开关电源的原理与设计篇1
【关键词】pwm；双闭环；检测仪器；开关电源
0引言
随着我国科技不断稳步发展，越来越多的设备需要用到电源，如：稳压电源、直流电源、交流电源等等。但随着设备先进性的不断提高，设备的功能越来越强大，对电源的要求也越来越高，特别是检测仪器仪表，精度要求非常高，需要有非常稳定可靠的电源来确保测量精度。因此，开关电源取代普通的电源设备，广泛应用于检测仪器仪表中。本文设计一种基于pwm脉冲宽制调试的双闭环开关电源，采用国外先进的全波整流控制器，该控制器工作模式不仅可以是电流式也可以是电压式，还能够为谐振零电压开关提供高效、高频的解决方案，因此具有非常广阔的应用前景。本文采用全桥整流装置，利用双闭环负反馈的直流-直流变换控制系统，能太太提高开关电源的电压、电流等精度，符合检验检测仪表行业的要求。
1检测仪器电源系统概况
随着信息时代的发展，便携式电子产品被越来越多的消费者亲睐。与此同时，解决能量消耗即电源管理问题成为重中之重。因此，具有高效节能特型的开关电源在近年来发展迅速，并在计算机通讯等领域的应用越来越广泛。而pwm型开关电源芯片就具备了此类特性，其核心技术集中在控制环节。此设计采用pwm控制电路，适用于开关电源芯片控制。对pwm调制电路为保证开关电源正常工作应具有的功能展开分析，得到设计要求。对pwm控制电路的组成模块、分类、基本原理及各项性能指标，进行细致深入的研究，最后得到调制电路的基本电路结构及满足性能指标的组成模块，对各个模块的功能和逻辑是电路设计的重点，最终该电路实现能产生一定脉冲驱动信号的功能。
2系统控制原理图
双闭环负反馈pwm秒冲宽制调制系统中，有两级的反馈系统。串级系统即是电流双闭环反馈系统，而转速反馈构成外环系统，内环是电流反馈。本方案设计三处进行系统的电流取样反馈，取拥缌髦岛拖低成杓频牡缌髦迪啾冉希当取样电流值过大时，系统会自动调节降低工作电流；但取样的电流过小时，系统会自动调节提高工作电压，这是内环电流反馈的工作情况。外环的转速反馈系统，系统通过电压检测装置检测系统的电压情况，再与设计的电压值相对比进行电压高低的调节，达到稳定电压的效果。基于双闭环的设计思想，图1中的各个部分相互独立工作、互不影响，如果某一部分出现故障，不影响另一部分系统的工作，系统内部由电流形成负反馈，外部由电压形成负反馈系统。电流电压负反馈一起运作，能太太的提高系统的稳定性和进度，满足检测仪器仪表的使用要求，达到良好的效果。双闭环反馈系统原理如图1所示。
图1所示虚线框中的1#.2#.…….n#是各个高频开关电源，其稳压或稳流精度很高，原因在于该内部自动控制原理图最终可以简化为一阶系统比例积分环节，图中它们工作在稳流状态下。
3硬件电路设计
图2为开关电源的硬件电路组成部分，设计采用国外先进的放大器作为本设计的核心器件。芯片的1脚与3脚相连接，构成差分放大，能有效的减小误差，提高设计的精度。
图2所示输出法人取样电压通过R5和R6设置，电压输出端与电阻5和6形成零点电位，电阻1/2/3与电容1/2/3形成效应，与pi构成补偿系统，电阻1和7在电路中形成增益作用。在电流内环中加入斜坡补偿以保证系统的稳定性。硬件电路通常容易出现不对称信号的问题，本设计利用电压负反馈补偿信号的作用，将电阻8作为上拉电阻提供直流电压，与RC构成的多谢震荡器作用，提供反馈电压，从而解决波形的不对称性。图中电流检测信号is经过i-V变换电路转换成电压信号。芯片741是一个pwm脉冲宽制比较器，根据比较器原理，依据三极管放大电路原理，在芯片3脚接地，芯片的2脚相当于一个反相输入端，对信号进行比较。其内部的过流及限流比较器实现逐周期过流及限流保护。当2V2.5V时，执行过流保护模式。
4结语
本设计依据3895芯片，利用双闭环负反馈的原理，引入电流负反馈和电压负反馈，提高了开关电源的精度，利用pwm脉冲宽制调制技术，提高了电源变换的效率和稳定了。开关电源系统设计之后，对该系统多次进行调试测，反馈结果稳定良好，系统稳定性好，动态响应快，证明本方案是可行的。
【参考文献】
开关电源的原理与设计篇2
【关键词】监控分站;远距离;采集;总线接口
引言
随着采煤技术的进步和大型煤矿的发展，煤矿掘进工作面和采煤工作面不断的加长[1]，超过3km的掘进工作面和采煤工作面已经比比皆是。《aQ6201煤炭安全监控系统通用技术要求》规定，传感器及执行器至分站之间的传输距离应不小于2km，众多安全监控系统生产厂家对传感器与分站的传输距离和供电距离定为2km，超过2km后，很难保证传感器的正常稳定工作，同时由于工作面所需采集参数众多，所需接入传感器数量大，传感器多采用三线制或四线制频率传输的方式，导致工作面的布线成本大大增加。为了解决煤矿现场出现的以上问题，提高传感器的工作稳定性以及减少工作面的布线数量，本文对多路RS485总线的煤矿安全监控分站进行研究，其主要特点是具备七路本安电源输入和六路RS485总线接口（其中四路RS48接口是与数字型传感器关联使用），与传感器配合使用的每路RS485接口均具备独立的24V电源输出，为总线型传感器的远距离供电提供动力保障。同时由于分站采用RS485总线接口与传感器连接，其一根四芯线缆可以接入多个传感器，大大减少了工作面的布线数量，降低煤矿企业生产成本。
1.组成模块
分站采集各频率、开关量、总线型传感器的参数后，通过传输接口将这些参数传送至地面的计算机，计算机通过监测软件将这些环境参数以及设备工作状态，展示给地面的工作人员，从而完成监测的功能[2]。同时，分站按照采集到的环境参数及接收到的控制逻辑，通过控制执行器对被控制设备进行实时控制，从而完成控制功能。按其功能主要由：通讯模块、频率数据采集模块、开关量输入输出模块、RS485接口扩展模块、电源模块、数据存储模块、人机交互模块、嵌入式软硬件模块[3]部分组成。其硬件组成模块框图如图1所示。
图1分站硬件组成模块框图
2.硬件电路详细设计
2.1输入输出电源设计
具备7路独立电源输入接口，其中1路用于分站自身供电，其余6路用于对外的频率端口和RS485端口电源输出。对外部输出的6路独立输入电源进行管理及保护设计，提供12路电源输出，分别提供给4路模拟量接口、4路开出控制接口、4路RS485接口，其中4路模拟量接口共用1路电源、4路开出控制接口共用1路电源、4路485接口各用1路电源。对模拟量接口及开出控制接口实现过流保护[4]、电源控制、状态输出，其所有电源输出端口具有抗浪涌、群脉冲能力。分站输入输出电源设计原理框图如图2所示。
图2分站输入输出电源设计原理框图
2.2频率量和开关量输入端口设计
可以接入8个频率量（或开关量）传感器，频率量和开关量输入口采用兼容设计，数据采集模块完成频率信号、开关量信号信号的隔离、转换及整形，具有抗浪涌、群脉冲能力，输出信号供最小系统采集。输入端口采用tVS保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力，采用信号电流驱动光耦隔离，光耦后端采用施密特触发器对频率信号整形。频率量和开关量信号采集原理框图如图3所示。
图3频率量和开关量信号采集原理框图
2.3RS485总线接口设计
具备6路独立的RS485总线信号通信模块，各路RS485信号互相隔离。端口采用tVS、共模线圈等保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力，UaRt与RS485接口芯片相互隔离，采用不带隔离功能的RS485接口芯片加外部光耦隔离等方式实现。RS485总线接口设计原理框图如图4所示。
图4RS485总线接口设计原理框图
2.4开关量输出端口设计
通过隔离、驱动电路，完成4路控制信号输出。处理器输出信号驱动光耦隔离，光耦后端采用三极管驱动信号输出。输出端口采用tVS保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力。开关量输出端口设计原理框图如图5所示。
图5开关量输出端口设计原理框图
2.5人机交互模块设计
显示采用单色320×240点阵图形液晶显示模块、2个红/绿LeD指示灯用于指示电源及分站运行、H38V3V红外接收采用芯片、五维薄膜按键，实现文字及数据信息显示、电源及通讯状态指示、红外遥控接收及按键输入功能。人机交互模块设计原理框图如图6所示。
图6人机交互模块设计原理框图
2.6最小系统设计
通过串行FLaSH芯片at45DB321D，完成4mBytes数据的存储;通过芯片Cat1161完成外部看门狗及eepRom的存储功能;通过恩智浦LpC1778处理器作为主控芯片实现数据处理、控制、逻辑运算、存储、系统掉电时钟管理等功能，与其他电路模块一起，实现频率信号和ttL电平信号采集、485通讯控制、控制信号输出等功能。最小系统设计原理框图如图7所示。
图7最小系统设计原理框图
3.结论
针对目前国内煤矿安全监控分站在采煤工作面和掘进工作面的应用现状与问题，本文提出了一种监控分站的设计新思路，并设计研究出一款基于LpC1778的六路RS485总线煤矿安全监控分站，改善了目前煤矿安全监控系统中传感器无法长距离供电、采掘工作面布线多的问题，降低了煤矿的生产成本。该煤矿安全监控分站已取得防爆证和安标证，且已应用到诸多采煤现场，取得了良好的成效。
参考文献
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[4]程晓洁.基于低压差电源稳压器的CmoS过流保护电路设计[m].四川：西南交通大学，2006.
开关电源的原理与设计篇3
关键词：应急照明、接线方式、施工方法
中图分类号：tU997文献标识码：a
一、三种常用的应急照明灯具
1.1疏散指示灯
交流电源正常工作时，对蓄电池充电，当交流电源因故障而不能正常供电时，转换成备用电源工作的应急状态，始终使标志清楚明确，有效地引导人员安全疏散。
1.2双头应急灯
正常状态下灯具关闭，电池充电，火灾发生时，灯具点亮通过电池供电，能有效照明和显示疏散通道的灯具。由光源、灯体等部件组成。双头应急灯实际上是停电应急灯，并不适合于强制点亮。
1.3普通灯具加备用电池的应急灯具
普通灯具加应急电池及应急启动装置组成的应急灯，多用于车间备用照明。当电源断开时，通过启动装置，经电池供电点亮灯具，实际上是停电应急灯。当电源持续供电时，通过消防控制模块+接触器+强制点亮线+双控开关+应急灯具，实现强制点亮功能。
二、用电负荷及应急照明方式的选择
在我国用电负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治及经济上所造成的损失或影响程度分为一级、二级、和三级；其中一级为重要负荷，不能停电，通常是两路独立电源供电及备用发电机组（或epS）；二级为保证负荷，优先供电，少停电，少有双电源供电，一般自备发电机组；三级为一般负荷，断电后影响较小，一般是单电源供电，不需要备用电源。
当应急照明为三级负荷时，应急照明灯具与普通照明同在一个回路，火灾发生时，切断市电，充电检测线失电，采用应急电池供电照明。例如：我公司承建的南京长澳冻干粉针车间应急照明设计为三级负荷即采用这种方式。当应急照明为二级负荷时，应急照明与普通照明为分开的单独回路，火灾发生时首先切断市电、消防电源继续供电，火灾信号发出后，通过消防强启，强制点亮应急照明。例如：我公司承建的南京圣和冻干车间、固体车间应急照明为二级负荷，即采用这种方式。
强启是指在应急状态下将灯具点亮。应急灯具的强启分为两种一、充电检测线失电，自带电池供电给应急照明灯具。二、充电检测线带电应急照明强启线供电给应急灯具。
三、应急灯具工作的原理及接线方式
3.1、疏散指示灯、安全出口灯的原理及接线方式
疏散指示灯、安全出口灯常亮，灯具内部有电压自动转换电路，市电电压如下降到187V-132V之间某电压值时，灯具会由主电状态转入应急状态由电池供电，当市电电压上升到132V-187V之间某一电压值时，灯具会由应急状态恢复主电状态。接线方式如图一所示：
图一：疏散指示灯安全出口灯的接线方式
3.2、双头应急灯停电启动原理及接线方式
应急灯停电启动的原理图如图二所示：
图二：停电启动的原理
当火灾时充电检测线失电，继电器线圈失电，常闭触电闭合，接通灯具，灯具点亮。双头应急灯以及加电池的应急灯具都是采用上述方式启动。双头应急灯，采用三线制，接线方式如图三所示：
图三：双头应急灯的接线方式
3.3应急照明做备用照明的原理及接线方式
应急照明正常情况下作为普通灯具使用，当火灾或者停电时市电断开，充电检测线失电，继电器器线圈失电，常闭触电闭合，接通灯具，灯具点亮。一般采用四线制，接线方式采用如图四所示：
图四：应急照明灯的接线方式及原理
3.4采用双控开关强启的原理及接线方式
当电力负荷为二级负荷，消防电源与市电分开，且当火灾发生时消防电源不切除，保证消防水泵、排烟风机、走廊应急照明的供电。当照明电源不断开时采用如下方式强启走廊应急照明灯具，保证人员疏散。
3.4.1在非应急状态下：此灯具作为普通灯具使用，与双控开关静触头1连接的导线处于导通状态，灯具点亮；与双控开关静触头2连接的导线处于断开转态，灯具熄灭。原理如图五所示：
图五：双控开关强启应急灯非应急时原理图
3.4.2在应急状态下：火灾发生时火灾报警启动，应急照明箱内接触器常开触点闭合，消防强启线上电，原来关闭的灯具，强制点亮。此时双控开关，在任意位置都是点亮的，开关失效。保证车间内人员从容撤离。原理如图六所示：
图六：双控开关强启应急灯应急时原理图
3.4.3在消防电源切除的状态下：充电检测线失电采用备用电池供电，原理如图七所示：
图七：消防电源断电时应急灯原理图
四、应急照明施工的方法及要点
4.1电线电缆保护管的选用
《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303―2005，以下简称《验收规范》）要求疏散照明应敷设耐火电线、电缆，电线采用额定电压等于或高于750V的铜芯绝缘电线（20.1.4.8条）。阻燃型及耐火型电线、电缆允许长期工作的最高额定温度一定要符合设计要求，安装前一定按设计要求验收导线。施工过程中要加强监督检查，以免错用普通电线。应急疏散照明线路的保护管在《验收规范》中都要求使用钢导管，而对其他应急照明线路的保护管材质未做强制规定。
4.2应急照明线路的敷设
应急照明线路单独敷设,在每个防火分区有独立的应急照明回路，不能与普通照明线路混用。穿越不同防火分区的线路应有防火隔堵措施。（防火隔堵的具体作法详见标准图集《钢导管配线安装》（03D301―3）第38页）。当火灾应急照明线路的工作电源与备用电源在同一桥架敷设时，中间加隔板。明敷管线时，钢性导管上涂防火涂料保护。线管、线槽的pe保护线连接完成后，经检查确认才能穿线。应急照明线路不能与其他普通照明线路混用。
4.3应急照明配电箱的安装
应急照明配电箱的安装工艺同普通照明配电箱的安装工艺，但应急照明配电箱与其他普通照明配电箱应有明显的区分标志。应急照明配电箱的结构及电气元件宜选用耐火耐热型，当用普通型配电箱时，其安装位置应尽可能避开易受火灾影响的区域。
4.4应急照明灯具的安装
疏散标志灯的箭头指向应与逃生疏散方向一致，安装部位一般在走道及楼梯转角处。疏散标志的箭头应指向通往出口的方向。灯具安装高度由设计决定。标志的间距不应大于20m，袋形走道的尽头离标志的距离应小于或等于10m。封闭楼梯间、防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室也应安装疏散指示标志。
五、小结
现场施工人员应该充分理解应急照明的供电方式及启动原理，对于应急照明的施工要认真思考，在充分理解设计意图及规范的前提下，深化设计并施工。设计和施工中一个小小的疏忽，在火灾时都可能引起严重的后果。一个完善的、质量过硬的火灾照明应急系统，可能为逃生者赢得宝贵的时间。我们应以高度的责任感去面对火灾应急照明的设计及施工，保障客户的生命财产安全。
作者简介：蒋荣（1988年1月）研究生学历工程硕士学位
开关电源的原理与设计篇4
关键词：电源电路；555定时器；延时控制
中图分类号：tm131文献标识码：a
在多媒体教学设备中，投影仪将教学内容清晰直观地呈现给学生，是多媒体教学系统的核心，随着使用人数与频率的增多，一些不规范的操作大大减少了投影仪的使用寿命，尤其是投影仪灯泡的使用寿命。因为投影仪内部为大功率灯泡，长时间工作导致内部温度高，正常情况下，投影仪内部有保护电路，关闭投影仪不切断电源时，其内部的散热风扇会继续运转，其温度降低到一定值时，投影仪才能正式关机。如果投影仪内的风扇因断电而停转，灯泡无法及时将余热散尽，导致灯泡内部发光部分元件的物理强度降低，加剧液晶片和电路的老化，严重的直接导致灯泡爆裂。因此，对投影仪断电保护技术的设计具有一定意义。
1.现状分析与总体设计
目前在多媒体教学系统中的投影仪中除爱普生和松下机型当中，有几款有延时降温保护外，其他机型几乎没有，一般都是依靠中控设备来实现对投影机延时供电，来对投影仪降温冷却，以此达到自动保护投影仪的目的。当有些多媒体教学系统中未配置中控设备时，那投影仪关闭后只能人为等待4分钟左右再切断电源，实际情况是大多数老师在上完课后，认为等4分钟左右的时间太麻烦而直接关闭电源，最后导致灯泡损坏、甚至烧坏液晶板，使投影仪的使用寿命大大降低。大多数高等院校，其多媒体教学系统都在100左右，此错误操作定会带来很大的经济损失（灯泡价格在2500左右），同时又将严重影响教学。因此，设备的使用和维护，如何延长设备的使用寿命，这一工作就显得非常重要。
电路要解决的技术问题是提供一种操作简单、能够在切断电源的情况下，可以延时断电的电源控制电路，需要由电源电路、开关电路、延时电路、继电器执行电路组成。
2.电源电路设计
电源部分采用降压变压器降压，桥式全波整流，7812三端稳压电路稳压输出12V直流供电电压，电源部分原理图如图1所示。
一般7812输入电压Ui大于Uo电压3V～5V，才能保证稳压器工作在线性区。若输入电压太小3V则电路不工作，输入电压太高（最高可达35V）则造成稳压器过热，使用寿命降低，故设计降压变压器选220V降到12V变压器，由桥式整流电路两端输入与输出电压关系Uo=0.9Ui，电容C1上两端电压为Uc1=0.9Ui×1.414≈15.3V，其中Ui=12V。该设计的12V直流电源供电电路三端稳压器工作稳定，使用寿命长。
3.555时基电路功能与设计
555定时器是一种多用途数字与模拟混合集成电路，功能主要由两个比较器决定，两比较器的输出电压控制RS触发器与放电管状态。在电源脚与地脚接入电压后，5脚悬空，则电压比较器C1的同相输入端电压为2/3Vcc，C2的反相输入端电压为1/3Vcc。当触发器输入端tR电压小于1/3Vcc，则比较器C2输出为零，RS触发器置1，输出端3脚为0，放电管截止；当C1比较器输入端电压大于2/3Vcc，同时tR端电压大于1/3Vcc，则C1的输出为0，C2输出为1，RS触发器置1，输出端3脚为低电平，放电管导通。555时基电路主要采用555定时器构成的单稳态触发电路，该部分电路原理图如图2所示。
其工作原理自锁开关S按下并自锁后，2脚和6脚输入电位为0，555电路3脚输出高电平；当自锁开关S再次按下后，自锁弹起，2脚和6脚输入电位由Vi决定，设计中Vi为大于2/3Vcc。
4.系统整体设计
4.1电路组成与作用
该电路要解决的技术问题是提供一种操作简单、能够在切断电源的情况下，可以延时断电的电源控制电路。电路主要由电源电路、时基电路、延时电路、继电器执行电路组成，各电路的作用为：（1）电源电路是将220V交流电转变成12V直流，提供后续电路供电电压；（2）时基电路主要由555集成电路t1构成，利用555集成电路3脚输出电压控制开关三极管Q1、Q2的导通状态；（3）延时电路主要由三极管Q1、Q2，电解电容C6、555集成电路t2组成，其作用S联动开关切断后的延时4分钟后切断投影仪电源；（4）继电器执行电路主要由继电器K与续流二极管组成，其作用是S联动开关切断后，延时指示红色发光二极管LeD点亮，表明4分钟后继电器执行电路控制主电源开关K1，切断主电源。
4.2电路设计特征
（1）当自锁开关S1按下后，220V/12V变压器输出12V交流电，经过桥式整流，电容C1、C2滤波后为15V，再经过7812稳压成直流12V输出给555时基电路t1、t2供电。
（2）555电路t1的2脚与6脚相连后与电阻R1、R2、自锁开关S2的一端相连，R1、R2串联分压，555电路t1的2脚与6脚电压取自电阻R2，且R2=3K、R1=1K。
（3）开关三极管Q1、Q2设计为开关状态。
（4）555电路t2的2脚与6脚相连后与电解电容C6正极、自锁开关S3的一端相连。
（5）电解电容C6取值为1000uf/25V，电阻R5为可变电阻，阻值2m，通过开关三极管Q2相连。
设计后的延时断电控制电路原理图如图3所示，电路工作原理如下：
（1）当联动开关S1、S2、S3按下并自锁，J2插座及电路得电，555电路t1的2脚与6脚输入电压为0，小于1/3Vcc，555电路t1的3脚输出高电平，三极管Q1导通导致三极管Q2基极电位为0，三极管Q2截止；同理555电路t2的2脚与6脚输入电压为0，小于1/3Vcc，555电路t2的3脚输出高电平，继电器K1得电，开关K1闭合，延时指示电路LeD红灯D1点亮。
（2）当投影仪使用完毕，需要切断电源时，按下联动开关S1、S2、S3，由于电解电容C6两端电压不能突变，其正极仍然是0电位，555电路t2的3脚仍输出高电平，继电器开关仍然吸合，J2插座及电路仍然得电；与此同时555电路t1的2脚与6脚输入电压为9V，大于2/3Vcc（8V），555电路t1的3脚输出低电平，三极管Q1截止，其集电极为高电位，三极管Q2导通，电解电容C6充电，充到电压2/3Vcc（8V）时间约为t=1.1RC，延时时间（3分钟～40分钟），设计中延时时间为5分钟；当C6电压充至大于2/3Vcc（8V）时，555电路t2输出低电平，继电器K失电，开关K1断开，插座J2断电。
结语
电路经过测试，电路运行正常，完全达到预定目标，且该电路具有成本低廉、体积小巧，极大地减少因人为操作不当，导致投影仪快速老化和灯泡爆裂。
参考文献
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开关电源的原理与设计篇5
常规设计方案中励磁装置的调节器等工作电源采用厂用电与直流电分别给开关电源供电，然后在开关电源输出侧隔离，通过二极管阻塞反向电压，再将同电压等级的输出电源并接在一起给调节器或其它设备供电，其供电模式为双电源热备，如图1所示。这样的设计方案虽然简单，有较高的可靠性，但是存在以下缺点：没有相应声光指示工作电源状态。四个开关电源中如有损坏时或直流系统或厂用电中的某一路供电出现故障后，这时励磁装置虽然能正常工作，但此时运行人员可能在较长时间不能及时发现问题。若此时再发生供电系统异常或开关电源损坏，就会造成发电机失磁的重大故障。工作电源出现故障后无法准确判断出是哪路电源出了故障，就无法在不停机的状态下更换开关电源，需停机检修更换，这样会对用户造成不必要的经济损失。
2改进后的设计方案
2．1系统原理
针对现有的设计方案暴露出的缺点，我们在2013年4月提出设计变更方案，进行了大量的试验工作，对新增的电源监测装置进行了长时间的烤机，最终于2013年6月完成成品。
2．2电源监测装置原理
开送电源监测装置的电路结构如图3。第一分压电路9包括串联连接的电阻R1和电阻R2，其的一端与基准电压（例如＋9V）连接，另一端接地，电阻R1和电阻R2的节点作为输出端输出第一参考电压至运放iC1D和运放iC1B的反相输入端。所述第二分压电路10包括串联连接的电阻R4和电阻R5，第二分压电路10的一端与基准电压（例如＋9V）连接，另一端接地，电阻R4和电阻R5的节点作为输出端输出第二考电压至运放iC1C和运放iC1a的同相输入端。运放iC1D的同相输入端和运放iC1C的反相输入端分别通过电阻R3接入电源1，运放iC1B的同相输入端和运放iC1a的反相输入端分别通过电阻R6接入电源2。运放iC1D、运放iC1C、运放iC1B、运放iC1a的输出端分别通过电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14与发光二极管LeD1、LeD2、LeD3、LeD4的阳极连接。这样，由运放iC1C、iC1D等元件组成具有迟滞特性的电压比较电路，检测＋5V（Ⅰ）（即电源1）电压是否正常，假设＋5V电压升高至＋5．5V或降低至＋4．7V电压时，运放iC1C或iC1D输出高电平，驱动发光二极管LeD1、LeD2发出警示。＋5V（Ⅱ）（电源2）的电压检测由运放iC1a、iC1B等元件组成，原理同上。本装置还包括分别与电源3、电源4、电源5、电源6、电源7、电源8连接的光耦oC1a、oC1B、oC2a、oC2B、oC3a、oC3B，每一光耦的输入端与待测电源连接，光耦接收端的集电极接上拉电阻，发射极接地，所述上拉电阻的一端接直流电压，另一端与发光二极管的阳极连接。以光耦oC1a为例，光耦oC1a的输入端通过电阻R23接入电源3，光耦oC1a接收端的集电极通过上拉电阻R15接入直流电压（＋12V），光耦oC1a接收端的发电极接地，上拉电阻R15的另一端与发光二极管LeD5的阳极连接。在上述电源3的电压正常时，光耦oC1a的集电极电平是零，若电源3的电压消失时，光耦oC1a的集电极输出高电平，发光二极管LeD5亦被点亮。其它光耦的连接方式和工作原理与前述相同，在此不再赘述。发光二极管LeD1～LeD10的阴极与开关管t1的控制端连接，开关管t1的第一端通过继电器J1线圈接入直流电压（＋12V），二极管D5连接在线圈的两端，开关管t1的第二端接地。开关管t1为npn三极管。由发光二极管LeD1～LeD10构成或门电路，任何一个发光二极管被点亮后其阴极均可输出高电平，开关管t1的控制端（即npn三极管的基极）在得到高电平后导通，继电器J1动作，其动作接点输出故障信号。开关管t1的第一端与直流电压之间还连接一发光二极管LeD11，用于总故障报警。电源检测单元内部工作电源：由双路＋24V（Ⅰ）、＋24V（Ⅱ）经D3、D4隔离后并联给DC－DC直流变换器p1供电，p1输出＋12V电压。电路中工作电源的＋12V亦由＋12V（Ⅰ）、＋12V（Ⅱ）经D1、D2隔离后并联提供。这样整个电路的工作电源就有四路电源共同供电，可提高本电路工作的可靠性。
2．3新方案实施后的效果
通过大量的模拟故障试验与长时间烤机试验后，证明该电源设计方案稳定可靠，并且在任意开关电源不正常时均可对外发出信号警示，由此得出新方案比传统方案更智能化、安全化，能使现场调试人员及运行人员及时发现故障问题，从而及时消除其故障，避免造成更大的损失。
3结论
开关电源的原理与设计篇6
关键词：项目教学法；电源技术；项目实施
中图分类号：G642.4文献标志码：a文章编号：1674-9324（2014）10-0071-02
一、引言
《电源技术》是高职高专电子类专业的一门重要的专业课，它具有较完善的理论体系和较强的实践性，其教学任务是使学生掌握电源技术的基础知识、熟悉几种典型电源的工作原理、掌握DC/DC基本电路的设计方法，为今后的学习和研究打下基础。传统的教学方式采用老师讲解为主、学生听课为辅的教学方法，使学生只能被动地、抽象地接受理论知识，不利于提高学生的实践能力、自学能力和创造能力。为了提高学生的动手能力，提高教学效果，在《电源技术》教学中采用项目教学法，通过多个难度循序渐进的项目，使学生更好地掌握理论知识的同时，提高实践能力。
项目教学法的特点：
1.以项目为主线，重组知识体系，把电源技术的基础知识和典型工作过程穿插到每个项目中，让学生在实际操作中进一步理解和掌握，提高他们的学习主动性。
2.加强职业规范性培养。在电路设计、画原理图、pCB图、制版、焊接电路中加强规范性要求，达到与社会接轨。
3.加强职业能力培养。把电子类高职专业的职业技能要求穿插在每个项目中，进一步提高学生的职业能力，为今后更好地适应社会打下基础。
项目教学法是通过实施一个完整的“项目”，由学生在一定的时间范围内独立组织和实施工作的教学方法。这个过程是师生共同围绕一个项目任务去发现问题并解决问题的过程，整个过程分为几个具体的步骤实施，其中分析问题、方案设计、项目实施及最终评价，都以教师为主导、学生为主体协作完成。学生以项目任务为目标，制定相关的实施计划，通过该项目掌握电源技术知识，并通过实际动手操作提高分析和解决问题的能力，提升职业技能。
二、项目教学法在《电源技术》课程中的实施
1.项目的制定。下面以“开关稳压电源”为例说明《电源技术》课程项目教学的实施过程。项目名称：开关稳压电源设计。项目描述：设计并制作如图1所示的开关稳压电源。
在电阻负载条件下，使电源满足下述要求：（1）输出电压U0可调范围：30V～36V。（2）最大输出电流i0max：1a。（3）U2从18V变到21V时，电压调整率：Su≤2%。（4）i0从0变到1a时，负载调整率SL≤5%（U2=18V）。（5）输出噪声纹波电压峰-峰值U0pp≤1V（U2=20V，U0=36V，i0=1a）。（6）DC-DC变换器的效率n>70%（U2=20V，U0=36V，i0=1a）。（7）具有过流保护功能，动作电流i0（th）=1.3+0.2a。教学目标：要求学生掌握pwm控制模式、DC/DC升压电路的工作原理、电源技术的主要指标，掌握画原理图和pCB图，制版、焊版、调试等职业技能能力。项目课时：24学时。学生分组：学生分组在项目教学法中是一件很重要的工作，组员的搭配、工作的分工等直接影响学生学习的效果。根据学生的学习能力、动手能力、性别等采用互补方式进行搭配。每组一般为3～4人，每组设一名组长，全面负责项目的实施，并针对各个成员的能力不同进行内部分工，同时协调各成员的工作，从而培养学生的团队协作能力。
2.项目的实施过程。（1）项目设计。根据项目设计要求，结合电源技术内容，教师引导学生进行任务分析，共同得出开关稳压电源电路框图，如图2所示。电路主要由以下几个部分组成：DC/DC主电路、驱动电路、控制电路、滤波电路、保护电路等组成。
主电路DC/DC模块：根据项目设计要求，主电路采用BooSt型DC/DC升压方式，如图3所示，其使用单开关管，能降低开关管损耗，且控制容易，电路较为简洁，但在功率较高的情况下，电感设计要求较高，经验成分多，设计不好会造成过大的冲击电流，影响效率，也容易使开关管损坏。
驱动电路：根据项目设计要求，需要宽范围调节BooSt升压适合本项目的DC/DC拓扑结构，利用UC3824芯片作为核心，该芯片抗电压波动能力强，并可使负载调整率得到明显改善，采用可调电平与可调三角波比较的方式产生pwm波作为驱动信号，模块元件较多，但调节范围宽，可移植性好，扩展能力强，而且其频响特性好稳定裕度大，过流限制特性好，具有过流保护和欠压锁定功能，对系统的控制更为方便。控制电路：本项目采用硬件反馈的方式实现电压控制。输出电压的采样信号通过电位器改变采样回路的上下电阻比值来调整，采样信号与基准信号在误差放大器中比较，产生直流电平改善输出pwm波的占空比从而达到稳定输出电压的作用。该电路简单，容易实现项目要求，便于学生理解吸收。滤波电路：对于高职高专学生来说，滤波电路的设计要求太高，这里不做要求，只是根据经验采用电容滤波。保护电路：出于保证不减小电源输出功率的目的，在加负载的条件下将原边电流以电压的形式准确地反映在一个Lm393比较器上，当开关电源的输出电流超过规定值时，感应电压通过迟滞比较器与预置的基准电压比较后翻转，同时使uc3842内部电路进行脉宽调整，场效应管接收到uc3842动作后就自动断开负载，起到保护作用。提高电路工作效率设计：在DC/DC变换电路中，主要消耗功率的元件有主回路的开关管、快恢复二极管、储能电感等部件。目前对电源的工作效率要求越来越高，根据本项目要求主要采用以下两种措施：①采用低内阻的高效率moSFet作为主回路的开关元件，本项目中采用了iRF640。②采用高速低正相压降的快恢复二极管降低其功耗，本项目中采用了FR157。（2）电路工作原理。在学生实施项目过程中，难免有些学生会因为对电路工作原理没有完全掌握，在设计或者调试过程出现重大问题，导致项目失败。因此，在学生设计好方案以后，可结合参考电路对整个项目的设计方案工作原理进行一次讲解。项目主要工作原理：本项目采用UC3842作为控制核心固定工作频率脉冲宽度可控调制方式，通过对输出电压不断地采样，反馈输出变化，调整负载电阻R1、R2的比例来改变占空比使输出稳定，并具有过流限制、过压保护和欠压锁定功能。项目加入输入过压、输入过流、输出过流等保护电路，以保证系统稳定可靠地工作。（3）项目的评估。对于项目教学法来说，一个项目的评估是一个至关重要的步骤。本项目最后采用的是学生自评、小组互评和教师评估三种结合模式。在学生自评过程中，学生能进一步回顾整个项目设计实施过程，总结经验、加深知识和技能的掌握。在学生互评过程中，学生能通过对别人的项目设计实施过程了解，对比自己在整个过程的优缺点，取长补短。在教师评估过程中，能全面了解在该项目实施过程中存在的问题，并得以解决，为今后进一步学习打下基础。
三、教学总结
通过教学实践证明，项目教学法在《电源技术》教学中的应用效果显著。它大量减少了学生学习抽象的理论知识时间，把理论知识通过项目载体变得形象化，做到“学中做、做中学”，明显提高了学生的学习兴趣，培养了学生自学能力、独立思考能力和动手能力，也提高了课堂的教学质量和教学效率。但在此过程中仍然会发现一些问题：
1.根据学生的学习能力不同，项目进度会有所差异，尤其优等生和差生之间。针对这一情况，在此项目的基础上增加自主发挥部分，把项目要求进一步提高。
开关电源的原理与设计篇7
1.1原理说明
项目要求在原车型上进行拓展开发，按照校车的法规要求，主要有以下几点：
①新增电磁式电源总开关，上15电后，再通过触发电源开关，接通起动开关，通过应急开关提供15电给eCU使整车起动。
②采用带锁扣（防止驾驶员误操纵）的应急开关。未按下应急开关时，所有灯光及其报警指示同普通型。当按下应急开关时，通过应急开关提供15电给eCU的46脚，使发动机正常起动，并同时提供电源给电源开关继电器和应急开关继电器（采用转换型继电器），车厢顶灯通过顶灯开关提供的15电正常工作。
③当应急开关拨开锁扣同时按下时，通过应急开关断开eCU的46脚的15电，使发动机立即熄火；应急开关继电器线圈端无15电，但可通过应急开关继电器的常闭触点和应急开关接通30D电给车厢顶灯，起动车内应急照明，方便乘客下车；报警继电器1（常开型继电器）的线圈端得电，继电器的开关端接通，使其接通车辆危险报警信号而使得左右所有的转向灯工作。
1.2设计过程出现的故障
1）故障现象初期设计未采用D1和D2二极管进行隔断。整车起动，按下应急开关后发动机迅速熄火、车厢顶灯亮、危险报警信号灯全亮，功能符合法规要求。但当整车起动，综合（转向）开关工作时，所有的危险报警信号灯全亮。
2）故障原因综合（转向）开关接通闪光继电器的输出端，而报警继电器1通过紧急灯开关接通了15电，并通过线路传输到报警继电器1的线圈端，使得危险警报信号灯全部工作。
3）改进方向增加反向二极管，这样有利于截止电源在转向的情况下提供给报警继电器1，同时需要考虑当应急开关工作时，避免通过紧急灯开关串通15电与30D。当然在选择二极管的时候，需要根据电流的大小，选择合适的二极管，否则容易击穿二极管，导致其他故障。
2校车上应急功能电路设计方案二
2.1原理说明
电磁式电源总开关、电源开关、应急开关的设计同方案一。为了截止通过紧急灯开关的15电及防止应急情况下15电和30D串电，考虑增加报警继电器2和报警继电器3隔开紧急灯开关提供的15电和30D，具体设计原理见图4。
2.2设计可能出现的故障
1）故障现象当整车在起动且顶灯开关按下时，其它15电上的用电器工作，再按应急开关，则会熔断顶灯开关F11熔断丝（5a）。
2）故障原因设计人员在原产品的基础上开发产品，忽略了顶灯开关和应急开关会存在15电和30D串电的情况，而只单纯考虑了功能的实现。
3）改进方向用一个转换型继电器（如图4中的应急开关继电器），将其应急开关工作情况下，直接给白顶灯提供30D。而在应急开关不工作、顶灯开关工作的情况下，提供顶灯15电，这样就不会串电。
3结束语
开关电源的原理与设计篇8
关键词：计算机硬件；维护；故障判断
中图分类号：G623.58文献标识码：a
前言
近年来，随着集成电路集成度的迅速提高，制造工艺水平的不断进步，生产成本的稳步下降。生产规模的不断扩大，个人计算机走入千家万户。计算机已经由较贵的实验室设备，演变成为普通家庭的家用电器。因此，无论使用和维护都需要专业人员来进行故障维护。作为一种高精度的数字运算和信息处理的数字电子设备，加上计算机内部各个组件采用都是标准化模块，计算机故障还是比较容易发现的，由于某些硬件故障和软件故障出现死机或运行不稳定，只要冷静分析原因，找出故障和排除故障还是很容易的，反之一台计算机没有人维护或没有维护好，就会缩短计算机的受用寿命，或计算机内部数据丢失。因此，做好计算机日常维护时十分必要的。
1计算机硬件故障常见的原因分析
计算机在硬件部分出现的故障非常多，也非常复杂，比如黑屏现象、死机现象、系统无法启动现象，硬盘出现坏道现象等等，只要我们认真分析，查清故障产生的原因，都有可能成功排除故障。
1.1内部原因
内部原因指设备内部元件性能不良，元件虚焊、脱焊、腐蚀，接插件、开关、触点被氧化，印刷电路板漏电、铜断、锡连等诸多由于生产方面原因造成的故障。元器件及机械部件到达使用期限也属于这一类。
1.2外部原因
外部原因故障是用户的外部条件造成的，如由于电网电压不正常造成电源部分及电路元件损坏，长期工作造成设备内大功率元件和一些机械部件发热烧坏，尘埃等造成元器件老化、性能下降等等。
1.3人为原因
人为原因包括运输过程中剧烈振动、过分颠簸以及用户乱拆乱卸、乱调乱改、操作力度过大或意外造成的故障。
2计算机硬件故障的种类
计算机设备按故障出现的时间可分为：先期故障、中期故障和后期故障三种。
2.1先期故障
先期故障指发生在包括从购买设备到货、安装直至用户保修期前后的一段时间内发生的故障。这类故障多是由于设计不合理、装配工艺较差、运输受振或元器件质量不良所致。
2.2中期故障
中期故障一般是指用户使用了大约3年后所发生的故障，这类故障一般没有明显的倾向，多是由于某一个或几个元器件或部件的质量不良所引起的，更换故障元器件后就可排除。
2.3后期故障
后期故障多发生在设备使用数年之后，一些设备的元器件或电路等发生化学及物理变化导致老化、失效等，对于已经到了使用寿命的故障元器件，用新元器件更换后设备即可恢复正常。
3计算机硬件故障诊断方法
3.1直接探测法
直接探测法指通过眼看、耳听、鼻嗅、手摸等感知手段来判断计算机故障的部位及引起故障的原因。
3.1.1眼看
观察计算机系统能否正常启动；机箱电源指示灯及硬盘灯有没有亮；板卡表面有无焦色、龟裂等。根据现象判断哪些部件出现了问题。这需要管理人员有丰富的硬件知识和经验。例如，对于计算机经常性的不能启动，首先要看系统是否进行了自检。若自检正常，计算机就可以算作基本正常了，故障可能出在硬盘或软件(操作系统)上。若没有自检，电源打不开，原因通常有两种：一是电源盒损坏，没有电源输出；二是主板的CmoS电池没电，导致BioS设置的CpU频率失效而不能启动，需要更换CmoS电池，重新设置Bi0S。
3.1.2耳听
监听计算机在启动过程中发出的声音，以及运行过程中硬盘、风扇、显示器、电源部分等设备的工作声音是否正常。机器启动过程是在系统Bi0S控制下进行的。首先是进行poSt(power0nSeiftest，加电自检)。poSt的主要任务是检测系统中的一些关键设备是否存在和能否正常工作，如内存和显示卡等。由于poSt检测过程在显示卡初始化之前就开始了，因此如果poSt在自检过程中发现某些致命错误，比如没有找到内存，或者内存松动、内存金手指氧化、显示卡有翊题等，检测信息是无法在屏幕上显示出来的，这时系统poSt会通过内置喇叭发声来报告出错情况。监听可以及时发现一些事故隐患，有助于故障发生时及时采取措施。
3.1.3鼻嗅
辨嗅主机、主板、插卡、显示器等等之中是否有烧焦的气味，便于发现故障点和确定短路所在之处。
3.1.4手摸
用手触摸或者靠近CpU、显示器、硬盘等设各的外壳，根据其温度来判断设备运行是否正常(一般硬件组件发热的外壳正常温度不超过40～50摄氏度)。用手触摸一些芯片表面，若发烫，则该芯片可能有内部电路短路现象。
3.2清除灰尘法
空气串的灰尘是计算机的一大杀手。计算机在使用了一段时间后常常会因主板、风扇等部位积聚了大量灰尘，或者由于微机静电吸引的尘土而出现故障。如果计算机出现故障丙主机箱内的灰尘较多，消除故障要做的第一件事就是除尘。主机箱内的灰尘可以用毛刷轻轻刷除然后用吸尘器吸干净。元件插槽里的灰尘可以用无水酒精(乙醇)棉球擦拭或用专用清洁剂喷除。
3.3电阻测试法
电阻法是诊断计算机硬件比较重要的方法之一。利用万用表的欧姆挡，测量电路中的可疑点、可疑元件以及芯片各引脚对地的电阻值，将其与正常值比较之后，便可迅速判断元件是否损坏。电阻法分为“在线”电阻测量法和“脱焊”电阻测量法两种。“在线”电阻测量法通常仅对检查短路性故障和某些开路性故障较为有效；“脱焊”电阻测量法应用广泛，大部分元器件均可用测量电阻的方法予以定性检查。
3.4隔离法
是将可能妨碍故障判断的硬件或软件屏蔽起来的一种判断方法。它也可用来将怀疑相互冲突的硬件隔离开以判断故障是否发生变化的一种方法，具体操作中，是在设备管理器中，禁用、卸载其驱动，或干脆将硬件从系统中去除。
3.5拔插检测法
如果电脑突然出现问题又判断不出原因，拔插检测法是一种有效的方法。拔插检测法的前提是软件系统正常。计算机因主板自身故障、io总线部件故障或各种板卡故障均可导致系统运行不正常。采用拔插检测法是确定故障发生在主板或io设锯的简捷方法。先关掉计算机，打开机箱，将怀疑出现故障的板卡拔出后，重新引导机器，如果故障依旧，关机后再拔其它板卡试一试。一旦拔出某块板卡后机器能正常运转了，这就说明故障出在剐拔出的板卡或相应io总线插槽上。
3.6系统最小化法
系统最小化法是指从维修判断的角度能使电脑开机或运行的最基本硬件和软件环境。最小系统有两种形式。硬件最小系统由电源、主板和CpU组成。在这个系统中，没有任何信号线的连接，只有电源到主板的电源连接。接通电源后可以通过机内扬声器发出的声音来判断这一核心组成部分是否正常工作。
软件最小系统由电源、主板、CpU、内存、显示卡及显示器、键盘、鼠标器和装有系统的硬盘组成。这个最小系统主要用来判断系统是否可以完成正常启动与运行。
最小系统法主要用来先行判断在最基本的软、硬件环境中，系统是否可以正常工作。如果不能正常工作，即可判定最基本的软、硬件部件有故障，从而起到故障隔离的作用。如果能正常工作，再把其它部件逐一接插上去，以判断故障究竟出在哪个部件上。
3.7轻击振动法
关机后，用手掌轻轻拍击机箱外壳或者显示器外壳，再开机，若故障消除了，这就说明故障是因为接触不良、虚焊或金属氧化成孔造成的。然后再进一步检查，找出故障点的位置排除之。但如果显示器或主机电源内部出现故障，一般电脑维护人员不应拆开来修理。这些部件内部有高压电，很容易造成人身伤害，其故障应由专业人员来排除。另外，电脑开机后通常不应敲打设备，尤其是主机箱，否则有可能把硬盘震坏。
4计算机硬件故障具体处理与维护方法
4.1电源故障
计算机接通电源后，如果机箱电源指示灯不亮，风扇不转，一点声息也没有，故障就有可能出现在电源上，具体原因有：电源插头接触不良或导线断路；启动按钮开关导线接头松脱；机箱电源保险丝熔断或电源烧坏等。排除方法：依次检查各电源导线是否通路，电源插头和按钮开关导线接头是否接好，如有必要，可打开电源盒直观检查电源，但检查前一定要断开电源，不能带电操作。如果以上检查都没有问题，则很可能是电源烧坏了(有条件的可用万能表测量输出电压加以核实)，必须更换或请专业人员修理电源盒。
4.2CpU故障及维护
CpU风扇散热的好坏与机器正常运行关系很大。散热器一旦出故障，就会因温度升高而导致电脑性能大幅度下降，严重的话会烧毁CpU。因此，不应忽视对散热器的保养，必要时需更换一个新的散热器，尤其在天气炎热的夏季，更应该及时对散热风扇进行除尘处理，必要时更换散热风扇。
4.3内存故障及处理
开机后，若显示器没有画面，只听到连续的“哗哗哗”三声或“嘟嘟”声或屏幕上出现memorytestfaii错误信息，则说明是内存出现故障。这时，首先要关掉电源，打开机箱，拔掉多余内存，只留下最基本的内存，然后开机检测，重复此行为以确定具体是哪组内存出现问题，确定内存条有问题后，应考虑更换合适的内存条。若内存条没有故障，则表示插槽接触不良，那就需要更换主板。
4.4显卡和声卡的日常维护
显卡是计算机发热的主要部位之一，显示卡故障排除方法主要是检查显卡及其插槽，还要注意显示器信号线插头与显卡插座是否接触良好，平时要注意显卡风扇的运转是否灵活、是否有明显的噪音等，以延长显卡的使用寿命。对于声卡来说，在插拔麦克风和音箱时，千万不要在带电环境下进行上述操作，而是要在关闭电源的情况下进行，以免损坏其它配件。
4.5硬盘故障
最常见的硬盘故障是BioS识别不到硬盘。以下原因均会导致此种现象的发生：①没有装好硬盘的扁平信号与电源线，这时应关掉电源打开机箱，检查硬盘数据与电源线是否脱落，检查iDe数据线是否接好；②硬盘和CD-Rom接在同一个iDe接口上，导致发生冲突，更换数据线重新插接即可；③若没有上述问题存在，但BioS仍然识别不到硬盘，那可能就是硬盘或iDe接口出的故障。这时可以将该硬盘安装到另外一台计算机上进行尝试，或者将另外一个新硬盘安装到计算机上，以核实究竟是iDe接口有故障还是硬盘有故障。
结束语
计算机维护是一项比较复杂的工作，涉及到硬件和软件两方面的知识，需要采用科学的工作方法，在工作中不断地学习、探索，及时总结经验，不断提高技术与操作水平。本文主要介绍的是计算机硬件常见故障的分析及简单有效的处理方法，但是在实际操作过程中，一旦计算机出现故障，一定要冷静地选择合适的方法，不可操之过急，以免造成更大的损失。
参考文献
[1]靳悦振．浅谈计算机硬件维护[m]．太原：太原大学教育学院学报，2007.
开关电源的原理与设计篇9
关键词：智能型；双电源自动切换；设计问题
中图分类号：tm762文献标识码：a
目前，智能型双电源自动切换装置属于实时性以及可靠性要求都相对较高的控制系统。在实际设计过程中，需要针对不间断性的实时供电需求，采用采样以及比较等工作原理与工作方法，制定科学化优化方案，然后根据不同情况对电源故障状况进行准确化的判断以及快速切换，进而有效完成主、备电源之间的快速转换，确保供电连续性。
一、智能型双电源自动切换装置结构以及工作原理分析
（一）自动切换装置结构分析
智能型双电源自动切换装置主要是由本体与智能开关的专业化控制器组合而成的，具体来说，本体又由五台存在电动操作装置的断路器、保护熔断器与机械联锁机构组成。一般情况下，机械联锁装置会安装到五台断路器之间，通过机电双重保护来保证五台断路器不可以同时处在合闸状态之下，进而保证安全切换，实现供电安全。此外，智能化的开关控制器有着可编程、智能化以及数字化的特点，能够实现自动化检测，还具有数字通信以及LCD显示特点。
（二）自动切换装置工作原理分析
从装置工作原理上来看，主要是以单片机作为核心，然后对两路的低压供电电源包括常用以及备用电源的电压、相位与频率，实施科学化检测。如果常用电源出现故障，例如出现过压故障、欠压故障以及缺相故障的时候，其装置就会自动化控制相应的切换开关，并切换到所规定的备用电源上，有效缩短故障时间，保证供电稳定。而且，在实际设计过程中，为了在一定程度上确保供电的可靠性，排除自动工作模式之外，还需要添加手动工作模式，便于在自动模式存在故障的时候，采用人工方式来实施电源切换，有效增加其安全系数。
二、智能型双电源自动切换装置问题分析
（一）切换装置硬件电路设计
智能型双电源自动切换装置的硬件电路设计需要从以下几个方面进行阐述：第一，频率检测电路，该电路主要是借助频率检测电路来实现数据的采集，然后送入单片机实施比较判断，最终判断出电源频率存在的故障情况。通常情况下，检测电路是由光耦元件与施密特触发器两种结构组合而成的，具体的工作原理则是从电网中随意选择一相交流电，然后经过变压器进行变换降压之后，再借助光耦元件使其转换为同频率专业化方波信号，最后通过施密特触发器把相应的方波信号合理化规整之后送向单片机实施准确化测量。第二，电压信号的专业化采集电路。因单片机往往只可以对0～5V单极性电压实施检测，所以应对交流电压实施有效变换。12V的电源在经过光耦耦合以及电位器进行分压与分流之后，再通过33uF电容滤波，最终使电源在无故障的条件之下形成3V～6V的电压信号，之后送到控制板上实施电压比较处理。当电压信号比3V低的时候可以表示为出现欠压故障，而当电压信号比6V高的时候，则说明出现了过压故障。第三，过电压的标准化比较电路，根据常规的电压比较电压进行研究分析，最为常见的a、B、C三相电源路在经过专业化的电压信息采集电路进行有效采样之后，就会送到过相应的电压比较器电路当中实施判断，并有效判定常用到的a、B、C电源有没有存在过电压现象。第四，缺相检测电路。从专业化角度出发，缺相检测电路主要功能在于电源出现缺相现象时，自动向单片机发出一定的故障信号。其工作原理在于交流电在经过整流滤波操作之后把所得到的直流电用到专业化的驱动光耦元件当中，如果三相电没有发生异常情况，光耦元件就会导通，LeD灯亮。如果任何的一相出现缺相现象，则三极管就会导通，进而缺相信号会输出相应的低电平，最终单片机实现专业化的缺相检测。
（二）切换装置的软件设计分析
从某种程度上讲，智能型双电源自动切换装置主要是借助C语言进行编写，而且在软件设计过程中更加强调模块化的设计理念，主要包括系统初始化模块、报警显示模块、a/D采集模块、i/o模块以及CCp频率测量的模块，并借助模块化有效降低程序的复杂化程度，最终实现程序设计工作、程序调试工作以及程序维护工作的简单化操作。从监控软件设计角度出发，为了在一定程度上更好完成数据交互、数据分析以及数据处理等工作，该装置在设计上使用了上位机实施科学化监控管理，而且上位机中所应用的监控软件主要是借助C#语言进行开发，具体的运行环境也有专业化要求。此外，自动化切换装置的上机位以及下级传输数据往往会应用Com口完成，其通讯波特率控制到9600bit/s。
结语
总而言之，智能型双电源自动切换装置在供电控制中发挥着非常重要的作用，直接关系到用电设备的使用可靠性。从智能型双电源自动切换装置设计角度出发，应该综合考虑其硬件设计以及软件设计，硬件设计主要在电压信号采样方面、电源切换以及人机接口等方面进行合理化设计。而软件设计则需应用模块化编程理念来完成设计工作，并在此基础上进行现场测试验证，从根本上满足个性化供电需求，并保证符合相关技术标准，使其更好的在实践中得到应用。
参考文献
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开关电源的原理与设计篇10
关键词：台灯双灯头音乐播放可调光开关
中图分类号：F21文献标识码：a文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-02
目前，市场上的台灯大多是普通照明台灯，照明负载主要为日光灯、白炽灯、LeD灯，功能单一，很难满足人们现在多样化的需求。而且，现在近视是困扰大部分人，尤其是学生群体的一个普遍问题，主要原因之一就是在使用台灯时，由于有手影的产生而使光线亮度减弱，使用者容易产生视觉疲劳造成的。该设计针对现有台灯存在的问题，对其进行优化，设计出了具有音乐播放和调节光线强度功能的双灯头台灯。
1设计思路
本设计主要是以家庭用台灯为主体，增加了音乐播放功能，且外置USB接口，可以对音乐文件进行传输；为消除手影的产生，采用了双灯头设计，并且利用旋钮可调光开关，使其可以调节光线的强弱程度；该设计的照明负载为白炽灯，使用者可以根据自己的需要选择或更换不同功率的灯泡，不仅贴近消费者，而且延长了台灯的使用寿命，这样的设计更加人性化，更加符合现代家庭消费理念。
2台灯的整体构造
图1双灯头音乐可调光台灯电路图
本作品设计电路如图1所示：主要由外接电源、音乐播放器电路、台灯照明电路三部分组成。外接电源电路中的稳压电路，保证了音乐播放器电路与台灯照明电路的正常工作，且音乐播放器电路与台灯照明电路采用并联的连接方式，在工作的同时互不影响。
2.1双灯头开关可调光设计原理解释
2.1.1白炽灯泡的选择
为了实现可调节灯光亮暗的效果，采用旋钮式可调光开关来控制电路中电流来调节灯光的亮度。根据调查，在了解了市面上各种类型的照明灯发光原理之后，本设计选择白炽灯作为照明负载。LeD灯使用低压电源，供电电压在6～24V之间，LeD驱动都是恒流驱动，改变LeD灯两端的电压会烧坏LeD灯珠或使其不能正常工作；日光灯其两端的工作电压为220V，灯管是由镇流器、启辉器触极、灯丝、双金属片构成，但其体积较大，长度较长，适用于室内空间面积较大的照明使用，而且由于日光灯的发光原理，当用调光开关改变日光灯两端的电压时，其光线亮度基本不改变，即日光灯只有亮或不亮两种状态。
白炽灯在其两端可加载0～220V电压，只要灯丝温度超过2000℃，灯丝就处于白炽状态，发出光亮，而且温度越高，亮度就会越亮，且发出的灯光稳定，不会有频闪出现。当改变白炽灯两端工作电压时，白炽灯的亮度也会发生改变，符合调光的原理。且白炽灯市场上价格低，易于更换，灯光柔和，能为广大使用者带来
便利。
2.1.2双灯头设计
现阶段市面上的台灯大都以单灯头照明为主，但单灯头照明台灯在使用时，不管从哪个方向进行照明，都会有手影产生，为使用者的学习、工作带来不便。基于此，本作品设计采用了独特的双灯头照明台灯设计。
双灯头照明台灯是在原单灯头照明台灯的电路内并联一个照明电路，使两个照明灯头可以协同工作且互不影响，达到消除部分手影的目的。当打开一个照明灯头开关时，由于光的直线传播，不管台灯是放在使用者的左方、右方、还是前方时，都会由于手的遮挡作用而产生手影，因此容易使使用者产视觉疲劳。此时，打开另外一个照明灯头，此照明灯头的光线向四周发出，可以照射到第一个照明灯头产生的阴影区，减弱手影的作用效果，增加使用者工作区的亮度，从而可以消除一部分的手影，为工作者带来方便。
2.1.3旋钮式可调光开关设计
如图2所示，台灯照明电路的两个照明设备由两个旋钮式可调光开关控制调节灯光亮度，满足使用者不同的需求。
如图2，以开关一为例：当开关处于1位置时，电路处于断开状态，白炽灯无法正常工作。当其以顺时针方向转动至位置2时，台灯的电路与总电路接通，台灯开始工作。在位置2时，接入电路中的滑动变阻器的阻值最小，所以此时通过电路的电流最大，白炽灯内的钨丝温度可很快达到2000℃以上，发光发热正常工作，此时灯光最亮。随着滑片顺时针的旋转，接入电路中的阻值逐渐增大，流过灯丝的电流逐渐减小，温度和热度也有所降低，所以灯光的亮度较前面有所下降。当滑片旋转至3位置时，灯光到达最暗的亮度。若使用者想关闭台灯，可反方向调整至位置1即可。开关二的工作原理与开关一的相同。
白炽灯一、二是分别用开关一、二进行控制的，此设计的目的是：通过调节两旋钮式开关，可以达到不同的亮度，以满足使用者在不同时间、不同地点的不同需求，也有效地保护了使用者的
视力。
图2台灯照明可调光电路
2.2音乐播放器的构造
音乐播放器是软件和硬件的结合，乐曲中不同的音符，实质就是不同频率的声音。通过单片机产生不同频率的脉冲信号，经过放大电路，由蜂鸣器放出，就产生了美妙和谐的乐曲。根据各音阶频率算出定时器定时常数，根据节拍给出该音阶持续的时间，最终实现播放简单乐曲的功能。在本设计中，音乐播放器主要由：（1）单片机模块。（2）晶振电路模块。（3）复位按键模块。（4）音频功率放大器模块。（5）按键模块。（6）电源的电路设计。（7）LeD显示电路设计，如图3所示。
硬件电路是由晶振电路、显示电路、控制电路等接到单片机上构成，如图3所示的总体电路。其核心器件采用单片机，进行系统控制；晶振电路为单片机提供时间信号，为音乐的播放节拍控制提供基本时间单位；通过控制电路实现音乐播放的选曲、暂停、播放和复位等功能；经发生电路发出美妙的音乐；由显示电路显示出正在播放的曲目。
3作品测试与展望
本作品设计集实用功能与娱乐功能为一体，设计独特大方、实用、人性化。双灯头的设计区别于以往市场上单灯头的设计，简单新颖、美观大方，巧妙地利用光学、电学原理，消除了工作写字时手影的干扰。而可调亮度的开关集控制开关与调控亮度为一体，根据使用者需求的不同而控制光线的强弱，不仅为学习工作提供了便利，还节约了电能资源。而最具亮点的设计，是设计者能够融入播放音乐的功能（音乐外放及USB充电接口），让使用者在工作劳累之余，可尽情享受音乐带来的舒适。这一人性化的设计，避免了戴耳机听音乐时，耳机对人耳朵和大脑带来的伤害，还有一定的助眠作用。因此，综合看来，此台灯的推广设计，具有实用价值和市场
前景。
参考文献
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