一種新型跟蹤式可控硅直流穩(wěn)壓電源的設計
作者：宋瑩 劉華毅
1 引 言
信息時代里,BP機已成為常用的通信工具。目前,我國BP機總臺的發(fā)射設備都采用進口設備,其輸出電壓為13．8V,電流為15～20A。進口電源不帶可控硅部分,而我國電網(wǎng)波動較大,為此設計了這種低成本穩(wěn)壓電源。該設計在串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源的基礎上加裝了可控硅相位控制裝置,用調(diào)整管兩端壓降來控制可控硅觸發(fā)的導通角,維持調(diào)整管壓降不變,從而設計出跟蹤式大功率直流穩(wěn)壓電源。該穩(wěn)壓電源限制了調(diào)整管功耗,實現(xiàn)了大功率。
該穩(wěn)壓電源主要由單相半控橋整流濾波、線性穩(wěn)壓器及可控硅相位控制等環(huán)節(jié)組成,并加裝了過流保護、短路保護、過熱保護裝置及顯示部分。在220V電網(wǎng)電壓波動±15％情況下,輸出電壓13．8V,輸出電流可達20A。由于采用了可控硅相位控制技術(shù),能將調(diào)整管兩端壓降限制在3V左右,功耗不大于40W,提高了電源效率。
當輸出電流超過20A時,限流保護可減小輸出電流。若輸出短路,短路保護輸出封鎖信號關斷可控硅。調(diào)整管溫度高于60℃時啟動電扇,溫度低于40℃時關斷電扇,溫度高于80℃時關斷可控硅。該電源采用集成可控硅觸發(fā)器,雙運算放大器及具有溫度補償?shù)姆�(wěn)壓管作基準源,并配有三端穩(wěn)壓器作為輔助電源,實現(xiàn)了高精度。
2 具體電路實現(xiàn)
電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。
該電路選取單向橋式半控整流電路,降低了成本。大功率或大電流的穩(wěn)壓電源,一般采用L－C濾波電路。但是,大電流的濾波電抗器體積大,重量重,價格也較貴,因此,在該穩(wěn)壓電源的設計中仍采用大電容濾波。線性穩(wěn)壓器部分仍采用串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓器原理,構(gòu)成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)。主要包括：調(diào)整管,取樣電路,基準電壓源,誤差比較放大器。由于該穩(wěn)壓電源輸出電流20A,電流很大,所以,為減小調(diào)整管功耗,采用并聯(lián)形式,在本電源中,調(diào)整管用兩個大功率三極管并聯(lián),使每管流過電流為10A左右。這樣,每個管子的功耗不大于40W,減小了調(diào)整管功耗。調(diào)整管集電極電流為10A左右,因此應采用大功率晶體三極管,選取β＝40～50,這樣,基極電流應達2×0．3A,即600mA。而一般集成運算放大器輸出電流只有幾十毫安級,不能讓比較放大電路的輸出端直接來推動調(diào)整管,因此在比較放大電路的輸出端與調(diào)整管的基極之間,加入推動級,此處選擇一個小功率三極管,構(gòu)成復合管的形式。啟動電阻Rc取2k。防振電容C取10μF。
在穩(wěn)壓電路中,基準源是整個穩(wěn)壓系統(tǒng)工作的參考,穩(wěn)壓的最終效果取決于基準源的水平。因此,該電源中,選用具有溫度補償特性的2CW234系列硅穩(wěn)壓管作為基準源,并選擇其穩(wěn)定電壓為6．4V。由特性較好的三端集成穩(wěn)壓器供電,限流電阻采用精密金屬膜電阻R（溫度系數(shù)約為±1×10－5／℃）。為了減小噪聲的影響,將穩(wěn)壓管封裝在盛油的小容器里,噪聲指標
