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關(guān)于大功率精密測試電源設(shè)計(jì)的設(shè)想
（作者未知） 2010/6/21
【摘 要】本文針對目前測試電源存在的幾種常見問題提出了針對性的解決方案。
【關(guān)鍵詞】測試電源 自激 失真度 功放
目前測試電源存在的技術(shù)問題,如帶容性負(fù)載和非線性負(fù)載出現(xiàn)自激、失真度大、功放發(fā)熱量大,效率低、易燒壞功放管等。針對功放的這些技術(shù)問題進(jìn)行徹底的解決,現(xiàn)提出以下可行性方案,解決以上技術(shù)問題。
一、自激和失真度大問題
自激和失真度是關(guān)聯(lián)的,自激時(shí)失真度隨之變壞,帶非線性負(fù)載時(shí),由于電流的非正弦變化,在線路上產(chǎn)生壓降,也產(chǎn)生電壓的失真。自激是由于放大的閉環(huán)增益大于1時(shí),某一個(gè)頻率會(huì)移相,使之正好反向形成了正反饋,還有一種是布線上寄生電容電感形成小幅自激,減小失真度可以通過提高負(fù)反饋量來改善。
直流負(fù)反饋不存在相位問題,是解決自激問題的一種辦法。直流負(fù)反饋放大器的數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)算式如下。
由圖和數(shù)學(xué)算式可以看出,輸出Uout主要由K和F決定,前饋信號uq和反饋信號uf是反相的,經(jīng)比較求和,決定輸入電壓ui相乘的系數(shù)(F+uq+uf),此系數(shù)變化反映了輸出電壓誤差量的大小,由此補(bǔ)償輸出電壓的誤差。以上是放大器的數(shù)學(xué)模型,要用物理器件來實(shí)現(xiàn),擬定出以下電路,前饋電路和反饋電路仍保持原電路,整流電路用運(yùn)放精密整流,比較求和電路用運(yùn)放求和電路,如果前饋信號uq取自CPU板上的0832的基準(zhǔn),可直接將前饋信號uq接求和運(yùn)放的正相端,求和電路兼有濾波作用,輸出反映輸出電壓誤差的直流,此直流要與輸入信號ui相乘,乘法可通過兩種途徑來實(shí)現(xiàn),一種是用專用乘法器AD633;另一種是用分立元件,做一個(gè)帶恒流源的差分放大器,用直流去控制差分電路的恒流源大小,也可以實(shí)現(xiàn)乘法作用,最后視情況而定。
二、功放效率的問題
乙類功放最大輸出功率Pom=1/2Vcem*Icm
電源輸出功率 Pem=2/πEc*Icm
其效率η=Pom/Pem=π/4*Vcem/Ec
由式子可得:當(dāng)輸出電壓的最大值與供電電壓Ec相等時(shí),Vcem/Ec=1(忽略管子的飽和壓降),其效率最大是:π/4=78.5%。
所以,功放供電電壓根據(jù)負(fù)載大小調(diào)整是提高功放效率的一種方法。現(xiàn)擬定一個(gè)檢測功放輸出電壓大小區(qū)間電路,將功放輸出電壓整流濾波,送去電壓大小區(qū)間比較電路,判斷功放輸出電壓的大小,確定功放供電電壓的切換,從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)功放輸出電壓大小來分檔調(diào)整功放供電電壓。檢測功放輸出電壓大小區(qū)間分8檔(視試驗(yàn)情況而增減),去切換供電變壓器交流電壓檔位。
三、過壓過流及過熱的保護(hù)問題
電壓源采用過流檢測保護(hù),因?yàn)殡妷涸春銐翰缓懔?過載時(shí)以過流表現(xiàn),從功放電流反饋電阻上檢出過流信號時(shí),切斷功放供電。電流源采用過壓檢測保護(hù),因?yàn)殡娏髟春懔鞑缓銐?過載時(shí)以過壓表現(xiàn),通過分壓電阻檢出過壓信號時(shí),切斷功放供電。過熱的保護(hù)可用溫控開關(guān)測量散熱塊的溫度,當(dāng)溫度過高時(shí)切斷功放供電或開啟散熱風(fēng)扇。
四、功放管的保護(hù)問題
功放管的燒壞因素很多,二次擊穿是較多的原因,二次擊穿是雙極型三極管特有的現(xiàn)象,是指三極管的Uce電壓大到一定程度,首先雪崩擊穿(一次擊穿),此時(shí)如不超過功放管的功耗,管子仍然是安全的,如電流再增大,三極管會(huì)出現(xiàn)電壓Uce突然驟降和電流Ic驟升的負(fù)阻性現(xiàn)象,管子立即燒壞,即為二次擊穿,這一過程極快。二次擊穿的電壓與三極管的電流有關(guān),三極管的電流大,二次擊穿的電壓就低,還與散熱有關(guān)。
采用每個(gè)功放管加保險(xiǎn),這種加保險(xiǎn)方式的相應(yīng)是否快,能否起到保護(hù)作用還有待驗(yàn)證。還有一種方法是在功放管和推動(dòng)管的基極與集電極加個(gè)嵌位穩(wěn)壓管,起到抑制浪涌電壓引起的二次擊穿。
綜上所述,采取上述方法之后相信可以對測試電源的性能有極大的提高,但具體應(yīng)用情況及詳細(xì)數(shù)據(jù)有待進(jìn)行試驗(yàn)并完善。
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