稳压电源十篇

稳压电源篇1

引言

近年来，变频器与变频电机组成的拖动系统在生产中发挥着重要的作用。然而在使用中经常发现变频器与变频电机不能很好地匹配，这个问题严重困扰着变频器及变频电机的生产厂家。因此有必要研发SPWM稳频稳压电源，使电源频率可调范围为0～500Hz，电压可调范围为0～420V（基波）。且能显示电机实际响应的SPWM波的电压(Vpwm)、电流、频率和功率等。这样，变频器的生产厂家就可以该电源为标准，测量出与之配套的变频电机真实使用的电压值、电流值、频率值，来调校变频器的矢量控制参数或v/f控制参数。而电机生产厂家也可根据该标准电源来调整电机的参数，使其与变频器匹配。

图1

1 工作原理及测量系统分析

如图1所示，SPWM稳频稳压电源主电路与市面上成熟的SPWM逆变电源类似。当交流电机和一个脉宽调制变频器一起被用于变频调速时，设计Vpwm是为了测量交流电机有效电压。这种类型的变频器首先从交流源产生一个直流电压E，被称为直流链电压。然后利用电力电子变换技术，采用脉宽调制来变换直流链电压，可以得到一个三相电源系统，例如：通过IGBT在数ms内将直流电压开关数百次，来创建频率可调的三相电压。然而输出电压并不是正弦波，而是一个恒幅值的高频斩波波形，如图2所示。这种电压被送给电机，由于电机是一个大的感性负载，主要对电源电压低频部分作出响应，故电流波形仅具有少量的高频成分，近似为一个正弦波。对于系统设计者和使用者，能够测量出电机实际接收到的电压Vpwm，检查电机的矢量参数或v/f是否超出范围是非常重要的。如果长时间超出电机的标称v/f值（例如，电机在高频、低速下运转），电机将会发热，甚至损坏，而产生严重后果。然而需要注意的是，用电压表测量该斩波波形的电压是有效值Vrms，而电机响应的实际有效电压Vpwm与图2的脉宽调制波的有效值Vrms之间存在非常大的误差。例如某系统，当Vpwm=144V时，Vrms=192V，误差率为（192－144）/144=33.3％

采样经检测系统将数据送给控制系统。控制系统通过计算基频的整个周期的绝对平均电压的有效值即均方根值检测出VPWM。

例如，当载波比N=ωc/ωs取3的奇整倍数时，线电压uab的傅立叶级数表达式为

式中：M为调制度；

m与n分别为相对于载波和调制波的谐波次数；

ωc，ωs分别为载波和调制波的角频率。

同样可推导出线电压ubc及uca的方程式。显然幅值很高的载波成分被消除掉了；载波谐波也被消除；它们的上下边频中的零序谐波成分也不存在了；上式中sin是消除m和n的同时为偶数或同时为奇数时的那些项。表1为uab中谐波的通用值。

表1 uab中谐波的通用值

km±n

M

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1

0.122

0.245

0.267

0.490

0.612

m±2

0.010

0.037

0.080

0.135

0.195

m±4

0.005

0.011

2m±1

0.116

0.200

0.227

0.192

0.111

2m±5

0.008

0.020

3m±2

0.027

0.085

0.124

0.108

0.038

3m±4

0.007

0.029

0.064

0.096

4m±1

0.100

0.096

0.005

0.064

0.042

4m±5

0.021

0.051

0.073

4m±7

0.010

0.030

图3所示的是在信号中存在高频成分时谐波和基波相迭加的情景。谐波的次数越高对平均值的影响越小。

采用图1的测量系统，取输出信号的基频和测量基频的整数个周期，将有关数据传送给控制系统，控制系统通过计算基频波的均方根值（有效值），最终显示出电机实际响应的Vpwm值。

2 稳压稳频系统设计方法

在稳频稳压SPWM电源设计前?须明确系统要求的技术指标，根据这些指标进行系统的静态和动态设计，从而明确各单元电路应达到的主要技术指标。合理地分给各个单元，然后进行参数计算。正确的参数被送给数字电路进行程序设计来控制频率与电压。由图4稳幅原理框图，得到图5闭环系统结构图。

2.1 静态设计

由图5可推导出静态特征方程

Uo=KUnUi/(1＋αK1K2Ui) （2）

则静态结构图如图6所示。

根据静态特征方程和系统的技术指标，可确定各单元电路的技术指标。

2.2 动态设计

由于各单元电路均可能存在延时，它们将影响系统的动态性能，并可能引起系统振荡。设总延时为Ts，功放是闭环系统中延时最大的环节，其传递函数为

K2/(1＋Tss) （3）

积分乘法器的传递函数为

Ui(1＋Ts)/Ts （4）

反馈电路因有滤波环节，其传递函数为

α/(1＋Tns) （5）

则得系统的动态结构图如图7所示。根据系统的最终校正即可确定系统开环放大倍数。

2.3 保护设计

SPWM稳频稳压电源的保护与UPS、变频器保护一样，具有过流、过压保护；di/dt、du/dt限制保护。建议采用目前已相当成熟的软开关技术来实现。

稳压电源篇2

电路原理

整机电路如图1所示。主输出电路由晶闸管预调压电路和晶体管线性调整电路串联而成。

1.主输出电路原理 主电路的输出回路见附图中粗实线。B2为升压型高压变压器，初级输入220V，次级升压至560V，次级额定输出电流大于5A。B2次级输出的交流电压经晶闸管SCR301、SCR302全波整流、C303、C304、L301滤波后产生一直流电压U2，晶闸管的导通角受控后可在0~180°范围内调整，因此U2的输出电压范围很宽，约数伏到500多伏。变压器B301为一个多绕组的变压器，其中次级16V绕组的额定输出电流大于5A，其它次级绕组的电流大于1A即可。次级16V绕组输出的电压经全桥ZL201整流、C201滤波后，产生出约20V的低电压U1。大家可以看出，U1与U2是串联叠加的。由于二极管D304的箝位作用，加在线性调整管Q301、Q302的c、e极两端的最大电压不会超过U1的值。因此输出电压UO由U1+U2串联升压后再经Q301、Q302线性稳压后产生。Q301、Q302承受的最高电压不超过20V，即使输出电流达5A时，最大功耗也才100W，只要加上合适的散热器，完全在安全工作范围内。而Q301、Q302则处于开关状态，功耗也不大，再加上使用了大电流高耐压的单向晶闸管（25A/1200V），因此整个系统的可靠性非常高。

2.晶闸管移相触发脉冲产生电路

B301的次级双14V绕组电压经D101、D103全波整流后，形成100Hz的脉动波加至IC101A的同相输入端。IC102稳压产生12V的稳定工作电压，该电压由R103、R104、R105串联支路分压产生1.5V、0.5V两个参考电压。其中0.5V参考电压加至IC101A的反相输入端，1.5V参考电压加至IC101B的同相输入端。IC101A为一电压比较器，由其将100Hz脉动波整形成前后沿陡峭的矩形波（占空比接近100%）。IC101B构成积分器电路，它将矩形波转换成线性良好的锯齿波。IC101C也为一电压比较器，这里它构成了脉冲宽度调制器，IC101C的反相端加入锯齿波，同相端则加入调制电压信号。当同相端的电压升高时，IC101C输出的脉冲占空比升高。反之则降低。

3.基准电压产生电路 B301的次级18V绕组电压经桥式整流滤波后，产生约20V的非稳定电压，该电压供IC2工作。D107为9V的稳压二极管，它产生一精确的基准电压，经IC2C变换成14V稳定参考电压。

4.比较放大器 IC102D构成电压比较放大器（实际上为一跟随器）。VR301为调节输出电压的主电位器，VR302、VR102等构成补偿电路，调节VR301后，即可改变加于IC102D同相端的参考电压。调整过程如下：当某种原因（如温漂）使Q302的发射极电压上升时，经1R27、FL301、R125后反馈回IC102D的反相端，进而使IC102D的输出电压下降，Q302趋于截止，使Q302的发射极电压恢复正常。

5.限流保护电路 IC102B、电流取样电阻1R27、FL301等构成保护电路。VR303为调节限流的主电位器，VR101为补偿电位器。IC102B的同相端加一稳定的参考电压，而反相端则加上由1R27、FL301电流取样后转换出的电压。一旦过流，IC102B的反相端电压大于同相端电压，IC102B输出低电平，经D111后使Q301、Q302截止，同时使Q201导通，通过光耦N201后使Q202、Q203导通，蜂鸣器FM301报警，单稳电路IC201动作，J302吸合（当K303闭合时）切断输出主回路。同时J302的另一副触点闭合自保，维持J302吸合。

6.晶闸管的预调压 IC101C产生的PWM脉冲信号，经Q101、Q102、Q103电流放大后，加于SCR301、SCR302的门极上进行移相触发，进而控制其导通角，实现晶闸管在大范围内进行预调压。调整过程如下：有某种因素使输出电压UoQ301、Q302的基极电流IbQ301、Q302的c、e极电压UceQ104的基极电流IbQ104的c、e极电压UceIC101C输出的矩形波占空比SCR301、 SCR302导通角预调电压U1Uo恢复正常。

7.其它 IC202、IC203稳压产生的两组5V电源供数字电流表及数字电压表工作所用。电路中A为三位半电流表，V为四位半电压表，M301为冷却风扇， FL301锰铜丝制成的电流表取样电阻。

元件选用

变压器B2的次级绕组额定电流应达5A。变压器B301的次级16V绕组额定电流也应达5A，其它次级绕组的额定电流有1A就可以了。

晶闸管SCR301、SCR302选25A/1200V。V301~V305为25A/1200V整流二极管，它们均需安装在合适的铝质散热器上。C301~C306、C310~C311应选进口高品质铝电解电容器。VR301、VR303为多圈式精密线绕电位器。其它元件均按图中标示选用。

主要技术特点

稳压电源篇3

关键词：直流稳压电源；电路设计；工作原理

1 电路设计背景和目的

通过多年的教学经验和对中职院校的学生进行的调研情况来看，中职院校的学生普遍文化基础薄弱，对文化课、理论课不感兴趣，但是大部分中职学生对实训课程感兴趣，喜欢动手操作，能够尝试动手去做一些实验，有的甚至能独立完成一些电子产品的安装与调试。例如，简单的门铃电路，流水灯电路等。因此，针对中职院校学生的实际情况，结合我学院电气工程系的学生学习情况，今年，我系领导决定对学生的课程安排进行了大胆改革，去掉纯粹的理论课，所有专业课程都变为一体化课程，让学生通过动手操作掌握理论知识，真正做到在做中学，在学中做，在这样的背景下，我尝试了将所担任学科《电子技术基础》这门理论课程融入到《电子电路的安装与调试》这门实训课程中去，变理论课实训课程为一体化课程。依托这样的改革前提，我尝试对直流稳压电源的电路进行了以下设计，目的就是为了更好的适应电气工程系的改革实践，同时也能够使学生在实际动手操作过程中深刻理解相应的电子专业理论知识，能够培养学生掌握理论知识的能力，激发学生热爱电子专业的热情，提高了学生学习的积极性，最重要的是让学生学会了技能，一技在手，更好地走上工作岗位，尽快地适应社会。

2 电路设计实验设备及器件

所谓巧妇难为无米之炊，电路设计同样需要必要的实验设施和工具，而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。下面我来具体阐释我的设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的原材料：

2.1 电路所需实验设施和工具

本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行，需要的工具如下：示波器、万用表、变压器（12v）、电烙铁、钳子和镊子等，另外需要必要的焊锡和连接线。

2.2 电路所需元器件清单

元器件清单如下：

1A二极管IN4007，V1、V2、V3、V4，4只；发光二极管V5，1只；熔断丝FU 参数为1A1只；100uF 50 V电容C1，1只；10uF25V电容C2，1只；500uF 16V电容C3，1只；2200uF电容C4，1只；开关SW，1只；2.7KΩ电阻R1，1只；190Ω电阻R2，1只；280Ω电阻R3，1只；1KΩ电位器R4，1只；三端集成稳器CW7812 U（可调范围1.25V～12V），一只；可调电阻RW，1只。

3 电路设计思路

直流稳压电源又称为直流稳压器，其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。其关键是输出直流电压的稳定性，所以我们设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。

3.1 直流稳压电源的工作原理

直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成，其组成框图如图1：

直流稳压电源各部分的作用

（1）电源变压器：主要是降压器，用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的交流电压Ui。（2）整流电路：利用整流二极管单向导电性，把交流电U2转变为脉动的直流电。（3）滤波电路：利用滤波电容将脉动直流电中的交流电压成分过滤掉，滤波电路主要有桥式整流电容滤波电路和全波整流滤波电感滤波电路。（4）稳压电路：利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的，用于将不稳定的直流电压转换成较稳定的直流电压。

3.2 直流稳压电源的设计方法

直流稳压电源的设计，是根据其输出电压UO、输出电流IO等性能指标的要求，确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的相关性能参数，选择出这些元器件。

具体设计方法分为三个步骤：第一步：根据直流稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX，确定出稳压器的型号及电路形式。第二步：根据稳压器的输入电压Ui，确定出电源变压器二次侧电压U2；根据稳压电源的最大输出电流IOMAX，确定出流过电源变压器二次线圈的电流I2和电源变压器二次线圈的功率P2；再根据P2，确定出电源变压器一次线圈的功率P1。然后根据所确定的参数，选择合适的电源变压器，一般为12v。第三步：确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的容量值以及耐压值。根据所确定的参数，选择合适的整流二极管和滤波电容。

4 电路设计步骤

电路设计思路想出后，考虑实际电路具体设计步骤，完整的设计步骤是整个电路的核心部分，因此在设计过程中实际设计步骤显得尤为重要，具体步骤为以下几步：

4.1 电路图设计方法

电路图设计使用PCB制图软件制作

4.2 电路原理图的设计

电路原理设计使用Protel2000制图软件设计电路原理图如图2。

4.3 直流稳压电源实物设计

如图3所示安装直流稳压电源电路的前半部分整流滤波电路，然后从稳压器的输入端加入直流电压UI？燮12V，调节RW，如果输出电压也跟着发生变化，说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻，正确判断出二极管的极性后，先在变压器的二次测线圈接上额定电流为1A的保险丝，然后安装整流滤波电路。安装时要注意，二极管和电解电容的极性不能接反。经检查无误后，才将电源变压器与整流滤波电路连接，通电后，用示波器或万用表检查整流后输出电压UI的极性，若UI的极性为正，则说明整流电路连接正确，然后断开电源，将整流滤波电路与稳压电路连接起来。然后接通电源，调节RW的值，如果输出电压满足设计指标，说明稳压电源中各级电路都能正常工作。

5 电路设计总结

通过论述直流稳压电源电路的设计过程，强化了本人所教学科《电子技术基础》中模拟电路部分知识和《电子电路的安装与调试》实验部分知识。所设计的直流稳压电源电路，广泛运用于生活中，例如手机的充电电源、冰箱的稳压电源等。同时，也通过查阅参考书，网上资料等拓宽了自己专业方面的知识面。论述过程中，通过边教学边调研边实践的方式使本人对直流稳压电源电路设计过程有了一些新的认识，特别是强化了自己的教学能力，增强了所教专业学生掌握理论知识的能力，提高了其动手操作的能力。通过一段时间的教学效果来看，我所教授专业的学生对学院的此种教学改革适应快，容易接受，对教师所设计的教学模块感兴趣，并且激发了继续探究这一教学模块的动力，这也充分证明了学院提出的此种教学改革是可行的。

参考文献

[1]郭S.电子技术基础（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.

[2]王建.维修电工技能训练（第四版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社.

稳压电源篇4

关键词：开关；稳压；调整；导通；截止

【中图分类号】TN86

随着半导体集成技术的快速发展，电子产品正朝着微小型化的方向迅速推进。连续导电式稳压电源，也称线性稳压电源，有简单，纹波小，干扰小等优点；然而这种电源体积大，效率低，散热难，无法适应新的要求，这就必然要改革和创新。开关稳压电源是一种新颖的稳压电源。微小型化的最大困难是变压器的体积和散热的困难。它比连续导电式稳压电源效率高，稳压范围宽，体积小，重量轻。正是由于这一系列的优点，使得开关稳压电源获得越来越广泛的应用，尤其在航天 航空技术中，在计算机中，正在逐步取代连续导电式稳压电源。近年来，已有标准系列产品出现，开关稳压电源正在应用到工业、民用各个领域。

在介绍开关稳压电源时，先介绍一下开关。开关分两类：简单的有机械触点，闭合时，机械触点接触，电阻接近于零；断开时，机械触点断开，呈现很大电阻。这种机械开关包括钮子开关、按键开关、离合器、继电器等；还有一类是电子开关，没有机械触点的离合动作，其主要元件有晶体管、电子管、可控硅等。它们在一定条件下呈导通状态，电阻很小；在另一些条件下，呈断开状态，电阻很大。比如晶体三极管，在其基极和发射极间，加上一定的正向偏置，在它的集电极、发射极间，呈饱和导通状态，等效电阻很小；在其基极、发射极间，加零偏或反向偏置时，在它的集电极、发射极间，呈截止状态，等效电阻很大。可控硅元件亦如此：阳极、阴极间加正向电压，控制极加正向触发，使阳极、阴极间呈导通状态；两个条件缺一不可，否则不能触发导通。调整元件工作在开关状态的稳压电源，称为开关稳压电源。它是通过改变调整元件的导通时间和截止时间的相对长短，来改变输出电压的大小，达到稳压的目的。

开关稳压电源与连续导电稳压电源比较，为什么会具有效率高等一系列优点呢？以串联式连续导电稳压电源为例来分析连续导电式稳压电源效率低的原因。串联式连续导电稳压电源不论调压还是稳压，都是通过改变调整管上的压降来实现的。当输入电压最低、输出电压最高时，这时调整管上的压降至少还要有3伏，当输入电压中有较大的纹波时，要以波形的最低点算，只有这样才能保证调整元件工作在线性放大状态，保证调压和稳压系统正常工作。这时若输入电压升高或输出电压减少时，要保证调压和稳压，无疑就要加大调整元件上的电压降。此时负载上的电流又全部通过调整元件，这就必然加大调整元件上的功耗。实质上连续导电式稳压电源输出电压的稳定是靠将输入功率在负载和调整元件上的分配来实现的。效率常在40℅到60℅之间。而开关稳压电源是靠改变调整元件的导通时间和截止时间的相对长短来改变输出电压的大小。导通时元件工作在饱和导通状态，管压降很小，调整管的功耗为管压降与流过电流的乘积，因此此时的功耗很小；调整元件截止时，电流很小，此时的功耗也很小；调整元件由截止变到导通和由导通变到截止的两个过渡状态，虽然电压和电流同时较大，功耗较大，但是过渡时间相对于导通时间和截止时间来说是非常短的。因此调整元件的总的功耗就很小，开关稳压电源本身的效率常能达到80～90﹪，甚至更高。在可控整流中，整流元件与调整元件合一，在某些场合，甚至可省去主电源变压器；非可控整流型开关稳压电源，还有工作频率高，滤波容易等优点，尤其是效率高，损耗小，散热容易，就必然体积小，重量轻；还因为散热容易，易于做到温升低，寿命也会长。

稳压电源篇5

电源是一切电子设备的基础，没有电源就不会有如此种类繁多的电子设备。中职学校电工电子专业的同学作为初学者首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作无法进行，学习就无从谈起。

【关键词】

直流稳压电源 设计 优化 测评

【正文】

电子设备对电源电路的要求就是能够提供持续稳定、满足负载要求的电能，而且通常情况下都要求提供稳定的直流电能。另外，很多中职学校的电工电子专业初学阶段首先遇到的就是要解决电源问题，否则电路无法工作、电子制作无法进行，学习就无从谈起。下面我们就直流电源的基本设计问题进行探索。根据中职学生在校学习阶段的实际需要，提出以下的设计任务和要求：

一、设计要求

1．输出电压可调：Uo= +3V ～ +9V

2．最大输出电流：Io max= 800mA

3．输出电压变化量：ΔVop_p≤5mV

4. 稳压系数：SV≤3×10-3

二、设计方案和论证

稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，基本设计：

方案一：单相半波整流电路

传统单相半波整流简单，使用元件少，它只对交流电的一半波形整流，只要横轴上面的半波或者只要下面的半波，所以整流效率不高，而且整流电压的脉动较大，无滤波电路时，整流电压的直流分量较小，Vo=0.45Vi，变压器的利用率低。

方案二：单相桥式整流电路

使用的整流元件较全波整流时多一倍，整流电压脉动与全波整流相同，每个元件所承受的反向电压为电源电压峰值。根据实际情况，综合3种方案的优缺点:决定选用方案二。

三、各电路设计和参数估算

整流电路采用桥式整流电路，电路所示。在u2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。

在设计时，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.1～1.2)U2，直流输出电流：

（I2是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选集成三端稳压器电路。

3．1集成三端稳压器的选择

三端可调式集成稳压器内部含有过流、过热保护电路，具有安全可靠，性能优良、不易损坏、等优点。其电压调整率和电流调整率均优于固定式集成稳压构成的可调电压稳压电源。LM317系列和lM337系列的引脚功能相同。

输出电压表达式为:

在式中，1.25是集成稳压块输出端与调整端之间的固有参考电压 ，此电压加于给定电阻 两端，将产生一个恒定电流通过输出电压调节电位器 ，电阻 常取值 。电路加入了二极管D，用于防止输出端短路时10µF大电容放电倒灌入三端稳压器而被损坏。

LM317其特性参数：

输出电压可调范围：1.2V～37V

输出负载电流：1.5A

输入与输出工作压差ΔU=Ui-Uo：3～40V

能满足设计要求,故选用LM317组成稳压电路。

3．2电源变压器的选择

电源变压器的作用是将来自电网的220V交流电压u1变换为整流电路所需要的交流电压u2。电源变压器的效率为：

由于LM317的输入电压与输出电压差的最小值 ，输入电压与输出电压差的最大值 ，故LM317的输入电压范围为：

即

，取

变压器副边电流： ，取 ，

因此，变压器副边输出功率：

由于变压器的效率 ，所以变压器原边输入功率 ，为留有余地，选用功率为 的变压器。

3．3整流二极管和滤波电容的选用

由于： ， 。

IN4001的反向击穿电压 ，额定工作电流 ，故整流二极管

选用IN4001。

3．4滤波电容

根据，

和公式

可求得：

所以，滤波电容：

电容的耐压要大于 ，故滤波电容C取容量为 ，耐压为 的电解电容。

四、 原理图和元件清单

1． 使用DXP2004设计总原理图，然后由软件自动生成的元件清单。

2． 元件需要三极管、二极管、电解电容、电阻、稳压管、电位器若干。

五、安装与调试(使用Multisim10调试)

按PCB图，制作好电路板。安装时，先安装小元件，这样方便元件的摆放，因此先安装整流电路，再安装稳压电路，最后再装上滤波电路。软件如果没有LM317元件，用LM117代替。模拟实验中：

1. 电位器R2取最大值时，Uo=9.088V

2. 同理电位器R2取最小值时,Uo=2.983V

3. 电位器在0到10K之间，输出电压连续可调：约为3V~9V。

六、测试性能与分析

1．输出电压与最大输出电流的测试

一般情况下，稳压器正常工作时，其输出电流I0要小于最大输出电流，Iomax，取 ，可算出RL=20Ω，工作时 上消耗的功率为：

故 取额定功率为10W，阻值为20 Ω的电位器。

测试时，先使 ，交流输入电压为220V，用数字电压表测量的电压值就是Uo。然后慢慢调小 ，直到Uo的值下降5%，此时流经 的电流就是 ，记下 后，要马上调大 的值，以减小稳压器的功耗。当R5（RL）=20欧姆，Uo=8.78V, Io=438.979mA，同理Uo下降5%（8.332V）时，Io=846.644mA,即Iomax=Io.

2．纹波电压的测试

用示波器观察Uo的峰值，（此时Y通道输入信号采用交流耦合AC），测量ΔUop-p

的值（约几mV）。由示波器得出：ΔUop-p=106。845uV

3．稳压系数的测量

按实际连接电路， 在 时，测出稳压电源的输出电压Uo。然后调节自耦变压器使输入电压 ，测出稳压电源对应的输出电压Uo1 ；再调节自耦变压器使输入电压 ，测出稳压电源的输出电压Uo2。则稳压系数为：

因为，在调试中，无法得到自耦变压器，所以只能把电压归算到降压器的输出电压(Ui):

U1=198V,Ui=10.8V,U1=220V,Ui=12.0V,U1=242V,Ui=13.2V

Ui=10.8V时，Uo=8.72V Ui=13.2V时，Uo=8.740V

所以，稳压系数： =0.0022

结论：误差在允许的范围内，本设计已达到要求。

稳压电源篇6

关键词：补偿式；无触点；PLC；稳压器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.01.176

1 目前市场同类产品研究及生产状况

稳压器的主要电路结构，从最初的机械碳刷式到无触点补偿式，经历了好几代的发展变化，但目前市场上的很多大功率交流稳压器仍是机械碳刷式结构。机械碳刷式稳压器有着许多缺点和不足，已远不能适应现代科技的需要。

国内关于交流稳压器的研究较为活跃，其研究的主要内容分为两个大的方向：

1.1 无触点补偿式大功率交流稳压器[1]

无触点补偿式大功率交流稳压器[1]提出通过改变变压器的绕组组合来改变输出电压：一种是纯补偿式，它的拓扑结构如图1.1所示。

通过双向可控硅的通断，控制补偿变压器组合的投入、退出或改变极性，从而达到稳定输出电压的目的。可控硅通过桥臂形式，直接接在相线与零线之间（220V），因而工作电压高，换档时产生的浪涌电流大；同时，这种电路在可控硅误导通时，很容易造成相线与零线之间短路，瞬间就会烧毁可控硅，故其可靠性很差。另一种是自耦调压补偿式[2][3]，这种结构通过控制双向可控硅的通断，来切换自耦变压器的抽头，从而改变补偿变压器补偿电压的大小和极性，达到稳定输出电压的目的。

1.2 高频开关型交流稳压器

高频开关型交流稳压器把先进的高频开关电源技术引入到交流稳压器中，从而可以取得减小体积和重量，具有效率高、响应速度快的优点[4]。但因其电路复杂，价格很高，难以做到大容量输出。

2 单相交流稳压电源的设计

要保证电源装置能做到精密地控制和可靠地运行，必须采用电力电子技术，在装置中使用电力半导体器件。基于此，设计了一种新型的采用PLC控制的无触点补偿式大功率交流稳压器。

2.1 稳压器电磁原理分析

2.1.1 电压串联补偿原理

电压串联补偿技术原理如图2.1所示。

由图2.1可知：， 为电网侧输入电压，为补偿电压，为稳压器输出电压。当低于时，调压装置使为正补偿；当等于时，调压装置不动作，为0补偿。当高于时，调压装置使为负补偿。稳压器[5]只需补偿电压设定值和实际值的偏差电压，而无需承担负荷的全部电压，采用电压串联补偿技术研制的稳压器即可做到。

2.1.2 主电路拓扑结构

稳压器的主电路拓扑结构如图2.2所示[6]：主电路由带分接头的自耦调压变压器和串联补偿变压器组成。

为通过智能控制系统控制的固态继电器模块。通过改变自耦变压器的变比而控制自耦变压器的二次电压，通过改变补偿变压器的一次绕组的接入点而控制补偿电压的正负。与补偿变压器 T2 一次绕组并联的RC 电路是为了抑制在换挡瞬间因补偿变压器 T2 一次绕组暂时开路而引起的冲击电流。

2.2 控制系统硬件组成

设计采用西门子S-200系列PLC、模拟量输入模块组成控制系统，触摸屏采用台达DOP-B系列触摸屏。控制系统的硬件组成框图如图2.3所示。

交流固态继电器介绍。交流固态继电器SSR[7]是一种无触点通断电子开关（Solid State Relays），由输入电路，隔离（耦合）和输出电路三部分组成。它利用电子元件（如开关三极管、双向可控硅等半导体器件）的开关特性，可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的，为四端有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出控制端。当施加输入信号后，其中主回路呈导通状态，无信号时呈阻断状态。整个器件无可动部件及触点，因此又被称为“无触点开关”。

2.3 PLC系统设计与程序编写

2.3.1 PLC主程序编写

PLC主程序主要是对定时器、初始值、子程序读取、寄存器、计数等相关设置。程序开始运行时，先将档位实际输出初始值进行设置。通过初始化程序，将额定电压设定设为40V，阈值设为2V，并将所有输入输出端口和寄存器初始化。

初始化程序1：由于PLC量程为（-27648～27648），电压变送器的量程0～250V转化为0～10V，对应40V为4424，并将其赋值给VW500作为电压设定值；将1 给VW502默认T3定时器为1*10ms；VW504阈值为0.8V；VW506为档位判断前时间间隔；VW510为总周期。

初始化程序2：VW2为当前偏差；VW4为前挡偏差；VW6为执行档位；VW100为实际档位；VW98为周期次数；将其全部置0初始化。

初始化程序3：初始化输出端0100001，对应点数输出0挡。

电压判断程序流程图如图2.9所示。

通过设定初始值与采集值进行比较，判断偏差与零的大小，根据判断进行档位判断，从而调节比例大小，进而调节输出电压。

利用PLC控制和电力电子技术，实现了智能的单相交流稳压电源的设计，它容量更大，可靠性更强，精度更高。克服了机械触点式稳压器故障率高、噪声大、损耗大的缺点，适用于对环境要求较高、对电压稳定性要求高的用户。

参考文献：

[1]郭萍，李建华.无触点斩波式交流稳压器[J].江苏电器，2008（04）：45-48.

[2]冯刚，冯新民，王志勇.补偿式交流稳压器设计[J].江苏电器，2008（10）：49-52.

[3]江友华，顾胜坚，方勇.无触点交流稳压器的特性研究及功率流分析[J].电力电子技术，2007，41（08）：7-9.

[4]谭必礼.交流调压和稳压电源的发展动向[J].变压器，2004，41（05）.

[5]李海林，刘小虎.一种无触点补偿式交流稳压器的设计[J].船电技术，2010（04）：34-36.

[6]孙海涛，全永强.自动补偿式交流稳压电源的研制[J].变压器，2005，42（02）.

稳压电源篇7

关键词 数字电流源；电流设定；单片机

中图分类号：TM44 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）03-0029-02

随着电子技术的飞速发展，电源在生产、研发和生活中应用的越来越广泛，数字电源由于其效率高、稳定性高、体积小、使用方便性及高精度，逐步替代了线性电源。数字电流源作为数字电源中的一部分，应用也越来越广泛，但由于数字电流源设计复杂、元器件多等原因，不利于数字电流源的快速设计和应用。本文基于LM2576稳压器为基础，实现输出最高电压分为5 V和15 V两档，最大输出电流3 A，通过按键可对输出电流进行步进调节，步进值为100 mA。

1 设计总体方案

图1 系统框图

本设计总体方案如图1所示，主要包括：AC/DC转换电路、LM2576稳压器电路、电流采样、电压采样、输出电流控制、电压切换电路、A/D电路、D/A电路、看门狗电路、液晶显示、STC12C5A60S单片机电路和键盘等部分。

AC/DC部分采用UC3842反激电源设计，由于LM2576输出功率管的最大饱和电压降为2 V，所以设计AC/DC输出电压19 V。

电压采样和电流采样电路分别对输出电压和电流进行采样，通过A/D转换电路将电压和电流转换为数字信号传输给单片机，单片机会将采集到的电压和电流显示在液晶上。

单片机通过D/A将需要设定的数字电流信号转换为电流设定值，电流设定值与电流采样值输入到输出电流控制电路，输出电流控制电路控制LM2576输出需要的输出电流。

为了减少单片机与D/A和A/D电路的使用端口，本设计采用同时SPI通信接口的D/A芯片DAC8552和A/D芯片ADS1118。

为保证整体电路的可靠性，加入看门狗电路，单片机需要时刻对看门狗电路进行操作，当单片机死机或程序跑飞时，看门狗电路对单片机进行复位操作。

键盘电路上设有电流设定+按键、电流设定-按键、电压切换按键、启动按键和停止按键，当按动电流设定+按键时，电流设定会按照100 mA数值步进增加，当按动电流设定-按键时，电流设定会按照100 mA数值步进减。

2 LM2576稳压器电路

图2 LM2576ADJ稳压器电路图

LM2576稳压器内部包含52 kHz振荡器、1.23 V基准稳压器、热关断电路、电流限制电路、开关管、放大器、比较器及内部稳定电路，利用该器件只需要极少的器件便可以构成高效稳压电路。

LM2576稳压器电路图如2所示，LM2576的1脚为正电源输入，2脚为开关输出端，3脚为地，4脚为电压反馈端，5脚为待机控制端。

三极管Q1的控制信号start连接至单片机，当start信号为低时，Q1关断，LM2576的5脚为高电平，LM2576处于待机状态当start信号为高时，LM2576工作。

三极管Q2、继电器K1、电位器RP1、R6和R8构成电压切换控制电路。三极管Q2的控制信号V_switch连接至单片机，当V_switch为低时，Q2断开，继电器K1断开，此时LM2576最高输出电压为VOUT=1.23×（1+R8/R6）≈15 V；当V_switch为高时，K1闭合，调节电位器RP1，时输出达到5 V，从而实现输出最高电压5 V和15 V切换。

电阻RS1为输出电流采样电阻，阻值为50 mΩ，电阻R4、R5、R9、R10和运放U2A构成差分放大器，放大比例为20，当输出最大电流为3 A时，运放U2A输出电压为3 V，为提高电流采样精度，此处运放最好选用高精度运放；I_set为电流设定值，该信号为单片机输出数字信号经过D/A转化得出，电流设定值3 V对应最大输出电流3 A；R7、C2、C3和运放U2B构成PID调节器，运放U2A和U2B及相关器件组成了输出电流控制电路，电流设定值和电流反馈值比较，得出控制信号，经过二极管输出到LM2576的反馈引脚4，当输出电流大于设定电流时，运放U2A输出大于设定值，U2B输出增加，LM2576的反馈电压升高，LM2576内部调节电路调节输出电压降低，输出电流降低，从而调节输出电流达到设定值。

3 结束语

本设计充分利用了LM2576的内部资源，并将其进行了扩展应用。根据LM2576技术文件，计算工作参数，通过试验验证该设计可靠，达到设计目的，输出电压5 V和15 V可切换，输出最大电流达到3 A，电流设定精度达到1%，具有过流保护功能。

参考文献

[1]王明顺.基于LM2576的高可靠MCU电源设计[J].国外电子元器件，2004（11）：12-14.

[2]LM2576/LM2576HV Series SIMPLE SWITCHER 3A Step-Down Voltage Regulator.National Semiconductor.2004.

[3]赵珂，李佳，刘映秋.基于LM2576_ADJ数控开关电源的设计[J].电源技术应用，2008（11）：11-12.

稳压电源篇8

关键词 LM5117；降压型开关稳压电源；闭环控制

中图分类号：TN492 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）06-0036-03

Abstract This system design chooses LM5117 chip and CSD18532-KCS MOSFET of TI Company as control core voltage stabilizing system， and builds a stable and efficient buck type DC switching power supply. It uses the closed-loop feedback control voltage， im-proving the stability of output voltage. Design reduces the output ripple voltage， selecting the appropriate switching frequency com-pensation and loop network to enhance the stability and load capa-city， make output voltage more stable.

Key words LM5117； Buck DC； feedback control

1 引言

开关电源凭借其相对于线性电源的体积小、效率高、可靠性强的优点，在越来越多的场合得到应用。传统的PWM开关电源电路结构复杂，开关频率低，电源功耗高，纹波系数大。随着对开关电源性能要求的不断提高，传统的PWM开关电源逐渐不能满足性能要求，随着半导体技术的迅猛发展。模块化的开关电源控制芯片的优越性能得到越来越广泛的应用，工作频率高，纹波系数小，带负载能力强，便于调试。TI公司生产的军工级新型同步降压控制器LM5117就是优秀代表。

2 LM5117介绍

LM5117是一款同步降压控制器，适用于高电压或各种输入电源的降压型稳压器应用。其控制方法基于采用仿真电流斜坡的电流模式控制。电流模式控制具有固有的输入电压前馈、逐周期电流限制和简化环路补偿功能。使用仿真控制斜坡可降低脉宽调制电路对噪声的敏感度，有助于实现高输入电压应用所必需的极小占空比的可靠控制。LM5117的工作频率可以在50～750 kHz范围内设定。可利用自适应死区时间控制来驱动外部高边和低边NMOS功率开关管（《LM5117技术手册》）。

3 方案描述

为满足题目要求，本系统能够处理两种输入信号：16 V直流输入电压、外部负载R。通过人工方式在两种输入信号之间进行功能的切换，然后通过LM5117为核心的稳压电路，分别实现16 V输入、5 V恒压输出，负载R可变输入、1～10 V电压输出这两种功能。同时利用采样电阻采集电流信号交给比较器控制，进行过流保护，提高系统可靠性。整体设计框图如图1所示。

4 方案设计

降低纹波 本系统采用加强输入输出的LC滤波网络，输入输出信号在送到对应端口之前均采用多个电容并联，大大降低纹波电压；输出端的LC滤波网络选用较小电感（10 μH），降低电路功耗，有助于提高电源效率；输出端采取C1和R21阻容吸收网络，消除尖峰[1]。

负载R检测 本系统使用LM358构成的恒流源电路[2]，将负载R的阻值转化成电压差分信号送入INA118仪表放大器进行放大，经恒流源转化后差分信号Ud与负载阻值R之间满足题目要求计算公式：Ud=R/1k（V）。

Ud被放大后通过运放，成为VOUT输出。

负载R检测如图2所示。其中，U1A构成恒流源，RL为待测负载R（仿真电路中条件RL=5k），U2的INA118P为仪表放大器[3]，处理恒流源转化的电压差分信号R3/R5和R6/R4分别构成的分压电路和比例电路。

稳压控制 本系统采用以LM5117芯片为核心的稳压电路，内部高增益误差放大器产生一个与FB引脚电压和内部高精度0.8 V基准之差成正比的误差信号。选取合适的RCOMP、CCOMP和CHF构成π型环路补偿元件，连接至COMP引脚的误差放大器。选取合适的反馈调节网络，使输出电压稳定到需求值[4]。

过流保护 LM5117芯片的UVLO端口是欠压锁定编程引脚。当UVLO引脚低于0.4 V时，稳压器处于关断模式，所有功能被禁用。如果UVLO引脚电压高于0.4 V并低于1.25 V，稳压器随VCC稳压器运行而处于待机模式，此时SS引脚接地，且HO和LO输出端不会切换。决定利用这一特性，使工作电流超过额定电流时强制拉低UVLO口的电压至0.4 V～1.25 V之间，将LM5117芯片置于待机状B。

采集输出电流，将取样电压与达到额定电流时的电压进行比较，将比较结果使用CD4013进行锁存，并反接肖特基二极管SS14，使过流时的UVLO端口钳位到0.7 V，达到过流保护的效果[5]。过流保护如图3所示。主电路整体原理图如图4所示。

5 测试方案与测试结果

首先，将本系统与外部直流电源相连接，调节直流电源输出电压，使得系统输入UIN=16 V，保持恒定。调节负载大小，当IO=0.2IOMAX，记录UO，即为轻载输出电压；当IO=IOMAX，记录UO，即为满载输出电压，计算负载调整率SI。

其次，调节直流电源输出电压，当系统输入UIN=13.6 V和UIN=17.6 V时，分别记录UO13.6V、UO17.6V，计算电源电压调整率SV。

再次，调节直流电源输出电压，使得系统输入UIN在13.6～17.6 V范围内变化，在其中选取5组不同输入电压值进行测量。记录不同输入电压UIN分别对应的输入电流IIN、输出电压UO以及输出电流IO，计算转换效率η。

最后，调节直流电源输出电压，使得系统输入UIN=16 V，保持恒定。改变外接待测电阻R大小，测量并记录不同阻值下对应的输入电流IIN、输出电压UO以及输出电流IO，计算转换效率η。

测试结果如表1～表4所示。

经测试，本系统能够完成题目所有的设计性能要求。并且在负载调整率及转换效率方面均优于设计要求。

6 结论

通过一系列功能测试，本系统以LM5117为核心设计稳压电路，实现16～5 V的DC-DC电压变换，同时能够检测外接负载R大小并根据一定的公式调节输出电压。经测试，系统能够实现所有要求，并提高电源效率达到91%以上，负载调整率降至0.4%，同时将纹波电压峰峰值控制在20 mV

以内，是一款性能优良的降压型直流开关稳压电源。

参考文献

[1]童诗白.模拟电子线路[M].北京：清华大学出版社，1996.

[2]姚福安，徐向华.电子技术实验课程设计与仿真[M].北京：清华大学出版社，2015.

[3]陈大钦，罗杰.电子技术基础实验[M].3版.北京：高等教育出版社，2008.

稳压电源篇9

摘 要： 本系统主要以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，构成同步整流电路，设计系统为降压型直流开关稳压电源。测控模块采用继电器过流保护，监控输出电流实现过流保护。系统可以实现：额定输入电压16V下，输出电压偏差|UO|≤100mV，最大输出电流可达到3A；输出噪声纹波电压峰峰值UOPP≤50mV；IO从满载变到IO max轻载0.2IO max时，负载调整率为 0.04 %；UIN变化到17.6V和13.6V，电压调整率 0.06 %；效率μ可达到92.18%；具有过流保护功能，电源具有负载识别功能。系统满足了各要求。

关键词： 降压芯片LM5117；CSD18532KCS；同步整流；过流保护；负载识别

1、系统方案论证与选择

1.1抑制纹波电压

采用电容及电感滤波电路，来降低纹波噪声。通常情况下大电容用于滤除低频纹波，而小电容则对中高频滤波效果较好，在此系统中频率为100KHz以上的开关电源使用小电容。此外，LM5117芯片的HO和LO在对两个MOS管进行导通时，可能会出现上升沿和下降沿没有及时的拉高和拉低，易产生电路波动。为解决这种可能现象，采用在LM5117芯片后加30Ω的电阻，且与电阻并联有一个快速恢复二极管FR107。这样可以让PWM快速上拉和下降，MOS管的通断就可以及时反应，电路的波动也会大大减小，从而为更好地减小了电路中的纹波提供了保障。

1.2电流采样的选择

采用康铜丝采样放大电路，将康铜丝串入输出回路，输出电流将在康铜丝上形成电压降，然后做差分放大处理。且康铜丝电阻具有较低的电阻温度系数，较宽的使用温度范围（480℃以下），能够提高采集电压的稳定性。

1.3过流保护方案

采用继电器过流保护电路，接通电源后，继电器内会产生电磁效应，电磁力就会吸引衔铁，让它接触到铁芯，带动衔铁的常闭触电与常开触点吸合，在电流切断后，电磁的吸力也就没有了，衔铁就又返回到原来的位置，将电路切断。即电流达到电流继电器的动作值时，按线路选择性的要求，将电路切断。

1.4 系统总体框图

系统采用降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件的降压模块、继电器过流保护模块、负载识别模块组成，系统总体结构如图1所示。

2、理论分析与硬件电路设计

2.1理论分析

2.1.1定时电阻RT

根据LM5117芯片的数据，本系统选择开关频率为100kHz；

由 ；故RT我们选取51kΩ；

2.1.2输出电感LO

可由公式 计算；对于我们的电路，计算可得，电感不超过32μH即可，所以我们采用30μH电感，经由黄白磁环，单股绕制而成。

2.1.3电流检测电阻RS

在系统采用的电路中，选择K = 1，以控制次谐波振荡和实现单周期阻尼。根据公式 换算可得RS为10mΩ。

2.2 电路设计

2.2.1过流保护电路设计

利用LM5117芯片10引脚CM，在电路中反馈出来的采样值为0.4V。当CM输出电流小于3.2A时，继电器处于闭合状态，电路正常工作。若电流对应的值大于3.2A对应的基准反馈值时，MOS管处于导通状态。继电器此时处于断开状态，按线路选择性的要求，输入电压与电路断开，如此可完全保护电路。

2.2.2降压电路设计

采用降压控制器LM5117芯片和 MOS场效应管降压芯片，同时利用芯片内部产生的HO和LO两路互补对称的PWM形成同步整流电路。如图2所示。

3、测试结果分析

经测试，额定输入电压16V下，输出电压偏差|？|≤100mV，最大输出电流可达到3A；输出噪声纹波电压峰峰值≤50mV；从满载变到轻载0.2时，负载调整率为 0.2 %；变化到17.6V和13.6V，电压调整率 0.04%；效率μ可达到 92.18 %；具有过流保护功能，电源具有负载识别功能。系统满足了要求。

4、结束语

本系统主要以降压控制器LM5117芯片和CSD18532KCS MOS场效应管为核心器件，设计并制作一个降压型直流_关稳压电源。采用硬件电路实现了过流保护和负载识别的功能，各项性能指标达到了题目设计要求。在系统的设计中，尽量简化硬件电路的设计，极大发挥了降压控制器LM5117芯片的功能，使系统的整体电路结构简单、性能稳定、运行可靠.

参考文献

[1] 刘磊，李斌，张园，李平.《降压型直流开关稳压电源――2016江苏省大学生电子设计竞赛 A题解析》[J].电子制作.2016（21）.

稳压电源篇10

本文结合国内相关技术研究成果，综合考虑投资成本及应用效果，提出了井组数字化控制柜交直交稳压电源解决方案。

【关键词】交直交稳压电源 感应电压 电源浪涌

数字化技术在油田的广泛应用，让油田的管理效率得到大幅度的提高。但由于生产区电压质量不高、天气原因、燃气发电等原因造成数字化前端系统供电电压不稳定，电源浪涌，频繁切换，对没有供电保护的井组数字化设备正常运行产生了一定影响，甚至造成设备损坏，增加维护成本。因此给井组数字化设备提供一款稳压电源是非常重要的。

1 现状分析

1.1 油区供电现状分析

1.1.1 电压质量不高对供电的影响

我厂白豹油田供电情况复杂，白7增、白19增、白一联附近区域供电电压偏低，白13增附近区域供电电压偏高，无法提供平衡稳定的三相正弦波形的供电压，供电质量差会引起用抽油机、井组数字化设备的效率和功率因数降低，损耗增加，寿命缩短，损坏率较高。

1.1.2 浪涌造成的影响

浪涌现象对数字化设备正常运行造成的影响主要有两方面原因：

白豹油田因各类供电线路检修造成各区块累计停电次数每年高达50次以上，来电后抽油机与井组数字化设备同时直接供电启动，强大的浪涌现象伴随产生过大的瞬间电流，造成井组数字化设备的损坏。

白豹油田变压器安装地势高，易受雷击产生过大的瞬间电流，造成井组数字化设备的损坏。

1.1.3 燃气发电对供电的影响

我厂白豹油田应用燃气发电机供电井组较多，达20%左右。由于井组供气量不稳或发电设备自身原因造成输出电压不稳，无法提供较稳定的电压，直接损坏井组数字化设备。

1.2 由于供电品质低造成的损失

1.2.1 直接损失

2010年白豹油田由于电压质量不高造成井场数字化设备的烧毁现象较多，设备更换及维护费用偏高，共计损失费用64万。

1.2.2 间接损失

供电系统不正常导致数字化设备损坏，造成数据采集中断，严重影响数字化系统的正常使用，资料录取、现场监控等功能的失效为生产管理带来诸多不便。

2 对策研究

2.1 目前的保护措施

按照油田公司相关数字化建设标准要求，仅有的浪涌保护器也未规定型号及具体的技术要求。根据运行现状来看，目前的保护措施不能有效对井组数字化设备起到保护作用。主要原因有两点：

（1）目前使用的浪涌保护器质量不高，自然气候条件恶劣易造成电气保护设施的损坏。

（2）由于抽油机启动瞬间产生远大于稳态的峰值电流与电压，以及雷击产生的瞬间电流过大，都会击穿浪涌保护器，造成井组数字化设备损坏。

2.2 需求分析

2.2.1 所需稳压电源分析

由于井组数字化设备使用环境比较恶劣，所以电源应能在高温及低温条件下稳定运行。所需稳压电源应能消除电网供电电压变化大、供电频率不稳定、电压畸变严重（谐波分量高）、闪变等综合性电压质量问题，并具有输出波形纯净、稳压范围宽、精度高、重量轻、体积小、价格低等特点。

2.2.2 市场调研

根据所需稳压电源特点，调研目前市场主流的稳压电源主要有三类：

（1）磁饱和稳压电源：其性能优良，但价格很高且体积庞大而笨重，电压反应电路是工作在线性状态，调整管上有一定的电压降，在输出较大工作电流时，致使调整管的功耗太大，转换效率低。

（2）UPS电源：具有一定的稳压效果且停电后在一定时间内持续供电的功能。但UPS电源运行受环境影响较大，主要对室内用电设备起到保护措施，所以无法应用在井组。

（3）电子式稳压电源：大多为民用产品，达不到工业使用要求，且变压范围较小（160V～220V），不能满足井组数字化建设需求。

3 解决方案

3.1 交直交稳压电源设计技术原理

一般交直交电源主要有两大种类：线性放大型和PWM开关型，根据目前的技术发展，我们采用了目前最先进的双PWM正弦波脉宽调制技术，主动元件IGBT模块设计，瞬时值反馈、正弦脉宽调制等技术。

本电源为适应供电电源电压波动范围大、浪涌、畸变、闪变的供电特点，采用了整流、调制、稳压、中间回路电压反馈的直流稳压输出。

3.2 交直交稳压电源特点

体积小：稳压电源内部采用集成度高、功能强大的大规模集成电路，并使用全新的现代化器件，如新型高频功率半导体器件使电源高频化，电源高频化可以缩小体积重量，新型磁性材料和新型变压器，如集成磁路、平面磁芯、新型元器件。特别改善二次整流管的损耗，变压器及电容小型化，并同时采用表面安装技术，使电源体积和重量都可减少许多。并且使用模块化电源组成电源系统，功率器件的模块化、电源单元的模块化，将开关器件的驱动保护电路安装到功率模块中；将一些硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线连接达到缩小体积和重量的目的。

价格低：随着半导体技术和微电子技术的高速发展，集成度高、功能强大的大规模集成电路和全新的高性能低价器件的出现，并且大规模生产使之价格降低。此电源采用了大规模集成电路和全新的高性能低价器件，使用模块化电源组成电源系统，并且以数字电路为基础，大大减少了硬件数量，降低故障率，且数字信号处理技术日趋完善成熟，这些都使此电源的价格更低。

3.3 技术指标

（1）输入电压范围 130-300V；

（2）输出电压 220V±3%；

（3）波形失真度

（4）功率因数大于0.95；

（5）工作温度 -15～60℃；

（6）具有输出短路、过流保护；

4 效果分析

4.1 性能对比

交直交电源与性能较高的磁饱和参数稳压电源比的优点：

（1）体积小、重量轻（便于客户装卸）

（2）输入功率因数达到0.95，使得自身的损耗大大降低。

（3）可与发电机组搭配使用（磁饱和稳压电源因输入的频率范围窄，所以当用户那里停电并采用发电机组供电时，则不能使用）

（4）输出电压稳定

（5）输出的波形好（失真度小

（6）能消除电网供电电压变化大、供电频率不稳定、电压畸变严重（谐波分量高）、闪变等综合性电压质量问题，为数字化系统提供电压稳定、净化的交流电源。

5 结论

交直交稳压电源的实验成功，能为井组数字化系统提供一款性价比高、稳定可靠的交流供电电源，彻底解决供电质量问题，有效保护井场数字化设备，避免经济及其它损失。