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重载电源可提供恒流 恒压和恒功率的工作模式

  精心的电路设计允许将单元的100W功能安装到不通风的机架式机箱中,其尺寸仅为3-1/2x14x19英寸。此外,没有高压在其中使用半导体(二极管除外)。电压输出为50至1000V,高达100W,优于0.01%调节。在电流模式下,该装置可提供最大100mA的电流,稳定性为0.01%。最后,当调节功率(EI)时,输出提供高达100W,稳定性为0.01%。

  两种切换和串联通过调节技术(图1)。该仪器的功能是通过FET输入操作(伺服)放大器控制对波动式do-to-dc逆变器的输入功率。其中一个放大器的输入参考精确可变电压。另一个输入通过合适的电路连接到逆变器的整流和滤波输出。

  考虑作为一个单元,通过调节器和转换器作为电容放大器反馈环路中的放大器。当从“电压感测”网络获得反馈时,产生恒定电压输出。从“电流检测”网络中获取它会导致负载的恒定电流。最后,当来自电压感应和电流感应网络的输入乘以乘法器电路时,负载会接收恒定功率。

  无论逆变器输出设置如何,预斩波器都会在通过调节器上保持一个小的固定电压。它通过以类似于灯泡调光器的方式从全波整流器同步切割120Hz峰值来实现这一点。这将通过稳压器的功耗限制在可接受的水平。如果没有这样做,耗散量就会过大,尤其是在低电压输出设置下。

  现在将借助详细的原理图(图2)讨论电路的细节。查看“放大器放大器”部分,参考稳定性结果,使用1N944B温度补偿齐纳二极管(D7),其输出在凯文 - 瓦利电位计上的标度为10.000V。电位器输出偏置1023 FET放大器A1,用作精密伺服放大器。其20 pA偏置电流确保电位器上的负载误差不可忽略。 A1的输出通过2N2102下拉晶体管Q5驱动Q6/Q7对,一个2N2102-2N3442达林顿调节器。 Q7的收集器由预切器的输出提供直流电,这将在后面描述。 Q7的发射器驱动环形变压器T1。

  逆变器的宽动态范围归功于2N2528晶体管(Q8,Q9) )具有低饱和电压,良好的线性和合理的速度。他们允许逆变器在低输出电压下运行,在高输出电压下性能损失很大。变压器的输出由全波桥整流,每个桥上采用两个1N5061。堆叠允许使用额定电压仅为800V的二极管。由1-vF电容提供的滤波足以满足方波输出。

  电压反馈由滤波输出的99到1分频得出。另一方面,电流反馈信号被分成了可选择的开关可选范围。这促进了设置和保持电流反馈信号的高水平 - 因此易于使用。即使在开关操作期间,“短路开关”选择方案也能保证反馈。

  单位增益跟随器,A2和A3将电流和电压信号转换为低阻抗,以驱动4455乘法器。阻抗变换还允许通过电压表或多路复用数据采集系统容易地监视各个信号。可切换的仪表M1提供负载处的电压或电流的“球场”指示。 A1和A2馈电,从而为电源工作模式提供反馈信号。调节模式开关S2选择将哪个反馈信号(E,W或I)发送到伺服放大器A1,从而确定仪器的调节模式。 R2,一个22 MO的电阻器,可以防止伺服环路在运行模式开关时存在的瞬态条件下运行。

  正如可能怀疑的那样,伺服回路非常振荡。包括C3和C4以保证稳定性,但也减慢了它的速度。 Loopresponse大约是75毫秒(无负载到满负载),sotransient响应显然不是这个电路的强项。

  预切断器是无论逆变器的需求条件如何,基本上都是一个伺服器,它可以保持晶体管Q7在恒定的低电压下工作。这降低了耗散和保险可靠性。 A4在Q7pass元素上以差异方式显示。 A4的负输入通过10V齐纳二极管D5进行偏置,其输出电压与放大器A5的120 Hz线路同步斜坡相比较。该运算放大器用作脉冲宽度调制器,驱动Q3,Q4组合,提供相位控制的C2和Q7的集电极。二极管D4确保当120 Hz信号低于电容器的直流电压时Q4不会反向偏置。

  由于A4的负输入通过10V齐纳二极管,Q7的发射极总是低于集电极10V,尽管需要逆变器输入功率。这个10V的值足够低,可以保持下降,但又高到足以确保良好的调节特性。

  那些阅读本文的战斗伤痕将通过在伺服回路中运行伺服回路,可以实现令人不快的惊喜。在这里,通过给出比主伺服回路更早的切换器响应时间来避免这些尴尬。 C1,即A4上的2.2F电容满足此条件。

  120 Hz参考斜坡通过2N2646单结晶体管Q2到达A5。反过来,Q2由2N2907电流源Q1驱动。 SCR1,D1和R1-连接到-15V-确保斜坡的线提供同步信号,这种信号不能从桥式整流器中产生,因为桥式输出波形受到Q8和Q9发射的相位角的严重影响。

  1339放大器(A6)有助于保护电源免受过大的输出电流的影响。放大器会查看电流反馈信号,并在信号超过10V时将其输出摆幅为正饱和。反过来,SCR2被触发并接通逆变器驱动信号,导致电源关闭。“过载指示灯(I1)将提示操作员注意这种情况。要复位,按下”过载复位“按钮,换向可控硅并使逆变器能够接收偏置电压D6,即Q6基线,可确保SCR出厂时的干净关断。

  过电压保护由D10,D9和D8提供, 10V齐纳二极管和1N914,连接在“电压”输出信号和SCR2之间。这种安排可防止在“电流”或“功率”调节模式下,在负载断电时电源不会流失。

  供应的物理布局不受批评,除了点接地考虑因素对任何精密电路的影响。逆变器返回(来自Q8和Q9集电极)包含快速,高电流尖峰,应该直接返回供电。参考二极管,其电位计和放大器的返回也很关键。它们也应该直接连接到电源地。特别隐蔽的故障可能是由于预斩波器电路中的故障造成的。作为示例,假设Q4中的发射极到集电极短路。然后,所有120 Hz波形将提供给3500F积分电容,Q7集电极的直流电位将上升到最大电压。然而,电源将继续以明显正常的方式运行 - 也就是说,直到Q7达到其熔化状态。这种最不受欢迎的状态是由安装在Q7旁边的175F热敏开关(S5)预防的。关闭开关将使变压器初级保险丝熔断。


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