如何把交流電源變換為直流穩(wěn)壓電源

電子電路工作時(shí)都需要直流電源提供能量，電池因使用費(fèi)用高，一般只用于低功耗便攜式的儀器設(shè)備中。（4）電子濾波器本身沒有穩(wěn)壓功能，但加入穩(wěn)壓二極管之后可以使輸出的直流電壓比較穩(wěn)定。這里討論如何把交流電源變換為直流穩(wěn)壓電源。一般直流電源由如下部分組成：整流電路是將工頻交流電轉(zhuǎn)換為脈動(dòng)直流電。濾波電路將脈動(dòng)直流中的交流成分濾除，減少交流成分，增加直流成分。穩(wěn)壓電路采用負(fù)反饋技術(shù)，對(duì)整流后的直流電壓進(jìn)一步進(jìn)行穩(wěn)定。

(1)半波整流電路：半波整流就是利用二極管的單向?qū)щ娦阅?，使?jīng)變壓器出來的電壓Vo只有半個(gè)周期可以到達(dá)負(fù)載，如下：

(2)全波整流電路：利用副邊有中心抽頭的變壓器和兩個(gè)二極管構(gòu)成如下圖所示的全波整流電路，從圖中可見，正負(fù)半周都有電流流過負(fù)載，提高了整流效率。

初級(jí)端電路上解決瞬時(shí)浪涌電流的典型方法

在電源電路 的初級(jí)端電路上，解決瞬時(shí)浪涌電流 的典型方法是金屬氧化 物可變電阻 （MOV）。這些器件會(huì)將輸入浪涌電流鉗位在一個(gè)電平上，該電平使電源元件能夠不受到影響并正常工作。選擇MOV的主要標(biāo)準(zhǔn)包括工作電壓、能量處理性能和峰值脈沖電流性能。

MOV的工作電壓是MOV能正常工作不會(huì)擊穿 （變?yōu)閷?dǎo)電的）的電壓電平。此外負(fù)載調(diào)整率差的交流電源，輸出阻抗較高而且只具有低峰值電流能力，不能為待測(cè)物提供測(cè)試所需要的峰值電流，這導(dǎo)致更高的測(cè)試失敗率。該電壓通常是首先要決定的參數(shù)，而且很簡(jiǎn)單。要工作電壓，設(shè)備的線電壓則要增加20%，以允許電源系統(tǒng)的電壓增長(zhǎng)。這樣做的目的是保證MOV對(duì)系統(tǒng)中的瞬時(shí)事件做出反應(yīng)，而不對(duì)臨時(shí)狀況做出反應(yīng)。

可編程交流電源是實(shí)驗(yàn)室與科研機(jī)構(gòu)必不可少的工具，在研發(fā)和產(chǎn)品測(cè)試中，對(duì)于輸出電壓或者電流的幅值、頻率、相位、波形等都有一定的要求。在設(shè)定好幅值、頻率、相位等參數(shù)并使之輸出期間，CPU2對(duì)終輸出的信號(hào)進(jìn)行采集并計(jì)算，應(yīng)用PID算法調(diào)節(jié)誤差，使輸出快速且穩(wěn)定地響應(yīng)至設(shè)定值，同時(shí)通過LCD液晶屏顯示各輸出參數(shù)。而我國(guó)市電的規(guī)定為單相50 Hz/220 V或三相50 Hz/380 V的交流電，幅值的調(diào)節(jié)可以直接通過變壓器完成，但頻率和相位的調(diào)節(jié)具有一定難度，且變壓器輸出電壓、電流會(huì)隨負(fù)載變化無法得到穩(wěn)定的交流電源。所以對(duì)于具有穩(wěn)定輸出、參數(shù)可靈活調(diào)節(jié)的可編程交流電源的研究日益迫切。

現(xiàn)有的許多可編程交流電源多采用PWM整流與逆變技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，其輸出頻率、相位等參數(shù)可設(shè)，但輸出精度與分辨率不高，波形質(zhì)量不理想，且硬件實(shí)現(xiàn)過程復(fù)雜，成本高。而我國(guó)市電的規(guī)定為單相50Hz/220V或三相50Hz/380V的交流電，幅值的調(diào)節(jié)可以直接通過變壓器完成，但頻率和相位的調(diào)節(jié)具有一定難度，且變壓器輸出電壓、電流會(huì)隨負(fù)載變化無法得到穩(wěn)定的交流電源。本文介紹的可編程交流電源以兩片STM32F103ZET6處理器為控制核心，一片用于利用其內(nèi)置DAC擬合波形，另一片完成反饋和人機(jī)交互等任務(wù)。作反饋時(shí)，根據(jù)實(shí)際輸出和設(shè)定輸出的差值，應(yīng)用了數(shù)字PID算法調(diào)整輸出，使得輸出能夠快速且穩(wěn)定響應(yīng)至所預(yù)設(shè)的值。該電源具有兩路輸出，各路輸出的幅值、頻率、相位差可不間斷連續(xù)調(diào)整，其中頻率與相位的分辨率分別可達(dá)0.05 Hz、0.25度，各次諧波成分可任意疊加，至31次。各裝置之間可以級(jí)聯(lián)，滿足需多路輸出的測(cè)試場(chǎng)合。