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控制框圖的應用——線性穩壓電源電路

硬件三人行 ? 來源:未知 ? 2022-11-10 14:05 ? 次閱讀

模擬電路的精髓是反饋控制,反饋控制的源于自動控制原理。

通常按照控制系統是否設有反饋環節來進行分類:設有反饋環節的,稱為閉環控制系統;不設反饋環節的,則稱為開環控制系統。若系統輸出量通過反饋環節返回來作用于控制部分,形成閉合環路,這樣的系統稱為閉環控制系統,又稱為反饋控制系統。

為了表明反饋控制系統的組成以及信號的傳遞情況,通常把系統各個環節用框圖表示,并用箭頭標明各作用量的傳遞情況。圖1是圖2所示系統的框圖。框圖可以把系統的組成簡單明了地表達出來。

1 電爐箱恒溫自動控制系統

2自動控制系統的框圖

由圖2可以看出一般自動控制系統包括:
①給定元件——由它調節給定信號,以調節輸出量的大小,此處為電位器
檢測元件——此處為熱電偶。
③比較環節——在此處,反饋信號與給定信號進行疊加,信號的極性“+”或“-”表示。若為負反饋,則兩信號相反。若極性相同,則為正反饋。
④放大元件——由于偏差信號一般很小,所以要經過電壓放大及功率放大,以驅動執行元件。此處為晶體管或運放。
⑤執行元件——此處為伺服電動機、減速器和調壓器。
⑥控制對象——在此恒溫系統中即為電爐。
⑦反饋環節——由它將輸出量引出,再回送到控制部分。

由圖2可以看出一般自動控制系統的各種作用量和被控制量有:
①輸入量——又稱控制量或參考輸入量,所以輸入量的角標常用i(或r)表示。②輸出量——又稱被控制量,所以輸出量角標常用o(或c)表示。③反饋量——反饋量的角標常以f表示。④擾動量——又稱干擾或“噪聲”(Noise),所以擾動量的角標常以d(或n)表示。⑤中間變量——它是系統各環節之間的作用量。它是前一環節的輸出量,也是后一環節的輸入量。如圖2中的△U、Ua、UR等就是中間變量。

下面通過線性穩壓電源電路,來說明系統組成和框圖。圖3為線性穩壓電源電路,試分別指出哪個量是給定量、被控量、反饋量、擾動量?畫出系統的框圖。

3 線性穩壓電源電路

要畫出控制系統方塊圖,第一步(也是關鍵的一步)就是搞清系統的工作原理或工作過程。在如1所示的電路中,被控量是負載(電阻)上的電壓(輸出電壓)。

若不采用穩壓電源,將負載直接接到整流電路(圖中未畫出)的輸出電壓U上,則當負載電流IL增加(RL減小)時,整流電源的等效內阻上的電壓降落將增加,使整流輸出電壓U(此時即為負載上的電壓)降低。當然,若電網電壓波動,也會使整流輸出電壓產生波動。設整流輸出電壓的波動為△U,它是造成負載上電壓不穩定的主要原因。

如今增設了穩壓電路,此時負載上的電壓不再是整流電壓,而是整流電壓在經調整管的調節后輸出的電壓導通程度愈大,則輸出電壓大些,反之將小些。由圖可見,調整管的導通程度將取決于放大管的導通程度。管的發射極電位由電阻和穩壓管構成的穩壓電路提供恒定的電位。管基極電位取決于負載電壓(由構成的分壓電路提供輸出的負載電壓的采樣信號)。

當負載電壓因負載電流增加(或電網電壓下降)而下降時,則下降;由于發射極電位恒定,于是1be將減小;這將導致的集電極電流c1減小,此電流在電阻R1的壓降(c1)也將減小;這將是調壓管的基極電位升高,的導通程度加大,使輸出電壓增加,從而起到自動補償的作用。其自動調節過程參見下圖。

由以上分析可知,此系統的輸出量為給定值取決于穩壓管的穩壓值,檢測元件為構成的分壓電路,反饋信號為電壓負反饋,執行元件為調壓管,放大元件為擾動量為整流輸出電壓的波動。由此可畫出如圖所示的框圖


原文標題:控制框圖的應用——線性穩壓電源電路

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