过程

基本共集电极电路能够满足以上两个特点,是电压的负反馈,在输出电压时能够满足稳定运行要求,因此可以直接利用已知的射极跟随器组成稳压电路,在电路中交流电通过电容和整流的过滤,形成直流电压,为防止输入端交流电网出现波动现象,需要介入稳压管,实现基极的稳定电压,同时也有利于射极跟随输出电压的稳定。为防止输出端的负载发生变化,通过电压负反馈对输出电压进行稳定处理,变化的电压可以选择利用调整管承受,同时由于调整管与负载是串联着的,因此又称为串联型稳压电路。在该电路中由于静态设置使调整管处于甲类线性放大区,因此会造成效率低、管耗大等问题,在这种情况下,若想提高效率,应当演变从类状态的设法,但是由于稳压电路不能够对外开输入信号进行放大处理,因此只能对调整管进行处理,使其处于开关状态,以此降低管耗。

(三)其他稳压电路的形成

在串联型稳压电路中,如果甲类的静态设置的调整管在线性放大区,就会产生许多不利的因素,例如管耗大、效率低等,为了避免这些问题的出现常常使用的是乙类状态的演变方式,但是这种情况也有弊端,其对于外来输入信号无法进行相关放大处理,因此只能使调整管保持在开关状态,以此来降低管耗量。在此基础上,利用比较器控制和调整输出电压的反馈信号与外加振荡的三角波输出信号,使管导通与截止相互转换工作,进而利用滤波实现直流电压的输出,形成串联开关调整型稳压电路的演变。

综上所述我们可以得到,若想直接进行有源负载、恒流源以及各种差分放大器的演变形成就需要应用到基本共射极电路,各种运放的线性与非线性应用电路的形成可以利用基本反馈电路。

三、结束语

本文通过分析模拟电子技术的功率放大电路以及稳压电源电路的演变,总结归纳了模拟电子技术从已知到未知放大电路的一般规律和方法,阐述了其对放大电路中的各种电流、电压等较强的适应能力。

参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社(第2版),1999.

[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社(第3版),2001.

[3]吴鸿适.电子科学技术的发展[J].未来与发展,1984(3):48-50.

交流稳压电源范文第4篇

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

交流稳压电源范文第5篇

1 开关电源的发展过程

开关电源是利用现代电力电子技术,采用功率半导体器件作为开关,通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率(占空比),调整输出电压,维持输出稳定的一种电源。早在20世纪80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机电源换代,进入90年代开关电源已广泛应用在各种电子、电器设备,程控交换机、通讯、电力检测设备电源和控制设备电源之中。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比,两者的成本都随着输出功率的增加而增长,但两者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一点称为成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新,使的开关电源技术也不断的创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,从而为开关电源提供了广阔的发展空间。

开关电源高频化使其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源更进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。

2 开关电源技术的发展趋势

开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化,因此国外各在开关电源制造商都致力同步开发新型高智能化的元器件,特别是改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度(Bs)下获得高的磁性能,而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新,实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术,并大幅提高了开关电源的工作效率。对联高可靠性指标,美国的开关电源生产商通过降低运行电流,降低结温等措施以减少器件的应力,使得产品的可靠性大大提高。

模块化是开关电源发展的总体趋势,可以用模块化电源组成分布式电源系统,可以设计成N+1冗余电源系统,并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点,若单独追求高频化,其噪声也必将随着增大,而用部分谐振转换电路技术,在理论上即可实现高频化又可降低噪声,但部分谐振转换技术实际应用仍存在着技术问题,故仍需在这一领域开展大量的工作,使得多项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新,开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度就必须走技术创新之路,走出有中国特色的产学研联合发展之路,为我国国民经济的高速发展做出贡献。

3 开关电源的分类

随着电力电子器件和开关变频技术几乎同步开发的前提下,两者相互促进与推动,开关电源每年以超过两位数字的增长率,向轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展。开关电源科分为AC/DC和DC/DC两大类。DC/DC变换器现已实现模块化、成熟化和标准化。但AC/DC的模块化,因其自身的特性使得在模块化的进程中,遇到较为复杂的技术和工艺制造问题。

3.1 DC/DC变换

DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压,也称为直流斩波。斩波器的工作方式有:脉宽调制方式(Ts不变,改变ton)和频率调制方式(ton不变,改变Ts)两种。前者较为通用,后者容易产生干扰。其具体电路有Buck电路(降压斩波器,其输出平均小于输入电压,极性相同)、Boost电路(升压斩波器,其输出平均电压大于输入电压,极性相同)、Buck—Boost电路(降压或升压斩波器,电感传输方式。其输出平均电压大于或小于输出电压,极性相反)和Cuk电路(降压或升压斩波器,电容传输方式。其输出平均电压大于或小于输入电压,极性相反)四种。

当今世界软开关技术使得DC/DC变换器发生了质得变化和飞跃。美国VICOR公司设计制造得多种ECI软开关DC/DC变换器,最大输出功率有300W、600W、800W等,相应得功率密度为(6.2、10、17)W/cm3,效率为(80—90)%。日本NemicLambda公司最新推出得一种采用软开关技术得高频开关电源模块RM系列,其开关频率为200—300KHz,功率密度已达27W/cm3,采用同步整流器(MOS-FET代替肖特基二极管),使整个电路效率提高到90%。

3.2 AC/DC变换器

AC/DC变换器是将交流电压变换成直流电压,其功率流向可以是双向的功率六由电源流向负载的称为“整流”,功率六有负载返向电源的称为“有源逆变”。AC/DC变换器输入为50/60Hz的交流电,因必须经整流、滤波,因此体积相对较大的滤波电容器是必不可少的,同时因遇到安全标准,(如UL、CCE等)及EMC指令的限制(如IEC、FCC、CSA),交流输入侧必须加EMC滤波及使用符合安全标准的元件,这样就限制AC/DC电源体积的小型化,另外,由于内部的高频、高压、大电流开关动作,使得解决EMC电磁兼容问题难度加大,也就对内部高密度安装电路设计提出了很高的要求,由于同样的原因,高电压、大电流开关使得电源工作效率达到一定的满意程度。

AC/DC变换按电路的接线方式右分为,半波电路、全波电路。按电源相数可分为,单相。按电路工袋子和象限又可分为一象限、二象限、三象限、四象限。转贴于 4.开关式稳压电源的工作原理

4.1开关式稳压电源的基本工作原理

开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种。调宽式开关稳压电源在实际开发和应用的中使用得较多,因此,就以调宽式开关稳压电源为例说明其基本工作原理:调宽式开关稳压电源的基本原理可参见图1。对于单极性矩形脉冲来说,其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度,脉冲越宽,其直流平均电压值就越高。直流平均电压U当Um与T不变时,直流平均电压Uo与脉冲宽度T1成正比。这样,只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄,即可达到稳定电压的目的。

Um为矩形脉冲最大电压值;T为矩形脉冲周期;T1为矩形脉冲宽度。

4.2 开关式稳压电源的原理电路

开关式稳压电源的基本电路框图如图2所示。交流电压经整流、滤波电路整流滤波后,输出一个含有一定脉动成份的直流电压,再经高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再经整流滤波变为所需要的直流电压。

控制电路由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路组成(目前已集成化)。主要起控制高频开关元件的开关时间比,即脉冲宽度的占空比,以达到稳定输出电压的目的。开关电源的典型电路主要有单端反激式开关电源、单端正激式开关电源、自激式开关稳压电源、推挽式开关电源、降压式开关电源、升压式开关电源、反转式开关电源。

5 开关电源在医学仪器中的应用

近二十年来,开关电源已广泛应用在心电图机、超声诊断仪和CT等医疗仪器设备之中。本文以美国GE公司专门为CT机设计的CT MAX640型脉宽调制开关稳压电源为例加以介绍。该电源由软启动控制电路、220/110V自动识别电路、晶体管开关电路(辅助电源)、脉宽调制(PWM)、驱动电路等部分组成。

5.1软启动控制电路

由TR104、TRC101、THF101、R113、R114、R116等组成。开机瞬间TRC101截止,电流流过THF101、限流电阻R113、R114,辅助开关电源开始接入直流300V时,光电耦合器PC101导通。同时,振荡波形经T101耦合,D106整流、C128滤波,输出一直流电压,TR104饱和导通。当R116上的直流压降达到可控硅TEC101触发电压时而导通,此时THF101、R113、R114失去作用,从而实现了启动时减少整流桥和滤波电容冲击电流的作用,即软启动

5.2 自动识别电路

由IC101、TRC102、TR101、SS102、R101、R112等组成。当输入220V交流电时,TRC102截止,220V经硅桥SS101整流,滤波后输出A、B两组电压,TR103集电极输出300V直流电压;当输入110V交流电压时,IC1013脚的输出电压使可控硅TRC102导通,K点与硅桥的110V输入端相连接,再经倍压整流电路(SS101、C109-112、R120、R121)输出300V直流电压。为辅助开关电源及脉宽调制驱动电路供电。

5.3 晶体管开关电路又称辅助电源

由TR103、T101、TR102等组成。由T1015、6脚耦合过来的交变信号,经D108整流、C127滤波后输出C、X正压,为脉宽调制电路、风扇检测电路、+5V误差放大负反馈控制电路供电。

交流稳压电源范文第6篇

一、汽车电源系统原理

汽车电源系统由两部分组成,即铅蓄电池和交流发电机,铅蓄电池和交流发电机并联在一起工作。在发动机没有启动或已经启动没有达到稳定带速之前,主要由蓄电池提供能量。当发动机达到稳定带速以后,主要由汽车发电机提供能量,同时交流发电机为铅蓄电池充电。正常工作中铅蓄电池与发电机并联,由于铅蓄电池的电压钳位作用,电源输出电压基本保持在额定电压基础上。如果汽车处在长时间低耗能的状态下运行,铅蓄电池可能出现满电情况,如果发电机继续为铅蓄电池充电,铅蓄电池的端电压会随充电电压升高,产生交流发电机撇载现象。在撇载状态下,铅蓄电池失去电压钳位作用,输出电压等于交流发电机整流输出电压,大约15伏左右。

二、汽车电源保护电路作用

铅蓄电池额定电压大约为12伏(柴油车为24伏),交流发电机输出额定电压大约为14.5伏。汽车电器设备额定电压是12伏,如果出现撇载现象,交流发电机电压接在电器设备上,此时电压已经超出额定电压的20%,可能烧毁用电设备。为了防止汽车电气设备在发电机撇载后出现烧毁现象,需要对汽车用电设备进行保护,这个保护用电设备的电路,我们称之为汽车电源保护器。本项目主要就是研究保护汽车用电设备的保护电路,以便使汽车能安全、可靠地运行。

三、汽车电源保护电路结构

汽车电源保护电路主要是把用电设备电压控制在额定电压的10%以内。而对于汽车而言,出现撇载现象之前,用电设备不会出现过压现象而烧毁;出现撇载现象后,电压升高可能烧毁用电设备。电路设计上采用两部分组成,一部分采用开关控制哪一路电路接通;另一部分采用直流串联稳压电路使撇在后输出电压稳定。该电路主要由稳压电路和开关控制电路两部分组成,撇载之前电源电压经过常闭触点加在负载上,此时保护电路几乎对原电路没有影响;撇载之后,电压经过常开触点送到稳压电路,经过稳压后加到负载上。这样就可以保证用电设备在额定电压下工作,从而使用电设备更加可靠地运行。

四、汽车电源保护电路工作原理

电源保护电路与普通串联型稳压电源略有不同,在稳压电源的前边增加了多触点继电器,当电源电压在12伏(汽车发电机撇载之前)时,继电器不动作,电源经继电器常闭触点,加到用电设备上。当电源电压增加到12.5伏以上时,继电器动作,常闭触点打开,常开触点闭合,电源电压经继电器常开触点,经串联稳压电路稳压后加到用电设备上。

串联稳压电路使用了具有温度补偿特性的,高精度的标准电压源集成电路TL431,所以使电路简化,成本降低,而稳压性能却很高。稳压管TL431的稳压值连续可调,这个稳压值决定了稳压电源的最大输出电压。调整管用的是大电流NPN型金属壳硅管,由于它的发热量很大,如果条件允许,尽量购买大的散热片,扩大散热面积,如果不需要大电流,也可以换用功率小一点的硅管,这样可以做的体积小一些。滤波用两只50V、4700uF电解电容并联,使大电流输出更稳定,如果考虑高频波影响,可以增加一个低容量滤波电容。

五、汽车电源保护电路设计技术关键点

应用汽车电源保护电路可以有效保护汽车用电设备,防止用电设备因为电源电压升高而损坏。虽然电路在设计上采用稳压电路,但又与传统串联型稳压电路不完全相同,具体体现在以下几方面:

1.电源调整管采用双管串联形式,可以提供更大的电流。汽车电路具有低电压、大电流的特点,因此采用双管串联,可以增加输出电流。电流的增加会使调整管管耗增加,调整管可能会产生大量的热量,三极管的选择很重要,同时散热问题也是项目研究的重点,除了考虑增大散热片外,必要时还可以考虑增加风扇散热,以保证三极管工作稳定。

2.为了降低电源保护设备插入损耗,采用继电器对电路中电压分段控制。利用继电器控制串联稳压电路的工作状态,只有在电源电压升高时,稳压电路工作,其他情况下稳压电路不工作,这样就可以降低设备损耗。

3.继电器在断开、吸合瞬间,可能产生脉冲电压,影响输出电压稳定。为了防止输出电压受到影响,电路中采用双电容并联形式,提高电路的充放电时间,降低由于继电器动作产生的影响。

汽车电源保护器主要是针对目前汽车市场上出现用电设备偶尔烧毁而设计的,电路结构简单,稳压效果好,安装维护比较方便,插入损耗小。该电路主要为5A以上用电设备设计的,如果为收音机、电视机等供电,电源调整管还可以选择小功率管。电路的缺点是输出电压在继电器动作前后可能不一致,设备体积可能略大,如果采用风扇散热,可能增加设备能耗等。但不管怎么说,这都是目前市场上绝无仅有的一款为汽车电器设备设计的保护电路,随着汽车电子技术的飞速发展,在不久的将来它将发挥巨大的作用。

参考文献:

[1]张华.汽车电工电子技术.北京理工大学出版社,2011.8

交流稳压电源范文第7篇

关键词:稳压电路;功耗;工作效率

0引言

直流稳压电源必须经过稳压电路和滤波电路后才能得到电压基本稳定、纹波相对较小的直流电,通过控制电路精确快速调整后,得到稳压精度和性能符合标准的直流电压。再经过滤波器滤波后,得到所需要的输出直流电。

1硬件系统结构

从实用性、精确度和检测设备实际等多方面考虑,采用单片机技术对电路进行处理,具有低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点,采用单片机技术的稳压电路。

总体设计方案主要为利用AT89C52单片机作为控制模块,电源模块运用直流稳压电源的工作原理,为转换电路提供所需的工作电压;数模转换模块运用数模转换器、运算放大器等元件将电信号进行处理,最终输出满足条件的电压值。上述组合配合键盘扫描模块、LCD显示模块等其他组件,把220V、50Hz交流电实现低电压直流0到30V可调输出。

硬件设计由AT89C52单片机作为控制中心。由电源电路、数模转换电路、显示电路和键盘电路等部分共同组成。系统的结构框图如下图所示。

2T89C52型单片机简述

单片机的主控系统如下图所示。XTAL1引脚和XTAL2引脚接时钟电路,XTAL1接外部晶振和微调电容的一端,在片内为振荡器倒相放大器的输入,XTAL2接外部晶振和微调电容的另一端,在片内为振荡器倒相放大器的输出。1KST引脚为复位端,接在电容与P1.0P1.1、电阻并联处EA引脚为接地端。

P1.2三端与数模转换器5615相连,右侧接口分别与显示电路(ADO-AD7、A8-A10)和按键电路(A13、A14)相连。

3键盘电路

如图所示,键盘电路有“+”、“-”两个按键,分别同单片机P2.5、P2.6端口相连。按键功能顾名思义:“+”表示增加电压值、“-”表示减少电压值,按键一次改变的电压值为0.1V。电路主要由2个10kΩ的电阻组成,当有键按下时,电路中出现通路产生电流,传输到单片机中,单片机软件系统进行数据处理,分别将数字信号传递给数模转换器5615和LCD显示器。

4显示电路

设计的显示电路主要应用LCD液晶显示屏,考虑到液晶显示屏显示效果好,清晰直观,性价比高。标识端口D0到D7端口作为数据输入端,标识端口E、1KW、1KS作为控制信号输入端。显示屏上面共显示“Input”、“Output”两个数值,“Input”为单片机发送给5615的数值,“Output”为外输出的电压值。其电路连接如图所示:

5电源电路

本设计的电源电路主要包括降压、整流、滤波、稳压共四部分。工作主要通过外接电源输入220V、50Hz交流电,经过处理后,为转换电路输出工作所需的5V、±15V、30V、32V五个电压值,最大工作电流为IOMAX为1A,其主电路图详见附录B。由于电路图比较大,分为上下两部分电路着重对各组成进行分析阐述。

电源电路(上)如下所示,其工作目标为输出5V和±15V三个电压值。

(1)降压。此处的电源变压器(TR1)起降压作用,将220V交流电压变为整流电路所需的低压交流电。

(2)整流。电路的作用是将交流降压电路输出的大小、方向都变化的低电压交流电转换成单相脉动直流电。

(3)滤波。电路的主要元件是电容和电感,以电容滤波电路最常用,其特点是电路简单,输出脉动较小,输出电压平均值大,但输出电压随负载变化较大。

(4)稳压。经过滤波电路,输出电压虽已变得平滑,但输出电压会随负载变化较大,后面需接稳压电路。

根据本设计条件,稳压器选用型号为LM7815、LM7915和LM7805的三端固定稳压器各一个,分别用于输出三个电压值电源的稳压。

电源电路如下所示,其工作目标为输出32V和30V两个电压值。

经滤波之后,一条支路直接将32V电压输出,供数模转换电路LM317稳压器使用;另一支路连接LM317稳压器,并与电阻R2和R1并联,所输出电压为:U新=32V×R2/(R1+R2)=30V,通过计算可得R1:R2=1:23,由电路需满足负载要求,应选阻值较大电阻,使电压更稳定,因而选择R1=200Ω,R2=4600Ω。电容C2在输出前用于滤除小波纹,电路输出直流30V电压,供数模转换电路OPA454运算放大器输入。

6数模转换电路

本电路用于将数控部分传递来的数据信号转换成电压信号输出,也就是我们通常说的数模转换(D/A转换)。由于本电路图较长,分为前后两部分来阐述。

首先介绍下应用的几个元件。

(1)TLC5615串行数模转换器:输出为电压型,最大输出电压是基准电压值的两倍,并带有上电复位功能(把DAC寄存器复位至全零)。

(2)LM324四运算放大器:具有真正的差分输入,其最主要的优点是可工作在低至3V或者高至32V的电源下,共模输入范围更是包括了负电源,因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。其应用领域包括传感器放大器,直流增益模块和所有传统的运算放大器。

(3)OPA454运算放大器:它是一种低成本的运算放大器,其最大的优点是,可以有效输出10~100V范围内的电压值,并允许运用在标准低压逻辑电路中。采用此器件,主要用于电路的最后一级放大。

(4)LM317集成稳压模块:最广泛的电源集成电路之一,有固定式三段稳压电路的最简单形式,又具备输出电压可调的特点。此外,还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其输出电压范围为1.2V到37V,能够提供超过1.5A的电流,此稳压器非常易于使用。

交流稳压电源范文第8篇

关键词:干扰;干扰方式;干扰类型;防护方法与技术

1 干扰

1.1 干扰的方式

干扰分为差模干扰、共模干扰和串模干扰。差模干扰又叫常模干扰、横模干扰或对称干扰,它是指叠加在线路电压正弦波上的干扰,是载流导体之间的干扰。如电网的过欠压、瞬态突变、尖峰等。共模干扰又叫纵模干扰、不对称干扰和接地干扰,它是指产生于电网与零线之间的干扰,是载流导体与大地之间的干扰,是由辐射或干扰耦合到电路中来的。如尖峰干扰、射频干扰、零线与地线间的稳态电压等。串模干扰是指外界磁场电场引起的干扰。如变压器漏磁、偏转电场引起的干扰等。

1.2 干扰的类型

电源干扰的类型包括电压降落(如重载接通造成电网电压下降)、失电(如雷电、变压器故障或其它因素造成的短时停电)、频率偏移(如区域性电网故障或发电机不稳定等)、电气噪声(如开关电源或大功率逆变设备等产生的电磁骚扰、无线电信号、电厂或工业电弧等)、浪涌(如突然减轻负载、变压器抽头不当等)、谐波失真(如整流、变频调速和开关电源的工作)和瞬变(如雷击、大功率开关的切换、对电感性负载的切换)等。

l.3 干扰对医疗仪器设备的影响

心脑电图机、监护仪、超声诊断仪、针灸电疗仪或银针直接接触人体的仪器设备等,特别是检测人体生物电信号的仪器设备,由于信号非常的微弱,如果受到干扰,就会在检测结果如波形、图形、图像上叠加一种类似于某些病变的畸变造成误诊,同时还会引起微电击,严重时还有生命危险。如果是带有计算机系统的医学仪器设备,当共模干扰中的尖峰干扰幅度达到2V~50V,时间持续数微秒时,可引起计算机逻辑错误、信息丢失等。强磁场会使显像管、X线影像增强管显示图象变形失真;加速器射线偏移;计算机磁盘、磁卡记录数据破坏;呼吸机工作失灵;心脏起博器工作失效等。

2 抑制干扰的常用方法

2.1接地

在阐述接地之前,必须弄清地线与零钱、保护接地和保护接零的基本概念。即:地线是指连接地球通向大地的金属连接线,而零线是我国电力部门提供的工作线路;保护接地是将仪器设备的金属外壳接上地线,在外壳由于干扰引起带电时,电流沿地线流入大地,达到保护人身和仪器设备安全的目的。而保护接零是将仪器设备的金属外壳与电源的零线连接起来,在短路时,立即烧断保险,以达到切断电源的目的。在这个问题上,不少基层维修人员概念模糊不清,甚至混为一谈,必须予以区别。

2.1.1 仪器设备的信号接地

①浮地 把电路的“零”电位或设备的“零”电位与公共接地系统,或可能引起环流的公共导线绝缘,即不接地,使此“零”电位相对于大地的零电位来说是个悬空的“零”电位。常用的方法有变压器隔离和光电耦合隔离。浮地的优点是抗干扰能力强,缺点是静电积累。当电荷积累到一定程度后,在设备地与公共地之间的电位差可能引起剧烈地静电放电,而成为破坏性很强的骚扰源。解决的方法是在浮地与公共地间跨接泄放电阻、阻值的大小以不影响设备漏电流的要求为宜。

②单点接地 电路和设备中凡需要接地的点都接到被定义的只有一个物理点为接地参考点的点上就称为单点接地。对一个系统如果采用单点接地,每个设备都要有自己的单点接地点,然后各设备的地再与系统中唯一指定的参考接地点相接。缺点是系统工作频率很高时呈某种电抗效应,引起接地效果不佳。

③多点接地 多点接地是指设备中凡需接地的点,都直接接到离它最近的接地平面(底板、专用接地母线等)上。优点是简单,高频驻波小。缺点是维护量(锈蚀、松动)较大。

④混合接地 集单点和多点接地之长,把需要就近接地的点,就近直接与接地平面相连或对需要高频接地的点,通过旁路电容与接地平面相连接,其余各点均采用单点接地。流通信号波长低于0.05λ时采用单点接地,接地线长度达到 0.05λ以上的就应采用多点接地。

2.1.2 仪器设备的接大地

①仪器设备的接大地 在实用中除仪器设备内部的信号接地外,还要将仪器设备的信号地、机壳和大地接在一起,并以大地作为仪器设备的接地参考点,从而保证了人身安全和电路工作的稳定。

②接大地的方法 接地电阻的大小是衡量接大地的有效性的重要指标。它取决于接地电极的制作方式和大地自身的性质。通常由于地下金属管道(如自来水、暖气、天然气管等)与大地有较大的接触面积,其接地电阻较小,人们习惯把它作为接地电极。值得注意的是流入管道的故障电流和杂散电流会对管道检修人员造成伤害。有些暖气管道架设在地下沟道中,与大地接触不良是不宜用来接地。煤气管道、液体燃料管(如石油管),有爆炸性的气管以及电力线的零线等,则绝对禁止用来接地,以免发生危险。

正确的接大地方法是自行埋设接地电极。先在地面潮湿处,挖一深度为两米以上的坑,放入一根焊有导线直径为1cm~2cm,长为2 M~4M的铜棒(特殊情况可多根互连成网),然后理上湿土,把导线露出地面。如果土质干燥。可在铜棒周围填以适量的食盐和水以降低接地电阻,其接地电阻一般可小于4Ω。

医学仪器设备的接地必须根据具体仪器设备分别对待,如心电图机、脑电图机、胃电图机、B超等必须单机分别接入大地,千万不要接在同一个地方。特别是不要与X线机、CT、MRI等接地线接在同一点上,否则会通过地线引起极强的干扰,导致无法正常工作。

2.2 屏蔽

为了有效地抑制设备内、外部的辐射电磁能通过空间传播的电磁干扰,通常采取的措施,是屏蔽。具体有电场、磁场、电磁场屏蔽三种。实践证明:对带有计算机系统的仪器设备,采用屏蔽计算机主机的方法对电磁干扰和静电产生的干扰有很好的抑制作用。用不同的屏蔽方式和材料其效果也各不相同。例如:对1MHz的干扰,若用金属网屏蔽,屏效可达40dB,单层铁皮屏蔽,屏效可达60dB,用双层铁网屏蔽,屏效可达100dB。

2.2.1 电场屏蔽

仪器设备中电位不同物体间(包括导线间)的相互感应可看成是分布电容间的电压分配。为了减少干扰源对被感应物的干扰,通常采取的措施是:增大干扰源与被感应物的距离,减小分布电容;尽可能让被感应物贴近接地板,增大其对地的电容;在两者间加入金属屏蔽层。屏蔽层必须是导电良好的导体,要有足够的强度,接地要好。例如心脑电图机、监护仪、针灸电疗仪或银针直接接触人体的仪器设备应远离超短波治疗机、高频电刀、X射线机、CT、MRI及一切能辐射电磁波的医疗设备的辐射区内。我市某医院有一台500mAX线机的高压电缆有一处表皮因其它原因被烤焦,开机后造成其它仪器设备不能正常工作,经过多次分析和检查,才发现是由此而引起的。可见X线机的高压电缆屏蔽层的重要性。

2.2.2 磁场屏蔽

磁场屏蔽是指对直流或低频磁场的屏蔽。其屏蔽原理是利用屏蔽体的高导磁率、低磁阻特性对磁通所起的磁分路作用,从而削弱屏蔽体内部的磁场。为了减少屏蔽体的磁阻,所用材料必须是高导磁率的,有一定的厚度的材料。被屏蔽物要尽量放在屏蔽体的中心位置,注意缝隙。通风孔等要顺着磁场方向分布。对强磁场的屏蔽可采用双层屏蔽体结构。所有材料因磁场强度的强弱而定:当要屏蔽外部强磁场时,外层屏蔽体用不易滋饱和的(如硅钢)材料;内层则用易饱和的(如坡莫合金)高导磁材料。反之,所用材料倒过来即可。安装时彼此间的磁路绝缘,无接地要求时用绝缘材料作支撑。有接地要求的可用非铁磁材料的金属作支撑。因屏蔽体兼有电、磁屏蔽功能,通常是要求接地的。

2.2.3 电磁场屏蔽

电磁场屏蔽的作用是防止电磁场在空间传播。它是利用屏蔽体金属材料对电磁波的反射和吸收作用来实现的。其过程是:当电磁波达到屏蔽体金属表面时,金属表面就起反射作用,而未被完全反射的电磁波进入屏蔽体内部时,继续向前传播的过程中会被屏蔽体金属吸收;当部分未被吸收掉的电磁波透过金属到达屏蔽体的另一表层时,在金属与空气交界上会再次形成反射,重返屏蔽层内部,这样在屏蔽体内部形成多次反射与吸收。转贴于 3 抑制干扰的技术

3.1 专用线路

为了抑制仪器设备间的相互干扰,最简单的方法是采用分相供电制。即:在三线供电线路中认定一相作为敏感设备的供电电源;一相作为外部设备的供电电源;再一相作为常用测试仪器或其它辅助设备的供电电源。这种措施常应用在大型的医疗仪器设备供电系统。

值得注意的是在现代医用电子仪器设备系统中,由于配电线路中非线性负载的使用,造成线路中谐波电流的存在,而零序分量谐波在中线里不能相互抵消,反而叠加,因此过于迁细的中线会造成线路阻抗的增加,干扰也将增加。同时过细的中线还会造成中线过热。

3.2 瞬变干扰抑制器

3.2.1 气体放电管

俗称避雷管。优点是绝缘电阻高、寄生电容小、浪涌吸收能力强。缺点是对浪涌电压的响应速度低。

3.2.2 金属氧化物压敏电阻

压敏电阻的主要参数是标称电压和通流容量。在使用时,压敏电阻的电压选择要考虑被保护线路可能有的波动电压,一般取1.2~1.4倍。如果是交流电路,还要注意电压的有效值与峰值间的关系。例如220V时其压敏电阻的标称电压应是220×1.4×1.4=430V。通流容量应根据所需保护的具体场合进行合理的选择。使用时除了安装引线不宜过长,还不宜在高频场合使用。前者因压敏电阻对瞬变干扰吸收时的高速性能(us)级,引线越长感应电压越大,后者因压敏电阻的固有电容(数千~数百PF)。

3.2.3 硅瞬变电压吸收二极管(TVS管)

TVS管又叫瞬态电压抑制电路。当瞬态电压保护二极管受到反向瞬态高能量冲击时,以1×10-12s的速度,将其两极间的高阻抗变成低阻抗,吸收高达数千瓦的浪涌功率,使两极间的电压箝位于一个预定值,有效地保护了电子线路的敏感元件。具体又分为单向和双向两种。主要参数是击穿电压、漏电流和电容。特点是响应时间快(亚us级)、浪涌吸收能力高、瞬态功率大、漏电流小、箝位电压易控制、没有损伤极限和体积小等。广泛应用于医疗仪器设备的静电,电感性负载切换时产生的瞬变电压,雷击产生的过电压保护。使用时TVS管的击穿电压要高于被保护电路工作电压的10%。

3.2.4 固体放电管

固体放电管的特点是响应速度快(10~20ns级),吸收电流大、动作电压稳定、使用寿命长。其工作原理是:当外界干扰低于触发电压时,放电管处于截止状态;当干扰电压超出触发电压时,放电管工作在负阻区。此时电流极大,使干扰能量转移。随着干扰的减少,通过放电管的电流回落,当干扰电流低于维持电流时,放电管从低阻区回到高阻区,完成~次放电过程。

3.3 电源线滤波器

电源线滤波器安装在电源与电子设备之间,主要起抑制电能传输中寄生的电磁干扰,提高设备工作可靠性的作用。常用的由无源集中参数(电感、电容、电阻)构成的单级线路。如图1所示。图中Cx为差模电容,起衰减差模干扰的作用。在220V交流电源中取为几十~几百nF,耐压250VAC。Cy为共模电容,起衰减共模干扰的作用。一般取1nf~4.7nf,耐压3~6KVDC。L1、L2为共模电感,其电感量与通过电流的大小有关,对共模电流有很好的滤波效果。典型值为几百nH~几mH。R起消除滤波器上可能出现的静电积累。滤波器对电磁干扰的抑制作用的好坏不仅与它的设计与实际工作条件有关,还与它的安装情况有关。因此,安装时一定要确保滤波器外壳与设备的金属外壳接触良好后,再与大地可靠接触,同时,还要考虑输入和输出线路之间不存在耦合,合理安排滤波器的引线安装位置。最好的办法是电源线不直接进入设备机箱,而是经过滤波之后再进入,利用机壳的自然屏蔽,把电源线干扰排除在设备之外。

提高滤波器性能的措施:一是使用带地线电感的滤波器。这样可以抑制地线上的干扰。二是采用多级滤波器。三是滤波器与吸收器件组合使用。四是使用新型软磁材料。五是加接有耗元件。

3.4 隔离变压器

隔离变压器的作用是实现电路的电气隔离,解决由地线环路带来的设备间的相互干扰。

3.4.1 普通隔离变压器

普通隔离变压器在初级与次级间不设屏蔽层,它是通过输入与输出间的电隔离,从而解决公共地的问题。优点是对共模干扰有一定的抑制作用,其大小可用初次级间的分布电容和设备对地分布电容的比值来估算。通常初次级间的分布电容为几百Pf,设备对地分布电容为几~几十nF,因此共模干扰的衰减值在10~20倍左右(20~30dB)。缺点是对共模干扰的抑制效果因绕组间的分布电容随频率升高而下降。

3.4.2 带屏蔽层的隔离变压器

在变压器初次级间增设屏蔽层,并将屏蔽层可靠接地,既可获得较好的抑制共模干扰,也可利用屏蔽层抑制差模干扰。具体做法是将变压器屏蔽层接至初级的中线端。例如对50HZ工频来说,由于初级与屏蔽层构成的容抗很高,仍可通过变压器效应传递到次级,而未被衰减。对频率较高的共模干扰,由于初级与屏蔽层间容抗变小,使这部分干扰经由分布电容及屏蔽层与初级中线端的连线直接返回电网,而进入次级回路。

3.4.3 超级隔离变压器

超级隔离变压器就是性能较完善的多重屏蔽隔离变压器。具体有双重屏蔽和三重屏蔽两种。特点是对共模和差模干扰都有较强的抑制能力。双重的是一个屏蔽层接变压器初级的中线,以降低差模干扰;另一层接大地,以抑制共模干扰。三重的靠近初级的屏蔽层接初级中线;中间的屏蔽层接变压器的外壳后再接大地;靠近次级的屏蔽层,接次级的一个端子。

3.5 交流稳压器

交流稳压器的作用是在输入电压和负载电流变化时,把其输出电压稳定在所允许的范围内。常用的有铁磁谐振、参数调整型、伺服型、分级调整宽度、超级隔离、开关型、不间断和净化等交流稳压电源。

3.5.1 铁磁谐振交流稳压电源

工作原理是靠改变电感的饱和程度,而使电感与电容谐振来实现调节的。当输输入电压因某种因素过高或过低时,其输出电压可随输入电压的高低通过自动调节,从而使输出电压保持稳定不变。优点是电路简单、输出阻抗高、过载能力强、可靠性较高。缺点是稳压精度不高、输出电压波形失真大、有相移和噪声。不适宜启动电流大的负载。

3.5.2 参数调整型交流稳压电源

典型的是早年的614系列稳压器。现已被一种改进型参数调整型交流稳压电源所替代。该电源是在614的基础上进行了一定的改进,特别是利用可控硅调感技术代替了磁放大器。工作原理是利用可控硅的相位控制来改变电感的参数,实现调节使输出电压稳定不变。优点是稳压精度高(可优于土1%),同第一种比较还可以抑制交流输出电压中的部分谐波。缺点是输入侧的电流谐波较大、功率因数较低、有相移。特别是带非线性负载时可能有低频振荡现象。

3.5.3 伺服型交流稳压电源

该电源就是早期的多抽头自耦式调压变压器。工作原理是监视变压器输出电压的高低的办法来驱动伺服电动机改变变压器输出抽头的位置,使输出电压在维持负载所允许的电压范围内。缺点是响应速度低(秒级),调节时会出现许多尖峰和振铃干扰。

3.5.4 分级调整的宽限交流稳压电源

该电源和伺服型交流稳压电源类似,所不同的是多抽头自耦变压器的抽头位置是由继电器转换。由于该电源价格低廉,输入电压的适应范围较宽,应用于家用电器的交流稳压。缺点是稳压精度不高,在继电器转换过程中易产生电火花所带来的尖峰干扰。

3.5.5 超级隔离变压器

为了解决了现代电子仪器设备的小型化、数字化和低功耗化,对电网的瞬变干扰尤其敏感的问题,从而诞生多抽头的超级隔离变压器,俗称净化电源。对多抽头的绕组的控制则采用了无触点的双向可控硅,数字电路或单片机。有时也称为数控型净化电源。优点是:稳压电源的电压适应范围宽、对电网或负载变化的响应速度快(小于10ms)、对存在于电网中瞬变干扰抑制能力强。

3.5.6 开关型交流稳压电源

开关型交流稳压电源采用了先进的高频开关电源技术。优点:小型、轻量、高效、响应速度快。缺点:复杂、价格昂贵。

3.5.7 不间断电源

不间断电源目前有电动机——发电机组、静态后各式和静态在线式三类。

①电动机一发动机组 主要由直流电动机(交流电经整流后供电)驱动的惯性飞轮和交流发电机组组成。当电网电压停电时,利用飞轮的惯性储能,使发电机在短时间内继续供电;与此同时启动备用的柴油发电机组,当油机转速与发电机组转速相同时,油机离合器与发电机相连,完成由市电到油机的转换。它是较早发展的一种不间断电源。优点:稳定可靠。缺点:体积大、噪声大。

②静态后备式 电网正常时,静态后备式不间断电源处在旁通状态,即市电经输入滤波器、静态转移开关直接输送给负载;与此同时,市电通过充电器向蓄电池充电。这时逆变器不工作。只有当市电断电时,才将静态转移开关切换到逆变器一侧,经过2~4ms后逆变器启动,将蓄电池中储存的电能转换成交流电,输给负载。优点:简单、小巧、价格便宜。缺点:输出电压直接受电网波动的影响,抗电网中的突变干扰能力差。

③静态在线式 该电源的工作过程是市电先经整流后对蓄电池充电,再由蓄电地给逆变器供电,经逆变、稳压、稳频后为负载供给交流电源。断电时蓄电池不再充电,而逆变器供电的状态不变,所以不间断电源给负载继续提供交流电源。当逆变器发生输出过电压、过电流或不间断电源故障时逆变器会自动关闭,并通过静态转移开关转到旁通位置,直接由市电给负载供电。优点:保护和扩展能力强。该电源的容量(几KVA~几百KVA)较大,三相大功率的常用医院电子计算机及监护系统。

4 在医疗仪器设备中的应用

上述各种方法和抗干扰技术已广泛应用于心脑电图机、监护仪、超声诊断仪,电子脉冲治疗仪针灸电疗仪或银针直接接触人体等医疗诊断、治疗仪器设备之中。例如:超声诊断仪电路较为复杂,由换能器(探头)检测的信号较为微弱,对抗电源干扰有较高要求,若稍不注意就会在信号上叠加干扰信号而无法正确诊断,机器除了采用了外壳接地,内部特别是对电源部分采用了严格地屏蔽措施,但对周边环境要求也有很高。例如我市有一家医院购置了一台新的B超仪,放置的房间已经远离医院内易产生干扰源,开机后荧屏上有较强的干扰信号,经过反复分析排查发现是离医院1KM处市广播电台的信号引起,后在电源线上绕了几圈导线(相当于电感)接地后,干扰排除。

ECG—6511、ECG-ll系列心电图机从电路上看,可以说是医疗仪器设备防干扰措施和抗干扰技术综合应用的典范。它集机壳接地,放电管、二极管、浮地、屏蔽,变压器隔离,光电耦合为一体。在输入回路采用了放电管和二极管等组成的高压去颤保护电路,在放大电路前级采用了浮地技术,使前置放大器的地线和主放大器、主电源(电源变压器)的地线相互隔离。同时为了减少50Hz的交流电对共模信号的干扰,采用了右腿驱动电路。患者的右腿不直接接地、而是通过限流电阻与驱动放大器相连,当患者和地之间由于干扰或其它原因引起的高电压或漏电时,右腿放大器立即饱和,将高电压和漏电流旁路。另外还采用了变压器隔离电路,和优先使用交流电源的先进供电电源等。

总而言之,在实际工作中要根据具体情况进行具体分析,机动灵活加以运用。

参考文献

[1] 雷元义.中外心电图机实用技术[M].中国计量出版社,1997,5.

[2] 曹宏斌.原器件应用中的静电防护[J].电子元器件应用, 2001,(11)36.