1.3.5 直流稳压电源
目前电子设备的应用越来越多,无论是在工业现场还是在日常生活中到处都可以见到。而电子设备很多时候都需要稳恒直流电源供电。虽然有些也使用电池这样的稳恒直流电源供电,但更多的是采用将工频低压交流电变换成稳恒直流电的装置,即直流稳压电源。直流稳压电源是指能为负载提供稳定直流电源的电子装置。直流稳压电源的供电电源大都是交流电源,当交流供电电源的电压或负载电阻变化时,电源的直流输出电压都会保持稳定。
直流稳压电源的基本功能主要有以下几点:
(1)输出电压值能够在额定输出电压值以下任意设定和正常工作。
(2)输出电流的稳流值能在额定输出电流值以下任意设定和正常工作。
(3)直流稳压电源的稳压与稳流状态能够自动转换并有相应的状态指示。
(4)对于输出的电压值和电流值可以精确的显示和识别。
(5)有完善的保护电路。直流稳压电源在输出端发生短路及异常工作状态时不应损坏,在异常情况消除后能立即正常工作。
1.特性指标
1)输出电压范围
符合直流稳压电源工作条件情况下,能够正常工作的输出电压范围。该指标的上限是由最大输入-输出电压差和最小输入-输出电压差所规定,而其下限由直流稳压电源内部的基准电压值决定。
2)最大输入-输出电压差
该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下,所允许的最大输入/输出之间的电压差值,其值主要取决于直流稳压电源内部调整晶体管的耐压指标。
3)最小输入-输出电压差
该指标表征在保证直流稳压电源正常工作条件下,所需的最小输入/输出之间的电压差值。
4)输出负载电流范围
输出负载电流范围又称为输出电流范围,在这一电流范围内,直流稳压电源应能保证符合指标规范所给出的指标。
2.功能组成
以GPE4323C型四路输出稳压电源为例,其前面板如图1.3.16所示。
图1.3.16 GPE4323C型四路输出稳压电源的前面板
GPE4323C型稳压电源特点如下:
(1)有四组独立输出,四组均可调电压值,根据需要可使用在输出电压或电流可调的逻辑电路场所或对跟踪模式有需要的场所。
(2)有三种输出模式:独立模式、串联模式和并联模式,通过操作前面板上的跟踪开关来选择。在独立模式下,输出电压和电流各自单独控制。在跟踪模式下,CH1与CH2的输出自动连接成串联或并联,以CH1为主控,CH2为跟随,外部不需要做串/并连接。在串联模式下,输出电压是CH1的2倍;在并联模式下,输出电流是CH1的2倍。
(3)绝缘度:输出端子与底座之间或输出端子与输出端子之间为500 V。
(4)每组输出通道都可工作在恒压源或恒流源模式下。在最大输出电流下,可提供一完全电流额定值、输出电压连续可调的电源。针对大负载,电源可以工作在恒压源模式;而针对小负载可以工作在恒流源模式。当在恒压源模式下(独立或跟踪模式),输出电流(过载或短路)可通过前面板控制。当在恒流源模式下(仅独立模式),最大输出电压(最高限值)可通过前面板控制。当电源输出电流达到目标值时,将自动由恒压源转变为恒流源操作,而当输出电压达到目标值时,电源将自动由恒流源转变为恒压源。
3.使用方法
以GPE4323C型四路输出稳压电源为例介绍直流稳压电源的使用方法。
(1)电源连接,将稳压电源连接上市电。
(2)开启电源。在不接负载的情况下,按下电源总开关,然后开启电源直流输出开关,使电源正常输出工作(一些简单的可调稳压电源只有总电源开关,没有独立的直流输出开关)。此时,电源数字指示即显示出当前工作电压和输出电流。
(3)设置输出电压。通过调节电压设定旋钮,使数字电压表显示出目标电压,完成电压设定。对于有可调限流功能的电源,有两套调节系统分别调节电压和电流。调节时要分清楚,一般调节电压的电位器有“VOLTAGE”字样,调节电流的电位器有“CURRENT”字样。很多入门级产品使用低成本的粗调/细调双旋钮设定,遇到双调节旋钮,先将细调旋钮旋到中间位置,然后通过粗调旋钮设定大致电压,再用细调旋钮精确修正。
(4)设置电流。调节电流旋钮,使电流数值达到预定水平。一般限流可设定在常用最高电流的120%。有的电源没有限流专用调节键,用户需要按照说明书要求短路输出端,然后根据短路电流配合限流旋钮设定限流水平。简易型的可调稳压电源没有电流设定功能,也没有对应的旋钮。
电压和电流均设置好之后,就可以将电源的两个端子与对应的电路进行连接,完成电路的工作。
4.注意事项
一般直流稳压电源在使用过程中,需要注意以下几点:
(1)调节电压时,根据所需要的电压,先调整“粗调”旋钮,再逐渐调整“细调”旋钮,要做到正确配合。例如需要输出12 V电压时,需将“粗调”旋钮调在15 V挡,再调整“细调”旋钮调置12 V,而“粗调”旋钮不应置在10 V挡,否则,最大输出电压达不到12 V。
(2)调整到所需要的电压后,再接入负载。
(3)在使用过程中,如果需要变换“粗调”挡时,应先断开负载,待输出电压调到所需要的值后,再接入负载。
(4)在使用过程中,因负载短路或过载引起保护时,应首先断开负载,然后按动“复原”按钮,也可重新开启电源,电压即可恢复正常工作,待排除故障后再接入负载。
(5)将额定电流不同的各路电源串联使用时,输出电流为其中额定值最小的一路的额定电流值。
(6)每路电源有一个显示区,在A/V不同状态时,分别指示本路的输出电流或者输出电压,通常放在电压指示状态。
(7)每路都有红、黑两个输出端子,红端子表示“+”,黑端子表示“-”,面板中间带有接“大地”符号的黑端子,表示该端子接机壳,与每一路输出没有电气联系,仅作为安全线使用。