可程控交流電源供應(yīng)器簡介及應(yīng)用
一臺可程控交流電源供應(yīng)器所具備功能包括: 輸出電壓可調(diào)整范圍0～300VAC, 頻率可調(diào)整范圍45～500Hz(400Hz:軍事或航空用); 可量測輸出電壓、輸出電流、輸出實(shí)功率等電源測試常需要的參數(shù)。而功能更強(qiáng)大的交流電源供應(yīng)器則不限于上述基本功能,為了各種測試及法規(guī)的要求,能輸出各類合成波形,甚至能輸出并聯(lián)或串聯(lián),量測電流諧波成分等。
交流電源供應(yīng)器架構(gòu)
交流電源供應(yīng)器架構(gòu)如圖一,包括輸入級(input stage)、能量轉(zhuǎn)換級(powerstage)、輸出級(output stage)、波形產(chǎn)生器、控制及量測單元(waveform generator, control and measurement unit)和用戶界面(user interface)。
圖：１
就交流電源供應(yīng)器的能量轉(zhuǎn)換架構(gòu)而言, 必須包含三部分: 將交流輸入電壓轉(zhuǎn)成直流電壓 (A/D power stage);將直流電壓轉(zhuǎn)成輸出交流電壓 (D/A power stage);將輸入電源基準(zhǔn)與輸出電源基準(zhǔn)隔離。因?yàn)榻涣麟娫垂⿷?yīng)器是一電壓供應(yīng)源, 無法限制或預(yù)測使用者會將它用在何種待測物。且一般交流電源與接地端有一固定的電位差, 若待測物也帶有電位, 就可能會發(fā)生短路情形。甚至有時(shí)候會將電壓源串聯(lián)使用, 若沒有輸出隔離的裝置, 則會發(fā)生燒毀。所以以電源供應(yīng)器的角度來看, 輸出電壓準(zhǔn)位浮動是必要條件。
以下將一般交流電源供應(yīng)器的數(shù)種架構(gòu)圖列出, 并加以說明。
圖：２
如圖二, 這是早期最常用的架構(gòu), 交流電源輸入后, A/D power stage 用簡單的橋式整流為直流電壓, 再用線性功率放大器轉(zhuǎn)換成交流電壓, 最后用變壓器轉(zhuǎn)換成輸出電壓, 并達(dá)到隔離的目的。而這種有輸出變壓器架構(gòu)的設(shè)計(jì), 會造成輸出阻抗增加, 無法高速提供電流。且一般這類變壓器高頻響應(yīng)不佳, 若再加上負(fù)載效應(yīng), 輸出電壓波形易失真。而因?yàn)檩敵龆耸亲儔浩? 電壓應(yīng)是純交流電,不會包含有直流成份。但另一方面, 就無法做有直流成份電壓輸出的仿真了。
圖：３
如圖三, 在交流輸入后馬上用變壓器做隔離, 經(jīng)交流轉(zhuǎn)直流后, 再直流轉(zhuǎn)交流電壓輸出。輸出端不需變壓器, 免除了圖一架構(gòu)的缺點(diǎn), 能有較大電流輸出, 并有較高的輸出頻寬。但輸入變壓器的能量轉(zhuǎn)換, 和采用輸出變壓器比較, 需考慮更大的轉(zhuǎn)換能力。尤其若A/D power stage沒有功率因數(shù)校正(Power Factor Correction)功能時(shí), 就需要有更大的功率負(fù)荷。
圖：４
