2.6 交流调压稳压电路
本节以大地牌TJ30型3kV·A交流稳压器的电气原理如图2-25所示。VI和VO分别是输入与输出电压表。市电输入的零线N直接与输出端连通，相线L经低压断路器（空气开关）QF后，与稳压、市电选择开关K1连接，这里有两种选择：一是当市电电压基本正常且能满足用电要求时，将K1拨向“市电”侧，输入相线L由K1的“市电”端经继电器J3的动断（常闭）触点后送到输出端，这时稳压电路停止工作；二是将K1拨向“稳压”侧，输入相线L被连接到接触调压器T的炭刷端，稳压电路开始工作，经稳压后从接触调压器T的220V端输出稳定电压，再由继电器J3的动合（常开）触点连向输出端。TJ30型稳压器的控制功能电路有：取样电压与基准电压电路、开机延时送电、稳压调整电路、过压保护及指示、欠压保护及指示等。其工作过程如下。
图2-25 3kV·A交流稳压器的电气原理图
（1）取样电压与基准电压电路 接触调压器T有两个二次绕组，其中9V绕组电压经DQ1桥式整流后，再经电阻R2和R3分压，取R3上的分压值作为交流稳压器输出电压高低的取样电压。16V绕组电压经DQ2整流、LM7812稳压后，输出稳定的DC12V电压向控制电路供电。LED2点亮标志着DC12V电源工作正常。集成电路A1是四运放HA17324，在这里作四电压比较器使用。DC12V电压经RP、R4～R8分压，共取出四个分压值作为基准电压，分别送往四个电压比较器的相应输入端。R3上的取样电压也同时送往电压比较器的输入端。取样电压和基准电压接入电压比较器输入端的规律是：检测交流稳压器输出电压是否高于额定值220V的电压比较器，其正（+）输入端接取样电压，负（-）输入端接基准电压，例如A1（1）和A1（2）；检测交流稳压器输出电压是否低于额定值220V的电压比较器，接法与上述相反，例如A1（3）和A1（4）。
认识这种规律对读懂许多品牌交流稳压器的电路原理图都有参考意义，但这种接入规律的前提是：检测结果为“是”时，电压比较器的输出端为高电平，而这个高电平也恰好是相关功能电路所需要的。
（2）输出电压偏高需要降压 大地牌交流稳压器的输出稳压精度设定为220V，±4％。当输出电压刚好等于220V时，调整电位器RP使电压比较器A1（2）的负输入端6脚所接的基准电压略高于其正输入端5脚连接的取样电压，这时电压比较器A1（2）的输出端7脚电位为低电平。之后稳压器输出电压若有升高（可能因为输入电压升高，或负载电流减小），取样电压也相应升高，当5脚的取样电压大于6脚的基准电压时，电压比较器A1（2）的输出端7脚电位就必然为高。7脚变高后，三极管VT1导通，继电器J1吸合，电动机M得电转动，拖动接触调压器的碳刷滑动，直至交流稳压器的输出电压回落到220V为止。电动机线圈的供电回路是：DC12V→J1常开接点→限位开关XK1→电动机M→XK2→J2常闭接点→地。本稳压器的稳压精度为±4％，这里一是考虑产品应符合国家的相关技术标准；二是使过压保护、欠压保护、电压偏高及电压偏低等阈值的调整均由电位器RP同步完成，四个基准电压会因分压电阻精度问题引入附加误差，精度设定过高将会给元件选择带来困难；三是适当顾及产品生产、调整和维修的方便性。因此，设定±4％的稳压精度是合理的。
（3）电压偏低需要升压 若因市电输入电压降低等原因引起输出电压低于220V，则电压比较器A1（3）的输出端8脚电位变高，之后三极管VT2导通，继电器J2吸合，电动机M得电转动，但这时电动机线圈上的电压极性方向与上述相反，其回路是：DC12V→继电器J2常开接点→限位开关XK2→电动机M→XK1→J1常闭接点→地，电动机反向旋转，直至输出电压回升到220V为止。限位开关XK1和XK2安装在接触调压器上碳刷允许旋转范围的极限端点位置，若因输入电压偏高或偏低较多，电动机拖动碳刷转至极限位置仍不能使输出电压恢复到220V，则碳刷架将触及限位开关，使电动机断电停转，以免电动机堵转过载损坏。
（4）开机延时送电控制 这部分电路由集成电路A2及其外围元件组成。A2为HA17358双运放，此处将运放改作电压比较器使用。电压比较器的负输入端2脚接有由R27和R29分压提供的基准电压，正输入端3脚接的是R25和C7组成的充电回路。刚通电时VT5截止，C7从0开始充电，在C7上的充电电压达到2脚基准电压之前，A2的输出端1脚为低电平；当C7上电压达到或超过2脚电压时，1脚电位变高，VT6导通，继电器J3吸合，其常开接点闭合，接触调压器的220V电压经J3常开触点送往交流稳压器的输出端，至此，开机延时结束。这个过程大约需要5min。开机延时送电主要是为保护空调、电冰箱等设备的用电安全，若无此需求，则只要按下短延时可锁定（按下后可使常开触点自我锁定在闭合状态）按钮AN，就可使开机延时时间缩短为2～3s。这是因为由阻值仅10kΩ的R26向C7充电，其充电时间常数已明显减小。开机延时期间发光管LED4亮，指示当前工作状态。交流稳压器通电工作期间若遇停电，则C7会经二极管D2迅速放电，以保证即便短时间停电后又恢复送电，C7也重新从0开始充电，交流稳压器的输出端须再经延时才能往外送电，从而保证用电设备的安全。
（5）过压保护电路 该电路由集成电路A1（1）及外围电路组成。当市电输入电压偏高较多，经电动机拖动碳刷调整到极限位置（这时因限位开关XK1动作，电动机停止转动），输出电压仍然达到或超过220V的1.1倍时，电压比较器A1（1）的3脚的取样电压会高过2脚的基准电压，其输出端1脚变为高电平，经VD1使VT5导通，C7经VT5迅速放电，电压比较器A2输出端1脚电位转低，J3释放，切断交流稳压器的电压输出，保护了用电设备。过压保护后LED1点亮，指示断电是由过压所致。
（6）欠压保护电路 由A1（4）及VT3、VT4等元件组成。若电压偏低并经接触调压器作最大限度的调整，输出电压仍低于220V的0.9倍，则电压比较器A1（4）的12脚基准电压会高于13脚的取样电压，其输出端14脚电位由低变高，经R20和电容器C4充电回路作短时间延时后，三极管VT3饱和，VT4截止，VT4集电极的高电位经VD3使VT5饱和导通，最终导致J3释放，交流稳压器输出端断电。欠压时LED3点亮，指示当前处于欠压状态。如果去掉VD3，则欠压时只有发光管指示而不断电。实际上大部分厂家生产的稳压器在欠压时都不断电。
由以上分析可知：RP一旦调整好，升压控制、降压控制、过压保护和欠压保护的动作阈值即自动生成，这在保证稳压精度的前提下，大大减少了生产、调试和维修时的工作量。