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一款智能電量測量儀電源的設(shè)計電路

發(fā)布時間:2014-12-17 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】本文設(shè)計的電量測量儀強電部分很規(guī)范未有改動,在弱電部分串接了一個電流互感器和并接了一個電壓互感器,將被測信號經(jīng)取樣前置放大.A/D轉(zhuǎn)換后去CPU處理,增加了供信號處理的直流電源。

該儀器直流電源經(jīng)測繪如下圖(下圖)所示,不能適應(yīng)AC110V的電源。
一款智能電量測量儀電源的設(shè)計電路
圖1
 
儀表上的這么多數(shù)碼管都要靠+5v電源來驅(qū)動,所以這是一個負(fù)載極不對稱的正負(fù)雙電源。市場上一時又沒有買到AC100V~240V進(jìn).DC+/-5V雙輸出的開關(guān)電源,但在電子市場只買到了二個韓國三星產(chǎn)筆記本電腦用的交流適配器:AC 100—240V/1.8A進(jìn),DC 14V/3A出的開關(guān)電源。

采用TDA2030高效功率放大器作互補輸出,將單極性電源轉(zhuǎn)換成雙極性電源,輸出功率大,外圍器件也比較少(見下圖)。

一款智能電量測量儀電源的設(shè)計電路
圖2
 
TDA2030是德律風(fēng)根生產(chǎn)的音頻功放電路,具有體積小、輸出功率大、諧波失真和交越失真小等特點。

從上圖可以看出:把TDA2030接成電壓跟隨器的形式,正輸入端的兩個電阻把電源電壓的一半提供給le,le輸出端的輸出剛好是電源電壓的一半,把輸出作為虛擬的“地”,這個電路的特點是“虛地”,使用時“虛地”與輸入電源的接地端必須完全隔離。

買來器件按圖焊接好后接上電源通電測試,發(fā)現(xiàn)TDA2030集成塊開機沖擊電流很大,穩(wěn)態(tài)需要大約30秒的時間.穩(wěn)態(tài)后自身空載電流約為19mA,散熱片發(fā)燙,雖然能把單電源轉(zhuǎn)換成雙電源,但它空載電流這么大.是不理想的。

為完成改裝任務(wù),還得繼續(xù)上網(wǎng)尋找參考圖紙,這次在網(wǎng)上“電子開發(fā)社區(qū)”找到了很多資料,時基電路555接成無穩(wěn)態(tài)電路,3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1:1的方波。3腳為高電平時,C4被充電;低電平時,C3被充電。由于VD1、VD2的存在,C3、C4在電路中只充電不放電,充電最大值為EC,將B端接地,在A、C兩端就得到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過50mA,不滿足我們的要求。

但從中得到了啟發(fā):將幾個方案組合一下形成了一個新的電路,它由電阻分壓器,電壓跟隨器和并聯(lián)調(diào)整管三個部分組成。具體原理圖參見(下圖)。
一款智能電量測量儀電源的設(shè)計電路
圖3
 
原理分析:

電路由R1,R2組成分壓器,分壓值取出后送入運放同相輸 入端5,兩級運放都接成電壓跟隨器,第二級運放通過VT1,VT2并聯(lián)調(diào)整管組合成電壓跟隨器,這樣處理的好處是電路始終把Q’鉗位在1/2Ec(即虛地 的零地位上)。當(dāng)兩路負(fù)載不相同時,調(diào)整管要工作,運放輸出在R3上產(chǎn)生的壓降作為VT1,VT2的發(fā)射偏置電壓,使Q’比Q點低約0.7V。上圖接法, 通過反饋回路可使兩路負(fù)載不相同時,也能保持正負(fù)電源基本對稱。

本電路是用在儀器直流供電方案,正電源負(fù)載大,負(fù)電源負(fù)載小,由 于上臂負(fù)載大,下臂負(fù)載小,會引起Q’點地位臺高,迫使VT2導(dǎo)通,VT1截止,從而使上臂負(fù)載的部分電流經(jīng)VT2分流,使Q’點地位下降,當(dāng)Q’點地位 到達(dá)平衡值后,VT2截止??傊琕T2處于不斷地調(diào)整工作中,所以它的散熱器比VT1的散熱器溫升要高些。

LM358為雙運算放大器,電源電壓為3—30V,

D822為NPN功率三極管.BVceo>=30V,ICm=3A

B772為PNP功率三極管,BVceo>=-30V,cm=-3A從采用元件的參數(shù)可知:本電路適用輸入電源在DC 30V以下,輸出在正負(fù)15V以下的電源轉(zhuǎn)換電路,最好是+/-5V~+/~12V雙電源的變換較為可靠,輸出電流控制在1A左右較為保險些。

制作要點:

1.先把R1.R2分壓器和二級電壓跟隨器焊接好,暫時把運放反相輸入端2接在Q點上,通電測試確保從市場上買來的運放LM358是良好的:輸入電壓為DC 14V,輸出的電壓為+7V和一7V.從圖中可以看出電路功耗為零,證明LM358是好的。

2.按原理圖所示焊接好并聯(lián)調(diào)整管組件,并把運放反相輸入端2接在Q’點上,確無誤后,通電測試:輸入電壓為DC 14V.輸出的電壓為+7V和-7V,從圖中可以看出電路功耗為零,證明單電源轉(zhuǎn)雙電源電路是好的。

3.改裝三星開關(guān)電源:把開關(guān)電源塑殼拆下,通電后調(diào)節(jié)微調(diào)電位器,使其單電源輸出由原DC 14V調(diào)整為DC 16V,并把微調(diào)電位器點膠固定牢。接入自做的轉(zhuǎn)換板粘貼在塑殼上,最后插上電源通電測試,讀數(shù)應(yīng)為DC +/-8V,說明系統(tǒng)工作良好。

4.把二臺儀器上原變壓器用裝好的轉(zhuǎn)換器替代,把調(diào)壓器調(diào)到110V,并接上負(fù)載帶載對比測試一個小時。

5.換大散熱器:經(jīng)1小時帶載檢測,發(fā)現(xiàn)下臂調(diào)整管的散熱器發(fā)燙,不利于長時間工作,必須把散熱器面積增大。把散熱器換大后帶載連續(xù)測試8小時工作非常穩(wěn)定。配置好美式插頭,插座打包好寄到美國的銷售公司,改制工作順利完成。

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