調(diào)節(jié)高壓電源雖然常見,但通常只提供恒流和恒壓工作模式。這個增加了恒功率(EI產(chǎn)品)模式。
精心的電路設(shè)計允許將單元的100W功能安裝到不通風的機架式機箱中,其尺寸僅為3-1/2x14x19英寸。此外,沒有高壓在其中使用半導體(二極管除外)。電壓輸出為50至1000V,高達100W,優(yōu)于0.01%調(diào)節(jié)。在電流模式下,該裝置可提供最大100mA的電流,穩(wěn)定性為0.01%。最后,當調(diào)節(jié)功率(EI)時,輸出提供高達100W,穩(wěn)定性為0.01%。
穩(wěn)壓器+轉(zhuǎn)換器=放大器
兩種切換和串聯(lián)通過調(diào)節(jié)技術(shù)(圖1)。該儀器的功能是通過FET輸入操作(伺服)放大器控制對波動式do-to-dc逆變器的輸入功率。其中一個放大器的輸入?yún)⒖季_可變電壓。另一個輸入通過合適的電路連接到逆變器的整流和濾波輸出。
考慮作為一個單元,通過調(diào)節(jié)器和轉(zhuǎn)換器作為電容放大器反饋環(huán)路中的放大器。當從“電壓感測”網(wǎng)絡(luò)獲得反饋時,產(chǎn)生恒定電壓輸出。從“電流檢測”網(wǎng)絡(luò)中獲取它會導致負載的恒定電流。最后,當來自電壓感應(yīng)和電流感應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入乘以乘法器電路時,負載會接收恒定功率。
無論逆變器輸出設(shè)置如何,預(yù)斬波器都會在通過調(diào)節(jié)器上保持一個小的固定電壓。它通過以類似于燈泡調(diào)光器的方式從全波整流器同步切割120Hz峰值來實現(xiàn)這一點。這將通過穩(wěn)壓器的功耗限制在可接受的水平。如果沒有這樣做,耗散量就會過大,尤其是在低電壓輸出設(shè)置下。
Crowbarring在檢測到負載中過多的電流或負載壓降時,通過關(guān)閉電源來防止過載。
庫克參觀電路
現(xiàn)在將借助詳細的原理圖(圖2)討論電路的細節(jié)。查看“放大器放大器”部分,參考穩(wěn)定性結(jié)果,使用1N944B溫度補償齊納二極管(D7),其輸出在凱文 - 瓦利電位計上的標度為10.000V。電位器輸出偏置1023 FET放大器A1,用作精密伺服放大器。其20 pA偏置電流確保電位器上的負載誤差不可忽略。 A1的輸出通過2N2102下拉晶體管Q5驅(qū)動Q6/Q7對,一個2N2102-2N3442達林頓調(diào)節(jié)器。 Q7的收集器由預(yù)切器的輸出提供直流電,這將在后面描述。 Q7的發(fā)射器驅(qū)動環(huán)形變壓器T1。
逆變器的寬動態(tài)范圍歸功于2N2528晶體管(Q8,Q9) )具有低飽和電壓,良好的β線性和合理的速度。他們允許逆變器在低輸出電壓下運行,在高輸出電壓下性能損失很大。變壓器的輸出由全波橋整流,每個橋上采用兩個1N5061。堆疊允許使用額定電壓僅為800V的二極管。由1-vF電容提供的濾波足以滿足方波輸出。
越高越好
電壓反饋由濾波輸出的99到1分頻得出。另一方面,電流反饋信號被分成了可選擇的開關(guān)可選范圍。這促進了設(shè)置和保持電流反饋信號的高水平 - 因此易于使用。即使在開關(guān)操作期間,“短路開關(guān)”選擇方案也能保證反饋。
單位增益跟隨器,A2和A3將電流和電壓信號轉(zhuǎn)換為低阻抗,以驅(qū)動4455乘法器。阻抗變換還允許通過電壓表或多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)容易地監(jiān)視各個信號??汕袚Q的儀表M1提供負載處的電壓或電流的“球場”指示。 A1和A2饋電,從而為電源工作模式提供反饋信號。調(diào)節(jié)模式開關(guān)S2選擇將哪個反饋信號(E,W或I)發(fā)送到伺服放大器A1,從而確定儀器的調(diào)節(jié)模式。 R2,一個22 MO的電阻器,可以防止伺服環(huán)路在運行模式開關(guān)時存在的瞬態(tài)條件下運行。
正如可能懷疑的那樣,伺服回路非常振蕩。包括C3和C4以保證穩(wěn)定性,但也減慢了它的速度。 Loopresponse大約是75毫秒(無負載到滿負載),sotransient響應(yīng)顯然不是這個電路的強項。
預(yù)切斷器保持恒定下降
預(yù)切斷器是無論逆變器的需求條件如何,基本上都是一個伺服器,它可以保持晶體管Q7在恒定的低電壓下工作。這降低了耗散和保險可靠性。 A4在Q7pass元素上以差異方式顯示。 A4的負輸入通過10V齊納二極管D5進行偏置,其輸出電壓與放大器A5的120 Hz線路同步斜坡相比較。該運算放大器用作脈沖寬度調(diào)制器,驅(qū)動Q3,Q4組合,提供相位控制的C2和Q7的集電極。二極管D4確保當120 Hz信號低于電容器的直流電壓時Q4不會反向偏置。
由于A4的負輸入通過10V齊納二極管,Q7的發(fā)射極總是低于集電極10V,盡管需要逆變器輸入功率。這個10V的值足夠低,可以保持下降,但又高到足以確保良好的調(diào)節(jié)特性。
在循環(huán)中循環(huán)
那些閱讀本文的戰(zhàn)斗傷痕退伍軍人將通過在伺服回路中運行伺服回路,可以實現(xiàn)令人不快的驚喜。在這里,通過給出比主伺服回路更早的切換器響應(yīng)時間來避免這些尷尬。 C1,即A4上的2.2μF電容滿足此條件。
120 Hz參考斜坡通過2N2646單結(jié)晶體管Q2到達A5。反過來,Q2由2N2907電流源Q1驅(qū)動。 SCR1,D1和R1-連接到-15V-確保斜坡的真正零伏復(fù)位。 D2和D3提供同步信號,這種信號不能從橋式整流器中產(chǎn)生,因為橋式輸出波形受到Q8和Q9發(fā)射的相位角的嚴重影響。
攜帶撬棍保護
1339放大器(A6)有助于保護電源免受過大的輸出電流的影響。放大器會查看電流反饋信號,并在信號超過10V時將其輸出擺幅為正飽和。反過來,SCR2被觸發(fā)并接通逆變器驅(qū)動信號,導致電源關(guān)閉?!斑^載指示燈(I1)將提示操作員注意這種情況。要復(fù)位,按下”過載復(fù)位“按鈕,換向可控硅并使逆變器能夠接收偏置電壓D6,即Q6基線中的1N914,可確保SCR出廠時的干凈關(guān)斷。
過電壓保護由D10,D9和D8提供, 10V齊納二極管和1N914,連接在“電壓”輸出信號和SCR2之間。這種安排可防止在“電流°”或“功率”調(diào)節(jié)模式下,在負載斷電時電源不會流失。
防止災(zāi)難
供應(yīng)的物理布局不受批評,除了點接地考慮因素對任何精密電路的影響。逆變器返回(來自Q8和Q9集電極)包含快速,高電流尖峰,應(yīng)該直接返回供電。參考二極管,其電位計和放大器的返回也很關(guān)鍵。它們也應(yīng)該直接連接到電源地。
特別隱蔽的故障可能是由于預(yù)斬波器電路中的故障造成的。作為示例,假設(shè)Q4中的發(fā)射極到集電極短路。然后,所有120 Hz波形將提供給3500μF積分電容,Q7集電極的直流電位將上升到最大電壓。然而,電源將繼續(xù)以明顯正常的方式運行 - 也就是說,直到Q7達到其熔化狀態(tài)。這種最不受歡迎的狀態(tài)是由安裝在Q7旁邊的175°F熱敏開關(guān)(S5)預(yù)防的。關(guān)閉開關(guān)將使變壓器初級保險絲熔斷。
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