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江蘇邱成機(jī)電有限公司
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江蘇邱成機(jī)電有限公司是一家集研發(fā)、工程、銷售、技術(shù)服務(wù)于一體的現(xiàn)代化企業(yè)，是國內(nèi)自動化領(lǐng)域具競爭力的設(shè)備供應(yīng)商。公司主要經(jīng)營歐美和日韓 等發(fā)達(dá)國家的機(jī)電一體化設(shè)備、高精度分析檢測儀器、環(huán)境與新能源工業(yè)設(shè)備及電動工具等工控自動化產(chǎn)品。 
憑借專業(yè)*的技術(shù)與商務(wù)團(tuán)隊， 公司在為客戶帶來優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的同時還可提供自動化工程技術(shù)服務(wù)及成套解決方案。1955年美國的科學(xué)家羅那（G.H.Royer）首先研制成功了利用磁芯的飽和來進(jìn)行自激振蕩的晶體管直流變換器。此后，利用這一技術(shù)的各種形式、精益求精的直流變換器不斷涌現(xiàn)，從而取代了早期采用的壽命短、可靠性差、

轉(zhuǎn)換效率低的旋轉(zhuǎn)和機(jī)械振子示換流設(shè)備。由于晶體管直流變換器中的功率晶體管工作在開關(guān)狀態(tài)，由此而制成的穩(wěn)壓電源輸出的組數(shù)多、極性可變、效率高、體積小、重量輕，因而當(dāng)時被廣泛地應(yīng)用于航天及軍事電子設(shè)備。由于那時的微電子設(shè)備及技術(shù)十分落后，不能制作出耐壓高、開關(guān)速度較高、功率較大的晶體管，所以這個時期的直流變換器只能采用低電壓輸入，并且轉(zhuǎn)換的速度也不是太高。
60年代開始，由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了高反壓的晶體管，從此直流變換器就可以直接由市電經(jīng)整流、濾波后輸入，不再需要工頻變壓器降壓了，從而極大地擴(kuò)大了它的應(yīng)用范圍，并在此基礎(chǔ)上誕生了無工頻降壓變壓器的開關(guān)電源。省掉了工頻變壓器，又使開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積和重量大為減小，開關(guān)穩(wěn)壓電源才真正做到了效率高、體積小、重量輕。
70年代以后，與這種技術(shù)有關(guān)的高頻，高反壓的功率晶體管、高頻電容、開關(guān)二極管、開關(guān)變壓器的鐵芯等元件也不斷地研制和生產(chǎn)出來，使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源得到了飛速的發(fā)展，并且被廣泛地應(yīng)用于電子計算機(jī)、通信、航天、彩色電視機(jī)等領(lǐng)域，從而使無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源成為各種電源的。
使用穩(wěn)壓電源的必要性
隨著社會飛速前進(jìn)，用電設(shè)備與日俱增。但電力輸配設(shè)施的老化和發(fā)展滯后，以及設(shè)計不良和供電不足等原因造成末端用戶電壓的過低，而線頭用戶則經(jīng)常電壓偏高。對用電設(shè)備特別是對電壓要求嚴(yán)格的高新科技和精密設(shè)備，猶如沒有上保險。
不穩(wěn)定的電壓會給設(shè)備造成致命傷害或誤動作，影響生產(chǎn)，造成交貨期延誤、質(zhì)量不穩(wěn)定等多方面損失。同時加速設(shè)備的老化、影響使用壽命甚至燒毀配件，使業(yè)主面臨需要維修的困擾或短期內(nèi)就要更新設(shè)備，浪費資源；嚴(yán)重者甚至發(fā)生安全事故，造成不可估量的損失。 [1]  [2] 
主要功能編輯 語音
穩(wěn)定電壓
穩(wěn)壓電源
穩(wěn)壓電源
當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載出現(xiàn)瞬間波動時，穩(wěn)壓電源會以10-30ms的響應(yīng)速度對電壓幅值進(jìn)行補(bǔ)償，使其穩(wěn)定在±2%以內(nèi)。
多功能綜合保護(hù)
穩(wěn)壓器除了最基本的穩(wěn)定電壓功能以外，還應(yīng)具有過壓保護(hù)（超過輸出電壓的+10%）、欠壓保護(hù)（低于輸出電壓的-10%）、缺相保護(hù)、短路過載保護(hù)最基本的保護(hù)功能。
尖脈沖抑制
電網(wǎng)有時會出現(xiàn)幅值很高，脈寬很窄的尖脈沖，它會擊穿耐壓較低的電子元件。穩(wěn)壓電源的抗浪涌組件能夠?qū)@樣的尖脈沖起到很好的抑制作用。
隔離傳導(dǎo)性EMI電磁干擾（可選）：
數(shù)控設(shè)備多采用AC/DC整流+PFC高頻功率因數(shù)校正，自身有一定的干擾性同時對干擾源也有嚴(yán)格要求。穩(wěn)壓電源的濾波組件能夠有效隔離電網(wǎng)對設(shè)備的干擾同時也能有效隔離設(shè)備對電網(wǎng)的干擾。
防雷
應(yīng)具有的防雷擊能力。 [3] 
工作原理編輯 語音
圖1 穩(wěn)壓電源工作原理圖
圖1 穩(wěn)壓電源工作原理圖

工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、 整流、濾波后成為一穩(wěn)定的直流電。圖中其余部分是起電壓調(diào)節(jié)，實現(xiàn)穩(wěn)壓作用的控制部分。電源接上負(fù)載后，通過采樣電路獲得輸出電壓，將此輸出電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓，則將誤差值經(jīng)過放大電路放大后送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到和基準(zhǔn)值相等；如果輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓，則通過調(diào)節(jié)器使輸出減小。
穩(wěn)壓器電路由電源電路、電壓檢測控制電路、過電壓保護(hù)組成，如圖1所示。電源電路由調(diào)壓變壓器T的W4、W5繞組和整流二極管VDl-VD4、濾波電容器Cl、C2組成。電壓檢測控制電路由電阻器R-R7、電位器RPl、Rm、穩(wěn)壓二極管VS、電容器C3、C4和運(yùn)算放大器集成電路IC（Nl-N3）組成。過電壓保護(hù)電路由IC內(nèi)部的N3、晶體管V3、電阻器Rl2和繼電器K組成。自動調(diào)壓電路由電阻器R8-Rll、晶體管Vl、V2、直流電動機(jī)M、滑動觸頭和T的Wl-W3繞組組成。將交流穩(wěn)壓器的輸大端與市電相接后，在T的W4、W5繞組上產(chǎn)生了感應(yīng)電壓。該電壓經(jīng)VDl-VD4整流及Cl、C2濾波后，為IC和Vl、V2等提供 士l2V不穩(wěn)定工作電壓。+l2V電壓還有其他作用。經(jīng)Rl-R3分壓、VS穩(wěn)壓后，分別為Nl-N3的反相輸入端提供基準(zhǔn)電壓；為過電壓保護(hù)電路申的K和V3提供工作電源；經(jīng)R4、RP2、R6分壓后，為Nl和N2的正相輸入端提供檢測電壓；經(jīng)R7、RPl、R5分壓后，為N3的正相輸入端提供檢測電壓。
Nl-N3將正相輸大端的檢測電壓與反相輸大端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，用產(chǎn)生的誤差電壓去控制自動調(diào)壓電路。
當(dāng)市電電壓正常時，Nl和N2的輸出端電壓為OV，Vl和V2均處于截止?fàn)顟B(tài)，電動機(jī)M不工作。
當(dāng)市電電壓偏低時，Nl和N2輸出低電平，使V2導(dǎo)通，Vl截止，M逆時針旋轉(zhuǎn)，通過滑壁臂驅(qū)動滑動觸頭移動，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸 （T的Wl、W2繞組共設(shè)置了21個電壓抽頭，每一檔的電壓調(diào)節(jié)范圍為5V），通過T的W2繞組來提升輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓升至220V時，V2截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高時，Nl和N2均輸出高電平，使Vl導(dǎo)通，V2截止，M順時針旋轉(zhuǎn)，通過滑臂驅(qū)動滑動觸頭移動，與T相應(yīng)的電壓抽頭接觸，通過T的Wl繞組來降低輸出電壓。當(dāng)輸出交流電壓降至220V時，Vl截止，M停轉(zhuǎn)。當(dāng)市電電壓偏高超過260V時，N3因正相輸入端電壓高于反相輸入端電壓而輸出低電平，使V3截止，，K釋放，其常閉觸頭接通交流電壓的輸出回路。當(dāng)市電電壓為160-260V時，N3因正相輸入端電壓低于反相輸入端電壓而輸出高電平，使V3導(dǎo)通，K吸合，其常閉觸頭斷開，從而保證負(fù)載（用電器）不會因過電壓而損壞。 [3] 
選購編輯 語音
元器件選擇
R8和R9均選用lW金屬膜電阻器，其余各電阻器選用1/4W或l/2W金屬膜電阻器。
穩(wěn)壓電源

穩(wěn)壓電源
RPl和RP2均選用精密可變電阻器。
Cl-C4均選用耐壓值為16V的鋁電解電容器。
VDl-VD4均選用lN5404型硅整流二極管。
VS選用1/2W、6V的硅穩(wěn)壓二極管，例如lN5233A或lN5995B等型號。
Vl選用DSl5或2SC2073型硅NPN晶體管；V2選用CSl5或2SA940型硅PNP晶體管；V3選用S805O或C8050型硅NPN晶體管。
IC選用LM324型運(yùn)算放大集成電路。
M選用l2V直流電動機(jī)。
K選用JRX-l3F型l2V直流繼電器，使用時將其兩組常閉觸頭并聯(lián)，以增大電流負(fù)荷。
采用300-500W的電源變壓器改制。先計算出匝/伏比等有關(guān)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行繞制，每5V處取出一抽頭并作好標(biāo)記。先繞Wl-W3繞組，后繞W4和W5繞組。將T各抽頭的外接點與滑臂的滑動觸頭分別裝在兩塊*一樣的印制板上，粘合后對應(yīng)連接?；蹫樯稀⑾聝善褪?，印制板夾在其中間，使其在滑動時接觸良好?；凵晷难b上齒輪，電動機(jī)M通過齒輪變速后驅(qū)動滑臂移動。
電路調(diào)試
調(diào)試時，先將RPl和R陀的動觸頭調(diào)至中間位置，在交流穩(wěn)壓器的輸入端接上一臺手動調(diào)壓器，在輸出端接上電壓表，調(diào)整調(diào)壓器使輸入交流電壓為220V，然后調(diào)節(jié)R陀的阻值，使M在輸出電壓為220V時停轉(zhuǎn)。
斷開M的引線 （滑動觸頭應(yīng)接在-220V處），

調(diào)整RPl，使輸人電壓調(diào)至230V時，K立即吸合即可。 [2] 
特點編輯 語音
優(yōu)點
1）功耗小，效率高。在圖1中的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路中，晶體管V在激勵信號的激勵下，它交替地工作在導(dǎo)通—截止和截止—導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度很快，頻率一般為50kHz左右，在一些技術(shù)先進(jìn)的國家，可以做到幾百或者近1000kHz。這使得開關(guān)晶體管V的功耗很小，電源的效率可以大幅度地提高，其效率可達(dá)到80%。
2）體積小，重量輕。從開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理框圖可以清楚地看到這里沒有采用笨重的工頻變壓器。由于調(diào)整管V上的耗散功率大幅度降低后，又省去了較大的散熱片。由于這兩方面原因，所以開關(guān)穩(wěn)壓電源的體積小，重量輕。
3）穩(wěn)壓范圍寬。從開關(guān)穩(wěn)壓電源的輸出電壓是由激勵信號的占空比來調(diào)節(jié)的，輸入信號電壓的變化可以通過調(diào)頻或調(diào)寬來進(jìn)行補(bǔ)償，這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時，它仍能夠保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。所以開關(guān)電源的穩(wěn)壓范圍很寬，穩(wěn)壓效果很好。此外，改變占空比的方法有脈寬調(diào)制型和頻率調(diào)制型兩種。這樣，開關(guān)穩(wěn)壓電源不僅具有穩(wěn)壓范圍寬的優(yōu)點，而且實現(xiàn)穩(wěn)壓的方法也較多，設(shè)計人員可以根據(jù)實際應(yīng)用的要求，靈活地選用各種類型的開關(guān)穩(wěn)壓電源。
4）濾波的效率大為提高，使濾波電容的容量和體積大為減少。開關(guān)穩(wěn)壓電源的工作頻率基本上是工作在50kHz，是線性穩(wěn)壓電源的1000倍，這使整流后的濾波效率幾乎也提高了1000倍。就是采用半波整流后加電容濾波，效率也提高了500b倍。在相同的紋波輸出電壓下，采用開關(guān)穩(wěn)壓電源時，濾波電容的容量只是線性穩(wěn)壓電源中濾波電容的1/500—1/1000。
5）電路形式靈活多樣。例如，有自激式和他激式，有調(diào)寬型和調(diào)頻型，有單端式和雙端式等等，設(shè)計者可以發(fā)揮各種類型電路的特長，設(shè)計出能滿足不同應(yīng)用場合的開關(guān)穩(wěn)壓電源。
缺點
開關(guān)穩(wěn)壓電源的缺點是存在較為嚴(yán)重的開關(guān)干擾。開關(guān)穩(wěn)壓電源中，功率調(diào)整開關(guān)晶體管V工作在開關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流通過電路中的其他元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會嚴(yán)重地影響整機(jī)的正常工作。此外由于開關(guān)穩(wěn)壓電源振蕩器沒有工頻變壓器的隔離，這些干擾就會串入工頻電網(wǎng)，使附近的其他電子儀器、設(shè)備和家用電器受到嚴(yán)重的干擾。

由于國內(nèi)微電子技術(shù)、阻容器件生產(chǎn)技術(shù)以及磁性材料技術(shù)與一些技術(shù)先進(jìn)國家還有一定的差距，因而造價不能進(jìn)一步降低，也影響到可靠性的進(jìn)一步提高。所以在中國的電子儀器以及機(jī)電一體化儀器中，開關(guān)穩(wěn)壓電源還不能得到十分廣泛的普及及使用。特別是對于無工頻變壓器開關(guān)穩(wěn)壓電源中的高壓電解電容器、高反壓大功率開關(guān)管、開關(guān)變壓器的磁芯材料等器件，在中國還處于研究、開發(fā)階段。在一些技術(shù)先進(jìn)國家，開關(guān)穩(wěn)壓電源雖然有了一定的發(fā)展，但在實際應(yīng)用中也還存在一些問題，不能十分令人滿意。這暴露出開關(guān)穩(wěn)壓電源的又一個缺點，那就是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，維修麻煩。對此，如果設(shè)計者和制造者不予以充分重視，則它將直接影響到開關(guān)穩(wěn)壓電源的推廣應(yīng)用。當(dāng)今，開關(guān)穩(wěn)壓電源推廣應(yīng)用比較困難的主要原因就是它的制作技術(shù)難度大、維修麻煩和造價成本較高。 [2] 
分類編輯 語音
常用的穩(wěn)壓電源有：①鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓器。由飽和扼流圈與相應(yīng)的電容器組成，具有恒壓伏安特性。②磁放大器式交流穩(wěn)壓器。將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)而成，利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓。③滑動式交流穩(wěn)壓器。通過改變變壓器滑動接點位置穩(wěn)定輸出電壓。④感應(yīng)式交流穩(wěn)壓器?？扛淖冏儔浩鞔?、初級電壓的相位差，使輸出交流電壓穩(wěn)定。⑤晶閘管交流穩(wěn)壓器。用晶閘管作功率調(diào)整元件。穩(wěn)定度高、反應(yīng)快且無噪聲。但對通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。20世紀(jì)80年代以后，又出現(xiàn)3種新型交流穩(wěn)壓電源：補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器。數(shù)控式和步進(jìn)式交流穩(wěn)壓器。凈化式交流穩(wěn)壓器。具有良好隔離作用，可消除來自電網(wǎng)的尖峰干擾。
交流電源
又稱交流穩(wěn)壓器。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是電子計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到各工業(yè)、科研領(lǐng)域后，各種電子設(shè)備都要求穩(wěn)定的交流電源供電，電網(wǎng)直接供電已不能滿足需要，交流穩(wěn)壓電源的出現(xiàn)解決了這一問題。常用的交流穩(wěn)壓電源有：
電力穩(wěn)壓器
電力穩(wěn)壓器
①鐵磁諧振式交流穩(wěn)壓器。由飽和扼流圈與相應(yīng)的電容器組成，具有恒壓伏安特性。
②磁放大器式交流穩(wěn)壓器。將磁放大器和自耦變壓器串聯(lián)而成，利用電子線路改變磁放大器的阻抗以穩(wěn)定輸出電壓。
③滑動式交流穩(wěn)壓器。通過改變變壓器滑動接點位置穩(wěn)定輸出電壓。
④感應(yīng)式交流穩(wěn)壓器。靠改變變壓

器次、初級電壓的相位差，使輸出交流電壓穩(wěn)定。
⑤晶閘管交流穩(wěn)壓器。用晶閘管作功率調(diào)整元件。穩(wěn)定度高、反應(yīng)快且無噪聲。但對通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。20世紀(jì)80年代以后，又出現(xiàn)3種新型交流穩(wěn)壓電源：補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器。數(shù)控式和步進(jìn)式交流穩(wěn)壓器。凈化式交流穩(wěn)壓器。具有良好隔離作用，可消除來自電網(wǎng)的尖峰干擾。
數(shù)控穩(wěn)壓電源：是通過觀察區(qū)在設(shè)備輸出端取樣，對現(xiàn)時電壓跟額定電壓作出比較、核對，如比較為負(fù)值，則發(fā)送數(shù)據(jù)到中央處理器（CPU），由中央處理器作出電壓加的命令。同時，檢測區(qū)檢測半導(dǎo)體是否已開、關(guān)。確認(rèn)無誤后，中央處理器做出電壓加的命令控制半導(dǎo)體工作，從而達(dá)到額定電壓的標(biāo)準(zhǔn)。如果正值，中央處理器則做出電壓減的命令，整個過程全部數(shù)字化只需0.048秒時間。
本設(shè)備將瞬間反復(fù)變化的電壓通過數(shù)字控制回路穩(wěn)定來確保輸出電壓始終為額定電壓。
采用數(shù)碼式控制原理監(jiān)控電壓的變化，通過電子晶閘開關(guān)調(diào)整變壓器的TAP來始終保持穩(wěn)定的輸出電壓的數(shù)碼式電源穩(wěn)壓器（DIGITAL TAPCHANGING METHOD）。
直流電源
又稱直流穩(wěn)壓器。它的供電電壓大都是交流電壓，當(dāng)交流供電電壓的電壓或輸出負(fù)載電阻變化時，穩(wěn)壓器的直接輸出電壓都能保持穩(wěn)定。穩(wěn)壓器的參數(shù)有電壓穩(wěn)定度、紋波系數(shù)和響應(yīng)速度等。前者表示輸入電壓的變化對輸出電壓的影響。紋波系數(shù)表示在額定工作情況下，輸出電壓中交流分量的大??；后者表示輸入電壓或負(fù)載

急劇變化時，電壓回到正常值所需時間。直流穩(wěn)壓電源分連續(xù)導(dǎo)電式與開關(guān)式兩類。前者由工頻變壓器把單相或三相交流電壓變到適當(dāng)值，然后經(jīng)整流、濾波，獲得不穩(wěn)定的直流電源，再經(jīng)穩(wěn)壓電路得到穩(wěn)定電壓（或電流）。這種電源線路簡單、紋波小、相互干擾小，但體積大、耗材多，效率低（常低于40%～60%）。后者以改變調(diào)整元件（或開關(guān)）的通斷時間比來調(diào)節(jié)輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)壓。這類電源功耗小，效率可達(dá)85%左右，但缺點是紋波大、相互干擾大。所以，80年代以來發(fā)展迅速。從工作方式上可分為：