1、技术特性

　　(1)输入电压：220V、50Hz，允许变化±10%；

　　(2)稳压输入电压：－48V、4A，蓄电池－48V，变化小于10%；

　　(3)稳压输出：

①输出电压：40V，误差≤±2%；
②输出电流：最大4A；
②纹波电压：≤40mV(当Io为标准输出电流时)；
④过载电流保护点：6A±1A。

　　2．工作原理

　　如图1和图2所示。本电源由变压器，桥式整流电路，直流电源汇集电路相直流稳压电路所构成。

 

                   图1（点击查看大图）

                               图2（点击查看大图）

　　直流稳压电路是一个无辅助电源的串联型线性稳压电路。它由取样环节、基准电源、比较放大环节、调节环节加过流保护电路、告警电路等几个部分构成。

　　取样环节由电阻R39、R40和电位器RP组成。采用电位器RP是为了使输出电压Uo在一定范围内可以任意连续调节。

　　比较放大环节是一个单端输入、单端输出的差动放大器。和普通放大器相比较，差动放大器的最大优点是能够有效地抑制放大电路的零点涤移，以提高稳压电源的温度稳定性。三极管VT14的集电极电压从稳压二极管VD12、VD13两端获得。R31是稳压管的限流电阻，再经过一级由R32和VD14~VD16构成的简单稳压电路后，再从稳压二极管VD14、VD15、VD16上取得基准电压加到差动放大器VT13的基极，与经过二极管VD2。加三极管VT14的基极上的取样电压进行比较电压放大，被放大以后的信号由差放管VT13的集电极输出，经电阻R35加到调整环节的输入端VT12的基极。
 

　　为什么采用差分放大器能使稳压电源输出电压的温度稳定性提高呢?关键在于发射极电阻R37的电流负反馈作用。假设环境温度上升了，必然会导致如下循环过程，使输出电流I_c13保持稳定：

　　

　　显然，适当加大R37的值，电流负反馈作用更强，电路的温度稳定性更好。二报管VD17、VD18用于对差放管VT13和VT14的Icbo的变化进行温度补偿，并兼有保护作用。而C11、R34用来消除稳压电路内部可能产生的自激振荡。但电容C11不能取得过大，否则对输出的控制电流Ico的旁路作用加大，并影响稳压电路的调节时间。

　　为了增大稳压电源的输出电流，调整管采用了八只并联的硅三极管构成。从而使可以输出的最大集电报电流比单管扩大约8倍。为了避免并联管因管子性能差异导致某只管子先坏，在每只管子的发射极均串接了一只0.3Ω的小电阻，利用串联电流负反馈的原理通过各只并联管的电流基本相同。  

　　根据三极管的电流控制关系Ic＝βI_b可知，在调整管的集电极电流Ic可以很大，而比较放大环节输出的控制电流(近似等于调整管的基极电流Ib)又很小的情况下，只有通过增大管子的电流放大系数β才能使上面的等式成立。为此，在调整管的输入端还接入了由复合管VT12构成的推动级。这样，整个调整环节就可以看成是一只具有电流放大作用的复合调整管，其等效电流放大系数：

　　β_总≈β₅·β₆·β₇·β₈·β₉·β₁₀·β₁₁·β₁₂

　　这就保证了比较放大级对调整管的有效控制。但是，复合管的穿透电流很大会使调整环节的热稳定性变得很差，为此，分别在VT11和VT12的发射极接入分流电阻R28和R29。但分流电阻的接入，会使复合管的等效电流放大系数减小，这是不利的一面。一般说来，分流电阻的阻值取得越小，分流作用越大，克服穿透电流对热稳定性影响也越好，但是等效电流放大系数β总的降低也越厉害。应用时，应权衡利弊，酌情掌握。

　　整个稳压电路的稳压过程如下所示：

　　

　　本电源的过流保护电路由于输出电压较高．采用开关切断人工复位的过流保护电路。从图1和图2可以看出，该过流保护电路由三极管VT1~VT4，晶闸管VS，稳压二极管VD9、VD11，二极管VD10、VD12继电器K2、K3、K4以及电容C5~C10，电阻R4~R21等元件构成。

　　在正式分析过流保护电路以前，有必要简单介绍一点有关单向晶闸管的情况，以便加深理解。晶闸管是可控硅整流元件的简称，通常用英语名称的三个缩写字母SCR来表示，中文常用VS来表示，其符号和结构如图3所示。

图3

　　 图3(a)是晶闸管的代表符号；图3(b)是晶闸管的结构，从结构图可以看出，一只晶闸管由P－N－P－N四层半导体构成，中间形成三个两反结的PN结J1、J2和J3。晶闸管有三个引出极，一个称阳极用A表示，一个称阴极用K表示，第三个极是控制极用G表示。如果象图3(c)那样，将晶间管从中间局部分开，它就相当于两个互相连接的晶体三极管，(其中，一个是PNP型管，另一个是NPN型管)，如图3(d)所示，用图3(d)可以说明晶闸管的工作原理。如果在A和K间加上足够的正向电压(即A为正K为负)，在A、G间不会有电流流过，因为两只晶体管都没有导通；这时如果在G、K间也加上一个正的触发电压，如图4所示。很容易看出两只等效的三极管都满足进行放大所需要的外部条件(即发射结正偏，集电结反偏)而处于放大状态。此时，由触发电源E_G产生的控制电流就相当于NPN型管(令它为VT2)酌基极电记Ib2，经VT2放大后，得到的β2·Ib2就是PNF型管(令它为BT1)的基极电流，而且流向相同，这个β2·Ib2再经VT1放大，变成Ic1=β1·Ib1=β1·β2·Ib2。当把Ic1再次作为VT2的输入电流注入时，它已经比循环前扩大β1·β2倍，而且这种放大作用还要无限循环下去，直到VT1和VT2饱和，也就是晶闸管完全导通时为止。从图4还可以看出，当晶问管一旦开始导通，触发信号也就不再参与工作，即使去掉，对晶闸管的导通也无影响，只有当外电路断开或者去掉外加电压后，晶闸管才又恢复到截止状态。

图4

　　综上所述，单向晶问管具有以下三个特点：　　

　　(1)晶闸管具有可控单向导电特性。它虽然也是三端器件，但不象晶体三极管那样能用来进行线性放大，由于它只能在一个方向上导电，反方向不能导电．所以又象二极管那样能起开关作用，只是这种开关作用是受G极的控制的。

　　(2)要使晶间管导通，必须具备以下三个条件：即在晶闸管的A-K极间加正向电压；G-K极间加正向电压；流经阳极的电流IA应大于能使晶闸管导通所必需的维持电流。

　　(3)当晶闸管一旦导通后，G极便失去控制作用。就是说在实际应用时，加到G极上的控制信号不一定是直流电．仅仅加一个正的脉冲就可以了。

　　在本电源中，正是利用了它的上述特点来构成过流保护电路。

　　在输出电流Io≤4A的正常工作情况下，在检测电阻R15两端的压降U_R15很小，即

　　不足以使三极管VT4导通，VT3和VT4均处于截止状态，过流保护电路不起作用。

　　当输出电流达到6A左有时，在检测电阻R15两端的电压降U_R15达到0.6V左右。这个电压经R18和R19分压后再经R14加到VT3的发射结上，使VT3开始导通。另外U_R15还经R13加至VT4的发射结上，使三极管VT4也开始导通。

　　VT3导通以后，它的集电极电流Ic3迅速增大，并对电容C10充电，随着电容C10电位差增大，二极管VD₁₉正向导通，差放管VT14发射结的正向偏置加强。另一方面，随着Ic3增大，通过R36和二极管VD₁₉流入差放管VT14的基极电流I_b14也相应增大，经过下面的调整过程使输出电压Uo迅速降低，输出电流Ico也下降到正常范围之内。

　　

　　因为电容C10上的电压在VT3导通瞬间不能突变，只有当C10充电到一定程度时才会发生上述调整过程。所以电容C10在电路中可以用来控制保护电路的动作时间，并防止误动作。

　　随着输出电压Uo迅速成小，跨接在输出端的继电器K5因流过电流不足而释放，则静合接点K5-2.5闭合，发出告警信号。

　　二极管VD19和VD2。构成自动切换电路起隔离作用。当输出电压正常而VT3截止时，VD19截止，VD20导通，使过流保护电路不对稳压电路产生影响；当过流保护电路动作，VT3导通时，VD19导通，而VD20截止，使稳压电路只受VT3的控制。

　　和阴极K之间本身就存在正向电压，而且因电阻R5的阻值较小又使阳极电流较大，所以品闸管VS因G极取得正向电压而导通。VS导通以后，强大的阳极电流通过继电器K4使其吸合，K4吸动以后，接点K4－2.8闭合使继电器K3和K2相继动作。K3吸动后，所控接点K3－1.2闭合使电器K2和K3自保。当K2动作以后，由K2控制的接点2.5—3.6断开，这就切断了由整流器输入稳压电路的－48v直流电，保障了调整管VT5~VT10的安全。

　　这时，可断开整流器输出开关S2，对稳压电路进行检修。当过流故障排除以后，重新将开关S2合上，稳压电源又重新恢复正常输出。

　　当市电220V停电时，继电器Kl释放，其静合接点K1-1.2闭合，发出告警信早。当来电可自
恢复。

　　在三极管VT4导通以后，随着其集电极电位变化，通过R20、二极管VD12使三极管VT2的基极电位变负，三极管VT2、VT1导通，它们的集电极电流流经R6、C7在其上产生上“-”下“+”的电压U_R6，这个电压使品闸管VS的G－K间得到正向触发电压，由于晶闸管的阳极A电路中二报管VD10、VD11、VD12和电阻R10、R11、R12构成自动切换电路。正常情况下－48V电源经限流电阻Rl2后在稳压二极管VD11上产生一稳定负压(约－13V左右)，这个负电压经电阻R10和R11降压后加在二极管VD10两端使其导通，此时R10两端的电位差同时使二极管VD12截止，以减小VT1、VT2等对VT4的影响。当VT4因过流而导通时，由VT4输出的负电位因为更负将使二极管VD12导通，并使二慑管VD10截止，以确保VT4对VT2的控制关系。

　　R4和稳压二极管VD9构成简单稳压电路，使三极管VT1的发射极电位稳定在－15V左右。

　　平时由于稳压管VD9相VD11上的电压差，将在电容C8两端产生3V左右电压降．这个电是左负右正，它使VT1和VT2的发射结固反向偏置而截止。

　　在VT4导通瞬间，VT4集电极上的－47V左右的电位将通过R20，VD12对C8充电，当充电结束时，C8两端电压极性改变成左正有负，使VT1和VT2的发射结因得到正向偏置而导通，同时二极管VD10因VT2基极电位变负而截止。

　　R18和R19是VT3的分压式基极侗置电阻，R13和R14分别为VT4和VT3的发射极电阻，它们用来给VT3和VT4建立合适的静态工作点，同时具有提高电路热稳定性的作用。