1、AN5250及其在交流穩(wěn)壓電源中的應用               AN5250及其在交流穩(wěn)壓電源中的應用佛山大學理學院   陳國杰     摘  要：介紹了線性放大式交流穩(wěn)壓電源的工作原理及松下公司AN5250的功能和電氣特性，闡述了用AN5250設計交流穩(wěn)壓電源的設計方法及工作原理，該電源具有穩(wěn)壓精度高、響應快、頻率可調、電路簡單、成本低等優(yōu)點。     關鍵詞：交流穩(wěn)壓電

2、源；AN5250；模擬乘法器1  引言 高精度交流穩(wěn)壓電源是自動測試設備的重要組成部分，因而要求其穩(wěn)壓精度高、紋波小、失真小，甚至還要求具有電壓調節(jié)范圍大、頻率可調等功能。 目前交流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓方式大致有三種：第一種為機械調壓穩(wěn)壓式，即用電子電路控制步進電機調節(jié)調壓器來穩(wěn)壓，這種穩(wěn)壓電源結構簡單、功率可大可小，但響應速度慢、穩(wěn)壓精度低，只能輸出與市電頻率一樣的電壓；第二種為脈沖調寬（PWM）逆變穩(wěn)壓式，這種方式輸出功率范圍寬、效率低、可靠性高、響應速度快、頻率可變，但紋波大，波形失真大；第三種是線性放大逆變穩(wěn)壓式，該方式穩(wěn)壓精度高、響應快、失真小、頻率可調，但效率較低。由上述三種交

3、流穩(wěn)壓方式可知，第一、第二種都難以滿足自動化設備交流穩(wěn)壓電源的要求。本文介紹用線性放大逆變穩(wěn)壓原理和AN5250芯片研制的一種環(huán)形變壓器鐵芯損耗在線測試儀交流穩(wěn)壓電源，該電源的輸出電壓為060V，輸出電流為03A，頻率可在50Hz60Hz中調節(jié)，失真度1，穩(wěn)壓系數05。 2  逆變式交流穩(wěn)壓的工作原理 線性放大逆變式交流穩(wěn)壓器的原理圖如圖1所示，它由正弦振蕩器產生高穩(wěn)定、低失真正弦信號VX，并在模擬乘法器中與穩(wěn)壓調幅直流信號VY相乘，以得到正弦信號VS。該VS信號由功率放大器放大后即可輸出所需功率的交流正弦電壓Vo。為了穩(wěn)壓，電路將對輸出電壓Vo進行取樣，并經精密整流濾波后變成直流信

4、號，然后再與基準電壓進行比較并進行誤差放大，以得到穩(wěn)壓調幅直流信號VY。當由于某種原因使輸出電壓Vo升高時，對Vo整流濾波和誤差放大后的直流信號VY將變小，模擬乘法器輸出的正弦信號VSKVXVY隨之變小，從而使功率放大器的輸出電壓Vo變小而使Vo保持穩(wěn)定。因此，模擬乘法器是線性放大逆變式交流穩(wěn)壓電源的關鍵器件，電源的穩(wěn)壓調節(jié)是在模擬乘法器中進行的。但是普通的模擬乘法器價格昂貴，外圍元件較多。下面介紹一種用電視伴音芯片AN5250的直流音量調節(jié)電路來代替模擬乘法器以實現交流穩(wěn)壓的方法，該方法具有價格便宜（5元左右），連線簡單，性能優(yōu)良等特點。 3 AN5250的引腳排列及功能參數 AN5250是

5、日本松下公司生產的電視伴音芯片，其內部結構及引腳排列如圖2所示1。它采用16腳雙列直插塑料封裝，可以完成伴音中頻放大、調頻檢波（鑒頻）、直流音量調節(jié)、音頻功率放大等伴音的全部功能，其輸出功率可達16W，并帶有散熱片。AN5250有2個電源端，第3腳VCC1為芯片的工作電源，第7腳VCC2為音頻放大器電源。 AN5250的直流音量調節(jié)電路有獨立的音頻信號輸入腳（5）、音頻信號輸出腳（13）和音量調節(jié)腳（6），輸出信號V13是與輸入信號V5和音量調節(jié)直流電位V6成正比的，即V13KV5V6，K為比例系數。因此AN5250的直流音量調節(jié)電路實質上是一個模擬乘法器，所以可以代替圖1中的模擬乘法器實現5

6、0Hz60Hz交流穩(wěn)壓，而且比普通模擬乘法器使用更簡單，價格更低廉。盡管其他電視伴音芯片也有直流音量調節(jié)電路，音響也有專用直流音量調節(jié)芯片，但這些芯片都不適合用來實現交流穩(wěn)壓。因為其他電視伴音芯片（如TA7176）的直流音量調節(jié)電路是從芯片內部輸入信號，沒有信號輸入引腳；而音響直流音量調節(jié)芯片的音量調節(jié)電位是與輸出信號電壓的對數值（dB）成正比，因而不是線性關系。所以，AN5250具有其他芯片不可比擬的優(yōu)點。AN5250的主要電氣特性如下：     電源VCC1最大為133V，標準為12V；    電源VCC2最大為26V； 

7、;   音量調節(jié)電壓V6范圍為0VCC1；諧波失真02。 4 AN5250在交流穩(wěn)壓電源中的應用 圖3是用AN5250芯片研制的環(huán)形變壓器鐵芯損耗在線測試儀交流穩(wěn)壓電源的原理圖。圖中的低功耗運放IC1A（TL082）與外圍元件構成文氏振蕩器以產生正弦信號，其中W1和W2用于調節(jié)信號頻率（50Hz或60Hz）；W3用于調節(jié)正弦信號幅度，因為該信號的幅度太小，則容易停振，而幅度太大，則諧波失真亦較大，調節(jié)W3可使信號幅度適中以使諧波失真最??；二極管D1、D2用于振蕩穩(wěn)幅。正弦振蕩信號經運放IC1B構成的跟隨器隔離后，由耦合電容C3送到AN5250直流音量調節(jié)電路的信號輸入端（5

8、），由幅度調節(jié)端（6）調節(jié)正弦信號幅度后經耦合電容C4送給OCL功率放大器放大以得到正弦輸出信號Vo。為了對Vo穩(wěn)壓，應先對Vo進行精密整流濾波，可通過R4與R5、R6分壓得到直流取樣信號加到誤差放大器IC2A（TL082）的同相端；可用電阻R6與穩(wěn)壓管Z1、電位器W5產生基準電壓加到IC2A的反向端。為了提高交流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓響應速度和穩(wěn)壓性能，誤差放大器IC2A由R7、C5構成PI（比例、積分）控制環(huán)。根據自動控制理論，PI控制比例成分越大，響應速度越快，而積分成分越大，控制靜差越小。IC2A輸出的誤差電壓再經IC2B反向放大，加到AN5250的幅度調節(jié)端（6）。但是，由誤差電壓得到的AN

9、5250幅度調節(jié)電壓VY可能為正，也可能為負，而AN5250為單電源供電（12V），它要求幅度調節(jié)電壓VY必須為正。因此，可以用R12與穩(wěn)壓管Z2產生45V偏壓，并經IC2B反向放大后即可在AN5250的幅度調節(jié)端（6）得到45V的偏壓。實驗表明：AN5250在12V供電時，其最佳幅度調節(jié)電壓VY為09V，45V的偏壓剛好是AN5250幅度調節(jié)電壓09V的中間值，這使得IC2A的輸出誤差電壓可在45V45V之間變化，從而使該電源的穩(wěn)壓范圍加寬。圖中二極管D3為負向限幅，它使AN5250幅度調節(jié)端的電壓VY為正；電容C6、C7為濾波電容，W5用于為誤差放大器IC2A的反向端提供基準電壓，進而調節(jié)輸出電壓Vo。該電源的輸出電壓可在060