節(jié)能型交流穩(wěn)壓電源設計

在無線電通訊、電子測量、自動控制、電子計算機等許多設備中，供電電源必須具備穩(wěn)定的電壓。但我國的供電電壓的波動范圍相當大，這就需要在用電設備與交流供電電網(wǎng)之間加設交流穩(wěn)壓設備，以確保在供電電網(wǎng)的電壓一旦超出規(guī)定范圍后，經(jīng)交流穩(wěn)壓設備饋送給用電設備的實際交流電壓仍穩(wěn)定在規(guī)定范圍內(nèi)。另外，穩(wěn)壓器的電源變壓器在使用過程中，并非連續(xù)有負載，且空載時間較長，穩(wěn)壓電源存在無功損耗，日積月累，是不可忽視的能源浪費，增加了用戶開支。因此，設計節(jié)能型交流穩(wěn)壓電源很有實際意義。

　　1　穩(wěn)壓電路

　　1.1　繼電器控制部分和變壓器部分

　　輸入電壓的波動范圍為-25%～+10%，輸出電壓要求在220×（1±0.05）V范圍內(nèi)。將輸入電壓分為5檔，可提高輸出電壓的精度。根據(jù)不同的波動率得到相應的輸入電壓，其對應值分別為：

　　165V（下降25%），176V（下降20%），198V（下降10%），209V（下降5%）和242V（升高10%）。

　　繼電器控制部分和變壓器原理如圖1所示。

　　當輸入電壓為165V時，繼電器J1、J2、J3、J4的主觸頭全部吸合，此時自耦變壓器為升壓變壓器，根據(jù)一定的匝數(shù)比，使得輸出電壓為220V;當輸入電壓為176V時，J1釋放，J2、J3、J4吸合，仍作為升壓變壓器；當輸入電壓為198V時，J1、J2釋放，J3、J4吸合；當輸入電壓為209V時，J1、J2、J3釋放，J4吸合；當輸入電壓為242V時，J1、J2、J3、J4全部釋放，此時為降壓變壓器。變壓器電路的輸入、輸出電壓數(shù)據(jù)如表1所示：

　　1.2　穩(wěn)壓控制電路

　　穩(wěn)壓控制電路如圖2所示（圖中方框B，C，D各框內(nèi)電路與方框A同）。市網(wǎng)電壓經(jīng)IN4004整流，由320k8電阻降壓限流，47LF電容濾波，電阻R2與電位器R3（22k8）分壓，取采樣信號，采樣電路與LM393的“-”端相接，基準電平與LM393“+”端相接。當采樣電壓大于基準電壓時，即LM393“-”端電壓高于“+”端電壓，LM393輸出低電平，MC1413輸入低電平，輸出高電平，繼電器則不動作（釋放）。當采樣信號低于基準電平時，LM393輸出高電平，MC1413輸出低電平，繼電器動作（吸合）。

　　2　節(jié)能電路

　　節(jié)能電路如圖3所示，由5個IN5404硅整流管（D3～D7）構(gòu)成識別電路。當有負載時，回路電流將流經(jīng)IN5404，在A，B兩點產(chǎn)生1.2V的交流電壓，再經(jīng)IN4148整流，電容濾波，電阻限流，給MC1413引腳7輸入正偏壓（高于門限電壓），MC1413輸出低電平，引腳10的繼電器J5工作（吸合），用此繼電器來控制自耦變壓器的接地回路。當無負載時，A，B端無電壓，MC1413引腳7為低電平，MC1413引腳10輸出高電平，繼電器釋放，斷開自耦變壓器的接地回路，減少無負載時線圈內(nèi)電流的無功損耗。

　　　　3　自耦變壓器的設計

　　設計自耦變壓器需計算容量、鐵芯截面積、各繞組匝數(shù)及漆包線徑等參數(shù)。

　　4　設計實例

　　據(jù)上述設計電路制造出容量為1kVA的穩(wěn)壓電源，其主要技術(shù)指標如下：輸入電壓范圍165～265V，輸出電壓230×（1±0.05）V，鐵芯截面積22.4cm2，鐵芯外廓32mm×70mm，每伏2.4匝，電磁功率線徑為0.69～0.75mm，傳導概率線徑為1.08～1.15mm，每伏磁通量密度為2.43TV.

　　5　結(jié)束語

　　本文設計的節(jié)能型交流穩(wěn)壓電源，主要特點是通過改變自耦變壓器抽頭實現(xiàn)穩(wěn)壓器的波形不失真。經(jīng)樣機實驗，調(diào)試已獲得成功，說明該設計方案是可行且可靠的。