关于一种高性能的交流稳压电源的设计

当前市场上的交流稳压电源有继电器控制和伺服电机控制的交流稳压电源两类，前者是一种有级调整，价格低廉，效率较高，但由于是有级调整造成电压跳动和瞬间断电，用于计算机及带微电脑的家用电器、智能化仪器仪表等容易造成故障。后者是一种无级调整、效率高、调压范围宽、波形失真小，但是功能比较单一，性能和可靠性欠佳，没有实现智能化，不能数字显示，更没有定时输出和闹钟作用。为此，我们研制的单片机控制多功能交流稳压电源，具有稳压精度好、效率高、适用范围宽，且能自动连续调压，波形失真小，特别是由于采用了单片机，实现了智能化，具有数字显示输出电压、稳压精度、时间、定时起止时间、闹钟时间等功能，参数可以由用户修改，而且既可以作交流稳压电源，又可以作定时输出电源。

工作原理

这种多功能交流稳压电源采用89C2051单片机进行控制，电路原理如图1所示。将市电电压变化和负载变化情况，通过取样电路，经LM331组成的V/F电路转换为脉冲信号，送入单片机进行处理，算出电压，再与用户预置的允许电压比较来控制伺服电机，进而控制环形自耦变压器调整输出电压，使输出电压保持稳定，控制部分采用高速电子开关和达林顿管组成的驱动电路，所以灵敏度高、噪声低。单片机输出的显示内容由74LS164组成的串入/并出电路驱动的五位LED显示。单片机通过三条可编程I/O线完成多项显示项目。参数的显示和修改类似于电子手表，用户容易理解和掌握，显示内容及意义如下：
0220实时输出电压为220V
110.28实时时间为10点28分
206.306点30分闹钟启动
303.04稳压精度为上限3％，下限4％
410.3010点30分为定时电源接通
511.0011点定时电源断开

图1：原理框图

用户能直观了解输出电压、时间等，能修改稳压精度及闹钟时间，根据用户预置定时起止时间，自动控制定时驱动电路，控制定时电路准时接通电源，准时断开电源。

这种多功能交流稳压电源，还具有延时输出功能，在断电后又来电时，能准确延时5分钟后输出，延时精度高，延时时间误差<1s。 还具有过压、欠压、过流等保护电路。

因此，该稳压电源具有精度高、响应速度快、波形失真小、效率高、体积小、智能化程度高等许多优点。

图2：主程序

图3：中断子程序

主要性能指标

市电输入：150V～245V；
稳压输出：220V±1％（精度可由用户根据需要修改）；
定时稳压电源额定功率：3000W；
延时稳压电源额定功率：3000W；
时间误差：<1s/d；
延时时间：5min±1s；
定时稳压电源开机时间：0～24h（可由用户配置）；
定时稳压电源关机时间：0～24h（可由用户配置）；
闹钟时间：0～24h（可由用户预置）；
过压保护电压：>250V;
欠压保护电压：<145V;
具有过流保护作用;
显示电压、时间、稳压精度、定时起止时间、闹钟时间。

软件流程图

软件主要有主程序和中断子程序两部分（见图2、图3），主程序检测到时间变化后与预置的闹钟时间和定时输出时间相比较，根据比较结果来控制相应的输出。主程序还负责显示和处理按键信号。中断子程序主要完成电压采样和控制伺服电机的转动等功能。