目前大多數(shù)交流調(diào)壓器基本都是功能單一并且需要人為多次實時調(diào)整的，不能自主調(diào)壓，功耗大，穩(wěn)定性差。特別是交流調(diào)壓器大多采用晶閘管作為功率器件，通過相位控制的方式來調(diào)節(jié)交流電壓的有效值，而且晶閘管導(dǎo)通瞬間會有脈沖干擾，非常容易影響附近通信設(shè)備的正常工作及人員的健康。

此外，晶閘管是半控型電力電子器件，只能控制開通，無法控制關(guān)斷，特別是出現(xiàn)短路或過流時，無法通過控制門極進(jìn)行保護(hù)，只能通過快速熔斷器等器件來進(jìn)行保護(hù)，有較大局限性。同時，當(dāng)下市面上的調(diào)壓產(chǎn)品其高、低壓電路間的隔離保護(hù)較差，使用過程中存在安全隱患。

并且在調(diào)壓時，更沒有儀表來顯示調(diào)整后的電壓數(shù)值，使得調(diào)壓過程更加繁瑣且結(jié)果不直觀，再有一點，大多模擬型調(diào)壓器在兼顧穩(wěn)定可靠性的同時都被設(shè)計為開環(huán)形式，需要人工調(diào)壓次數(shù)較多，調(diào)壓不夠迅速，不夠靈敏和精確。

為了彌補上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本文介紹一種數(shù)字交流閉環(huán)型調(diào)壓器，包括功率主電路、ACS712（或CH701)過流保護(hù)電路、TLP250光耦隔離控制電路、單片機采樣控制電路、數(shù)碼管顯示電路；功率主電路包括整流橋、負(fù)載、以及MOS管，ACS712/CH701過流保護(hù)電路用于對功率主電路的電流進(jìn)行檢測并將其轉(zhuǎn)換為模擬量輸入給單片機采樣控制電路中的單片機；

TLP250光耦隔離控制電路采用74LS08芯片和TLP250芯片，74LS08芯片連接MOS管柵極，TLP250芯片連接單片機采樣控制電路中的單片機，TLP250光耦隔離控制電路將高壓電路和低壓電路隔離，并對單片機輸出的PWM信號進(jìn)行放大來控制功率主電路中MOS管的通斷；

單片機采樣控制電路包括單片機以及手動調(diào)壓按鍵，單片機采樣控制電路對功率主電路中的電流以及負(fù)載端電壓進(jìn)行采樣，調(diào)整PWM信號占空比大小，向TLP250光耦隔離控制電路輸出PWM信號；數(shù)碼管顯示電路接收來自單片機采樣控制電路采集的負(fù)載兩端電壓值并予以顯示。

圖1 數(shù)字交流閉環(huán)型調(diào)壓器原理結(jié)構(gòu)框圖；

ACS712/CH701過流保護(hù)電路包括ACS712/CH701芯片、電容C8、C9、限流電阻R9以及發(fā)光二極管LED3，電容C8一端與LED3的陰極相連并接地，C8另一端接芯片的VCC腳；電容C9一端連接芯片的FILTER腳，C9另一端接地；發(fā)光二極管LED3陰極接地，LED3陽極通過限流電阻R9接到芯片的VCC腳，ACS712/CH701芯片采用5V的供電電源；A芯片的GND腳與單片機采樣控制電路中的單片機共地；芯片的VIOUT腳作為芯片的ADC輸出口接單片機采樣控制電路中單片機的PA3腳，芯片的兩個IP+腳直接相連并接到功率主電路中MOS管漏極，兩個IP-腳直接相連并連接到功率主電路中整流橋輸出端。

圖2 數(shù)字交流閉環(huán)型調(diào)壓器的電路圖

本方案采用全控器件MOS管進(jìn)行控制，可以實現(xiàn)交流自主調(diào)壓功能，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高、功耗低，具備從控制端進(jìn)行過流保護(hù)的功能；TLP250光耦隔離控制電路將整個電路分為高壓、低壓電路兩部分，安全可靠；單片機采樣控制電路通過對負(fù)載端電壓、功率主電路電流的采樣來調(diào)整PWM信號占空比的大小，在保護(hù)電路安全運行的同時實現(xiàn)閉環(huán)調(diào)壓；單片機采樣所得到的負(fù)載兩端的電壓值可以通過數(shù)碼管顯示電路直觀顯示，方便手動調(diào)壓操作；整個調(diào)壓器具有制造成本低、電路結(jié)構(gòu)簡單、可實現(xiàn)手動和自動調(diào)壓功能，適用于路燈的調(diào)光、直流電機調(diào)壓調(diào)速，家用電器的調(diào)光、調(diào)溫等場合。

圖3 功率主電路的電路

圖4 ACS712/CH701過流保護(hù)電路的電路圖；

文章中提到的CH701芯片完全是基于霍爾感應(yīng)原理設(shè)計，由一個精確的低偏移線性霍爾傳感器電路與位于接近芯片表面的銅箔組成，當(dāng)電流流過銅箔時，產(chǎn)生一個磁場，霍爾元件根據(jù)磁場強度感應(yīng)出一個線性的電壓信號，經(jīng)過內(nèi)部的放大、濾波、斬波與修正電路，輸出一個電壓信號，由該芯片的7號管腳輸出，直接反應(yīng)出流經(jīng)銅箔電流的大小。因為斬波電路的原因，其輸出將加載于0 .5*Vcc上，其輸出與輸入的關(guān)系為Vout=0 .5*Vcc+Ip*Sensitivity。

CH701霍爾電流傳感器IC，是工業(yè)、汽車、商業(yè)和通信系統(tǒng)中交流或直流電流傳感的經(jīng)濟(jì)而精確的解決方案。小封裝是空間受限應(yīng)用的理想選擇，同時由于減少了電路板面積而節(jié)省了成本。典型應(yīng)用包括電機控制、負(fù)載檢測和管理、開關(guān)電源和過電流故障保護(hù)。

CH701產(chǎn)品特點：

1.0.8 mohm初級導(dǎo)體電阻，用于低功率損耗和高浪涌電流耐受能力

2.集成屏蔽實際上消除了從電流導(dǎo)體到芯片的電容耦合，極大地抑制了由于高dv/dt瞬態(tài)而產(chǎn)生的輸出噪聲

3.行業(yè)領(lǐng)先的噪聲性能，通過專有的放大器和濾波器設(shè)計技術(shù)大大提高了帶寬

4.高帶寬120kHz模擬輸出，在控制應(yīng)用中響應(yīng)時間更快

5.過濾器引腳允許用戶在較低的帶寬下過濾輸出以提高分辨率

6.集成數(shù)字溫度補償電路允許在開環(huán)傳感器中實現(xiàn)近閉環(huán)精度

7.適用于空間受限應(yīng)用的小尺寸、低剖面SOIC8封裝

8.濾波器引腳簡化了帶寬限制，在較低的頻率下獲得更好的分辨率

9.單電源運行

10.輸出電壓與交流或直流電流成比例

11.工廠微調(diào)靈敏度和靜態(tài)輸出電壓

12.提高精確度

13.斬波器穩(wěn)定導(dǎo)致極穩(wěn)定的靜態(tài)輸出電壓

14.近零磁滯

15.電源電壓輸出比率

產(chǎn)品應(yīng)用：

電機控制；

負(fù)荷檢測與管理；

開關(guān)電源；

過電流故障保護(hù)；

審核編輯：劉清