1 引 言
信息時代里，BP機已成為常用的通信工具,。目前,，我國BP機總臺的發(fā)射設(shè)備都采用進(jìn)口設(shè)備，其輸出電壓為13．8V,，電流為15～20A,。進(jìn)口電源不帶可控硅部分，而我國電網(wǎng)波動較大,，為此設(shè)計了這種低成本穩(wěn)壓電源,。該設(shè)計在串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源的基礎(chǔ)上加裝了可控硅相位控制裝置，用調(diào)整管兩端壓降來控制可控硅觸發(fā)的導(dǎo)通角,，維持調(diào)整管壓降不變,，從而設(shè)計出跟蹤式大功率直流穩(wěn)壓電源。該穩(wěn)壓電源限制了調(diào)整管功耗,，實現(xiàn)了大功率,。
該穩(wěn)壓電源主要由單相半控橋整流濾波、線性穩(wěn)壓器及可控硅相位控制等環(huán)節(jié)組成,，并加裝了過流保護(hù),、短路保護(hù)、過熱保護(hù)裝置及顯示部分,。在220V電網(wǎng)電壓波動±15％情況下,，輸出電壓13．8V，輸出電流可達(dá)20A,。由于采用了可控硅相位控制技術(shù),，能將調(diào)整管兩端壓降限制在3V左右，功耗不大于40W,，提高了電源效率,。
當(dāng)輸出電流超過20A時，限流保護(hù)可減小輸出電流,。若輸出短路,，短路保護(hù)輸出封鎖信號關(guān)斷可控硅。調(diào)整管溫度高于60℃時啟動電扇,，溫度低于40℃時關(guān)斷電扇,，溫度高于80℃時關(guān)斷可控硅。該電源采用集成可控硅觸發(fā)器,，雙運算放大器及具有溫度補償?shù)姆€(wěn)壓管作基準(zhǔn)源,，并配有三端穩(wěn)壓器作為輔助電源，實現(xiàn)了高精度,。
2 具體電路實現(xiàn)
電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示,。
該電路選取單向橋式半控整流電路,，降低了成本。大功率或大電流的穩(wěn)壓電源,，一般采用L－C濾波電路,。但是，大電流的濾波電抗器體積大,，重量重，價格也較貴,，因此,，在該穩(wěn)壓電源的設(shè)計中仍采用大電容濾波。線性穩(wěn)壓器部分仍采用串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓器原理,，構(gòu)成一個閉環(huán)反饋系統(tǒng),。主要包括：調(diào)整管，取樣電路,，基準(zhǔn)電壓源,，誤差比較放大器。由于該穩(wěn)壓電源輸出電流20A,，電流很大,，所以，為減小調(diào)整管功耗,，采用并聯(lián)形式,，在本電源中，調(diào)整管用兩個大功率三極管并聯(lián),，使每管流過電流為10A左右,。這樣，每個管子的功耗不大于40W,，減小了調(diào)整管功耗,。調(diào)整管集電極電流為10A左右，因此應(yīng)采用大功率晶體三極管,，選取β＝40～50,，這樣，基極電流應(yīng)達(dá)2×0．3A,，即600mA,。而一般集成運算放大器輸出電流只有幾十毫安級，不能讓比較放大電路的輸出端直接來推動調(diào)整管,，因此在比較放大電路的輸出端與調(diào)整管的基極之間,，加入推動級，此處選擇一個小功率三極管,，構(gòu)成復(fù)合管的形式,。啟動電阻Rc取2k,。防振電容C取10μF。
在穩(wěn)壓電路中,，基準(zhǔn)源是整個穩(wěn)壓系統(tǒng)工作的參考,，穩(wěn)壓的最終效果取決于基準(zhǔn)源的水平。因此,，該電源中,，選用具有溫度補償特性的2CW234系列硅穩(wěn)壓管作為基準(zhǔn)源，并選擇其穩(wěn)定電壓為6．4V,。由特性較好的三端集成穩(wěn)壓器供電,，限流電阻采用精密金屬膜電阻R（溫度系數(shù)約為±1×10－5／℃）。為了減小噪聲的影響,，將穩(wěn)壓管封裝在盛油的小容器里,，噪聲指標(biāo)將會有明顯的改善。
電壓取樣如圖2所示,。分別將調(diào)整管的集－射極電壓經(jīng)電阻分壓,，并將分壓后的射極電壓通過一電阻送入比較放大器反相端；在集電極電壓的取樣電路中串入一穩(wěn)壓管,，由該管決定調(diào)整管壓降大小,。此處選3．3V。并將集電極電壓減去穩(wěn)壓管穩(wěn)壓值后分壓送入比較放大器的同相端,。為保證取樣精度,，應(yīng)使集－射極采樣電阻完全對稱，并選取溫度特性較好,、同一型號的精密金屬膜電阻,。比較放大器采用集成運放并接成負(fù)反饋。
令R1＝R3,，R2＝R4,；設(shè)分壓系數(shù)n＝R2／（R1＋R2）；集成運算放大器輸出為Uo,；放大系數(shù)為K,；調(diào)整管集電極電壓為UC；調(diào)整管發(fā)射極電壓為UE,；A點電壓為UA,；B點電壓為UB；有：
當(dāng)調(diào)整管壓降增大,，UcE上升,，使Uo增大，即觸發(fā)器的控制電壓Ub增大，而集成觸發(fā)器KJ785是負(fù)極型的：控制電壓增大,，導(dǎo)通角減小,。因此，觸發(fā)脈沖后移,，整流輸出減小,。
可控硅整流擔(dān)任第一步的穩(wěn)壓工作，其輸出電壓的變化是由導(dǎo)通角的變化來決定的,。相位控制部分正是根據(jù)調(diào)整管壓降的變化來改變可控硅導(dǎo)通角,，進(jìn)而改變整流濾波電路輸出電壓，將調(diào)整管壓降維持在3V左右,。該穩(wěn)壓電源中,，采用KJ785晶閘管移相觸發(fā)電路。因為作為一種電源產(chǎn)品,，應(yīng)力求在實現(xiàn)同樣功能的前提下，器件性能好,，電路簡單,，實現(xiàn)容易。該觸發(fā)電路可以輸出兩路相差180度的觸發(fā)脈沖,，可在0～180度范圍移相,，可用于控制單相、雙向晶閘管和晶體管,。
KJ785由同步檢測寄存電路,，基準(zhǔn)電源，鋸齒波形成電路,，移相電壓和鋸齒波綜合比較電路與邏輯控制功率放大等部分組成,。鋸齒波斜率決定于9腳外接電阻和10腳外接電容。脈沖寬度由腳外接電容決定,，不接該電容時,，脈沖寬度由內(nèi)接電容決定，約為30μs,。
KJ785只需單電源工作,，觸發(fā)電路為負(fù)極性，即移相電壓增加,，導(dǎo)通角減小,。 同步電壓從5腳輸入，可以直接取自電網(wǎng)電壓,，降壓限流電阻取電網(wǎng)電壓×103Ω,，也可采用同步變壓器隔離輸入。7,，6腳可提供脈沖列和脈沖封鎖的控制端,。
各管腳功能如表1所示,。
由于該穩(wěn)壓電源是大功率電源,，有發(fā)熱量較大的變壓器,、整流二極管、可控硅,、集成穩(wěn)壓器等,，更主要的是，調(diào)整管是大功率晶體管,，發(fā)熱較大,。因此該穩(wěn)壓電源中，采用風(fēng)扇送風(fēng),，選擇價格便宜,、性能很好的熱敏元件AD590，將其加裝在調(diào)整管的散熱片上,。當(dāng)溫度達(dá)60℃左右時,，啟動風(fēng)扇降溫，當(dāng)溫度回落至40℃左右時,，關(guān)閉風(fēng)扇,。當(dāng)溫度高達(dá)85℃時，給可控硅觸發(fā)回路發(fā)出封鎖信號,，關(guān)斷可控硅,，進(jìn)而關(guān)斷電路，避免調(diào)整管過熱損壞,。
電路如圖3所示,。
AD590的外部特性：0℃時，其電流為273μA,；溫度每上升1℃,，電流增加1μA；溫度每下降1℃,，電流減小1μA,；工作溫度為－50℃～＋150℃；為避免比較器頻繁動作或誤動作,，選擇滯環(huán)寬度為1V,。
取R＝40kΩ,；選擇集成運放由單電源＋5V供電,，可由CW78M15分壓得到。
設(shè)溫度65℃時比較器基準(zhǔn)電壓為EmH，有：
設(shè)溫度40℃時比較器基準(zhǔn)電壓為EmL,，有
?。篟1=2k;Rf=10k
校驗：
所以：當(dāng)溫度為61℃時，啟動風(fēng)扇,；當(dāng)降低為40℃時,，關(guān)閉風(fēng)扇。當(dāng)調(diào)整管溫度達(dá)80℃左右時,，比較器輸出零電平,，封鎖可控硅，進(jìn)而關(guān)斷電路,。
該穩(wěn)壓電源中,，短路保護(hù)的功能為當(dāng)檢測到輸出電壓低于2V并延時2s后時，就判斷為短路,。發(fā)出封鎖信號關(guān)斷可控硅,，關(guān)斷電路，防止損壞器件,。
限流保護(hù)的作用是當(dāng)負(fù)載電流超過20A時,，減小調(diào)整管基極電流，使輸出電流減小,。
3 結(jié)束語
這種新型跟蹤式可控硅直流穩(wěn)壓電源成本低，性能較好,，精度較高,，適于BP機發(fā)射臺使用。輸出電壓范圍可達(dá)12V至15V,，電流可達(dá)20A,。該電源的特色部分是相位控制，它兼有可控硅和串聯(lián)反饋穩(wěn)壓器的優(yōu)點,，克服了傳統(tǒng)串聯(lián)反饋調(diào)整型穩(wěn)壓電源中調(diào)整管功耗過大的缺點,。