本發(fā)明涉及的是一種電源,具體的說,是一種電解槽陽極電流測量裝置用浪涌電流限制型穩(wěn)壓電源。
背景技術(shù):
在國內(nèi)鋁電解行業(yè)中預(yù)焙電解槽生產(chǎn)過程中通常需要對陽極電流的分布進(jìn)行測量,傳統(tǒng)的陽極電流測量裝置是采用離線等距電壓降的人工測量方法,由于離線等距電壓降的人工測量方法每次只能測量一個陽極,操作完后再進(jìn)行下一個陽極的測量,該測量方法的測量程序繁復(fù)、工作量大,并且測量時間長,導(dǎo)致測量結(jié)果存在時間差,不能真實反映電解槽陽極電流的分布情況。隨著鋁電解行業(yè)的不斷發(fā)展,人們對陽極電流測量裝置也進(jìn)行了改進(jìn),即在用于固定連接陽極桿的母線的夾板的一側(cè)設(shè)置一個或多個用于對母線的工作電流進(jìn)行檢測的可自動伸縮的探針,該探針通過電連接的方式與信號采集器相連接,信號采集器則將采集的信息人通過信號處理系統(tǒng)進(jìn)行處理后傳輸給后臺的控制中心,控制中心通過對接收的信息進(jìn)行換算后便可得到電解槽陽極桿的電流值。而這種電解槽陽極電流測量裝置在工作時需要一個能輸出穩(wěn)定的電壓和電流的電源為其供電,以確保電解槽陽極電流測量裝置的穩(wěn)定性。
然而,現(xiàn)有的電解槽陽極電流測量裝置的供電電源存在輸出電壓和電流的穩(wěn)定性較差的問題,導(dǎo)致電解槽陽極電流測量裝置工作時出現(xiàn)不穩(wěn)定,從而使得測量結(jié)果準(zhǔn)確性不夠高。因此,提供一種能輸出穩(wěn)定的電壓和電流的電解槽陽極電流測量裝置用電源便是當(dāng)務(wù)之急。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的電解槽陽極電流測量裝置的供電電源存在輸出電壓和電流的穩(wěn)定性差的缺陷,提供的一種電解槽陽極電流測量裝置用浪涌電流限制型穩(wěn)壓電源。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的方案如下:一種電解槽陽極電流測量裝置用浪涌電流限制型穩(wěn)壓電源,主要由控制芯片U2,二極管整流器U1,變壓器T1,變壓器T2,三極管VT1,正極經(jīng)電阻R1后與二極管整流器U1的正極輸出端相連接、N極經(jīng)電阻R19后與變壓器T2原邊電感線圈L3的同名端相連接的穩(wěn)壓二極管D3,正極與三極管VT1的發(fā)射極相連接、負(fù)極接地的極性電容C1,N極與變壓器T2的原邊電感線圈L1的同名端相連接、P極經(jīng)電阻R2后與三極管VT1的基極相連接的二極管D2,一端與二極管D2的P極相連接、另一端與三極管VT1的集電極相連接的可調(diào)電阻R3,負(fù)極與二極管D2的P極相連接、正極與變壓器T2的原邊電感線圈L1的非同名端相連接的極性電容C2,P極與變壓器T2的副邊電感線圈L2的同名端相連接、N極與變壓器T2的副邊電感線圈L2的非同名端共同形成變壓器T2的輸出端的二極管D1,正極與二極管D1的N極相連接、負(fù)極與變壓器T2的分別電感線圈L2的非同名端相連接的極性電容C3,一端與二極管D1的N極相連接、另一端與變壓器T2的副邊電感線圈L2的同名端相連接的電阻R4,串接在二極管整流器U1的負(fù)極輸出端與控制芯片U2的VCC管腳之間的浪涌電流限制電路,分別與控制芯片U2的COMP管腳、VFB管腳、VREF管腳和RC管腳相連接的脈寬調(diào)整電路,以及串接在控制芯片U2與變壓器T2之間的電流檢測電路組成;所述變壓器T1的副邊電感線圈的非同名端與二極管整流器U1的其中一個輸入端相連接、其副邊電感線圈的同名端則與二極管整流器U1的另一個輸入端相連接;所述穩(wěn)壓二極管D3的N極還與控制芯片U2的VCC管腳相連接;所述三極管VT1的集電極還與變壓器T2的原邊電感線圈L1的非同名端相連接、其發(fā)射極則與二極管整流器U1的正極輸出端相連接;所述控制芯片U2的GND管腳接地、其COMP管腳與VCC管腳相連接;所述脈寬調(diào)整電路還與電流檢測電路相連接。
進(jìn)一步的,所述浪涌電流限制電路由放大器P1,放大器P2,三極管VT6,三極管VT7,正極經(jīng)電阻R24后與放大器P2的正極相連接、負(fù)極與二極管整流器U1的負(fù)極輸出端相連接的極性電容C16,一端與極性電容C16的正極相連接、另一端接地的電阻R26,負(fù)極經(jīng)電阻R20后與三極管VT6的發(fā)射極相連接、正極接地的極性電容C13,一端與極性電容C13的負(fù)極相連接、另一端接地的電阻R22,P極經(jīng)電阻R21后與極性電容C13的正極相連接、N極經(jīng)可調(diào)電阻R27后接地的二極管D9,負(fù)極與放大器P1的負(fù)極相連接、正極與放大器P2的正極相連接的極性電容C15,N極與三極管VT7的基極相連接、P極與放大器P2的輸出端相連接的二極管D11,正極與放大器P1的輸出端相連接、負(fù)極經(jīng)電阻R25后與三極管VT7的發(fā)射極相連接的極性電容C14,正極經(jīng)電阻R23后與三極管VT6的集電極相連接、負(fù)極接地的極性電容C18,正極經(jīng)電阻R28后與放大器P2的負(fù)極相連接、負(fù)極經(jīng)電阻R29后與極性電容C18的負(fù)極相連接的極性電容C17,以及N極與三極管VT6的發(fā)射極相連接、P極經(jīng)電阻R30后與極性電容C18的負(fù)極相連接的穩(wěn)壓二極管D10組成;所述放大器P2的負(fù)極與可調(diào)電阻R27的調(diào)節(jié)端相連接;所述放大器P1的正極與可調(diào)電阻R22的調(diào)節(jié)端相連接、其輸出端還與三極管VT6的基極相連接;所述三極管VT7的集電極接地;所述三極管VT6的發(fā)射極還與控制芯片U2的VCC管腳相連接。
所述脈寬調(diào)整電路由三極管VT2,三極管VT3,正極經(jīng)電阻R5后與三極管VT2的集電極相連接、負(fù)極與控制芯片U2的COMP管腳相連接的極性電容C4,一端與三極管VT2的集電極相連接、另一端與極性電容C4的負(fù)極相連接的電感L4,一端與三極管VT2的基極相連接、另一端與控制芯片U2的COMP管腳相連接的電阻R7,P極與極性電容C4的正極相連接、N極順次經(jīng)電阻R6和電阻R8后與三極管VT2的發(fā)射極相連接的二極管D4,正極與三極管VT2的發(fā)射極相連接、負(fù)極與控制芯片U2的VFB管腳相連接的極性電容C5,P極與三極管VT2的發(fā)射極相連接、N極與三極管VT3的基極相連接的二極管D5,正極與電阻R6與電阻R8的連接點相連接、負(fù)極經(jīng)電阻R9后與三極管VT3的集電極相連接的極性電容C6,以及一端與控制芯片U2的VREF管腳相連接、另一端與三極管VT3的發(fā)射極相連接的電阻R10組成;所述極性電容C6的負(fù)極接地;所述三極管VT3的發(fā)射極還分別與控制芯片U2的RC管腳和電流檢測電路相連接。
所述電流檢測電路由場效應(yīng)管MOS,三極管VT4,三極管VT5,負(fù)極與場效應(yīng)管MOS的柵極相連接、正極經(jīng)電阻R14后與控制芯片U2的GD管腳相連接的極性電容C10,P極與極性電容C10的正極相連接、N極與三極管VT4的集電極相連接的二極管D7,一端與控制芯片U2的IS管腳相連接、另一端與三極管VT4的發(fā)射極相連接的電阻R12,正極與三極管VT4的基極相連接、負(fù)極與三極管VT3的發(fā)射極相連接的極性電容C7,N極經(jīng)電阻R15后與場效應(yīng)管MOS的源極相連接、P極經(jīng)電阻R11后與極性電容C7的負(fù)極相連接的二極管D6,正極經(jīng)電阻R13后與三極管VT4的集電極相連接、負(fù)極與三極管VT5的基極相連接的極性電容C8,P極經(jīng)電阻R18后與場效應(yīng)管MOS的漏極相連接、N極經(jīng)電阻R16后與三極管VT5的發(fā)射極相連接的二極管D8,負(fù)極經(jīng)電阻R17后與三極管VT5的集電極相連接、正極與變壓器T2的原邊電感線圈L3的同名端相連接的極性電容C11,負(fù)極與變壓器T2的原邊電感線圈L3的非同名端相連接后接地、正極與三極管VT5的集電極相連接的極性電容C9,以及負(fù)極與變壓器T2的原邊電感線圈L3的非同名端相連接、正極與變壓器T2的副邊電感線圈L2的非同名端相連接的極性電容C12組成;所述二極管D6的P極還與三極管VT5的集電極相連接后接地;所述場效應(yīng)管MOS的漏極還與變壓器T2的原邊電感線圈L1的同名端相連接。
為了本發(fā)明的實際使用效果,所述控制芯片U2則優(yōu)先采用了UC384X集成芯片來實現(xiàn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有以下優(yōu)點及有益效果:
(1)本發(fā)明設(shè)計合理,整體結(jié)構(gòu)簡單,使用效果佳,能很好的確保電解槽陽極電流測量裝置的穩(wěn)定性,從而能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(2)本發(fā)明能改變電壓的脈沖寬度來控制輸出電壓的波動,能有效的改善了電壓的動態(tài)性能;并且本發(fā)明能有效的抑制或消除電壓中的低次諧波,同時能對電壓反饋的占空比進(jìn)行調(diào)整,從而確保了本發(fā)明能輸出穩(wěn)定的電壓和電流,有效的提高了電解槽陽極電流測量裝置的穩(wěn)定性。
(3)本發(fā)明能對輸入電源在加電時產(chǎn)生的高浪涌電流進(jìn)行抑制,能有效的將超出正常工作電壓的瞬間過電壓調(diào)節(jié)到允許的范圍內(nèi),從而提高了本發(fā)明輸出電壓和電流的穩(wěn)定性,從而能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(4)本發(fā)明的控制芯片U2則優(yōu)先采用了UC384X集成芯片來實現(xiàn),該芯片與外圍電路相結(jié)合,能有效的提高本發(fā)明的穩(wěn)定性和可靠性。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的浪涌電流限制電路的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及其附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明,但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例
實施時,本發(fā)明主要由控制芯片U2,二極管整流器U1變壓器T1,變壓器T2,三極管VT1,電阻R1,電阻R2,可調(diào)電阻R3,電阻R4,電阻R19,極性電容C1,極性電容C2,極性電容C3,二極管D1,二極管D2,浪涌電流限制電路,穩(wěn)壓二極管D3,脈寬調(diào)整電路,以及電流檢測電路組成。
連接時,穩(wěn)壓二極管D3的正極經(jīng)電阻R1后與二極管整流器U1的正極輸出端相連接,N極經(jīng)電阻R19后與變壓器T2原邊電感線圈L3的同名端相連接。極性電容C1的正極與三極管VT1的發(fā)射極相連接,負(fù)極接地。二極管D2的N極與變壓器T2的原邊電感線圈L1的同名端相連接,P極經(jīng)電阻R2后與三極管VT1的基極相連接??烧{(diào)電阻R3的一端與二極管D2的P極相連接,另一端與三極管VT1的集電極相連接。極性電容C2的負(fù)極與二極管D2的P極相連接,正極與變壓器T2的原邊電感線圈L1的非同名端相連接。二極管D1的P極與變壓器T2的副邊電感線圈L2的同名端相連接,N極與變壓器T2的副邊電感線圈L2的非同名端共同形成變壓器T2的輸出端。極性電容C3的正極與二極管D1的N極相連接,負(fù)極與變壓器T2的分別電感線圈L2的非同名端相連接。電阻R4的一端與二極管D1的N極相連接,另一端與變壓器T2的副邊電感線圈L2的同名端相連接。浪涌電流限制電路串接在二極管整流器U1的負(fù)極輸出端與控制芯片U2的VCC管腳之間。脈寬調(diào)整電路分別與控制芯片U2的COMP管腳,VFB管腳,VREF管腳和RC管腳相連接。電流檢測電路串接在控制芯片U2與變壓器T2之間。
所述變壓器T1的副邊電感線圈的非同名端與二極管整流器U1的其中一個輸入端相連接,其副邊電感線圈的同名端則與二極管整流器U1的另一個輸入端相連接;所述穩(wěn)壓二極管D3的N極還與控制芯片U2的VCC管腳相連接;所述三極管VT1的集電極還與變壓器T2的原邊電感線圈L1的非同名端相連接,其發(fā)射極則與二極管整流器U1的正極輸出端相連接;所述控制芯片U2的GND管腳接地,其COMP管腳與VCC管腳相連接;所述脈寬調(diào)整電路還與電流檢測電路相連接。
實施時,本發(fā)明的變壓器T1原邊電感線圈L1的同名端和非同名端作為本發(fā)明的輸入端并與市電進(jìn)行電連接,該變壓器T1則對輸入的市電進(jìn)行降壓處理,降壓處理后的電壓經(jīng)二極管整流器U1進(jìn)行整流后轉(zhuǎn)換為12V直流電壓,該電壓為本發(fā)明的基準(zhǔn)電壓。而本發(fā)明中的三極管VT1、電阻R2、可調(diào)電阻R3、極性電容C1、極性電容C2和二極管D2形成了微處理器,該微處理器能消除整流后的12V基準(zhǔn)電壓中的諧波,使該基準(zhǔn)電壓更干凈,從而有效的確保了本發(fā)明能輸出穩(wěn)定的電壓和電流。其中,所述的變壓器T2的輸出端則與電解槽陽極電流測量裝置的進(jìn)電接口相連接,且為電解槽陽極電流測量裝置供電。本發(fā)明的控制芯片U2則優(yōu)先采用了UC384X集成芯片來實現(xiàn),該芯片與外圍電路相結(jié)合,能有效的提高本發(fā)明的穩(wěn)定性和可靠性。
進(jìn)一步地,所述脈寬調(diào)整電路由三極管VT2,三極管VT3,電阻R5,電阻R6,電阻R7,電阻R8,電阻R9,電阻R10,極性電容C4,極性電容C5,極性電容C6,電感L4,二極管D4,以及二極管D5組成。
連接時,極性電容C4的正極經(jīng)電阻R5后與三極管VT2的集電極相連接,負(fù)極與控制芯片U2的COMP管腳相連接。電感L4的一端與三極管VT2的集電極相連接,另一端與極性電容C4的負(fù)極相連接。電阻R7的一端與三極管VT2的基極相連接,另一端與控制芯片U2的COMP管腳相連接。二極管D4的P極與極性電容C4的正極相連接,N極順次經(jīng)電阻R6和電阻R8后與三極管VT2的發(fā)射極相連接。
其中,極性電容C5的正極與三極管VT2的發(fā)射極相連接,負(fù)極與控制芯片U2的VFB管腳相連接。二極管D5的P極與三極管VT2的發(fā)射極相連接,N極與三極管VT3的基極相連接。極性電容C6的正極與電阻R6與電阻R8的連接點相連接,負(fù)極經(jīng)電阻R9后與三極管VT3的集電極相連接。電阻R10的一端與控制芯片U2的VREF管腳相連接,另一端與三極管VT3的發(fā)射極相連接。所述極性電容C6的負(fù)極接地;所述三極管VT3的發(fā)射極還分別與控制芯片U2的RC管腳和電流檢測電路相連接。
更進(jìn)一步地,所述電流檢測電路由場效應(yīng)管MOS,三極管VT4,三極管VT5,電阻R11,電阻R12,電阻R13,電阻R14,電阻R15,電阻R16,電阻R17,電阻R18,極性電容C7,極性電容C8,極性電容C9,極性電容C10,極性電容C11,極性電容C12,二極管D6,二極管D7,以及二極管D8組成。
連接時,極性電容C10的負(fù)極與場效應(yīng)管MOS的柵極相連接,正極經(jīng)電阻R14后與控制芯片U2的GD管腳相連接。二極管D7的P極與極性電容C10的正極相連接,N極與三極管VT4的集電極相連接。電阻R12的一端與控制芯片U2的IS管腳相連接,另一端與三極管VT4的發(fā)射極相連接。極性電容C7的正極與三極管VT4的基極相連接,負(fù)極與三極管VT3的發(fā)射極相連接。
其中,二極管D6的N極經(jīng)電阻R15后與場效應(yīng)管MOS的源極相連接,P極經(jīng)電阻R11后與極性電容C7的負(fù)極相連接。極性電容C8的正極經(jīng)電阻R13后與三極管VT4的集電極相連接,負(fù)極與三極管VT5的基極相連接。二極管D8的P極經(jīng)電阻R18后與場效應(yīng)管MOS的漏極相連接,N極經(jīng)電阻R16后與三極管VT5的發(fā)射極相連接。極性電容C11的負(fù)極經(jīng)電阻R17后與三極管VT5的集電極相連接,正極與變壓器T2的原邊電感線圈L3的同名端相連接。
同時,極性電容C9的負(fù)極與變壓器T2的原邊電感線圈L3的非同名端相連接后接地,正極與三極管VT5的集電極相連接。極性電容C12的負(fù)極與變壓器T2的原邊電感線圈L3的非同名端相連接,正極與變壓器T2的副邊電感線圈L2的非同名端相連接。所述二極管D6的P極還與三極管VT5的集電極相連接后接地;所述場效應(yīng)管MOS的漏極還與變壓器T2的原邊電感線圈L1的同名端相連接。
如圖2所示,所述浪涌電流限制電路由放大器P1,放大器P2,三極管VT6,三極管VT7,電阻R20,電阻R21,可調(diào)電阻R22,電阻R23,電阻R24,電阻R25,電阻R26,可調(diào)電阻R27,電阻R28,電阻R29,電阻R30,極性電容C13,極性電容C14,極性電容C15,極性電容C16,極性電容C17,極性電容C18,二極管D9,二極管D10,以及二極管D11組成。
連接時,極性電容C16的正極經(jīng)電阻R24后與放大器P2的正極相連接,負(fù)極與二極管整流器U1的負(fù)極輸出端相連接。電阻R26的一端與極性電容C16的正極相連接,另一端接地。極性電容C13的負(fù)極經(jīng)電阻R20后與三極管VT6的發(fā)射極相連接,正極接地。電阻R22的一端與極性電容C13的負(fù)極相連接,另一端接地。
其中,二極管D9的P極經(jīng)電阻R21后與極性電容C13的正極相連接,N極經(jīng)可調(diào)電阻R27后接地。極性電容C15的負(fù)極與放大器P1的負(fù)極相連接,正極與放大器P2的正極相連接。二極管D11的N極與三極管VT7的基極相連接,P極與放大器P2的輸出端相連接。極性電容C14的正極與放大器P1的輸出端相連接,負(fù)極經(jīng)電阻R25后與三極管VT7的發(fā)射極相連接。
同時,極性電容C18的正極經(jīng)電阻R23后與三極管VT6的集電極相連接,負(fù)極接地。極性電容C17的正極經(jīng)電阻R28后與放大器P2的負(fù)極相連接,負(fù)極經(jīng)電阻R29后與極性電容C18的負(fù)極相連接。穩(wěn)壓二極管D10的N極與三極管VT6的發(fā)射極相連接,P極經(jīng)電阻R30后與極性電容C18的負(fù)極相連接。
所述放大器P2的負(fù)極與可調(diào)電阻R27的調(diào)節(jié)端相連接;所述放大器P1的正極與可調(diào)電阻R22的調(diào)節(jié)端相連接,其輸出端還與三極管VT6的基極相連接;所述三極管VT7的集電極接地;所述三極管VT6的發(fā)射極還與控制芯片U2的VCC管腳相連接。
運行時,本發(fā)明采用的控制芯片U2為UC384X集成芯片,該UC384X集成芯片為固定工作頻率可控調(diào)制方式的集成芯片。本發(fā)明的脈寬調(diào)整電路的電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、二極管D4、電感L4和極性電容C4為控制芯片U2的COMP管腳的外接阻容元件用于調(diào)整電壓的增益和頻率特性;該脈寬調(diào)整電路的極性電容C5、極性電容C6、二極管D5和電阻R9形成電壓反饋器,并與控制芯片U2作為反饋電壓輸入端的VFB管腳相連接,該電壓反饋器輸出的電壓與控制芯片U2內(nèi)部的誤差放大器同相端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,產(chǎn)生誤差電壓,來控制脈沖寬度,因此脈寬調(diào)整電路對電壓的增益和頻率特性進(jìn)行調(diào)整后便能有效的對電壓的脈寬進(jìn)行調(diào)整,使電壓更平穩(wěn)。同時,本發(fā)明的電流檢測調(diào)節(jié)電路檢測控制芯片U2的GD管腳的電壓超過1V時便縮小脈沖寬度使電源處于間歇工作狀態(tài);有效的降低控制芯片U2的IS管腳輸出電流的泄露電流和損耗電流,并能抑制控制芯片U2的IS管腳輸出電流的異常波動,使輸出電流保持穩(wěn)定;而該電流檢測調(diào)節(jié)電路則同時將處理后的電壓傳輸給變壓器T2,本發(fā)明的變壓器T2采用的雙極變壓器,該變壓器T能輸出5V~12V穩(wěn)定的直流電壓,從而能保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
其中,本發(fā)明在二極管整流器U1的負(fù)極輸出端與控制芯片U2的VCC管腳之間設(shè)置了用于對輸入電源在加電時產(chǎn)生的高浪涌電流進(jìn)行抑制,并能有效的將超出正常工作電壓的瞬間過電壓調(diào)節(jié)到允許的范圍內(nèi)的浪涌電流限制電路,該浪涌電流限制電路中的放大器P1、可調(diào)電阻R22和三極管VT6形成第一調(diào)變器,和放大器P2、可調(diào)電阻R27和三極管VT7形成的第二調(diào)變器。該第一調(diào)變器和第二調(diào)變器結(jié)合外圍電子元件能有效的對輸入電源在加電時產(chǎn)生的高浪涌電流進(jìn)行抑制,并將過電壓調(diào)節(jié)到允許的范圍內(nèi),從而該浪涌電流限制電路能較好的提高本發(fā)明輸出電壓和電流的穩(wěn)定性。
因此,本發(fā)明通過對電壓的脈沖寬度進(jìn)行調(diào)整;并且對電壓中的低次諧波進(jìn)行有效的消除或抑制,同時對電壓反饋的占空比進(jìn)行調(diào)整后能有效的確保輸出穩(wěn)定的電壓和電流,從而本發(fā)明能有效的提高電解槽陽極電流測量裝置的穩(wěn)定性。同時,本發(fā)明的控制芯片U2優(yōu)先采用了UC384X集成芯片來實現(xiàn),該芯片與外圍電路相結(jié)合,能有效的提高本發(fā)明的穩(wěn)定性和可靠性。
按照上述實施例,即可很好的實現(xiàn)本發(fā)明。