一款智能电量测量仪电源的设计电路

接线图 2023年01月29日 16:41 357 admin

本文设计的电量测量仪强电部分很规范未有改动，在弱电部分串接了一个电流互感器和并接了一个电压互感器，将被测信号经取样前置放大．A/D转换后去CPU处理，增加了供信号处理的直流电源。
该仪器直流电源经测绘如下图（下图）所示，不能适应AC110V的电源。

一款智能电量测量仪电源的设计电路第1张

图1

仪表上的这么多数码管都要靠+5v电源来驱动，所以这是一个负载极不对称的正负双电源。市场上一时又没有买到AC100V～240V进．DC+/-5V双输出的开关电源，但在电子市场只买到了二个韩国三星产笔记本电脑用的交流适配器：AC 100—240V/1.8A进，DC 14V/3A出的开关电源。
采用TDA2030高效功率放大器作互补输出，将单极性电源转换成双极性电源，输出功率大，外围器件也比较少（见下图）。

一款智能电量测量仪电源的设计电路第2张

图2

    TDA2030是德律风根生产的音频功放电路，具有体积小、输出功率大、谐波失真和交越失真小等特点。
    从上图可以看出：把TDA2030接成电压跟随器的形式，正输入端的两个电阻把电源电压的一半提供给le，le输出端的输出刚好是电源电压的一半，把输出作为虚拟的“地”，这个电路的特点是“虚地”，使用时“虚地”与输入电源的接地端必须完全隔离。
    买来器件按图焊接好后接上电源通电测试，发现TDA2030集成块开机冲击电流很大，稳态需要大约30秒的时间．稳态后自身空载电流约为19mA，散热片发烫，虽然能把单电源转换成双电源，但它空载电流这么大．是不理想的。
    为完成改装任务，还得继续上网寻找参考图纸，这次在网上“电子开发社区”找到了很多资料，时基电路555接成无稳态电路，3脚输出频率为20KHz、占空比为1:1的方波。3脚为高电平时，C4被充电；低电平时，C3被充电。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在电路中只充电不放电，充电最大值为EC，将B端接地，在A、C两端就得到+/-EC的双电源。本电路输出电流超过50mA，不满足我们的要求。
    但从中得到了启发：将几个方案组合一下形成了一个新的电路，它由电阻分压器，电压跟随器和并联调整管三个部分组成。具体原理图参见（下图）。

一款智能电量测量仪电源的设计电路第3张

图3

    原理分析：
    电路由R1，R2组成分压器，分压值取出后送入运放同相输入端5，两级运放都接成电压跟随器，第二级运放通过VT1，VT2并联调整管组合成电压跟随器，这样处理的好处是电路始终把Q’钳位在1/2Ec(即虚地的零地位上)。当两路负载不相同时，调整管要工作，运放输出在R3上产生的压降作为VT1，VT2的发射偏置电压，使Q’比Q点低约0.7V。上图接法，通过反馈回路可使两路负载不相同时，也能保持正负电源基本对称。
    本电路是用在仪器直流供电方案，正电源负载大，负电源负载小，由于上臂负载大，下臂负载小，会引起Q’点地位台高，迫使VT2导通，VT1截止，从而使上臂负载的部分电流经VT2分流，使Q’点地位下降，当Q’点地位到达平衡值后，VT2截止。总之，VT2处于不断地调整工作中，所以它的散热器比VT1的散热器温升要高些。
    LM358为双运算放大器，电源电压为3—30V，
    D822为NPN功率三极管．BVceo>=30V，ICm=3A
    B772为PNP功率三极管，BVceo>=-30V，cm=-3A从采用元件的参数可知：本电路适用输入电源在DC 30V以下，输出在正负15V以下的电源转换电路，最好是+/-5V～+/～12V双电源的变换较为可靠，输出电流控制在1A左右较为保险些。
    制作要点：
    1．先把R1．R2分压器和二级电压跟随器焊接好，暂时把运放反相输入端2接在Q点上，通电测试确保从市场上买来的运放LM358是良好的：输入电压为DC 14V，输出的电压为+7V和一7V．从图中可以看出电路功耗为零，证明LM358是好的。
    2．按原理图所示焊接好并联调整管组件，并把运放反相输入端2接在Q’点上，确无误后，通电测试：输入电压为DC 14V．输出的电压为+7V和-7V，从图中可以看出电路功耗为零，证明单电源转双电源电路是好的。
    3．改装三星开关电源：把开关电源塑壳拆下，通电后调节微调电位器，使其单电源输出由原DC 14V调整为DC 16V，并把微调电位器点胶固定牢。接入自做的转换板粘贴在塑壳上，最后插上电源通电测试，读数应为DC +/-8V，说明系统工作良好。
    4．把二台仪器上原变压器用装好的转换器替代，把调压器调到110V，并接上负载带载对比测试一个小时。
    5．换大散热器：经1小时带载检测，发现下臂调整管的散热器发烫，不利于长时间工作，必须把散热器面积增大。把散热器换大后带载连续测试8小时工作非常稳定。配置好美式插头，插座打包好寄到美国的销售公司，改制工作顺利完成。

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