特鲁森山/特UPS电源K500-PRO后备式500VA/300W不间断稳压电源抗浪涌详细介绍

济南SANTAK山特UPS电源K500-PRO后备式500VA/300W不间断稳压电源抗浪涌

在曲线上对应的P、V两点之间的区域，称为负阻区，UP称为峰点电压，Uv为谷点电压。

进入负阻区后，当I。继续增大，即注人N区的空穴增大到一定量时，一部分空穴来不及与基区电子复合，从而剩余一部分空穴，使继续注人空穴受到阻力，相当于Rb)变大，因此，在谷点V之后，单结晶体管工作工作状态由负阻区进人饱和区，又恢复其正阻特性，这时U。随I。的增大而逐渐增大。显而易见，Uv是维持单结晶体管导通所需要的最小发射极电压，一旦出现U。

当U0改变时，Up也随之改变。这样，改变U5b就可以得到一组伏安特性曲线。对闸管触发电路来说，最希望选用分压比为较大，谷点电压Uv小一点的单结晶体官，从而社输出脉冲糖值及调节电随范围比较宽。

单结晶体管自激振荡电路。如图2-20所示是单结晶体管自激振荡电路。当电源来通时，电容上的电压为零。当电源接通后，-路经R1、R2在单结晶体管的两个基极间按心压此进行分压，另一路通过R。对电容C进行充电，充电时间常数t1=R.C,发射极电R 为电容两端电压ac。nc逐渐升高，当ac 上升到峰点电压Up之前，单结品体营处于发止状态，当达到峰点电压Up时，单结晶体管导通，电容经过e、b1向电阻R1放电，放时间常数2=(Rs十R1)C,由于放电回路电阻R+R1很小，放电时间很短，所以R1卜得到很窄的尖脉冲。随着电容放电的进行，当uc=Uv并趋于***时，单结晶体管截店R1上的脉冲电压结束。此后电源又重新对电容充电，当充电到UP时，单结晶体管又导通此过程周而复始，这样，在R1上就得到一系列的脉冲电压，由于电容上的放电时同常数，远小于充电时间常数1,电容上的电压为锯齿波振荡电压，电压波形如图2-20(c)所示

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(a)电路图

(b)伏安特性与负载线

(c)波形图

靠触发

图2-20单结晶体管自激振荡电路与波形

R:太

通，通

由图2-20(c)中的锯齿波形可知，自激振荡电路的周期T为充电时间常数t1和放电时国常数:2之和，即T=1十2=ReC+(Rb1十R1)C,由于Re>R51+R1,即t1》r2,所以T≈1。在充电过程中

通常取

确的控

ue=uc=U(1-et/R.C) 当u_c充电至峰点电压Up}时所需要的时间为1=T,所以Up=U=U(1-e-T/R.C) 则式整流触发晶

由上式可知，调节电阻R。的大小就能改变自激振荡电路的振荡频率。当R，增大时: 输出脉冲的频率减小，脉冲数减少；当R。减小时，输出脉冲的频率增大，脉冲数增多。但是，其频率调节有一定的范围，所以R。不能选得太大，也不能太小，否则单结晶体管自激振荡电路将无法形成振荡。

压，此形波电v三u 通，电对晶从而使电源未接及间按分村极电压处于截，放电以R1上管截止，又导通，常数r2 听示。

如图2-20(b)所示，在单结晶体管的伏安特性上作负载线，其方程式为

U=iRe十ue 

静态工作点只能选在负阻区，即Q点，自激振荡电路才能产生振荡，若电阻Re选得过大，则静态工作点在Q&＃39;点，使电容上的电压充不到Up，不能使单结晶体管导通，没有振荡产生，也就没有脉冲输出。若电阻R。选得过小，则静态工作点在Q"”点，此时单结晶体管能导通一次，输出一个脉冲后，稳定工作在Q"点，电路不振荡。

因此，电阻Re必须***当u。=UP时，流过Re的充电电流要大于峰点电流Ip，才能使管子导通，即

(U-Up)/Remax>Ip 

所以

Remax<≤(U-Up)/Ip 而当u。下降到谷点电压Uv时，必须使Ie小于谷点电流Iv才能***单结晶体管可靠地截止，即

(U一Uv)/R emin

所以

at 

R emin>(U-Uv)/Iv 

综上所述，若使电路保持振荡，R。必须满足以下条件: 

(U-Uv)/Iv

为了***R。调到最小时仍能使电路振荡，输出脉冲，应按上式算出保持R。振荡的最小Re值，作为串联的固定电阻。

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放电时所输出电阻R1的大小直接影响输出脉冲的宽度和幅值，所以，在选择R1时必须***可靠触发晶闸管所需的脉冲宽度，若R1太小，放电太快，脉冲太窄，不易触发晶闸管。若R1太大，则在单结晶体管未导通时，电流Ib在R1上的压降太大，可能造成晶闸管的误导通，通常R1取50~100。电阻R2用来补偿温度对UP的影响，即用来稳定振荡频率，R2 通常取200~600Q。电容C的取值与脉冲宽度及Re的大小有关，通常取0.1~1uF。

单结晶体管同步触发电路。要想使充电电路对晶闸管整流电路的输出进行有效而准确的控制，则要求触发电路送出的触发脉冲必须与晶闸管阳极电压同步，例如在单相半控桥式整流电路中，应***晶闸管在每个周期承受正向阳极电压的半周内以控制角a相同的脉冲触发晶闸管。

图2-21(a)所示为单相半控桥式整流电路单结晶体管触发电路。图2-21(b)、(c)给出

了电路中各点的波形。同步变压器T、整流桥以及稳压管VZ组成同步电路，同步变压器与主回路接在同一个电源上，从变压器T的二次绕组获得与主回路同频率、同相序的交流电压，此交流电压经过桥式不控整流(电压波形uA)与稳压管削波(电压波形uB)后得到梯形波电压uv，此梯形波既是同步信号又是触发电路的电源，每当梯形波电压1v过零时，即uv三u66=0时，单结晶体管的内部A点电压UA=0(参见图2-19),e与***基极b1之间导通，电容C 上的电荷很快经e、b,和R1放掉，使电容每次都能从零开始充电，这样就***了每次触发电路送出的***个脉冲与电源过零点的时刻(即a)一致，从而获得了同步。

曾大时，多。但管自激

如果要进行移相控制，即控制整流输出电压U 的大小，调节电阻R。即可。当R，增大时，电容C上的电压上升到峰点电压的时间延长，则***个脉冲出现的时刻后移，即控制角a增大，整流电路的输出电压Ud减小。相反，当R。减小时，则控制角a减小，输出电压U4增大。为了简化电路，单结晶体管输出的脉冲要同时触发晶闸管VT、VT,因为只有阳极电压为正的晶闸管才能被触发导通，所以能***半控桥式整流的两个晶闸管轮流导通。为了扩大移相范围，要求同步电压梯形波uv的两腰边要接近垂直，这里可采用提高同步变压器二次电压U2的方法，电压U2通常要大于60V。

从以上分析可以看出:单结晶体管触发电路的优点是电路结构简单、使用元器件少、体积小、脉冲前沿陡、峰值大；缺点是只能产生窄脉冲，对于大电感负载，由于晶闸管在触发导通时阳极电流上升较慢，在阳极电流还没有上升到擎住电流IL时，脉冲就已经消失，使晶闸管在触发导通后又重新关断，所以，单结晶体管触发电路多用于50A以下的晶闸管装置及非大电感负载的电路中。

上白受侧电升冲的

(4)锯齿波同步触发电路

图2-22为锯齿波同步触发电路，该触发电路分为三个基本环节:脉冲形成与放大、锯齿波形成与脉冲移相以及同步电压环节。此外，锯齿波同步触发电路中还有强触发和双窄脉冲形成环节，下面分别进行分析。

组了电

1脉冲形成与放大环节。脉冲形成环节由晶体管VT4、VT5组成(将晶体管VT，的发射极直接接15V,暂不考虑VT6),晶体管VT，和VT:组成脉冲功率放大环节。控制电压1和负偏移电压u，分别经过电阻R6、R7、R8并联接入VT4基极。在分析该环节时，暂不考虑锯齿波电压ue3和负偏移电压u，对电路的影响即:设1R3-0,u=0。

当控制电压u=0时，VT4截止，十15V电源通过电阻R11供给VT5一个足够大的基极电流，使VT5饱和导通，VT5 的集电极电压u5接近一15V (忽略VT6、vT,的饱和压降)，所以 vT7、VT8截止，无脉冲输出。同时，+15V电源经R。和饱和导通晶体管VTs 及一15V电源对电容C3进行充电，充电结束后，电容两端电压为30v,其左端为+15V, 

第2章常用电力电子器件

图2-22锯齿波同步触发电路

右端为一15V。

调节控制电压uc，当u≥0.7V时，VT4由截止变为饱和导通，其集电极A端电压uA由十15V迅速下降至1V左右(二极管VD4压降及VT4饱和压降之和)，由于电容C3 上的电压不能突变，C3右端的电压也由开始的一15V下降至约一30v, VT5的基-射结由于受到反偏而立即截止，其集电极电压u6由开始的一15V左右迅速上升，当u。5>2.1v (VD6、VT2、VT8三个PN结正向压降之和)时，VT,、VT8导通，脉冲变压器TR一次侧流过电流，其二次侧有触发脉冲输出。同时，电容C3通过VD4、VT4、接地点及R11放电，即+15V电源经该回路给电容C3反向充电使VT5的基极电压u5由一30V开始逐渐上升，当5>一15V时，VT5又重新导通，u又变为一15V,使VT，、VT8截止，输出脉冲结束。由此可见，VT4导通的瞬间决定了脉冲发出的时刻，到VT5截止的时间即是脉冲的宽度，而VT5截止时间的长短是由C3反向充电时间常数R11C3决定的。

锯齿波形成与脉冲移相环节。该环节主要由VT1、VT2、VT3、C2、VZ等元器件组成，锯齿波是由恒流源电流对C2充电形成的。在图2-22中，VZ、RP2、R3、VT1组成了一个恒流源电路，当VT2截止时，恒流源电流Ic1对电容C2进行充电，电容C2两端的电压uc2为

0--ied -10t 

可见，u。2是随时间线性变化的，其充电斜率为Ic1/C2。当VT2导通时，由于电阻R4 的阻值很小，所以，电容C2经R4及VT2迅速放电，当vT2周期性的关断与导通时，电容C2两端就得到了线性很好的锯齿波电压，要想改变锯齿波的斜率，只要改变充电电流的大小，即只要改变RP，的阻值即可。该锯齿波电压经过由VT3管组成的射极跟随器后，ue3仍是一个与原波形相同的锯齿波电压。

uesu。、ua三个信号通过电阻R。、R、R。的综合作用成为u，它控制V，的导通与关断。根据电路叠加原理，在考虑一个信号在b 点的作用时，可将另外两个信号接地，而三个信号在b点作用的综合电压u才是控制VT 的真正信号。

OFTENER

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UPS电源技术及应用

当只考虑1、单独作用时，它在b点形成的电压u为

R2/Re 

u e3 

ue3R6+R,//R8 可见，ns仍为一锯齿波，但其斜率要比ue低些。当只考虑1单独作用时，它在bx点形成的电压ue为

R6/R8 

间就

步，

i尺+R/R。quet 

可见，u仍为与e平行的一条直线，即数值较ue小一些的直流控制电压。

t2。

C放电花，通

V2断

Bi养

x 

图2-23 锯齿波触发器各点电压波形

同理，当只考虑u，单独作用时，它在b4点形成的电压u&＃39;为

R6//R 

upR8十R6//R,u{p 

可见，u,仍为与u，平行的一条直线，即电压值较u。小一些的负直流偏移电压。

由以上分析可知，晶体管VT4的基极

电压u64为锯齿波电压ue3、直流电压e和负直流偏移电压u{,三者的叠加。

当ue=0时，晶体管VT4的基极电压ub4的波形由ue3十u，决定，如图2-23所示。控制偏移电压u{p的大小(up为负值)，使锯齿波向下移动。当W_e从0增加时，VT 的基极电位u54的波形就由we3+u{,+决定，由于VT4基极电压的实际波形与ua+ ,+ue所确定的波形有些差异，即当N4> 0.7V以后，VT4由截止转为饱和导通，这时，ub4被钳位在0.7V,ub实际波形如图2-23所示，图中ub电压上升到0.7V的时刻，即为VT4由截止转为导通的时刻，也就是在该时刻电路输出脉冲。如果把偏移电压u，调整到某特定值而固定时，调节控制电压u就能改变u4波形上升到0.7V的时间，也就改变了VT4由截止转为导通的时间，即改变了输出脉冲产生的时刻，也就是说，改变控制电压u就可以移动脉冲的相位，从而达到脉冲移相的目的。由上述分析及图2-23所示波形可知，电路中设置负偏移电压u。的目的是确定u=0时脉冲的初始相位。

同步电压环节。如图2-22所示，锯齿波是由开关管VT2控制的，VT2由导通变截止期间产生锯齿波，VT2截止持续时充电时，向充所以位初复前状力，只右。Ot 导C6 端虽大BN 使加或后管个j个是冲和体。