調節高壓電源雖然常見,但通常只提供恒流和恒壓工作模式。這個增加了恒功率(EI產品)模式。
精心的電路設計允許將單元的100W功能安裝到不通風的機架式機箱中,其尺寸僅為3-1/2x14x19英寸。此外,沒有高壓在其中使用半導體(二極管除外)。電壓輸出為50至1000V,高達100W,優于0.01%調節。在電流模式下,該裝置可提供最大100mA的電流,穩定性為0.01%。最后,當調節功率(EI)時,輸出提供高達100W,穩定性為0.01%。
兩種切換和串聯通過調節技術(圖1)。該儀器的功能是通過FET輸入操作(伺服)放大器控制對波動式do-to-dc逆變器的輸入功率。其中一個放大器的輸入參考精確可變電壓。另一個輸入通過合適的電路連接到逆變器的整流和濾波輸出。
考慮作為一個單元,通過調節器和轉換器作為電容放大器反饋環路中的放大器。當從“電壓感測”網絡獲得反饋時,產生恒定電壓輸出。從“電流檢測”網絡中獲取它會導致負載的恒定電流。最后,當來自電壓感應和電流感應網絡的輸入乘以乘法器電路時,負載會接收恒定功率。
無論逆變器輸出設置如何,預斬波器都會在通過調節器上保持一個小的固定電壓。它通過以類似于燈泡調光器的方式從全波整流器同步切割120Hz峰值來實現這一點。這將通過穩壓器的功耗限制在可接受的水平。如果沒有這樣做,耗散量就會過大,尤其是在低電壓輸出設置下。
Crowbarring在檢測到負載中過多的電流或負載壓降時,通過關閉電源來防止過載。
庫克參觀電路
現在將借助詳細的原理圖(圖2)討論電路的細節。查看“放大器放大器”部分,參考穩定性結果,使用1N944B溫度補償齊納二極管(D7),其輸出在凱文 - 瓦利電位計上的標度為10.000V。電位器輸出偏置1023 FET放大器A1,用作精密伺服放大器。其20 pA偏置電流確保電位器上的負載誤差不可忽略。 A1的輸出通過2N2102下拉晶體管Q5驅動Q6/Q7對,一個2N2102-2N3442達林頓調節器。 Q7的收集器由預切器的輸出提供直流電,這將在后面描述。 Q7的發射器驅動環形變壓器T1。
逆變器的寬動態范圍歸功于2N2528晶體管(Q8,Q9) )具有低飽和電壓,良好的β線性和合理的速度。他們允許逆變器在低輸出電壓下運行,在高輸出電壓下性能損失很大。變壓器的輸出由全波橋整流,每個橋上采用兩個1N5061。堆疊允許使用額定電壓僅為800V的二極管。由1-vF電容提供的濾波足以滿足方波輸出。
越高越好
電壓反饋由濾波輸出的99到1分頻得出。另一方面,電流反饋信號被分成了可選擇的開關可選范圍。這促進了設置和保持電流反饋信號的高水平 - 因此易于使用。即使在開關操作期間,“短路開關”選擇方案也能保證反饋。
單位增益跟隨器,A2和A3將電流和電壓信號轉換為低阻抗,以驅動4455乘法器。阻抗變換還允許通過電壓表或多路復用數據采集系統容易地監視各個信號。可切換的儀表M1提供負載處的電壓或電流的“球場”指示。 A1和A2饋電,從而為電源工作模式提供反饋信號。調節模式開關S2選擇將哪個反饋信號(E,W或I)發送到伺服放大器A1,從而確定儀器的調節模式。 R2,一個22 MO的電阻器,可以防止伺服環路在運行模式開關時存在的瞬態條件下運行。
正如可能懷疑的那樣,伺服回路非常振蕩。包括C3和C4以保證穩定性,但也減慢了它的速度。 Loopresponse大約是75毫秒(無負載到滿負載),sotransient響應顯然不是這個電路的強項。
預切斷器保持恒定下降
預切斷器是無論逆變器的需求條件如何,基本上都是一個伺服器,它可以保持晶體管Q7在恒定的低電壓下工作。這降低了耗散和保險可靠性。 A4在Q7pass元素上以差異方式顯示。 A4的負輸入通過10V齊納二極管D5進行偏置,其輸出電壓與放大器A5的120 Hz線路同步斜坡相比較。該運算放大器用作脈沖寬度調制器,驅動Q3,Q4組合,提供相位控制的C2和Q7的集電極。二極管D4確保當120 Hz信號低于電容器的直流電壓時Q4不會反向偏置。
由于A4的負輸入通過10V齊納二極管,Q7的發射極總是低于集電極10V,盡管需要逆變器輸入功率。這個10V的值足夠低,可以保持下降,但又高到足以確保良好的調節特性。
在循環中循環
那些閱讀本文的戰斗傷痕退伍軍人將通過在伺服回路中運行伺服回路,可以實現令人不快的驚喜。在這里,通過給出比主伺服回路更早的切換器響應時間來避免這些尷尬。 C1,即A4上的2.2μF電容滿足此條件。
120 Hz參考斜坡通過2N2646單結晶體管Q2到達A5。反過來,Q2由2N2907電流源Q1驅動。 SCR1,D1和R1-連接到-15V-確保斜坡的真正零伏復位。 D2和D3提供同步信號,這種信號不能從橋式整流器中產生,因為橋式輸出波形受到Q8和Q9發射的相位角的嚴重影響。
攜帶撬棍保護
1339放大器(A6)有助于保護電源免受過大的輸出電流的影響。放大器會查看電流反饋信號,并在信號超過10V時將其輸出擺幅為正飽和。反過來,SCR2被觸發并接通逆變器驅動信號,導致電源關閉。“過載指示燈(I1)將提示操作員注意這種情況。要復位,按下”過載復位“按鈕,換向可控硅并使逆變器能夠接收偏置電壓D6,即Q6基線中的1N914,可確保SCR出廠時的干凈關斷。
過電壓保護由D10,D9和D8提供, 10V齊納二極管和1N914,連接在“電壓”輸出信號和SCR2之間。這種安排可防止在“電流°”或“功率”調節模式下,在負載斷電時電源不會流失。
防止災難
供應的物理布局不受批評,除了點接地考慮因素對任何精密電路的影響。逆變器返回(來自Q8和Q9集電極)包含快速,高電流尖峰,應該直接返回供電。參考二極管,其電位計和放大器的返回也很關鍵。它們也應該直接連接到電源地。
特別隱蔽的故障可能是由于預斬波器電路中的故障造成的。作為示例,假設Q4中的發射極到集電極短路。然后,所有120 Hz波形將提供給3500μF積分電容,Q7集電極的直流電位將上升到最大電壓。然而,電源將繼續以明顯正常的方式運行 - 也就是說,直到Q7達到其熔化狀態。這種最不受歡迎的狀態是由安裝在Q7旁邊的175°F熱敏開關(S5)預防的。關閉開關將使變壓器初級保險絲熔斷。
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