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安全稳定的交流负载恒压电路

安全稳定的交流负载恒压电路

点击数:7913 次   录入时间:03-04 11:47:46   整理:http://www.55dianzi.com   稳压-电源电路

  电路基本思想仍采用常规的相位控制晶闸管(可控硅SCR)的方法对单向交流导通角进行调整,从而实现调压。设定晶闸管在电网电压正常值220V时,有一个固定的导通角,使负载上电压处于一个选定值(例如200V),若电网电压上升某一数值,则通过控制电路使晶闸管导通角减小某一角度;若电网电压下降某一数值,则通过控制电路使晶闸管导通角扩大某一角度,只要做到控制精度适宜,就能使负载上每个电压波形里交流有效值总保持在原选定值上。
  
  我们将电网电压(220V)变化10%的总量22V分为8档,每档之间电压差为22V/8=2.75V,即电网电压处在220V的基点上时,不论是增量变化还是减量变化,只要变化量≥2.75V(只占电网电压的1 25%),就达到了一个相应的调整档位,控制电路就会对晶闸管的导通角进行调整。因为在电网电压升、降两个方向上各有8个档位,因而不论电网电压如何改变,负载卜的电压都能自动处于相应的细微调整之中而维持基本不变。
  
  这是一种模一数与电阻阵列组合的增益控制方式,具体电路原理如下图所示。
  
  电网电压由变压器Bl进行降压及桥式整流BR和电容Cl滤波以后,一路加至三端集成稳压器LM7805的输入端,由它给H{控制系统部分的工作电压;一路加至电位器RP1上,相应的电网变化状况也即会随时反映在RP1的中点位置上。

  ADC0809是8路8位模/数转换芯片,将其地址选通输入端ADD-A、ADD-B、ADD-C均接地,只选择了IN-O一路作为模拟电压输入通道。
  
  6、7、22连接在一起形成连续进行转换的工作方式。
  
  NE555芯片接成一个时钟发生器,提供ADC0809所需时钟脉冲(时钟频率范围:10—1280kHz)。
  
  为了提高测量精度,下图中将两个参考电压ref(-)、ref(+)连成对称接法,分别调整电位器RP2和RP3,使它们的中点电压各为2.25V和2.75V.这样,即将JN-O输入电压VIN的范围定在+2.25V≤VIN≤+2.75V之间,转换后的数值也相应在O~FFH之间。如此,当电网电压为正常值220V的时候,IN-O输入的模拟电压应为中值2.5V,转换的相应数值也应为80H(128),以便于随着电网电压在升、降两个方向改变时,转换的数宁量也能随着变大或变小。高4位(msb2-1,"'.msh2-4)的l6种取值(0000,0001,…….1111)通过4线/16线译码芯片74HC154区分出0~15来,分别作为调整档位使用即可。数字的低4位(lsh2-5,...lsh2-8)在电网变化中,变化过于频繁以及数值过小,舍弃不用。每针对IN-0某一模拟输入电压值,ADC0809的数据高四位就有一个对应的转换数值,经74HC154译出的输出线0~15就对应一根有效输出端为“0”。自然,在L述中值的情况下,74HC154的数据输出端8也为“0”,而其余输出端均为“1”。经74HC04反相后,有效的输出端为“1”,无效的输出端为“0”。本电路不宜用741S04作驱动,因为TTL电路高电平“l”输出电流只有400μA,而HC门电路输出达20mA。RO,Rl,R2的阻值远小于TTL电路内阻,是不能用的。
  
  由下图中可见,74HC154译出的输出线0~15,各自经74HC04反相器后,接一只二极管(用于线间隔离)和一只不同阻值的电阻后并联在一起,但其中同一时刻只有一根有效的输出线(即一个数据)作为电容C2的充电电源。二极管既要压降小又要反向漏电小。用1N4001压降大,用2AP9反向漏电大,用肖特基二极管1N15817较好。
  
  可调单结晶体管PUT(BT40)与一般单结晶体管的特性完全相同,但更优越。它的基极电阻rbl、rb2是外接的,控制极电压VC(本例中为+2V)由+5V通过rbl、rb2分压确定,当其阳极电压VA(也即电容器C2上电压VC2,其波形呈线性逐渐增加趋势)充至超过VG时(VC2=VA≥VC),PUT管A-K间即呈低阻导通态(通态压降≤1.5V),C2上电压通过PUT管和光耦合双向驱动器MOC3023输入端放电,使光耦中的光敏双向晶闸管触发外接双向晶闸管SCR导通。一旦C2上电压低于PUT管的谷点电压,PUT管A-K间又立即关断,使C2开始F-次充、放电过程。因此C2上重复出现的是锯齿波形。
  
  电网电压变化是连续的,设电网电压220V有一升压变化,引起取样电压VRP1上升,通过IN-O输入ADC0809后,转换的高4位数值从8开始趋向变大,数据输出线9~15端上外接的R9~R15也应呈阻值增加趋势,这样,它们分别与C2构成的充电时间常数逐渐延长,使可调单结晶体管PUT发出触发脉冲的时刻相应后移,自然,当转换完的数值相应停在某一挡位时,调整晶闸管导通角也减小到一适当程度,从而保持了负载卜电压平衡。对于电网电压220V降压变化的调整过程,所不同的只是调整方向相反,读者不难分析R8。
  
  RO应呈阻值减小趋势,简言之,RO~R15的作用效果类似一只跟踪电网电压变化而及时改变阻值的电位器。
  
  下图中运算放大器LM358组成过零检测电路,以保证触发电路与主电路的同步。桥式整流后的脉动直流电压Va通过R16和二极管D16分压,二极管D16的正向压降加到运放同相输入端,反相输入端的参考电压巾+sv通过R17、R18分压取得。在电网电压波形每过零点时,v->v+,运放输出端Vb为“O”,C2通过二极管D17放电到零;零点过后,v+>v-,Vb为“1”,二极管D17截止,使C2叉重新从零开始充电,保证了每个电压波形里产生第一个触发脉冲的时间均相同。
  
  下图电路中各点电压波形如右图所示。

  为了使晶闸管SCR和负载RL构成的主电路与控制电路隔断电联系,采用了光耦合双向可控硅骄动器MOC3023,既提高了触发电路工作的可靠性,又简便、安全。
  
  此电路可灵活应用于稳光、稳速及恒温等多种被控对象。
  
  调试注意:
  
  ①用调压器给出“电网”电压,同时供给主电路和变压器B1初级。
  
  ②用两只数字万用表,一支监测“电网”电压,一支监测负载RL电压。
  
  ③只将图1中最上面的一支74HC04输入端接地(同时与74HC154输出端断开),使其输出“1”,来模拟某一数据时相应输出端的有效输出。RO原位置上町接一只20k电位器Rp4(有条件最好用电阻箱来代替),作为下一步调定RO。R15使用。
  
  ④首先将“电网”调到220V,改变Rp4阻值,直至负载上电压为选定值(例如200V)时,即确定了R8(数据中值时)的阻值。
  
  ⑤冉将“电网”电压调到222.75V(模拟电网升压时的第一梢),接着改变Rp4阻值,直至负载电压仍为选定值时,汁下此R9的阻值。
  
  ⑥依卜述方法,分别模拟电网升压、降压状况,逐一测量、确定全部电阻RO~R15后,将它们接人电路中对应位置,恢复原电路。
  
  ⑦调节“电网”为220V,调节Rpl中点位置,使负载电压VRL为选定值(例如200V)。
  
  如此,全部调整完毕,电路即可投入实际条件中使用。

模一数与电阻阵列组合的增益控制方式

 




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