补偿型交流稳压电源的一般原理及维修(图)

2017-05-16 19:31:51  阅读 364 次 评论 0 条
摘要:

随着家用电器产品的发展,各种交流稳压电源的使用也越来越普遍,这些稳压器大致包 括:采用LC谐振原理的磁饱和稳压器,这种稳压器原件少、结构简单、稳压范围宽、过载能力强,但损耗大、噪声大、体积笨重,现在使用比较少;采用磁

随着家用电器产品的发展,各种交流稳压电源的使用也越来越普遍,这些稳压器大致包
括:采用 LC 谐振原理的磁饱和稳压器,这种稳压器原件少、结构简单、稳压范围宽、过载 能力强,但损耗大、噪声大、体积笨重,现在使用比较少;采用磁饱和原理、利用磁放大器 调整的电子交流稳压器,曾一度广泛应用于各个领域,如早期生产的 614 系列电子稳压器, 这类稳压器稳压精度高,但电路复杂,制造工艺要求较高,因价格较高,家用电器很少使用, 现在仍有生产,但使用相对减少;采用伺服电机带动炭刷在自耦变压器的绕组滑动面上移动 以实现输出电压的调整和稳定的伺服稳压器,这种稳压器结构简单、造价低、输出波形失真 小、可以做到较大的输出功率,但炭刷滑动接点易产生电火花,造成电刷损坏以至烧毁而失 效,由于电机的惯性,电压调整速度慢,只适合一般家电使用;将自耦变压器做成多个固定 抽头,通过继电器或可控硅(固态继电器)等开关器件,自动改变抽头位置,从而实现输出 电压的稳定,这种稳压器虽然电路简单、稳压范围宽、效率高,但稳压精度低(±8~10%)、 工作寿命短,调整过程中开关元件容易产生干扰,因价格低使用较多,但只适用于家用空调 器等供电;采用补偿环节实现输出电压稳定的稳压器,一些资料叫做净化交流稳压电源,其 基本原理也是调节电抗器,与早期的 614 稳压器有很多相似之处,由于采用电子电路,稳压 精度较高、响应快、电路简单,但输入侧电流失真度大、输出电压对输入电压存在相移、由 于价格适中等优点,应用比较多;采用高频脉宽调制技术实现稳压,控制功能强,易于实现 智能化,是具有前途的交流稳压电源,因其电路复杂,价格较高,一般场合使用较少。
关于交流稳压器的专门资料并不多见,一些维修资料散见于一些杂志和报刊,现在许多 厂家出于一些原因很少配图纸,致使一些电器维修人员对各种稳压器的原理难以获得全面的 了解,常常给维修带来困难。其实,不管是那种类型的交流稳压器,都是由常规的基础电路 所组成,对于基础电路知识较好的电器修理人员,维修并不困难。笔者在实际工作中,结合 具体实物绘制出电路图,并对电路原理进行简要的分析,希望能够给电器维修人员一些参考。 图一是这种稳压器的方框图, T1 为自耦变压器,与铁芯电感 L3 及双向可控硅 SCR 串 联之后接入市电,当市电电压或负载波动引起输出电压变化时,通过采样电路、比较器及触 发器控制双向可控硅的导通角度,改变通过的电流,进而改变补偿电压△U 的大小及相位, 从而达到稳定输出电压的目的。L3 用来平滑可控硅通过的电流波形,L2、C2 组成三次谐波 串联揩振支路,L1、C1 组成五次谐波串联谐振支路,用来滤出高次谐波改善电流及输出电 压波形。为了防止稳压电源失控出现的高压,电路中还设置了输出过压保护电路,通过继电
器 J 切断回路对负载实现保护。[Page]
补偿型交流稳压电源的一般原理及维修(图) 第1张
补偿型交流稳压电源的一般原理及维修(图) 第2张
双向可控硅是这种稳压器中的调节元件,从电路图中不难看出,双向可控硅和电抗器
L3 与自耦变压器 TI 是串联的,改变可控硅的导通角就改变了自耦变压器原边的激磁电流, 反映在输出 A-C 两端的就是电压变化。如果 A-C 两端电压升高,通过控制电路令可控硅的 导通角减小,激磁电流也减小,A-C 电压随之降低;反之,当 A-C 两端电压降低,通过控
 
制电路令可控硅的导通角加大,激磁电流就会增大,A-C 电压随之升高,自动调节的结果, 保证了  A-C  两端电压基本不变。这些过程与直流线性稳压器的控制十分相似,也与我们常 见的开关电源的稳压有许多相似之处,仅仅是调整元件类型不同带来控制方式的差异,可控 硅通过导通角改变其等效电阻,调整管通过基极电流改变其等效电阻,开关管通过基极脉冲 的宽窄改变其等效电阻。
在图二具体电路中,IC2 产生与电源同步的锯齿波,同步信号由 D1-D4 从 L3 两端获得, 经过光电耦合器的三极管获得交流电的过零脉冲。如果从 A-B 或者 A-C 两端获得同步信号, 由于存在着电压的相位移,将会降低稳压性能;全波整流电路用来将正弦波的两个半周变换 成极性一致的半波,光电耦合器将 L3 两端的高电压与其他电子电路隔离,三极管部分完成 正弦半波至过零脉冲的转换;NE555 的 6 脚为高电平触发端,2 脚为低电平触发端,在脉冲 的激励下,由 IC2 的 7 脚输出与市电同步的锯齿波作为下级比较触发电路的信号,Q1 组成 的恒流电路用来改善锯齿波的线性。图三是过零脉冲(TP1)和锯齿波(TP2)实测波形。
补偿型交流稳压电源的一般原理及维修(图) 第3张
图三、过零脉冲与锯齿波
补偿型交流稳压电源的一般原理及维修(图) 第4张
图四、比较器输入与输出波形
IC5 和 IC4 组成比较电路,用来将锯齿波与稳压输出电路过来的取样信号进行比较,从
IC4 的 8 脚输出时刻不同的触发脉冲控制可控硅的导通与关断,图四是比较器 IC4 输入(TP2) 与输出(TP3)波形,图五是可控硅控制端(TP4)与输出端(TP5)的波形。采样信号是从稳 压器输出电路中获得的,经过 D13-D16 整流滤波之后的直流电压加在 IC5 的同相输入端,
W2 串联在采样信号电路中,一般安装在面板上,用来人工设定输出电压值,改变 W2 的阻 值,实际上改变了比较电路 IC4 九脚的门限电压值,从而改变了与锯齿波信号比较之后输出 脉冲的时刻,实现了触发脉冲的相位移动,完成了可控硅导通角度的改变。

补偿型交流稳压电源的一般原理及维修(图) 第5张
图五、可控硅触发端与输出端波形
补偿型交流稳压电源的一般原理及维修(图) 第6张
图六、稳压器输出波形


为了防止稳压器失控输出电压增高损坏所带负载,由  IC3、Q2  和继电器组成过压保护 电路,稳压器正常工作时,继电器常闭触点接通。过压保护采样信号取自 D9-D12 整流之后 的直流电压,正常工作时,IC3 反相输入端 6 脚电压高于同相输入端 5 脚,7 脚输出端为低 电平,三极管 Q2 截止,继电器没有电流通过,由常闭触点接通稳压电路的回路;当输出增 高至 260V 时,IC3 的 5 脚电压增高,7 脚输出高电平,三极管 Q2 导通,继电器工作,切断 常闭触点实行保护,与此同时,与继电器线圈并联的蜂鸣器和发光管工作实现过压报警。 由于稳压器为大功率设备,而且与市电相连,检修时除了常规的检修方式,需要注意以 下几点,如果采用示波器进行测试最好用隔离变压器隔离仪器,也可以将设备放在工作台上 操作,但人体一定要与地悬空隔离,并养成单手操作的习惯;滤波电路由于工作在串联谐振 状态,电感或电容两端有很高的电压,测试时需要注意仪表和人身安全;控制电路与市电电 路混在一起,测试波形或者电压时应以图纸中的元件公共点作为虚地,图纸中已用较粗的线[Page]
条表示。


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