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直流稳压电源调节电压和电流的方法

文章出处:未知 人气:发表时间:2019-07-13

直流稳压电源是电子技术领域不可缺少的设备。常见的直流稳压电源,大都采用串联反馈式稳压原理,通过调整输出端取样电阻支路中的电位器来调整输出电压。下面贤集网小编详细为大家介绍直流稳压电源电路设计以及直流稳压电源怎么调节电流?

 

直流稳压电源电路设计

 

整流变压器的设计

 

三相整流变压器的设计包括:一、二次绕组的联结方式,二次侧电压的计算,一、二次侧电流的计算,容量的计算与确定,结构形式的选择等环节。其中一、二次绕组的联结方式及二次侧电压的确定是我们重点分析的内容。本文以某一步进电机驱动器的3个直流电源设计为例进行详细介绍,原理图如图1。

​直流稳压电源电路设计、怎么调节电流?

图1步进电机驱动器直流电源设计的原理图

 

1、二次侧电压的确定

 

二次电压不仅与负载电压(即要设计的直流稳压电源电压)和整流电路有关,而且与稳压器件有关。对于要求高的选桥式整流电路,用电容滤波稳压和稳压器稳压,对于要求低的则可以不稳压或用电容稳压。如在图1中,+7V低压驱动,主要是用来锁相,其电流小、电压低,电压波动对驱动电源的工作状态影响不大,不用稳压;+110V用以高压驱动,断续式供电且频率很高,大的电流和电流变化率会产生很高过电压,因此要用电解电容稳压,电阻限流;+12V用于计算机和集成电路的电源,电流小、电压低,但要求电压稳定、纹波系数小,因此用电容和三端稳压器两级稳压。对于不同的稳压手段,二次电压有着不同的确定方法,理论上这3个电压的计算式相同,即U2=Ud/2.34或UL=Ud/1.35,计算的3个二次电压分别为:5.2V、81.5V和8.9V,但这样计算的结果在实际中不和适,因此,有些量必须用工程估算式来确定,如三相不可逆整流系统一般用公式UL=(0.9~1.0)·Ud估算,如果直流侧用电解电容滤波时、输出平均值会升高,一般用公式UL=Ud/2?估算;如果直流侧用电容和三端稳压器稳压,为了扩大稳压范围,Ud一般应升高3~6V,再用公式UL=(0.9~1.0)·Ud估算。这样确定的3个二次电压分别为:UL7=0.9×7=6.3V,UL110=110/2?=78V,UL12=16×0.9=14.4V。

 

2、一、二次例电流计算及容量确定

 

二次电流要根据负载电流的大小和整流电路来定,在图1中采用三相桥式整流电路,用式I2=(2/3)?Id求出3个二次电流有效值分别为:3.26A、6.5A、1.63A,就得到3个二次电压和电流。根据变压器一、二次功率近似相等原则,可求得一次电流I1=1.45A,变压器的容量为S=953VA,按1.5kVA选变压器型号。

 

3、一、二次例绕组联结方式的确定

 

三相交压器绕组可以根据需要接成星形或Δ形。三相整流电路一般用于大功率(即负载功率在4kW以上)整流,变压器通常接成Y/Δ、Δ/Y 2种。Δ/Y接法可使电源线电流有2个阶梯,更接近正弦波,谐波影响小,可控整流电路用得比较多;Y/Δ接法可以提供单相交流电源,减小二次绕组电流,一般用于大功率二极管整流电路;对于小功率三相变压器有时也接成Y/Y型,虽然这种接法会给电网引入谐波.但毕竟其功率小,影响也较小。总之,选的时候既要考虑对电网的影响,又要尽量减小绕组电流,降低绕组绝缘等级。在图1中,7V和12V电流比较小,电压低,选星形接法;110V电流大,电压不是太高,选Δ形接法,可大大降低绕组中电流,减小绕组线径,延长使用寿命;一次绕组的线电压虽然高(380V),但变压器容量只有2kW,一次电流为1.45A,所以选星形接法,可降低绕组的电压和绕组的绝缘等。

 

整流电路设计

 

三相整流电路通常有三相半波整流电路和三相桥式整流电路,由于三相桥式整流电路输出平均电压高,电压脉动小,品质因数高,因此多使用桥式整流电路。桥臂上二极管型号的选择主要是由它的额定电压和额定电流决定,额定电流和电压则由负载平均电流和电压决定,其计算式为:ID=(1/3)?·Id,ID(AV)=ID/1.57,UDn=(1~2)2?·U2,由ID(AV)和UDn查二极管手册就可确定整流管的型号。

​直流稳压电源电路设计、怎么调节电流?

滤波稳压电路设计

 

1、滤波电路及器件选择

 

整流滤波电路通常有电容、电感和RC等滤波电路。电感滤波是利用电感对脉动电流产生反电动势,阻碍电流变化来实现的,电感越大,滤波效果越好。它一般用于负载电流大、对滤波要求不高的场台。RC滤波电路是电阻和电容连接使用的滤波电路,由于电阻会降低一部分直流电压,直流输出电压会减小,因此只适用于小电流电路。电容滤波是利用电容的充放电作用使整流输出电压变得平稳,而且电压幅值升高,滤波效果好,适于各种整流电路。滤波电容的选择主要是种类和容量、耐压值的确定。常用的整流滤波电容有铝电解、钽电解、涤纶、独石电容等。铝电解电容漏电流大,耐压和工作温度(最高+70℃)较低,但容量大;钽电解电容漏电流小,耐压和工作温度比铝电解电容都高,一般用于要求较高的地方;涤纶电容绝缘电阻大,损耗小,工作温度(最高+55℃)低,容量小,但耐压高;独石电容体积可以做得很小,耐压也可以做得很高,化学性能和热性能比较稳定,但容量小。一般当整流输出电流大时,必须用电解电容滤波稳压;输出电流小时,用一般电容或电解电容滤波都可以,如果对直流输出电压有纹波系数要求或者为了防止高频噪音,用电解电容和小容量无极性电容并联使用效果较好:小容量电容可滤掉脉动直流中的高次谐波,电解电容滤掉大幅值的低频成分,稳压范围宽、效果好。整流滤波电路对电容器的容量和耐压值要求不是太高,一般根据输出电流大小估算电容器的容量,输出电流大,容量就大;电流小,容量就小。但是,容量太大会降低输出电压值,太小则会导致电压脉动大、不稳定。容量确定可参考表1,耐压值一般取所接电路工作电压的1.5~2倍。

 

2、稳压电路及器件选择

 

稳压电路有分立元件稳压电路和集成稳压电路2种,其中集成稳压电路主要用于低电压小电流的整流电路,具有体积小,电路简单,稳压精度高,使用调试方便等特点。选择时首先要确定系列,是正电源还是负电源,是可调的还是固定的,其次是根据它的额定电压和额定电流选择具体型号;同时,稳压器在接入整流电路时要适当加一些保护元件,如在I/O端接二极管可防止输入端短路,在输入端和地之间接一小电容,可限制输入电压幅值等。

 

直流稳压电源怎么调节电流?

 

一般情况下,低压直流稳压电源电流会随电阻的变化而变化。也就是:电压一定,电流随电阻的阻值发生规律性的变化。要想调节电流,一般就是把稳压电路设计成可调稳压电路。

 

有的时候,直流稳压电源输出不变,用电器阻值小,又不希望电阻流过很多电流,本人常用的方法有三种,一是用可控硅调节电路,通过控制可控硅的导通角调节电路中电流大小,这种电路一般适合对电流要求不高的纯电阻电路;二是用三极管调整电路,通过调节三极管基极电流来调整通过三极管ce集的电流。500mA以下小电流用C9013\C8050一类的管子即可,大电流可用3DD102c之类的管子,最大电流5A,也可用其他三极管,根据实际需要选择。第三就是用可调压集成电路,如LM2576-ADJ、LM317等等。实际上都是通过调整电压来调整电流的。

 

直流稳压电源怎么进行串联?

 

在很多时候,如果我们需要更大的功率,而手边又无法马上找到足够大功率的电源,我们往往首先想到要将两或多个电源输出进行串联或并联,来获得更高的电压、电流或功率。实际上,很多的程控电源是可以进行串联或并联设置的,但一定要利用正确的方法。

 

当您串联多个输出以实现更高电压时,请遵守下述注意事项:

 

•总电压绝不超过任意一台输出电源的额定浮地电压,即输出端与地之间的最高隔离电压。一般的程控直流电源的安全浮地电压为240V,有些高压输出的电源安全浮地电压也要高一些。

 

•每一台电源输出都不能设为负电压输出。

 

•串联电源的电压和电流设定的输出值都应该一致。

 

设置每一个电源输出时,首要任务是考虑希望得到的总电压值。为此,首先把每个输出电流的限制值设为负载最大能够承受的电流限制值。其次,根据希望得到的总电压,平均分配到每个电源上。例如,如果您使用了两个电源串联输出,可将每个输出设为总电压值的一半。如果您使用三个电源串联输出,可将每个输出电压设为总电压的三分之一。

 

当您并联多个电源输出,以实现更高电流输出时,请遵守下述注意事项:

 

•其中一个电源作为主电源,输出必须在恒压(CV)模式下工作,其它的作为从电源,输出在恒流(CC)模式下工作

 

•输出负载必须能消耗足够的电流,以保证输出在恒流模式中的恒流输出

 

•尽量采用同型号的程控电源,或具有相同电压和电流额定值的输出。

 

将所有输出的电流限制设为相同值,最大电流就是它们的总和。将主电源设为CV输出模式,它设置的电压就是整个系统所需要的电压。而其它从电源的电压设置要略高于主电源,这样它们就会工作在CC输出模式,提供更多的输出电流,并且会实际输出电压会低于设置电压,而与主电源的输出电压匹配。于是,这些电源就能为负载的需求提供充足的电流。例如,我们用3台20V,5A的电源并联为15V,12A的单路输出。首先要确保负载能够吸收足够大的电流。其次,选择其中一台作为主电源,设为15V,4A输出。其它两台作为从电源,可以设为16V,4A输出。

 

为了直接感测负载端的电压,需要使用串联或并联设置下的远端感应。对于某些电源,您必须将每个输出设为“远端感应”,有时称为“4线模式”。

 

使用串联连接下的远端感应:

 

当您在串联配置下使用远端感应时,采取串联方式连接每个输出上的远端感应端,并将感应端子与负载连接(如图1所示)。

 

使用并联连接下的远端感应:

 

当您在并联配置下使用远端感应时,采取并联方式连接每个输出上的远端感应端子,并将端子与负载连接(如图2所示)。

 

为简化并联输出的设置,部分电源支持“输出分组”高级特性。该特性最多可对四个相同型号的输出进行“分组”,就像控制单个电源的电流输出一样,来控制所有分组中电源的输出。

 

以上就是关于直流稳压电源电路设计、怎么调节电流及串联的相关知识介绍,直流电源的电路设计理论上比较简单,但在具体的工程设计中还需要进一步分析、研究、实践和总结。

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