带微控制器控制的电源稳压器。方案、说明

带微控制器控制的电源电压稳定器。无线电电子电气工程百科全书

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不幸的是，在我国许多地区，电源电压长期偏离标称值 10 V 超过 220% 已成为普遍现象。随着网络中电压的增加（高达 240 ... 250 V），照明设备的使用寿命会显着降低，变压器电源和冰箱压缩机中电机的发热也会增加。

将电源电压降低到 160 ... 170 V 以下会导致开关电源中关键晶体管的负载显着增加（这可能导致它们过热和随后的热击穿），以及冰箱压缩机中的电机堵塞，这也导致它们过热和输出停止服务。

对于由三相网络供电的单相用电设备，如果从用电设备连接点到四线网络再到变电站的区域中的中性线发生断线，则会出现更大的电压波动。在这种情况下，由于相位不平衡，插座中的电压可以从几十伏到线性 380 V 不等，这将不可避免地导致几乎所有连接到插座的复杂家用电器的损坏。所提出的稳定器将有助于避免与网络中极端电压波动相关的问题。

为了稳定国内条件下的电源电压，主要使用铁磁谐振器。它们的缺点包括输出电压的正弦形式失真（例如，禁止将冰箱连接到这种稳定器），家用稳定器（300 ... 400 W）的功率有限，具有显着的重量和尺寸指标，无法空载工作，网络中高压下的窄稳定范围故障。

补偿稳压器没有这些缺点，其框图如图1所示。一。

带微控制器控制的电源稳压器

它的工作原理是逐步电压校正，通过在监控网络电压电平的微控制器 (MK) 的控制下使用三端双向可控硅开关 Q1-Q2 切换自耦变压器 T6 绕组的抽头来实现。

稳定器中用于估计电源电压幅度的方法实施起来非常简单，并且为该应用提供了足够的测量精度。但是，它对设备的可能使用施加了许多限制。首先，电源电压频率必须保持恒定（50 Hz）。例如，如果电力由自主柴油发电机供电，则可能违反此条件。此外，测量精度随着电源电压波形的非线性失真的增加而降低，这种失真发生在具有明显电感性质的负载的紧密间隔的大功率消费者的操作期间。

该装置的示意图如图2所示。 XNUMX.

（点击放大）

根据内存中记录的程序，MK DD1 在每个周期（20 ms）测量电源电压。从分压器 R1R2，通过齐纳二极管 VD1 的电源电压的负半波在其上形成脉冲，其幅度由齐纳二极管的稳定电压决定，在这种情况下为 10 V。从分压器 R3R4，这将接收信号的幅度降低到 TTL 电平（图 3），这些脉冲到达端口 A 的线路 0，配置为输入。

带微控制器控制的电源稳压器

使用微调电阻 R4，将 MK 输入端的较低信号电平设置为 0,2。 ..0,3 V 低于日志电平。 0. 在室温和稳定的电源电压下，CMOS 微电路的数字输入从对数状态转换的电压电平。 1 到日志的状态。 0（以及从 0 到 1 有一些滞后，在这种情况下，由于其恒定值可以忽略不计）几乎保持恒定。

从图中可以看出。如图3所示，当市电电压从145V变化到275V时，脉冲的持续时间对应于log。 0，变化范围约为 0,5 至 6 毫秒。通过测量这些脉冲的持续时间，MC 程序计算当前周期内的电源电压水平。（R4.1是电阻器R4从底部开始的部分电阻-根据图表-输出到发动机）。

开启稳压器后，控制市电电压 5 s。如果在 145 ... 275 V 范围内，绿色 LED HL2“正常”闪烁，否则 LED HL3“低”或 HL1“高”亮起（取决于电源电压值）。在这种状态下，稳压器一直工作到网络中的电压进入指定的限值。

如果 5 秒后电源电压保持在可接受的范围内，MK 发出命令打开 VS1 模拟电阻，T1 自耦变压器通过该模拟电阻连接到网络。之后，MK 再对电源电压进行 0,5 秒的控制测量，然后根据测量结果打开三端双向可控硅开关 VS2-VS6 中的一个，从而将负载连接到自耦变压器的五个抽头之一。带 MK 的三端双向可控硅开关的电流隔离由晶闸管光耦合器 U1-U6 执行。

在调节过程中，在电源电压正弦波的半周期结束时，断开脉冲从接通的双向可控硅中移除。之后，MK 程序暂停 4 ms，然后向另一个三端双向可控硅开关发送一个开启脉冲。切换三端双向可控硅开关之间的延迟持续时间可以通过在程序开始时（在常量描述块中）更改延迟时间的相应值来增加（参见程序源代码中的注释）。如果将功率因数小于 10 ... 15 的电感负载连接到稳定器，则需要将此时间增加到 0,7 ... 0,8 ms。

如果电源电压超出允许范围，则自耦变压器连同负载一起被三端双向可控硅开关 VS1 关断。 LED HL1-HL8 指示稳定器的状态和网络中的电压水平。

根据电源电压 U 的值，自耦变压器附加绕组的输出按以下顺序切换：

- U<145 V - 负载关闭，红色 LED HL3 亮（“低”）；

- 145

- 165

- 190

- 205

- 235

- 245

- 265

- U>275 V - 负载与网络断开，红色 LED HL1（“高”）亮。

为了防止三端双向可控硅开关在电源电压处于切换自耦变压器分接头的阈值时随机切换，程序中引入了一定的运行“滞后”。例如，当市电电压从 189 V 增加到 190 V 时，负载从“+20%”抽头切换到“+10%”，

作者：S. Koryakov, Shakhty, Rostov 地区；出版：cxem.net

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