一款智能電量測量儀電源的設計電路

本文設計的電量測量儀強電部分很規范未有改動，在弱電部分串接了一個電流互感器和并接了一個電壓互感器，將被測信號經取樣前置放大．A/D轉換后去CPU處理，增加了供信號處理的直流電源。
該儀器直流電源經測繪如下圖（下圖）所示，不能適應AC110V的電源。
圖1
儀表上的這么多數碼管都要靠+5v電源來驅動，所以這是一個負載極不對稱的正負雙電源。市場上一時又沒有買到AC100V～240V進．DC+/-5V雙輸出的開關電源，但在電子市場只買到了二個韓國三星產筆記本電腦用的交流適配器：AC 100—240V/1.8A進，DC 14V/3A出的開關電源。

采用TDA2030高效功率放大器作互補輸出，將單極性電源轉換成雙極性電源，輸出功率大，外圍器件也比較少（見下圖）。


圖2
TDA2030是德律風根生產的音頻功放電路，具有體積小、輸出功率大、諧波失真和交越失真小等特點。

從上圖可以看出：把TDA2030接成電壓跟隨器的形式，正輸入端的兩個電阻把電源電壓的一半提供給le，le輸出端的輸出剛好是電源電壓的一半，把輸出作為虛擬的“地”，這個電路的特點是“虛地”，使用時“虛地”與輸入電源的接地端必須完全隔離。

買來器件按圖焊接好后接上電源通電測試，發現TDA2030集成塊開機沖擊電流很大，穩態需要大約30秒的時間．穩態后自身空載電流約為19mA，散熱片發燙，雖然能把單電源轉換成雙電源，但它空載電流這么大．是不理想的。

為完成改裝任務，還得繼續上網尋找參考圖紙，這次在網上“電子開發社區”找到了很多資料，時基電路555接成無穩態電路，3腳輸出頻率為20KHz、占空比為1:1的方波。3腳為高電平時，C4被充電；低電平時，C3被充電。由于VD1、VD2的存在，C3、C4在電路中只充電不放電，充電最大值為EC，將B端接地，在A、C兩端就得到+/-EC的雙電源。本電路輸出電流超過50mA，不滿足我們的要求。

但從中得到了啟發：將幾個方案組合一下形成了一個新的電路，它由電阻分壓器，電壓跟隨器和并聯調整管三個部分組成。具體原理圖參見（下圖）。
圖3
原理分析：

電路由R1，R2組成分壓器，分壓值取出后送入運放同相輸 入端5，兩級運放都接成電壓跟隨器，第二級運放通過VT1，VT2并聯調整管組合成電壓跟隨器，這樣處理的好處是電路始終把Q’鉗位在1/2Ec(即虛地 的零地位上)。當兩路負載不相同時，調整管要工作，運放輸出在R3上產生的壓降作為VT1，VT2的發射偏置電壓，使Q’比Q點低約0.7V。上圖接法， 通過反饋回路可使兩路負載不相同時，也能保持正負電源基本對稱。

本電路是用在儀器直流供電方案，正電源負載大，負電源負載小，由 于上臂負載大，下臂負載小，會引起Q’點地位臺高，迫使VT2導通，VT1截止，從而使上臂負載的部分電流經VT2分流，使Q’點地位下降，當Q’點地位 到達平衡值后，VT2截止。總之，VT2處于不斷地調整工作中，所以它的散熱器比VT1的散熱器溫升要高些。

LM358為雙運算放大器，電源電壓為3—30V，

D822為NPN功率三極管．BVceo>=30V，ICm=3A

B772為PNP功率三極管，BVceo>=-30V，cm=-3A從采用元件的參數可知：本電路適用輸入電源在DC 30V以下，輸出在正負15V以下的電源轉換電路，最好是+/-5V～+/～12V雙電源的變換較為可靠，輸出電流控制在1A左右較為保險些。

制作要點：

1．先把R1．R2分壓器和二級電壓跟隨器焊接好，暫時把運放反相輸入端2接在Q點上，通電測試確保從市場上買來的運放LM358是良好的：輸入電壓為DC 14V，輸出的電壓為+7V和一7V．從圖中可以看出電路功耗為零，證明LM358是好的。

2．按原理圖所示焊接好并聯調整管組件，并把運放反相輸入端2接在Q’點上，確無誤后，通電測試：輸入電壓為DC 14V．輸出的電壓為+7V和-7V，從圖中可以看出電路功耗為零，證明單電源轉雙電源電路是好的。

3．改裝三星開關電源：把開關電源塑殼拆下，通電后調節微調電位器，使其單電源輸出由原DC 14V調整為DC 16V，并把微調電位器點膠固定牢。接入自做的轉換板粘貼在塑殼上，最后插上電源通電測試，讀數應為DC +/-8V，說明系統工作良好。

4．把二臺儀器上原變壓器用裝好的轉換器替代，把調壓器調到110V，并接上負載帶載對比測試一個小時。

5．換大散熱器：經1小時帶載檢測，發現下臂調整管的散熱器發燙，不利于長時間工作，必須把散熱器面積增大。把散熱器換大后帶載連續測試8小時工作非常穩定。配置好美式插頭，插座打包好寄到美國的銷售公司，改制工作順利完成。