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1000V可调脉动直流电源设计

101000V可调脉动直流电源设计

1000V可调脉动直流电源设计

胡丹赵应泽蔡雷

(中国工程物理研究院工学院，四川绵阳，621900)

摘要本文将自耦调压器与升压变压器相结合，设计出了一种1000V可调脉动直流

电源，构思独特，可广

泛应用于可调高压大功率电源的设计.

关键词无畸变；脉动；直流电源

O引言

由于科研生产的需要要求设计一种1000V可调脉动直流电源.根据使用要求，输入

电源为交流220V,

输出为0～1000V可调脉动(脉动频率为100Hz)直流输出，输出功率大于500W,初

步制定3套设计方案

即可控硅调压，开关电源和自耦调压器调压.

1设计方案的确定

方案1:采用可控硅调压经变压器升压后整流，此方案制作简单成本低，但当可控硅

处于半导通状态

时输出波形不平滑并且会产生高次谐波污染电源，要求整流元件的耐压值要高.

方案2:采用开关电源，此方案制作成本较高，且需要大功率开关管.

方案3:采用自耦调压器调压后整流，此方案输出波形无畸变，对电源无污染，无须

使用大功率半导

体器件.

通过对使用要求，制作

成本，可靠性，电磁兼容性

等各方面因素的综合考虑，

决定采用方案3进行设计.

电路由自耦调压电路，升压图1电路方框图

电路，整流电路，取样电路，比较控制电路和参数显示电路等电路组成，电路框图如

图1所示.

电路原理：220V50Hz交流电源送人自耦调压器的输入端，经调压(O～220V)后送

至由升压变压器组

成的升压电路；升压电路输出分两路，一路送至整流电路，一路送至取样电路；经整

流后即为0～1000V(峰

值)100Hz脉动直流电压输出，参数显示电路可显示输出电压和负载电流；取样电

路将取样信号送至比较

控制电路与设定电压值进行比较，再用比较结果去控制伺服电机，从而改变自耦调

压器的输出电压；调节

电压设定电位器即可使输出电压在O～1000V的范围内变化.当220V交流输入发

生波动时，此电路可使输

出稳定在设定值.

收稿日期：2005.10-25

2005年12月第4期教学与科技11

2系统电路设计

按照以上设计方案进行具体电路设计，如图2所示.

自耦调压电路：220V市电经K,Fu送至自耦调压器B1的输入端，由伺服电机控制

B1的可调滑动端

使其输出电压在0~220V范围内连续可调.

升压电路：由B1输出的0~220V电压加至升压变压器B2,B2次级有710V升压和

12V降压两个绕组，

其中710V送至整流电路，12V送至取样电路.

整流电路：升压变压器B2次级升压绕组输出的0-7IOV电压加至由DI—D8组成

的桥式整流电路，经整

流后可得到0—1000V(峰值)100Hz脉动直流电压，通过限流电阻R9,R10输出，R1

—R8为保护DI—D8的

均压电阻.

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图2电路原理图

参数显示电路：由RII,RPI,R12和电压表V组成了0—1000V(峰值)输出电压显示电

路，由R13,

R14和电流表uA组成负载电流显示电路.

取样电路：B2次级降压绕组输出的0—12V电压经D9一D12桥式整流，经Cl,C2

滤波，由R16~R18和R23

分压获得与高压输出成正比的电压作为取样信号送比较电路.

比较控制电路：由B3,D13一D16,C3一C8,R19,RD17和D18组成正负12V直流电

源和正负10V直

流稳压电源，分别为电机提供驱动电源和为比较电路提供稳定的工作电源.由取样

电路获得的取样电压加

至运放741的同相输入端，由R25和RP2设定的基准电压经R24加至运放741的

反相输入端，经741比较

放大后控制Q.或Q:导通使伺服电机正转或反转，从而控制调压器B-的滑动可调端

使输出电压达到设定值.

限位开关1和限位开关2为固定在BI上滑动可调端的最低和最高极限位置的限

位开关，以保护电机和BI.

121000V可调脉动直流电源设计

3系统安装调试

元器件的参数如图2所示，其中BI为0.5KVA的自耦调压器，B2为自绕制的

0.5KVA有710V和12V

两组独立输出的变压器，B3为10VA双12V输出带中心抽头的变压器，RP2采用绕

线多圈电位器.

制作印制板时应将高，