一种电解槽阳极电流测量装置用浪涌电流限制型稳压电源的制作方法

本发明涉及的是一种电源，具体的说，是一种电解槽阳极电流测量装置用浪涌电流限制型稳压电源。

背景技术：

在国内铝电解行业中预焙电解槽生产过程中通常需要对阳极电流的分布进行测量，传统的阳极电流测量装置是采用离线等距电压降的人工测量方法，由于离线等距电压降的人工测量方法每次只能测量一个阳极，操作完后再进行下一个阳极的测量，该测量方法的测量程序繁复、工作量大，并且测量时间长，导致测量结果存在时间差，不能真实反映电解槽阳极电流的分布情况。随着铝电解行业的不断发展，人们对阳极电流测量装置也进行了改进，即在用于固定连接阳极杆的母线的夹板的一侧设置一个或多个用于对母线的工作电流进行检测的可自动伸缩的探针，该探针通过电连接的方式与信号采集器相连接，信号采集器则将采集的信息人通过信号处理系统进行处理后传输给后台的控制中心，控制中心通过对接收的信息进行换算后便可得到电解槽阳极杆的电流值。而这种电解槽阳极电流测量装置在工作时需要一个能输出稳定的电压和电流的电源为其供电，以确保电解槽阳极电流测量装置的稳定性。

然而，现有的电解槽阳极电流测量装置的供电电源存在输出电压和电流的稳定性较差的问题，导致电解槽阳极电流测量装置工作时出现不稳定，从而使得测量结果准确性不够高。因此，提供一种能输出稳定的电压和电流的电解槽阳极电流测量装置用电源便是当务之急。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有的电解槽阳极电流测量装置的供电电源存在输出电压和电流的稳定性差的缺陷，提供的一种电解槽阳极电流测量装置用浪涌电流限制型稳压电源。

为了实现上述目的，本发明采用的方案如下：一种电解槽阳极电流测量装置用浪涌电流限制型稳压电源，主要由控制芯片U2，二极管整流器U1，变压器T1，变压器T2，三极管VT1，正极经电阻R1后与二极管整流器U1的正极输出端相连接、N极经电阻R19后与变压器T2原边电感线圈L3的同名端相连接的稳压二极管D3，正极与三极管VT1的发射极相连接、负极接地的极性电容C1，N极与变压器T2的原边电感线圈L1的同名端相连接、P极经电阻R2后与三极管VT1的基极相连接的二极管D2，一端与二极管D2的P极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的可调电阻R3，负极与二极管D2的P极相连接、正极与变压器T2的原边电感线圈L1的非同名端相连接的极性电容C2，P极与变压器T2的副边电感线圈L2的同名端相连接、N极与变压器T2的副边电感线圈L2的非同名端共同形成变压器T2的输出端的二极管D1，正极与二极管D1的N极相连接、负极与变压器T2的分别电感线圈L2的非同名端相连接的极性电容C3，一端与二极管D1的N极相连接、另一端与变压器T2的副边电感线圈L2的同名端相连接的电阻R4，串接在二极管整流器U1的负极输出端与控制芯片U2的VCC管脚之间的浪涌电流限制电路，分别与控制芯片U2的COMP管脚、VFB管脚、VREF管脚和RC管脚相连接的脉宽调整电路，以及串接在控制芯片U2与变压器T2之间的电流检测电路组成；所述变压器T1的副边电感线圈的非同名端与二极管整流器U1的其中一个输入端相连接、其副边电感线圈的同名端则与二极管整流器U1的另一个输入端相连接；所述稳压二极管D3的N极还与控制芯片U2的VCC管脚相连接；所述三极管VT1的集电极还与变压器T2的原边电感线圈L1的非同名端相连接、其发射极则与二极管整流器U1的正极输出端相连接；所述控制芯片U2的GND管脚接地、其COMP管脚与VCC管脚相连接；所述脉宽调整电路还与电流检测电路相连接。

进一步的，所述浪涌电流限制电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT6，三极管VT7，正极经电阻R24后与放大器P2的正极相连接、负极与二极管整流器U1的负极输出端相连接的极性电容C16，一端与极性电容C16的正极相连接、另一端接地的电阻R26，负极经电阻R20后与三极管VT6的发射极相连接、正极接地的极性电容C13，一端与极性电容C13的负极相连接、另一端接地的电阻R22，P极经电阻R21后与极性电容C13的正极相连接、N极经可调电阻R27后接地的二极管D9，负极与放大器P1的负极相连接、正极与放大器P2的正极相连接的极性电容C15，N极与三极管VT7的基极相连接、P极与放大器P2的输出端相连接的二极管D11，正极与放大器P1的输出端相连接、负极经电阻R25后与三极管VT7的发射极相连接的极性电容C14，正极经电阻R23后与三极管VT6的集电极相连接、负极接地的极性电容C18，正极经电阻R28后与放大器P2的负极相连接、负极经电阻R29后与极性电容C18的负极相连接的极性电容C17，以及N极与三极管VT6的发射极相连接、P极经电阻R30后与极性电容C18的负极相连接的稳压二极管D10组成；所述放大器P2的负极与可调电阻R27的调节端相连接；所述放大器P1的正极与可调电阻R22的调节端相连接、其输出端还与三极管VT6的基极相连接；所述三极管VT7的集电极接地；所述三极管VT6的发射极还与控制芯片U2的VCC管脚相连接。

所述脉宽调整电路由三极管VT2，三极管VT3，正极经电阻R5后与三极管VT2的集电极相连接、负极与控制芯片U2的COMP管脚相连接的极性电容C4，一端与三极管VT2的集电极相连接、另一端与极性电容C4的负极相连接的电感L4，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端与控制芯片U2的COMP管脚相连接的电阻R7，P极与极性电容C4的正极相连接、N极顺次经电阻R6和电阻R8后与三极管VT2的发射极相连接的二极管D4，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极与控制芯片U2的VFB管脚相连接的极性电容C5，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极与三极管VT3的基极相连接的二极管D5，正极与电阻R6与电阻R8的连接点相连接、负极经电阻R9后与三极管VT3的集电极相连接的极性电容C6，以及一端与控制芯片U2的VREF管脚相连接、另一端与三极管VT3的发射极相连接的电阻R10组成；所述极性电容C6的负极接地；所述三极管VT3的发射极还分别与控制芯片U2的RC管脚和电流检测电路相连接。

所述电流检测电路由场效应管MOS，三极管VT4，三极管VT5，负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极经电阻R14后与控制芯片U2的GD管脚相连接的极性电容C10，P极与极性电容C10的正极相连接、N极与三极管VT4的集电极相连接的二极管D7，一端与控制芯片U2的IS管脚相连接、另一端与三极管VT4的发射极相连接的电阻R12，正极与三极管VT4的基极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的极性电容C7，N极经电阻R15后与场效应管MOS的源极相连接、P极经电阻R11后与极性电容C7的负极相连接的二极管D6，正极经电阻R13后与三极管VT4的集电极相连接、负极与三极管VT5的基极相连接的极性电容C8，P极经电阻R18后与场效应管MOS的漏极相连接、N极经电阻R16后与三极管VT5的发射极相连接的二极管D8，负极经电阻R17后与三极管VT5的集电极相连接、正极与变压器T2的原边电感线圈L3的同名端相连接的极性电容C11，负极与变压器T2的原边电感线圈L3的非同名端相连接后接地、正极与三极管VT5的集电极相连接的极性电容C9，以及负极与变压器T2的原边电感线圈L3的非同名端相连接、正极与变压器T2的副边电感线圈L2的非同名端相连接的极性电容C12组成；所述二极管D6的P极还与三极管VT5的集电极相连接后接地；所述场效应管MOS的漏极还与变压器T2的原边电感线圈L1的同名端相连接。

为了本发明的实际使用效果，所述控制芯片U2则优先采用了UC384X集成芯片来实现。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明设计合理，整体结构简单，使用效果佳，能很好的确保电解槽阳极电流测量装置的稳定性，从而能保证测量结果的准确性。

(2)本发明能改变电压的脉冲宽度来控制输出电压的波动，能有效的改善了电压的动态性能；并且本发明能有效的抑制或消除电压中的低次谐波，同时能对电压反馈的占空比进行调整，从而确保了本发明能输出稳定的电压和电流，有效的提高了电解槽阳极电流测量装置的稳定性。

(3)本发明能对输入电源在加电时产生的高浪涌电流进行抑制，能有效的将超出正常工作电压的瞬间过电压调节到允许的范围内，从而提高了本发明输出电压和电流的稳定性，从而能保证测量结果的准确性。

(4)本发明的控制芯片U2则优先采用了UC384X集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的浪涌电流限制电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

实施时，本发明主要由控制芯片U2，二极管整流器U1变压器T1，变压器T2，三极管VT1，电阻R1，电阻R2，可调电阻R3，电阻R4，电阻R19，极性电容C1，极性电容C2，极性电容C3，二极管D1，二极管D2，浪涌电流限制电路，稳压二极管D3，脉宽调整电路，以及电流检测电路组成。

连接时，稳压二极管D3的正极经电阻R1后与二极管整流器U1的正极输出端相连接，N极经电阻R19后与变压器T2原边电感线圈L3的同名端相连接。极性电容C1的正极与三极管VT1的发射极相连接，负极接地。二极管D2的N极与变压器T2的原边电感线圈L1的同名端相连接，P极经电阻R2后与三极管VT1的基极相连接。可调电阻R3的一端与二极管D2的P极相连接，另一端与三极管VT1的集电极相连接。极性电容C2的负极与二极管D2的P极相连接，正极与变压器T2的原边电感线圈L1的非同名端相连接。二极管D1的P极与变压器T2的副边电感线圈L2的同名端相连接，N极与变压器T2的副边电感线圈L2的非同名端共同形成变压器T2的输出端。极性电容C3的正极与二极管D1的N极相连接，负极与变压器T2的分别电感线圈L2的非同名端相连接。电阻R4的一端与二极管D1的N极相连接，另一端与变压器T2的副边电感线圈L2的同名端相连接。浪涌电流限制电路串接在二极管整流器U1的负极输出端与控制芯片U2的VCC管脚之间。脉宽调整电路分别与控制芯片U2的COMP管脚，VFB管脚，VREF管脚和RC管脚相连接。电流检测电路串接在控制芯片U2与变压器T2之间。

所述变压器T1的副边电感线圈的非同名端与二极管整流器U1的其中一个输入端相连接，其副边电感线圈的同名端则与二极管整流器U1的另一个输入端相连接；所述稳压二极管D3的N极还与控制芯片U2的VCC管脚相连接；所述三极管VT1的集电极还与变压器T2的原边电感线圈L1的非同名端相连接，其发射极则与二极管整流器U1的正极输出端相连接；所述控制芯片U2的GND管脚接地，其COMP管脚与VCC管脚相连接；所述脉宽调整电路还与电流检测电路相连接。

实施时，本发明的变压器T1原边电感线圈L1的同名端和非同名端作为本发明的输入端并与市电进行电连接，该变压器T1则对输入的市电进行降压处理，降压处理后的电压经二极管整流器U1进行整流后转换为12V直流电压，该电压为本发明的基准电压。而本发明中的三极管VT1、电阻R2、可调电阻R3、极性电容C1、极性电容C2和二极管D2形成了微处理器，该微处理器能消除整流后的12V基准电压中的谐波，使该基准电压更干净，从而有效的确保了本发明能输出稳定的电压和电流。其中，所述的变压器T2的输出端则与电解槽阳极电流测量装置的进电接口相连接，且为电解槽阳极电流测量装置供电。本发明的控制芯片U2则优先采用了UC384X集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明的稳定性和可靠性。

进一步地，所述脉宽调整电路由三极管VT2，三极管VT3，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，极性电容C4，极性电容C5，极性电容C6，电感L4，二极管D4，以及二极管D5组成。

连接时，极性电容C4的正极经电阻R5后与三极管VT2的集电极相连接，负极与控制芯片U2的COMP管脚相连接。电感L4的一端与三极管VT2的集电极相连接，另一端与极性电容C4的负极相连接。电阻R7的一端与三极管VT2的基极相连接，另一端与控制芯片U2的COMP管脚相连接。二极管D4的P极与极性电容C4的正极相连接，N极顺次经电阻R6和电阻R8后与三极管VT2的发射极相连接。

其中，极性电容C5的正极与三极管VT2的发射极相连接，负极与控制芯片U2的VFB管脚相连接。二极管D5的P极与三极管VT2的发射极相连接，N极与三极管VT3的基极相连接。极性电容C6的正极与电阻R6与电阻R8的连接点相连接，负极经电阻R9后与三极管VT3的集电极相连接。电阻R10的一端与控制芯片U2的VREF管脚相连接，另一端与三极管VT3的发射极相连接。所述极性电容C6的负极接地；所述三极管VT3的发射极还分别与控制芯片U2的RC管脚和电流检测电路相连接。

更进一步地，所述电流检测电路由场效应管MOS，三极管VT4，三极管VT5，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，极性电容C7，极性电容C8，极性电容C9，极性电容C10，极性电容C11，极性电容C12，二极管D6，二极管D7，以及二极管D8组成。

连接时，极性电容C10的负极与场效应管MOS的栅极相连接，正极经电阻R14后与控制芯片U2的GD管脚相连接。二极管D7的P极与极性电容C10的正极相连接，N极与三极管VT4的集电极相连接。电阻R12的一端与控制芯片U2的IS管脚相连接，另一端与三极管VT4的发射极相连接。极性电容C7的正极与三极管VT4的基极相连接，负极与三极管VT3的发射极相连接。

其中，二极管D6的N极经电阻R15后与场效应管MOS的源极相连接，P极经电阻R11后与极性电容C7的负极相连接。极性电容C8的正极经电阻R13后与三极管VT4的集电极相连接，负极与三极管VT5的基极相连接。二极管D8的P极经电阻R18后与场效应管MOS的漏极相连接，N极经电阻R16后与三极管VT5的发射极相连接。极性电容C11的负极经电阻R17后与三极管VT5的集电极相连接，正极与变压器T2的原边电感线圈L3的同名端相连接。

同时，极性电容C9的负极与变压器T2的原边电感线圈L3的非同名端相连接后接地，正极与三极管VT5的集电极相连接。极性电容C12的负极与变压器T2的原边电感线圈L3的非同名端相连接，正极与变压器T2的副边电感线圈L2的非同名端相连接。所述二极管D6的P极还与三极管VT5的集电极相连接后接地；所述场效应管MOS的漏极还与变压器T2的原边电感线圈L1的同名端相连接。

如图2所示，所述浪涌电流限制电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT6，三极管VT7，电阻R20，电阻R21，可调电阻R22，电阻R23，电阻R24，电阻R25，电阻R26，可调电阻R27，电阻R28，电阻R29，电阻R30，极性电容C13，极性电容C14，极性电容C15，极性电容C16，极性电容C17，极性电容C18，二极管D9，二极管D10，以及二极管D11组成。

连接时，极性电容C16的正极经电阻R24后与放大器P2的正极相连接，负极与二极管整流器U1的负极输出端相连接。电阻R26的一端与极性电容C16的正极相连接，另一端接地。极性电容C13的负极经电阻R20后与三极管VT6的发射极相连接，正极接地。电阻R22的一端与极性电容C13的负极相连接，另一端接地。

其中，二极管D9的P极经电阻R21后与极性电容C13的正极相连接，N极经可调电阻R27后接地。极性电容C15的负极与放大器P1的负极相连接，正极与放大器P2的正极相连接。二极管D11的N极与三极管VT7的基极相连接，P极与放大器P2的输出端相连接。极性电容C14的正极与放大器P1的输出端相连接，负极经电阻R25后与三极管VT7的发射极相连接。

同时，极性电容C18的正极经电阻R23后与三极管VT6的集电极相连接，负极接地。极性电容C17的正极经电阻R28后与放大器P2的负极相连接，负极经电阻R29后与极性电容C18的负极相连接。稳压二极管D10的N极与三极管VT6的发射极相连接，P极经电阻R30后与极性电容C18的负极相连接。

所述放大器P2的负极与可调电阻R27的调节端相连接；所述放大器P1的正极与可调电阻R22的调节端相连接，其输出端还与三极管VT6的基极相连接；所述三极管VT7的集电极接地；所述三极管VT6的发射极还与控制芯片U2的VCC管脚相连接。

运行时，本发明采用的控制芯片U2为UC384X集成芯片，该UC384X集成芯片为固定工作频率可控调制方式的集成芯片。本发明的脉宽调整电路的电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D4、电感L4和极性电容C4为控制芯片U2的COMP管脚的外接阻容元件用于调整电压的增益和频率特性；该脉宽调整电路的极性电容C5、极性电容C6、二极管D5和电阻R9形成电压反馈器，并与控制芯片U2作为反馈电压输入端的VFB管脚相连接，该电压反馈器输出的电压与控制芯片U2内部的误差放大器同相端的基准电压进行比较，产生误差电压，来控制脉冲宽度，因此脉宽调整电路对电压的增益和频率特性进行调整后便能有效的对电压的脉宽进行调整，使电压更平稳。同时，本发明的电流检测调节电路检测控制芯片U2的GD管脚的电压超过1V时便缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态；有效的降低控制芯片U2的IS管脚输出电流的泄露电流和损耗电流，并能抑制控制芯片U2的IS管脚输出电流的异常波动，使输出电流保持稳定；而该电流检测调节电路则同时将处理后的电压传输给变压器T2，本发明的变压器T2采用的双极变压器，该变压器T能输出5V～12V稳定的直流电压，从而能保证测量结果的准确性。

其中，本发明在二极管整流器U1的负极输出端与控制芯片U2的VCC管脚之间设置了用于对输入电源在加电时产生的高浪涌电流进行抑制，并能有效的将超出正常工作电压的瞬间过电压调节到允许的范围内的浪涌电流限制电路，该浪涌电流限制电路中的放大器P1、可调电阻R22和三极管VT6形成第一调变器，和放大器P2、可调电阻R27和三极管VT7形成的第二调变器。该第一调变器和第二调变器结合外围电子元件能有效的对输入电源在加电时产生的高浪涌电流进行抑制，并将过电压调节到允许的范围内，从而该浪涌电流限制电路能较好的提高本发明输出电压和电流的稳定性。

因此，本发明通过对电压的脉冲宽度进行调整；并且对电压中的低次谐波进行有效的消除或抑制，同时对电压反馈的占空比进行调整后能有效的确保输出稳定的电压和电流，从而本发明能有效的提高电解槽阳极电流测量装置的稳定性。同时，本发明的控制芯片U2优先采用了UC384X集成芯片来实现，该芯片与外围电路相结合，能有效的提高本发明的稳定性和可靠性。

按照上述实施例，即可很好的实现本发明。