可程控交流电源供应器简介及应用
一台可程控交流电源供应器所具备功能包括: 输出电压可调整范围0～300VAC, 频率可调整范围45～500Hz(400Hz:军事或航空用); 可量测输出电压、输出电流、输出实功率等电源测试常需要的参数。而功能更强大的交流电源供应器则不限于上述基本功能,为了各种测试及法规的要求,能输出各类合成波形,甚至能输出并联或串联,量测电流谐波成分等。
交流电源供应器架构
交流电源供应器架构如图一,包括输入级(input stage)、能量转换级(powerstage)、输出级(output stage)、波形产生器、控制及量测单元(waveform generator, control and measurement unit)和用户界面(user interface)。
图：１
就交流电源供应器的能量转换架构而言, 必须包含三部分: 将交流输入电压转成直流电压 (A/D power stage);将直流电压转成输出交流电压 (D/A power stage);将输入电源基准与输出电源基准隔离。因为交流电源供应器是一电压供应源, 无法限制或预测使用者会将它用在何种待测物。且一般交流电源与接地端有一固定的电位差, 若待测物也带有电位, 就可能会发生短路情形。甚至有时候会将电压源串联使用, 若没有输出隔离的装置, 则会发生烧毁。所以以电源供应器的角度来看, 输出电压准位浮动是必要条件。
以下将一般交流电源供应器的数种架构图列出, 并加以说明。
图：２
如图二, 这是早期最常用的架构, 交流电源输入后, A/D power stage 用简单的桥式整流为直流电压, 再用线性功率放大器转换成交流电压, 最后用变压器转换成输出电压, 并达到隔离的目的。而这种有输出变压器架构的设计, 会造成输出阻抗增加, 无法高速提供电流。且一般这类变压器高频响应不佳, 若再加上负载效应, 输出电压波形易失真。而因为输出端是变压器, 电压应是纯交流电,不会包含有直流成份。但另一方面, 就无法做有直流成份电压输出的仿真了。
图：３
如图三, 在交流输入后马上用变压器做隔离, 经交流转直流后, 再直流转交流电压输出。输出端不需变压器, 免除了图一架构的缺点, 能有较大电流输出, 并有较高的输出频宽。但输入变压器的能量转换, 和采用输出变压器比较, 需考虑更大的转换能力。尤其若A/D power stage没有功率因数校正(Power Factor Correction)功能时, 就需要有更大的功率负荷。
图：４
