本文介紹一種使用LM3914和固態繼電器等制作的全自動交流穩壓器,具有電路結構簡單、調壓范圍寬、抗干擾能力強、可靠性高、市電電壓指示直觀等特點。該穩壓器克服了電磁繼電器機械觸點調壓轉換動作慢、觸點因跳火電蝕、使用壽命短等缺點。其穩壓范圍為交流140~280V,LED管直觀指示電網電壓的變化。當輸入電壓低于140V或高于280V時,該穩壓器不僅能切斷輸出,保護負載電路不受損壞,而且還具有閃爍報警功能。電路采用普通電子元器件,裝調和使用方便,適合業余條件下制作。
該穩壓器的電路原理如附圖所示。主要由多繞組自耦變壓器T,固態繼電器電子開關SSR1~SSR6,直流供電電源,檢測、顯示及控制電路組成。市電從T繞組第3端固定輸入,輸出則通過固態繼電器SSR1~SSR6分別與T第1~6端繞組抽頭相連,輸出端接入的繞組越多,輸出電壓越高。反之,輸出電壓越低。接第1、2端時輸出電壓低于輸入電壓,接第4~6端時電壓高于輸入電壓。各相鄰繞組電壓差為AC20V,當第3端為交流220V時,第1、2端分別為交流180V、200V,第4~6端依次為交流240V、260V、280V。
交流市電經C1(耐壓大于450V)降壓,VD1、VD2整流后,一路由R1、RP1分壓采樣后送LM3914監測;另一路則經7812穩壓,為LM3914及控制電路提供12V工作電源�？紤]到保護繼電器在輸入電壓降至交流140V或升至交流280V時才動作,故在輸入140V電壓時,整流輸出直流電壓不宜低于12V。以此推算出輸入220V時,整流輸出約17.3V。若T各抽頭間繞組匝數相同,市電每變化20V,整流輸出電壓就變化1.5V左右。
LM3914(IC)是美國國家半導體公司研制的LED點/條顯示驅動器,采用18腳DIP封裝,工作電壓范圍3~25V,最高達48V,最大允許功耗660mW,輸出電流每級為2~30mA。IC第7、8腳內部是一個VREF=1.25V的浮接基準電壓源。其第6、4腳內部有一個由10只1kΩ精密電阻構成的線性分壓鏈,此分壓器也是浮接的,使得IC的應用更為靈活、方便。內部10級電壓比較器的同相輸入端依次接在分壓器相應的抽頭上,反相輸入端連在一起后,接在單位增益輸入緩沖器輸出端。監測電壓由IC第5腳輸入,輸入偏置電流典型值10nA,最大50nA,其第5腳耐壓為±35V。比較器輸出(由低到高)依次由第1、18~10腳引出,輸出端耐壓亦為±35V。其第9腳用來選擇顯示模式:IC第9腳與第3腳相連時為條形顯示,與第腳相連時為點狀顯示。每級比較器的輸出電流由R2預置,一般可按:Io=10×(1.25/R2)進行估算�；鶞孰娫摧敵龅�8腳(低端)經RP2接地,R2通過的電流經RP2構成回路,利用RP2上產生的壓降將基準電壓提高,設置量程的下限。量程上限則由RP1調定,其值為:VFS=V(1+R1/RP1),式中V等于1.25V與RP2壓降之和。
穩壓過程如下:當輸入市電為220V時,IC第5腳輸入的采樣電壓剛好使LED3發光,固態繼電器SSR3導通,T抽頭第3端經SSR3送至輸出端;當輸入電壓升高至交流240V時,LED2發光,SSR2接通T1第2端,將電壓降低20V后送出,使輸出電壓保持在交流220V左右;同理,當輸入電壓下降時,SSR4~SSR6分別導通,使輸出電壓保持穩定。若輸入電壓降至交流160V或升至交流300V時,LED8或LED7發光,VT導通,繼電器K吸合,其對應的常閉觸點K-1、K-2斷開,切斷輸出電壓,保護負載免受損壞。
SSR1~SSR6視負載功率選擇,一般可用國產TAC型固態繼電器,耐壓不小于250V,最大導通電流為5A或10A。LED1~LED6選用綠色發光二極管,LED7、LED8選用紅色頻閃發光二極管。RP1、RP2選用10kΩ多圈精密電位器。C1耐壓不小于450V。其它元件無特殊要求。調整時,先用調壓器輸入180V交流電壓,調節RP2使LED5發光;再輸入260V交流電壓,調節RP1使LED1發光。反復調整幾次,便可投入使用。