【導(dǎo)讀】穩(wěn)壓器的電源變壓器在使用過程中，空載時(shí)間較長(zhǎng)，穩(wěn)壓電源存在無功損耗，時(shí)間久了就造成不可忽視的能源浪費(fèi)。因此，有必要設(shè)計(jì)一款節(jié)能型交流穩(wěn)壓電源。本文設(shè)計(jì)的節(jié)能型交流穩(wěn)壓電源，經(jīng)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)證明，該方案是可行且可靠的。
在無線電通訊、電子測(cè)量、自動(dòng)控制、電子計(jì)算機(jī)等許多設(shè)備中，供電電源必須具備穩(wěn)定的電壓。但我國(guó)的供電電壓的波動(dòng)范圍相當(dāng)大，這就需要在用電設(shè)備與交流供電電網(wǎng)之間加設(shè)交流穩(wěn)壓設(shè)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(shè)備饋送給用電設(shè)備的實(shí)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(fù)載，且空載時(shí)間較長(zhǎng)，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(fèi)，增加了用戶開支。因此，設(shè)計(jì)節(jié)能型交流穩(wěn)壓電源很有實(shí)際意義。
穩(wěn)壓電路
1、繼電器控制部分和變壓器部分
輸入電壓的波動(dòng)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(dòng)率得到相應(yīng)的輸入電壓，其對(duì)應(yīng)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。
圖1：繼電器控制部分和變壓器原理圖
當(dāng)輸入電壓為165V時(shí)，繼電器J1、J2、J3、J4的主觸頭全部吸合，此時(shí)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(dāng)輸入電壓為176V時(shí)，J1釋放，J2、J3、J4吸合，仍作為升壓變壓器;當(dāng)輸入電壓為198V時(shí)，J1、J2釋放，J3、J4吸合;當(dāng)輸入電壓為209V時(shí)，J1、J2、J3釋放，J4吸合;當(dāng)輸入電壓為242V時(shí)，J1、J2、J3、J4全部釋放，此時(shí)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：
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(hào)，采樣電路與LM393的“-”端相接，基準(zhǔn)電平與LM393“+”端相接。當(dāng)采樣電壓大于基準(zhǔn)電壓時(shí)，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(dòng)作(釋放)。當(dāng)采樣信號(hào)低于基準(zhǔn)電平時(shí)，LM393輸出高電平，MC1413輸出低電平，繼電器動(dòng)作(吸合)。
節(jié)能電路
節(jié)能電路如圖3所示，由5個(gè)IN5404硅整流管(D3～D7)構(gòu)成識(shí)別電路。當(dāng)有負(fù)載時(shí)，回路電流將流經(jīng)IN5404,在A,B兩點(diǎn)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(dāng)無負(fù)載時(shí)，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(fù)載時(shí)線圈內(nèi)電流的無功損耗。
自耦變壓器的設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)自耦變壓器需計(jì)算容量、鐵芯截面積、各繞組匝數(shù)及漆包線徑等參數(shù)。
設(shè)計(jì)實(shí)例
據(jù)上述設(shè)計(jì)電路制造出容量為1kVA的穩(wěn)壓電源，其主要技術(shù)指標(biāo)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(dǎo)概率線徑為1.08～1.15mm，每伏磁通量密度為2.43TV。
結(jié)束語
本文設(shè)計(jì)的節(jié)能型交流穩(wěn)壓電源，主要特點(diǎn)是通過改變自耦變壓器抽頭實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器的波形不失真。經(jīng)樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，調(diào)試已獲得成功，說明該設(shè)計(jì)方案是可行且可靠的。
相關(guān)閱讀：
DIY必備！自制大功率穩(wěn)壓電源【附詳細(xì)電路】
http://www.nong365.cn/power-art/80021443
推薦：一款簡(jiǎn)單的兩用可變直流穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)
http://www.nong365.cn/power-art/80021626
工程師分享：一款可調(diào)穩(wěn)壓電源電路設(shè)計(jì)方案
http://www.nong365.cn/power-art/80021586
