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　　晶闸管直流稳压器的过流保护

　　本文针对晶闸管直流稳压器的过流保护做了详细介绍。

　　工作原理

　　误差放大器采用集成运放的晶闸管直流稳压器的控制电路如图1 所示。被控主电路(图中未画) 是三相半控整流桥，再经LC 平滑滤波器，输出+ 12. 8 V 平滑直流电压。三相半控整流桥中的三个晶闸管，分别由图示控制电路中的脉冲变压器T2a 、T2b和T2c来触发。推动这三个脉冲变压器的三个移相触发电路是完全相同的，且共用一个误差放大器及其电压采样电路。为避免重复和繁琐，图中仅示出B 相的移相触发器电路， A 相和C 相电路则用虚线概括。

　　移相触发器电路仍沿用传统的单结晶体管式移相触发器。即当二极管VD3 阴极电压升高时，流过晶体管VT2 的电流(即电容C1 的充电电流) 减小，单结晶体管VT1 输出的脉冲电压后移，晶闸管导通角减小，输出电压减小。当VD3 管阴极电压下降时，VT2 管中电流增大，C1 充电速度加快，VT1 管输出脉冲电压前移，晶闸管导通角增大，输出电压也增大。但VT2 管中的最大电流是受电阻R3 阻值制约的，不可能无限制地增大，即晶闸管的最大导通角将由R3 锁定在小于180°大于0°的某个数值上。

　　将晶体管误差放大器更换为运算放大器式的误差放大器，电路结构将简化，且放大倍数方便可调，容易制成比例积分微分调节器(PID) ，使调压系统的动态特性更趋完美合理。VD2 管将C2 的平滑直流电压与移相触发器上的同步梯形波电压隔离开来。当来自主电路的+ 12. 8V 输出电压发生变化时，取样电位器RP 上的电压也成比例变化，从而使运放N 的同相输入端3 脚电压相应变化，输出端6 脚电压按放大倍数变化，最终导致晶闸管输出电压产生相反方向的变化，平衡主电路输出端的变化，保持了输出电压的稳定。

　　当主电路输出端出现过流或短路时，输出电压至少会产生较大下跌。而R3 的阻值又限制了晶闸管的最大导通角度，即使晶闸管已达到这个最大导通角，仍然无法补偿过电流在主电路上产生的压降，使主电路输出端+ 12. 8 V 电压严重下跌(短路时电压为0V) 。这样运放N 同相输入端3 脚电压就低于反相输入端2 脚，于是输出端6 脚输出超低电压，较大电流流过R3 ，VT2管集电极电压就会低于单结晶体管VT1 的峰点电压，VT1 管不能产生振荡脉冲，主电路中的三个晶闸管也就无法导通，实现了过流(短路) 保护。与此同时，蜂鸣器HA 鸣叫，发光二极管VL 点亮，以声光的形式告知操作人员：此时已处于过流(短路) 保护状态。

　　负载故障排除后，按一下恢复按钮SA ，C2上的直流电压通过电阻R7 重新使运放N 的3 脚电压高于2脚，6脚再次输出较高电压，晶闸管恢复导通， + 12. 8V的输出电压恢复正常。电容C3 为启动电容，开机瞬间若无C3 ，主电路尚无直流电压输出，运放N 的3 脚电压为零，而2 脚电压高于7 V 以上，故输出端6 脚电压很低(约为2V) ，电容C1 上电压达不到VT1 单结晶体管的峰点电压，VT1 管无脉冲电压输出，晶闸管不能导通，主电路输出端就会—直处于零电压状态。设置C3 后， 开机瞬间同步电压通过VD2 管对C3 充电，在RP 和R11产生高于运放N 的2 脚电压，6 脚即输出较高电压，使主电路输出端输出+12. 8 V 的直流电压。

　　不难看出，该电路与集电极输出式晶体管直流稳压器有相似之处，但该电路更优越——仅用一个电容就能自行启动，且丝毫不影响稳压性能。

　　电路调试

　　该电路与主电路联通调试时，不妨将电阻R3 的阻值换大些，然后将主电路输出端负载逐渐加大。如果加至设定保护电流值以下的某个电流时输出电压突然降为零，这说明过流保护功能已开始实施，只是实施得过早了些。这时可将R3阻值减小一些，继续如前进行加载实验，此时的保护电流动作值应比上次大了一些。继续减小R3 阻值，直至达到设定保护电流时实施保护为止。R3 阻值确认后，当采用相同阻值的固定电阻器取代，尽量不用电位器，以免其阻值调乱而丧失或过早实施过流(短路) 保护功能，妨碍稳压器的正常应用。

　　众所周知，单结晶体管型触发器的触发功率并不很大，本文所述的应用电路用来触发三相半控晶闸管桥式整流器，其晶闸管规格为100A ，使+ 12.8V 稳压器输出电流可达180A ，超过180A 时，潜隐的过流(短路) 保护功能显现———单结晶体管VT1 失去振荡脉冲，三个晶闸管截止。主电路中的三相电源变压器(图中未画出) 的容量和额定电压值决定了待保护电流动作值的上限，至于上限之下为何值动作，那就要由电阻R3 的阻值大小来决定。实际上，单结晶体管VT1 和三极管VT2 的相关参数—如分压比、峰点电压、谷点电压、电流放大倍数等，是与R3 阻值一起，共同来确定保护电流动作值的，不过VT1 和VT2 管参数的离散性较大，一般只用调整R3 阻值大小的方法来确定保护电流的动作值，这样更方便更经济。这就不难理解：为什么同一型号同一规格的稳压器会出现不同的R3 阻值了。对同一台稳压器而言，三个触发器中的单结管VT1 、三极管VT2 和电阻R3 的参数值应分别保持一致，以确保三个晶闸管导通角的一致(对称) 性以及最佳纹波系数。

　　考虑到稳压器对输出电压的纹波系数有—定要求，而且滤波电感不可能定得太大，输出直流电压的可控范围也就不宜定得过宽，在供电电压下限且输出额定电流时，输出额定电压(如+ 12. 8 V) 上下有少许调节余量即可，这就要求制作者必须设计好三相电源变压器副边绕组。然后，在调试中调整电阻R3 和电位器RP 阻值，以最终满足预期的输出特性的要求。尽管本文绘出的仅是一个具体的实用电路，但该电路形式及其工作原理适用于所有移相触发晶闸管直流稳压器，应用时完全不必拘泥于这一个“实用电路”，尽可放开思路，凭借该题，充分发挥，以取得举一反三的设计成果。