電源高位跟蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：本系統(tǒng)通過采用可控硅延時(shí)開關(guān)的方式，解決了電源功率放大管的輸入極和輸出極電

壓差無級(jí)跟蹤控制的問題，實(shí)現(xiàn)了輸入極電壓對(duì)輸出極電壓的非開關(guān)電源方式的全程無級(jí)高

位跟蹤，從而使電源效率得到很大提高。關(guān)鍵詞：差壓轉(zhuǎn)換；同步取樣；可控硅延時(shí)開關(guān)；無級(jí)高位跟蹤引言具有效率高、重量輕、體積小、攜帶便利等優(yōu)點(diǎn)的開關(guān)電源，迎合了當(dāng)今市場(chǎng)的需求，成為直流穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品，但是其輸出電壓紋波大、不易檢修等缺點(diǎn)使得很多對(duì)電源要求較高或用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)測(cè)量等場(chǎng)合的電子部件不能使用開關(guān)電源。而一般的工頻式穩(wěn)壓電源，雖能滿足低紋波的性能要求，卻難以實(shí)現(xiàn)高效率、輕重量、小體積。本方案在一定程度上解決了以上問題，通過調(diào)整開關(guān)延時(shí)，對(duì)穩(wěn)壓電源調(diào)整管實(shí)現(xiàn)了輸

入電壓對(duì)輸出電壓的無級(jí)高位跟蹤，從而大大提高了電源效率。也在一定程度上解決了重量、

體積等問題。系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)電路由調(diào)整管（放大管）差壓轉(zhuǎn)換電路、差壓比較兼積分濾波電路、工頻電壓同步取樣電路、同步準(zhǔn)三角波發(fā)生和放大電路、延時(shí)比較驅(qū)動(dòng)開關(guān)、可控硅共同組成，總體設(shè)計(jì)原理圖如圖1所示。圖1電壓高位跟蹤系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)原理圖差壓轉(zhuǎn)換電路差壓轉(zhuǎn)換電路主要由穩(wěn)壓二極管和三極管 組成。三極管 給穩(wěn)壓二極管提供一個(gè)基本恒定的直流電流大約? ，穩(wěn)壓二極管此時(shí)的導(dǎo)通電壓是絕緣柵型大功率場(chǎng)效應(yīng)管在時(shí)的飽和降壓是 8差壓比較兼積分濾波電路如圖所示，穩(wěn)壓二極管的下端通過 降牡繾毓接在運(yùn)算放大器 的反相輸入端，調(diào)整管的電源的正極輸出端通過電阻接在運(yùn)算放大器的同相輸入端，與運(yùn)算放大器共同組成比較器兼積分濾波器輸出電壓變化速率控制在左右。此時(shí)，當(dāng)調(diào)整管集電極電壓的平均值高于發(fā)射極電壓時(shí)，就能使比較兼積分濾波器的輸入端處于過零比較狀態(tài)，比較電壓的差值會(huì)在輸出端以電壓的形式并以大約的速度反映出來，并加到延時(shí)比較開關(guān)的同相輸入端。圖2差壓比較兼積分濾波電路同步三角波發(fā)生和放大電路在如圖所示的同步方波發(fā)生電路中，將工頻電壓同步取樣信號(hào)通過電阻加在運(yùn)算放大器的反相輸入端，與同相輸入端的參考電壓進(jìn)行過零比較，那么運(yùn)算放大器的輸出端將得到脈沖寬度符合設(shè)計(jì)要求的方波電壓。圖3同步方波發(fā)生電路在如圖所示的放大電路中，方波電壓與電阻、、電容組成簡(jiǎn)單的準(zhǔn)三角波發(fā)生器。為了保證三角波電壓的變化速率不致于明顯變緩，三角波幅度要適當(dāng)小一些（大約達(dá)到最大值的1/就5可以了），電壓幅度比較小的三角波產(chǎn)生以后，再通過同相放大器放大到電源電壓允許的最大范圍。圖、同步三角波發(fā)生和放大電路延時(shí)比較開關(guān)電路圖所示的電路中，延時(shí)比較開關(guān)由運(yùn)算放大器組成。同步三角波輸入到運(yùn)算放大器的反相輸入端，差壓比較兼積分濾波電路的輸出電壓加到運(yùn)算放大器 的同相輸入端進(jìn)行比較、整形。

圖5延時(shí)比較開關(guān)及可控硅電路當(dāng)調(diào)整管放大管漏極集電極電壓與源極發(fā)射極電壓之差的平均值小于時(shí)，差壓比較兼積分濾波電路的輸出電壓會(huì)增大，延時(shí)比較開關(guān)電路正向脈沖的啟動(dòng)時(shí)間會(huì)提前。反之，正向脈沖的啟動(dòng)時(shí)間就會(huì)向后延遲。從而使延時(shí)比較開關(guān)輸出電壓的正向脈沖寬度起動(dòng)時(shí)間受差壓比較兼積分濾波器輸出的電壓控制，再加到可控硅的控制端K對(duì)的大電容進(jìn)行受控延時(shí)導(dǎo)通。電容上的電壓由于充電啟動(dòng)時(shí)間和充電電壓所處位置的不同而得到不同的充電電壓。圖調(diào)整管在輸出大電壓、大電流 時(shí)極與極的電壓跟蹤關(guān)系可控硅輸入端的全波電壓低于電容電壓的時(shí)候，由于維持電流消失，可控硅自動(dòng)關(guān)斷。待下一個(gè)延時(shí)方波信號(hào)到達(dá)時(shí)，再重新導(dǎo)通。從而使調(diào)整管漏極（集電極）電壓的平均值始終保持在比源極發(fā)射極電壓高的水平。如電源輸出為 時(shí)，調(diào)整管輸入極就高位跟蹤到。這樣，就可以使放大管的輸入極和輸出極電壓差始終控制在，從而大大減小了功率放大管的發(fā)熱量。圖 調(diào)整管在輸出大電壓、小電流 時(shí)極與極的電壓跟蹤關(guān)系圖8調(diào)整管在輸出大電流圖8調(diào)整管在輸出大電流、小電壓時(shí)極與極的電壓跟蹤關(guān)系、小電壓時(shí)極與極的電壓跟蹤關(guān)系圖9調(diào)整管在輸出小電流、小電壓時(shí)極與極的電壓跟蹤關(guān)系圖9調(diào)整管在輸出小電流圖輸出電流為時(shí)的紋波電壓整機(jī)測(cè)試結(jié)果對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整機(jī)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果由普源存儲(chǔ)示波