直流稳压电源设计要求篇1
【关键词】电子线路实验分析
一、电源的应用背景
电源可分为交流电源和直流电源，它是任何电子设备都不可缺少的组成部分。交流电源一般为220V、50HZ电源，但许多家用电器设备的内部电路都要采用直流电源作为供电电源，如收音机、电视机、带微控制处理的家电设备等都离不开这种电源。直流电源又分为两种：一类是能直接供给直流电流或直流电压，如电池、蓄电池、太阳能电池、硅光电池、生物电池等；另一类是将交流电变换成所需的稳定的直流电流或电压，这类变换电路统称为直流稳压电路。现在所使用的大多数电子设备中，几乎都必须用到直流稳压电源来使其正常工作。220V、50HZ的单向交流电源变压器降压后，再经过整流滤波可获得低电压小功率直流电源。然而，由于电网电压可以有+10%变化。为此必须将整流滤波后的直流电压由稳压电路稳定后再提供给负载，使负载上直流电源电压受上述因素的影响程度达到最小。直流电源电压系统一般有四部分组成，他们分别是电源变压器、整流电路，滤波电路、稳压电路。
二、总体设计
（一）设计的目的和任务
1、设计目的
（1）了解整流、电容滤波电路的工作原理；（2）掌握集晶体管稳压电源设计方法；（3）掌握仿真软件ewB使用方法；（4）掌握稳压电源参数测试方法。
2、设计任务
（1）稳压电源的主要技术指标：①电网供给的交流电压为220V，50Hz；②输出电压为6～12V；③输出电阻《0.4Ω；④最大允许输出电流2a；⑤稳压系数S《8*10-?；⑥输出纹波电压《10mv（当io=2a）；⑦具有限流保护功能，输出短路电流
（2）设计要求：①根据设计要求确定直流稳压电源的设计方案，计算和选取元件参数。②完成各单元电路和总体电路的设计，并用计算机绘制电路图。③完成电路的安装、调试、使作品能达到预期的技术指标。④给出测试各项技术指标的方法，撰写测试报告。
（二）设计原理
1.设计原理
电子线路在多数情况下需要用直流电源供电，而电力部门所提供的电源为220V、50HZ交流电，故应首先经过变压，整流，然后在经过滤波，和稳压，才能够获得稳定的直流电稳压电路稳定后再提供给负载，框图如下：
2.串联型晶体管稳压电路
晶体管串联稳压电源的组成，220V交流市电经过变压，整流，滤波后得到的是脉动直流电压Vi，他随市电的变化或直流负载的变化而变化，所以，Vi是不稳定的直流电压，为此，必须增加稳压电路。稳压电路取样电路，比较电路，基准并电压，和调整元件等部分组成
（三）总体设计方案
1.变压环节
通电为电压220V，频率为50Hz，为了保证后面可调范围为6～12V，选择初次级线圈匝数比为2000：141的pq4-10
2.整流、滤波环节
实验选择4个in4002的二极管作为整流电路
因为市电频率是50Hz为低频电路，选择RC滤波电路。本实验选择的电容为1200μF
3.稳压环节
（1）调整元件。作为一个理想的电源，其内阻应该尽量小才能保证具有稳压的效果，根据晶体管放大器的知识可知：共集电极电路的输出阻抗最小。所以选择共集电极电路来实现，且尽量选择β值较大的晶体管，但是后来会发现并不是如此。由于电流和功耗等的影响，所以最好采用复合管来实现该要求，且有一个大功率管就可，本实验该电路选择的晶体管型号为2n3414（早期电压为51V，测试前高电流拐点为4.6a，功率很大），其它两管为小功率管mRF9011
（2）取样电路。这部分由两个电阻和电位器来实现，通过调整电位器的使输出电压的可调范围从6V到12V。
4.参数计算
输出电压V0=5.982～12.15V
最大输出电流2a
R0计算：Ro=ΔVo/Δio*Vo
RL=50Vo=7.177V，io=143.5ma
RL=100Vo=7.181V，io=71.82ma
R0=0.35
稳压系数：s=0.038
Ro=ΔVo/Δio*Vi/V0
当vi=23.16v时候，v0=7.176
当vi=20.86v时候，v0=7.146
通过计算可得S=0.038
符合要求
纹波电压20.1mv
输出电流=3.016a
三、结束语
通过这次课程设计，我对于模电知识有了更深的了解，尤其是对串联直流稳压电源方面的知识有了进一步的研究。在电路的仿真过程中也提升了我的动手能力，实践能力得到了一定的锻炼，加深了对模拟电路设计方面的兴趣，理论与实践得到了很好的结合，加深自己对实用价值和理论的统一的了解，但对于理论和实际应用的统一和对于器件在实际中的使用还有很大的不足，不能在使用器件时选择合适的参数的器件，不能根据器件的编号知道器件的基本功能。在这方面需要很大的提高。
直流稳压电源设计要求篇2
【关键词】开关型直流稳压电源探究电路设计
【中图分类号】G64【文献标识码】a【文章编号】2095-3089（2016）04-0163-02
在电力电子技术的不断发展与技术革新下，开关型直流稳压电源以其自身的工作表现与其可靠性成为我国电力系统中广泛使用的一种设备。在实际应用中，开关型直流稳压电源自重轻，工作内故障低，工作效率高，且其性价比占优势，并具有功耗晓得良好表现。相比于其他开关型电源，开关型稳压电源应用范围广，竞争力强，特别是对于粒子加速器等电源应用范围来说，开关型稳压电源具有着良好的专业性与稳定性。通过对于开关型稳压电源的技术标准研读与相关的影响因素分析，目前此类技术研究区域人员都是采用移相控制桥来对DC/DC变换小信号模式进行开关型稳压电源的电路设计。
1.对于动态小信号模型的相关阐述
对于动态小信号模型来说，不同的模型选取进而得到的设计结果都会存在差异。所以，在模型的选取上，应根据其实际情况进行分析与配置。对于开关电源来说，其本质是作为一个非线性的控制对象在进行工作，如果要对其进行成功的设计与分析，那么在进行指导建模时，应以近似建立在其稳态时的小信号扰动模型为依据。这一思路一方面取决于小信号扰动模式稳态时具有与设计目标相近的工作表现；另一方面也是由于这样的模型对于大范围扰动时的拟态不够精准，会造成相应结论的误差或偏差。基于此，以小信号扰动模型来进行开关型稳压电源的电路设计是保证其最终设计结果满足设计要求的必要条件。
2.开关型稳压电源的相关性能指标
2.1性能指标之稳定性。通过相关数据与实践结果研究表明，在不同的开关型稳压电源系统设计下，会产生不同程度的鲁棒性。而在暂态特性方面，其表现也会相应提高。但对于直流新稳压电源来说，其系统下对于增益余量的要求是大于或等于40dB，对于相位余量的要求则是大于或等于30dB。
2.2性能指标之瞬间响应指标。当开关电源处于非稳定状态下，由于其所受的干扰，输出量会出现相应的抖动现象。且其抖动量会随着其干扰而变化，当干扰停止时，则其最终也会回到稳定值，基于此，在对开关型稳压电源进行这方面的性能指标确定时，是以过冲幅度与动态恢复时间的长短来衡量其系统的动态特性的。在此定义下，瞬态响应指标内容主要是表现为，如果穿越频率越高，则其系统恢复到动态平衡点的时间就越短，另一方面，系统在干扰情况下所表现的过冲幅度与其相位余量呈相关性。
2.3性能指标之电源精度。在电源精度方面，其控制要求严格，一般其最终的电源精度误差需要控制在设计目标的1‰以下，且其纹波不得在1‰以上。考虑到纹波自身的分类有高频与低频两种，而这两种纹波是基于开头频率表现的。如高频纹波就是受到开头频率的影响，必须通过滤波器进行控制。而低频纹波则是受到电网波动的影响，必须通过系统的负反馈来进行控制。
3.关于开关型稳压电源的电路设计
3.1关于系统下的补偿网络与相关相关设计应用。目前来说，对于开关型直流稳压电源系统来说，其补偿网络是通过pi或者piD的算法来设计与制作的。也就是说，pi调节器的主要作用是对抗高频纹波影响，也就是提高系统对于高频干扰能力的抵抗性，但对于pi调节器来说，动态性差的缺点是无法忽视的。目前来说，实际应用中通过引入微分算法后可以有效提高系统的响应速度。但其缺点也显而易见：一方面是由于零点的大量引入直接造成系统对于高频信号的敏感度大幅度提高，放大器在此情况下，很容易产生堵塞现象；另一方面则是当开关纹波的放大倍数得到增大时，放大器也会随之进入非线性区，这结果只会造成整个系统的不稳定。目前来说，对于这些缺陷是以超前滞后的方法来进行补偿的。
3.2关于开关型稳压电源的电路设计原理
3.2.1理想性技术指标如下：（1）输入交流：电压220V（50―60Hz）；（2）输出直流：电压5V，输出电流3a；输入交流电压在180―250V区间变化时，输出电压相对变化量应小于2%；（4）输出电阻R0
3.2.2关于开关型稳压电源的基本工作原理。当线性自流稳压电源处于低频率工作状态下时，那么调整管的工作由于其体积大，则其效率相应低，但当其调整管工作处于开关状态下时，那么其的工作表现就为体积小，效率高。
3.3开关型稳压电源的电路设计探究。从以上论述可以看出，开关型直流稳压电源系统其低功耗的特点是由于晶体管位于开关工作状态下时，对于功率调整管的功耗要求低。特别是对于理想状态下的晶体管来说，当其处于一种截止状态时，晶体管所经过的电流为0，相应的功耗也就为0；另一方面，由于开关型稳压电源系统的穿越频率较高，所以对于电路的动态响应速度得以提高，而且整个系统的响应速度不受低通滤波器的影响；另外，相对于直流470V的电压来说，并环穿越频率远未达到这一频率，输出只为48V，特别是其电压稳定性方式，经过测试，其低频纹波稳定率都在0.996以上，完全满足了设计要求。
4.结语
综上所述，在进行开关型稳压电源的电路设计时，小信号的模型选择是关键点。为了进一步提高开关型稳压电源系统的稳定性，超前滞后网络补偿原理有效地弥补了精度电源的纹波限制高的问题。通过实践也表明，开关型稳压电源的适用性非常强，必将为人们生活提供更好的服务。
参考文献：
[1]汤世俊.浅谈高性能开关型直流稳压电源[J].学术探讨，2011，（10）.
[2]樊思丝.高性能开关型直流稳压电源的设计探究[J].企业技术开发，2011，（03）.
[3]王滔.开关型稳压电源[J].科技风，2012，（11）.
直流稳压电源设计要求篇3
关键词:电涡流测功机;直流线性稳压;二级电压控制;模拟故障
中图分类号:tp274文献标识码:B
文章编号:1004-373X(2009)10-189-04
newtypeofHigh-powerLinearDCVoltage-stabilizedpower
SourceineddyCurrentDynamometer
ZHanGXukai,ZHanGwenming,ZHoUHaiyong
(ShanghaiinternalCombustionengineResearchinstitute,Shanghai,200438,China)
abstract:anewtypeofpowersourceusedforexcitationvoltagecontrolineddycurrentdynamometerindesigned.BasedontheSCRrectificationcircuitandanalogtechnology,usingthefullythreephasepositioncontrolledbridgeofSCRandpowermoSFetregulationtooutputlinearDCvoltage.over-loadprotectioncircuit,open-phaseprotectioncircuitandthermal-shutdowncircuitaredesignedforequipmentreliability.experimentalresultsshowthattheequipmentcanoutputlinearDCvoltageandthevoltagestabliltyfulfiltheneedsofeddydynamometer.theequipmentalsocanquicklyshutdownwhenatfaultstatussuchasover-loads,open-phaseandoverheat.thepowersourcedesignedbythefullythreephasepositioncontrolledbridgeofSCRandpowermosfetregulationcanfulfiltheneedsofvoltageofeddydynamometer.
Keywords:eddydynamometer;DClinearvoltagecd
stabilized;secondaryvoltagecontrol;analogfault
测功机是发动机台架检测系统中重要的组成部分,用于测量发动机的有效功率。对测功机来讲,为了满足发动机所有转速和负荷范围内都保持稳定运转工况,并且可以平顺且精细地调节负荷,需要一个稳定的加载器来满足发动机实验的要求,需要对加载器提供稳定且可线性变化的电源。在电涡流测功机中,需要对励磁电机提供的直流电源进行驱动,以完成发动机台架检测。
由于电涡流测功机励磁电机要求磁场恒定,故要求电源提供的负载电压恒定不变,而且磁场一般都是稳定的,还要求有较好的电压稳定度,即要求即使输入电压发生一定变化时,输出电压应保持不变。
为了达到平顺调节负荷的目的,输出电压应有适当的线性调节范围,并且还要有一定的保护措施。根据设计需要,该电源输出电压的变化范围为0～180V,要求最大负载功率为5.4kw,输出电压稳定度应优于1%。
1工作原理
由于要求的电压调节范围较宽,要求的功率较大,目前电涡流测功机励磁加载电源采用较多的方法是可控整流器,在此通过控制晶闸管的导通角进行调压。其工作原理是对晶闸管的控制极进行控制,通过改变晶闸管的导通角,可以在输出端获得平均值和有效值都随导通角变化而变化的直流脉动电压。采用该原理设计的电源可以达到很高的输出功率,但是电压稳定性差,而且控制呈显著的非线性,不适合电涡流测功机对电压的要求。因此,该电源采用晶闸管三相桥式移相控制和功率moSFet调整两个控制环联合控制的方法,使输出电压可以满足大功率、高稳定度和可宽范围线性调节的要求。
1.1系统方框图
由于该电源要求功率较大,并且对电压稳定度也有较高的要求,所以采用如图1所示的电源方框图。
1.2可控整流原理
如图2所示,通过控制晶闸管的导通角,可以在整流电路输出端获得随控制电压变化的电压。
可控整流电路是指在输入交流电压的波形和幅值一定时,输出电压的平均值可以通过调节晶闸管的导通角进行调节。采用可控整流电路可以提高变压器的初、次级利用率,具有较大的功率因数和较小的脉动率,因此选作为主回路。
由于采用整流滤波电路以及稳压电路构成两级控制环。因此选择对整流滤波电路要考虑两点:考虑调整管的工作状态,确保调整管能工作在线性放大区;考虑交流电网波动的影响。交流电网的波动会反映到整流滤波电路的输出电压上。按照国家有关规定,在没有特定说明的情况下,一般按变化±10%来考虑。这就要求当电网电压变化±10%时,调整管要处于线性放大区,从而使稳压电路能保持正常工作。在该电源设计中,由于负载容量较大,使用单相电源会造成三相电网的不平衡,影响电网中其他设备的正常工作,所以采用的是三相桥式全控整流调节方式。三相可控整流的脉动频率比单相高,纹波因数显著低于单相。三相全控桥式整流电路电路可以在负载上得到比三相半控桥式整流电路更为均匀的波形。
采用市场上常见的三相整流功率模块,集成了晶闸管三相桥式整流电路以及触发电路,通过对模块的输入电压进行控制,即可完成整流与调相功能。通过在功率模块输入端连接三相隔离变压器,将输出电路与交流输入隔离。隔离变压器具有电压变换功能及有源滤波抗干扰功能。隔离变压器在交流电源输入端的特点为:若电网三次谐波和干扰信号比较严重,采用隔离变压器,可以去掉三次谐波和减少干扰信号;
采用隔离变压器可以产生新的中性线,避免由于电网中性线不良造成设备运行不正常;非线性负载引起的电流波形畸变(如三次谐波)可以隔离而不污染电网。
隔离变压器在交流电源输出端的特点为:防止非线性负载的电流畸变影响到交流电源的正常工作及对电网产生污染,起到净化电网的作用;在隔离变压器输入端采样,使得非线性负载电流的畸变不影响取样的准确性,得到能反应实际情况的控制信号。
对于小功率或者中等功率的使用场合,可以采用单相桥式半控的方法作为其整流主回路。电路组成可以选择晶闸管模块作为主回路,使用KC04芯片作为晶闸管模块的移相触发电路。通过调节KC04的控制电压控制晶闸管的导通角,从而得到随控制电压变化的直流脉动电压。
1.3串联反馈晶体管电路
可控整流输出的电压经电容整形滤波后的电压仍然具有较大的纹波,波动很大,而且很容易受电网电压的影响,并且单纯控制晶闸管的导通角得到的输出电压呈明显的脉动和非线性。这就要求系统在可控整流电压输出端添加串联反馈调整电路,使输出电压达到设计要求。其稳压原理是调整元件的动态电阻,它是随输出电压的变化而自动变化的。当负载电阻变小使输出电压降低时,调整元件的动态电阻便会自动变小,从而使调整元间两端的压降降低,确保输出电压趋近原来的数值。串联反馈调整电路的框图如图3所示,包括调整管、取样电路、基准电压源和比较放大器等部分。输入电压经过调整元件调节后,变成稳定的输出电压,取样电路与基准电压相比较,并把比较后的误差信号送入放大器,增强反馈控制效果。采用串联反馈调整型稳压电路,输出电压范围不受调整元件本身耐压的限制,而且各项技术指标均可以做得很高。但是过载能力差,瞬时过载会使调整元件损坏,需要添加过载保护电路。
1.4调整元件控制电路设计
在该电源系统中,采用大功率moSFet作为调整元器件,与三相桥式移向控制一起组成输出电压控制环。
1.4.1三相调压模块的控制
由于采用三相调压模块,所以只需对调压模块进行控制,即可完成整流输出功能。尽管三相模块中控制电压与晶闸管的导通角呈线性关系,如图2所示,晶闸管的输出电压与晶闸管导通角的变化却呈非线性关系;同时,为了保证电源功率输出调整管集-射级之间的电压差基本稳定,便于控制功耗,提高电源安全性,需要使电源功率调整管的输入电压基本呈线性变化。这里采用对控制电压进行非线性处理后,再输入到三相整流模块控制端的方法。控制输入电压经过二极管后作用到运算放大器,利用二极管的非线性特性与三相模块的非线性进行匹配,基本上可以使计算机输出的控制电压与晶闸管整流输出的电压呈现线性比例关系。电压输入/输出特性如图4所示,线路如图5所示。
1.4.2功率moSFet的控制
该电源选用功率moSFet作为调整元件,为电压控制型器件,在驱动大电流时无需驱动级,具有高输入阻抗,工作频率宽,开关速度高以及优良的线性区。为了保证电源的可靠性与安全性,需要将强电控制部分与弱电控制部分进行隔离。在此采用光电耦合器完成地的隔离,具体过程如图6所示。
moSFet的控制电压由计算机提供,经过F/V变换器、光电耦合器、V/F变换器变换后与取样电路取来的电压信号同时作用在比较放大器的输入端,通过与基准电压进行比较,比较放大器将输出相应的电压去控制moSFet,以稳定输出电压。由于负载电流较大,因此moSFet需采用并联连接方式,增加输出电流,确保在大电流情况下电源的正常工作。并联运用时,各管的参数尽量一致,可以在发射极串联均流电阻,利用负反馈减小电流分配的不均匀。电路如图7所示。
2监控管理设计
2.1电源保护电路
由于采用串联反馈型稳压电路作为电压控制环,因此在测功机发生短路或者过载时会有很大的电流流过调整管moSFet,并且所有输入电压几乎都加在调整管的集-射级之间,很容易将其烧坏,因此添加保护电路是必需的。常用的过电流保护电路有限流型、截止型和减流型。这里采用晶体管截止型保护电路,其原理是当负载电流达到限流值,过电流保护电路使稳压电源进人截止状态,并不再恢复,使稳压电源与负载得到有效的保护。其优点是:这时的电源调整管功耗为零,最大缺点是:属冲击性负载时,容易误动作,使稳压电源进人过流保护
状态,且一旦进入过电流保护状态后,即使过电流状态解除,也不能自动复位。具体线路如图8所示,当电流超过额定负载时,采样电阻R4两端电压上升,使晶闸管SCR导通,晶体管npn1导通,npn2截止,这时moSFet的栅级输入电压(即R3处的电压)被强制拉底,使moSFet输出为零;同时,串联在过载保护线路中的光耦导通,使三相功率整流模块的控制信号输入端接地,串联反馈稳压线路的输入电压为零,起到保护元件的作用。
由于电网自身原因或者电源输入接线不可靠,电源有可能会运行在缺相的情况下,而且掉相运行不易被发现。当电源缺相运行时,整流桥上的电流会不平衡,容易造成损毁,因此必须加入缺相保护电路,以进行缺相保护。电路原理图如图9所示,当aBC三相有一相发生缺相时,其对应的电源指示灯熄灭,缺相指示灯亮起,并且通过光耦输出信号到继电器驱动,此时继电器吸合,将三相功率模块的控制输入与地短接,使可控整流输出为零,起到保护电源的作用。
2.3过热保护
在电源处于长时间大电流工作状态或者工作环境比较恶劣时,电源的内部温度很高,会影响电源的可靠性。有资料表明,电子元器件温度每升高2℃,可靠性下降10%,这就意味着温度升高50℃时的工作寿命只有温度升高25℃时的1/6。因此,为了避免功率器件过热损坏,必须对电源的温度进行控制。通过控制moSFet的管压降可以控制moSFet上的功率,从而减少发热量,降低温度的升高。
在电路设计中增加一个光电耦合器反馈可以完成这个目的,当moSFet两端管压降过高时,光耦导通,光耦输出信号反馈至三相调压模块的控制输入,使其输出的控制电压降低,从而降低moSFet两端的管压降,在保证电源正常工作的前提下,使moSFet的功率保持在额定范围以内。
当使用环境较为恶劣或者出现电路故障时,即使对moSFet两端电压进行控制,moSFet的管芯也可达到很高的温度,这就需要对moSFet进行散热处理,并在moSFet附近安装温度继电器;当温度高于温度继电器的额定值时,温度继电器导通,通过一个光耦将导通信号传递到三相功率模块的输入端,使其输入为零,从而使电源功率调整管的输入电压为零,起到保护调整元件的作用。当温度回到正常时,电路可自动恢复工作。
各种保护电路与主回路的关系如图10所示。
3结语
经连续负载试验,该设备各项指标均达到技术要求。经过不断的完善和改进,使其性能稳定,工作可靠。采用晶闸管三相桥式移相控制和功率moSFet调整两个控制环联合控制,可以有效提高电源的稳定度,降低电源的纹波;采用三相隔离变压器接入电网,可以提高电源的安全性,降低对电网功率的要求;采用集成三相功率调压模块,减少了电路的复杂程度;通过添加各种保护电路,在设备出现不正常运转时,及时切断三相输入,保护元件不受到损坏。由于采用截止型保护电路,电源不能自动复位,所以在环境条件允许的情况下,可以采用开关型过电流保护,解决了限流型的高功率损耗,减流型的锁定效应和截止型的手动复位等问题。该电源主要用于需要大功率线性调压的场合,也可用作大功率高稳定度线性稳压电源使用。
参考文献
[1]timwilliams.电路设计技术与技巧.周玉坤,靳济方,徐宏,等译.北京:电子工业出版社,2006.
[2]关强,杜丹丰.小型发动机测功机现状研究.森林工程,2006,22(4):24-25.
[3]陈之勃,陈永真.0~200V连续可调线性稳压电源.电子设计应用,2008(1):124-128.
[4]傅胤荣.大功率数控直流稳压电源的设计.船电技术,2008(3):170-171.
[5]崔树清.一种新型交流稳压电源的设计.通信电源技术,2007,24(5):63-64.
[6]邹雪城,涂熙,骞海荣.低压差稳压电源的折返式限流保护电路的设计.通信电源技术,2007,24(4):31-32.
[7]莫怀忠.直流稳压电源的简化设计.电子制作,2007(7):61-62.
[8]王贺明,哈剑波.可控整流中晶闸管参数的选择及应用.河北软件职业技术学院学报,2005,7(4):53-55.
[9]王翠珍,唐金元.可调直流稳压电源电路的设计.中国测试技术,2006,32(5):113-115.
直流稳压电源设计要求篇4
【关键词】开关电源；双闭环反馈；稳压；稳流
1.前言
高频开关电源在二十世纪八十年代进入我国后，由于其具有体积小、重量轻、效率高、噪音低等优点，大量地进入我国邮电通讯、电力部门及其它领域，其发展迅速，市场潜力巨大，取代了许多传统的中小功率可控硅整流电源。而在传统的工矿企业，如电解电镀、电化、电火花、电池充电、水处理、热处理、焊接、冶炼等诸多领域，目前还在大量使用传统的可控硅整流电源，不符合国家环保节能的政策。目前市场上的单台高频开关电源功率受到器件的约束及其它因素的限制，难以在大功率（50Kw以上）场合实用需要。为了把功率做大，简单的方法就是把许多单台高频开关电源，将其输出简单并联，形成扩流输出。但这种方法有一个局限性，那就是并联后的系统只能是稳流输出，而不能适应稳压输出的应用场合。本文设计思想就是在上述简单并联后的基础上，再单独设计一个输出电压负反馈系统，利用电压反馈系统的输出来控制各台高频开关电源，形成双闭环反馈，从而达到并联系统的稳压输出。由于单台高频开关电源的工作原理众所周知，故以下着重从自动控制系统原理方面介绍并联系统的工作原理。
2.系统控制原理图
并联系统的自动控制原理如图1所示。
在自动控制电机直流调速系统中，有一种转速、电流双闭环反馈系统，又称串级系统。外环是转速反馈，内环是电流反馈。任何系统内外扰动或电网电流变化造成的转速变化，都能通过外环或内环的反馈系统调节，达到稳定的转速输出。本文正是基于此设计思想，设计了如图1的高频开关电源双闭环反馈并联自动控制系统。图中各台高频开关电源本身就是可以独立工作的，且内部形成电压或电流负反馈系统。并联系统电压反馈属于外环，内环由高频开关电源内部形成。这种并联系统之所以简单，就是在单立工作的电源基础上，把输出端简单并联在一起。而输入端的给定由外环统一加到各立的高频开关电源。
图1中虚线框内1#、2#、……、n#为各台高频开关电源，其内部自动控制原理图简化为一阶系统比例积分环节，所以各台高频开关电源的稳流或稳压精度很高。图中它们工作在稳流状态下。
3.系统工作设计原理
3.1单台高频开关电源设计及总体框图
单台高频开关电源的技术指标：
输入电压：380V，50HZ
输出电压：DC18V
输出电流：DC800a
限流值：850a
限压值：18.5V
保护：过流保护、热保护、过压保护、欠压保护
转换效率：>80%
单台高频开关电源总体框图如图2所示。整机电路可分为变换主回路和控制电路两大部分。交流380V电压经输入电源滤波器、输入直流整流滤波得到550V左右的直流电压，供给脉宽调制器，它有两组iGBt模块、高频变压器及输出整流滤波组成。
由pwm控制电路提供交变脉冲经驱动电路来控制iGBt模块的通断，将直流电压变换成交变的20KHZ脉冲电压，经高频变压器隔离变换成所需的电压，再经输出整流二极管全波整流，得到平均幅值为18V的直流电压。
控制电路由pwm控制电路、驱动电路、反馈取样电路、限流限压电路及辅助电源组成。pwm控制电路输出两路彼此相位差180?，并有一定死区的脉冲，经驱动电路放大，控制主回路iGBt模块的通断。为了得到稳定的输出电压或电流，对输出电压或电流进行采样、反馈，与基准值比较、放大，控制pwm电路的脉冲宽度，调整iGBt的占空比来实现稳压或稳流。同时通过软启动、过流过压保护、短路保护及限压限流电路对电源本身实施保护措施。
单台高频开关电源构成一个电流负反馈控制系统，简称内环。自动控制原理如图3所示。
图3中采用了pi调节器的单闭环电流负反馈控制系统，既保证了动态稳定性，又能做到无静差，很好地解决了动、静态的矛盾。其调节原理：在电流给定值不变的情况下，当负载变动或电源内部原因造成了电源输出电流变动时，自动控制调节过程为：
通过以上的调节过程，可以保证单台高频开关电源输出稳定的电流。这样，把各个单独工作的高频开关电源输出并联在一起，且工作在稳流状态下，接受同一的电流给定值，就可保证各台高频开关电源输出同样大小的电流。从而实现并联系统的扩流输出。为了提高系统的整体可靠性，还可根据系统的要求，增加n+1冗于设计。这种简单的组合在一起，当某台高频开关电源出现故障，可立即把其关电退出运行并断开输出连接，把备份的高频开关电源通电投入运行即可。从而把处理故障的时间减少到最小。
3.2系统自动控制原理
双闭环并联系统自动控制原理如图4所示。
图4中在高频开关电源系统外增加了一个比例积分调节器，用来调节并联系统的电压。把并联系统的输出电压反馈和并联系统给定值进行比较，其差值经信号放大，作为高频开关电源系统电流给定值，而高频开关电源系统根据不断变化的电流给定值来调节自身的输出电压，以此保证自身的输出电流根据给定值变化而变化。从而也保证了并联系统输出电压稳定。从闭环反馈的结构上看，电流调节环在高频开关电源系统内部，是内环；电压调节环在外面，成为外环。二者之间实行串级连接，即以电压调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为并联系统输出电压的控制，那么两种调节器作用就能互相配合，相辅相成了。这就形成电压、电流双闭环反馈控制系统。为了获得良好的静、动态性能，两个调节器一般都采用pi调节器。
当由于负载扰动，造成了并联系统电压输出变动，则系统自动控制调节过程为：
上述电压调节过程可以保证并联系统在稳压工作状态下，输出电压稳定。若系统要工作在稳流状态下，只需通过系统内部的选择开关，把外环电压反馈单元关闭，直接把电压给定信号加到各台高频开关电源，由于各台高频开关电源本身工作在稳流状态下，从而可以保证并联系统的每台高频开关电源输出同等大小电流。
从动态稳定性上看，在设计过程中，先把单台高频开关电源设计调整好，使之能稳定的输出额定电流。然后把各台并联连接在一起，加上电压反馈外环，再按系统设计要求并调整外环，使系统输出电压保持稳定。需要注意的是：内环根据其设计指标要逐一开启和外环连调，等所有的内环调整好后，再把所有内环开启，与外环一同调节系统的输出电压和电流。
4.实验与结论
应用以上原理，制作了一台组合式并联的72Kw高频开关电源。具体参数为：aC380V±10%，稳压输出18VDC；限流电流4100aDC；稳流输出4000aDC；限压电压18.5VDC。该并联系统由五台单独的高频开关电源并联组合，每台高频开关电源都输出同等的800a/18V。系统在稳压工作时，即使输出短路也能限流在4100a稳定工作；稳流工作时，输出端开路能实现限压而稳定工作。若为了提高并联系统的可靠性，还可增加一台备份。该电源在电镀行业镀铬工艺中现场运行已有近两年，基本上达到了设计要求，用户反应良好。
参考文献
直流稳压电源设计要求篇5
摘要：以uc3842和fqp12n60c为基础设计了一款可编程序控制器专用电源。意在介绍通用开关电源的工作原理与设计过程，并且着重介绍高频变压器的设计以及整板调试过程，突出以理论为基础，工程设计为主导的设计方法。该电源经过实际测试，符合可编程序控制器专用电源的标准。
关键词：变频器；开关电源；uc3842
引言
现应用uc3842芯片设计了一款可编程序控制器用的开关电源，经过大量实验。在输入有很大波动的时候，该电源也能稳定工作。其中为cpu供电的+5v电源误差范围在0.1v，达到了设计目标。而且本开关电源也可作为其它电力电子控制设备的电源，可移植性能好。
1设计要求
本电源利用pwm控制技术实现dc-dc转换，通过fqp12n60c的电流检测端口与控制电路要求精度最高的电源相连，当输入有干扰的情况下，通过调节占空比来稳定对多路电源的输出。
具体指标如下：输入：直流250v±40%，输出：直流+24v、6a；+5v、2a。输出全部采用共地方式，控制系统对电源输出的纹波电压小于5%。
2原理图功能分析与设计过程
基于uc3842和fqp12n60c所组成的开关电源的电路原理图。包括整流、滤波、pwm控制器等结构。电源内部采用单端反激式拓扑结构，具有输入欠电压保护、过电压保护、外部设定极限电流、降低最大占空比等功能。
2.1输入侧整流、滤波、保护电路设计。从ac（l）线路进线串联保险丝（f1），起到过流保护作用。从ac（n）线路进线串联热敏电阻（rt110d-9），对接通ac电源时产生的浪涌电流起限制作用。在熔断器与热敏电阻的出线端并联压敏电阻（vr1），对接通ac电源时产生的浪涌电压起限制作用。之后并联安规电容cx1，泄流电阻r5。防止大电容失效后漏电，危及用电人员安全。之后串联电感，出线端并联x2电容。然后经过整流桥d1整流，在直流侧并联电解电容c10滤除整流后的交流分量以及谐波成份。
2.2功率管参数调整与电路设计。电阻r1提供电压前馈信号，使电流可随电压而降低，从而限定在高输入电压时的最大过载功率。电阻r2实现线电压检测。由电阻r6，电容c30，开关管zd1，二极管d88组成简单的rcd箝位电路。达到保护开关管的目的。因而t1可以使用较高的初次级匝数比，以降低次级整流管d3上的峰值反向电压。电路采用简单的齐纳检测电路来降低成本。输出电压稳压由齐纳二极管（ic2）电压及光耦合器（ic1）决定。电阻r9提供进入齐纳二极管的偏置电流，产生对+5v输出电平、过压过载和元件变化时±5%的稳定度。
2.3高频变压器磁路设计。由于反激变换器对多组输出的应用特别有效。即单个输入电源使用同一磁路有效地提供多个稳定输出。因此本文设计的开关电源采用反激式变换结构。高频变压器的设计过程主要包括：磁芯大小的选择、最低直流输入电压的计算、工作时的磁通密度值的选择等。
（1）设计参数。设计使其工作在132khz模式下。输入：直流250v±40%，输出：+24v、6a；+5v、2a。
（2）功率计算。
p=24×6×1+5×2×1=154w（1）
（3）磁芯选择。由公式（2）、（3）
sj=0.15■=2.01cm2（2）
p1=■=■=181.18w（3）
再由实际中输出引脚个数等因素，查磁芯曲线可得选择磁芯eer40。
（4）工作时的磁通密度计算。对于eer40的磁芯，振幅取其一半bac=0.195t。
（5）原边感应电压的选择。这个值是由自己来设定的，但是这个值决定了电源的占空比。其中d为占空比，vs为原边输入电压，vor为原边感应电压。d=■本文选定占空比d=0.5。
（6）计算变压器的原边匝数：np=■=42匝。
（7）计算变压器的副边匝数。对于+5v，考虑到整流管的压降0.7v以及绕组压降0.6v。则副边+5v电压值：v2=（5+0.7+0.6）v=6.3v。
原边绕组每匝伏数=■=■=3.57伏/匝。
则+5v副边绕组匝数为：n5=■=1.76匝。由于副边低压大电流，应避免应用半匝线圈，考虑到e型磁芯磁路可能产生饱和的情况，使变压器调节性能变差，因此取1.76的整数值2匝。计算选定匝数下的占空比辅助输出绕组匝数，因为+5v副边匝数取整数2匝，反激电压小于正向电压，新的每匝的反激电压为6.3伏/匝。占空比必须以同样的比率变化来维持v-s值相等。由此可得：+24v副边绕组匝数为：n24=■=7.08匝。取整数值为7匝。
对于反馈线圈的匝数，反馈电压是反激的，其匝数比要和幅边对应。ns=■=1.76匝。取整数值为2匝。
（8）确定磁芯气隙的大小。首先求出原边电感量（mh），根据lp=vs■则全周期ts的平均输入电流is=■=■=1a。
相应的im=■=2a，ip1=■=1a。
ip2=3ip1=3a在ton期间电流变化量i=ip2-ip1=2a，lp=vs■=150×■=0.56mh。所以电感系数al=■=■=0.00049×■。根据所选磁芯的al=f（lg）曲线，可求得气隙
lg=■=■=0.45mm
（9）变压器设计合理性检验。首先利用磁感应强度与直流磁密相关的关系计算直流成分bdc。根据公式计算可以得到：bdc=?滋h=185mt
而交流和直流磁感应强度相加之和得到的磁感应强度最大值bmax=?滋h=■+bdc=282.5mt，而从磁性材料曲线可知bs=390mt，故工作时留有余量，设计通过。
（1、烟台德尔自控技术有限公司，山东烟台2640062、沈阳工业大学，辽宁沈阳110178）
摘要：以uc3842和fqp12n60c为基础设计了一款可编程序控制器专用电源。意在介绍通用开关电源的工作原理与设计过程，并且着重介绍高频变压器的设计以及整板调试过程，突出以理论为基础，工程设计为主导的设计方法。该电源经过实际测试，符合可编程序控制器专用电源的标准。
关键词：变频器；开关电源；uc3842
引言
现应用uc3842芯片设计了一款可编程序控制器用的开关电源，经过大量实验。在输入有很大波动的时候，该电源也能稳定工作。其中为cpu供电的+5v电源误差范围在0.1v，达到了设计目标。而且本开关电源也可作为其它电力电子控制设备的电源，可移植性能好。
1设计要求
本电源利用pwm控制技术实现dc-dc转换，通过fqp12n60c的电流检测端口与控制电路要求精度最高的电源相连，当输入有干扰的情况下，通过调节占空比来稳定对多路电源的输出。
具体指标如下：输入：直流250v±40%，输出：直流+24v、6a；+5v、2a。输出全部采用共地方式，控制系统对电源输出的纹波电压小于5%。
2原理图功能分析与设计过程
基于uc3842和fqp12n60c所组成的开关电源的电路原理图。包括整流、滤波、pwm控制器等结构。电源内部采用单端反激式拓扑结构，具有输入欠电压保护、过电压保护、外部设定极限电流、降低最大占空比等功能。
2.1输入侧整流、滤波、保护电路设计。从ac（l）线路进线串联保险丝（f1），起到过流保护作用。从ac（n）线路进线串联热敏电阻（rt110d-9），对接通ac电源时产生的浪涌电流起限制作用。在熔断器与热敏电阻的出线端并联压敏电阻（vr1），对接通ac电源时产生的浪涌电压起限制作用。之后并联安规电容cx1，泄流电阻r5。防止大电容失效后漏电，危及用电人员安全。之后串联电感，出线端并联x2电容。然后经过整流桥d1整流，在直流侧并联电解电容c10滤除整流后的交流分量以及谐波成份。
2.2功率管参数调整与电路设计。电阻r1提供电压前馈信号，使电流可随电压而降低，从而限定在高输入电压时的最大过载功率。电阻r2实现线电压检测。由电阻r6，电容c30，开关管zd1，二极管d88组成简单的rcd箝位电路。达到保护开关管的目的。因而t1可以使用较高的初次级匝数比，以降低次级整流管d3上的峰值反向电压。电路采用简单的齐纳检测电路来降低成本。输出电压稳压由齐纳二极管（ic2）电压及光耦合器（ic1）决定。电阻r9提供进入齐纳二极管的偏置电流，产生对+5v输出电平、过压过载和元件变化时±5%的稳定度。
2.3高频变压器磁路设计。由于反激变换器对多组输出的应用特别有效。即单个输入电源使用同一磁路有效地提供多个稳定输出。因此本文设计的开关电源采用反激式变换结构。高频变压器的设计过程主要包括：磁芯大小的选择、最低直流输入电压的计算、工作时的磁通密度值的选择等。
（1）设计参数。设计使其工作在132khz模式下。输入：直流250v±40%，输出：+24v、6a；+5v、2a。
（2）功率计算。
p=24×6×1+5×2×1=154w（1）
（3）磁芯选择。由公式（2）、（3）
sj=0.15■=2.01cm2（2）
p1=■=■=181.18w（3）
再由实际中输出引脚个数等因素，查磁芯曲线可得选择磁芯eer40。
（4）工作时的磁通密度计算。对于eer40的磁芯，振幅取其一半bac=0.195t。
（5）原边感应电压的选择。这个值是由自己来设定的，但是这个值决定了电源的占空比。其中d为占空比，vs为原边输入电压，vor为原边感应电压。d=■本文选定占空比d=0.5。
（6）计算变压器的原边匝数：np=■=42匝。
（7）计算变压器的副边匝数。对于+5v，考虑到整流管的压降0.7v以及绕组压降0.6v。则副边+5v电压值：v2=（5+0.7+0.6）v=6.3v。
原边绕组每匝伏数=■=■=3.57伏/匝。
则+5v副边绕组匝数为：n5=■=1.76匝。由于副边低压大电流，应避免应用半匝线圈，考虑到e型磁芯磁路可能产生饱和的情况，使变压器调节性能变差，因此取1.76的整数值2匝。计算选定匝数下的占空比辅助输出绕组匝数，因为+5v副边匝数取整数2匝，反激电压小于正向电压，新的每匝的反激电压为6.3伏/匝。占空比必须以同样的比率变化来维持v-s值相等。由此可得：+24v副边绕组匝数为：n24=■=7.08匝。取整数值为7匝。
对于反馈线圈的匝数，反馈电压是反激的，其匝数比要和幅边对应。ns=■=1.76匝。取整数值为2匝。
（8）确定磁芯气隙的大小。首先求出原边电感量（mh），根据lp=vs■则全周期ts的平均输入电流is=■=■=1a。
相应的im=■=2a，ip1=■=1a。
ip2=3ip1=3a在ton期间电流变化量i=ip2-ip1=2a，lp=vs■=150×■=0.56mh。所以电感系数al=■=■=0.00049×■。根据所选磁芯的al=f（lg）曲线，可求得气隙
lg=■=■=0.45mm
（9）变压器设计合理性检验。首先利用磁感应强度与直流磁密相关的关系计算直流成分bdc。根据公式计算可以得到：bdc=?滋h=185mt
而交流和直流磁感应强度相加之和得到的磁感应强度最大值bmax=?滋h=■+bdc=282.5mt，而从磁性材料曲线可知bs=390mt，故工作时留有余量，设计通过。
3结论
24v输出电压波形
参考文献
[1]张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计[m].第一版.北京：电子工业出版社，1999，7.
[2]赵书红，谢吉华，曹曦.一种基于topswitch的变频器开关电源[j].电气传动，2007，26（9）：76-80.3结论
24v输出电压波形
参考文献
直流稳压电源设计要求篇6
关键词：二次电源；开关电源；接地；线性稳压电源
中图分类号：tn71034文献标识码：a文章编号：1004373X(2012)10013903
电源是一切电子设备的动力源，是保证电子设备正常工作的基础部件。据相关统计，电源故障约占电子设备征集故障率的40％～50％。为此，对电源必须提出一些基本要求，包括实用性能要求和电气性能要求。对于弹载二次电源更是如此，一定要考虑细致，除了满足供电能力以外还要考虑其接地方式、效率、开关电源与线性电源的取舍情况。
1二次电源基本要求
1.1高的可靠性
平均无故障时间mtBF是衡量电源可靠性重要指标，在通用标准中规定，可靠性指标大于等于3000h是最低要求。
1.2高的安全性
设计制造出的开关电源，应符合相关标准或规范中规定的安全指标要求，如散热要求，抗电强度要求，防人身触电要求等，以防止在极限状态或者恶劣环境条件下，出现电源故障危及人身和设备安全。
1.3好的可维修性
电源出现故障时，应能及时诊断出故障现象及部位，并且可以有效地解决故障或者更换故障模块。
2二次电源设计思路
弹载电源由于其空间和系统性要求，需要二次电源设计的小型化、电磁兼容性好，DCDC效率高，可以满足各个组件的用电需求，线性集成稳压电源的测试和调试相对简单，如果两者结合对产品的后续阶段设计提供了方便［1］。综合考虑线性稳压电源、开关稳压电源或者复合型设计等方案，分析各种方案的优缺点和可行性后，此二次电源将采用线性集成稳压电源与DCDC结合进行设计，也就是复合型设计。采用该设计有比较高的效率，可满足各组件的用电需求，对于纹波要求比较高的供电电路采用线性稳压电源。
3二次电源具体设计分析
3.1电源接地设计
设计电源还有个重点也是难点，就是接地。接地从字面来十分简单，但是对于经历过电磁干扰挫折的人来说可能是一个最难掌握的技术。实际上，在电磁兼容设计中，接地是最难的技术。面对一个系统，没有一个人能够提出一个绝对正确的接地方案，多少会遗留一些问题。造成这种情况的原因是接地没有一个系统的理论或模型，人们在考虑接地时只能依靠过去的经验或从书上看到的经验。但接地是一个十分复杂的问题，在其他场合很好的方案在这里不一定最好。关于接地设计在很大程度上依赖设计师的直觉，也就是他对“接地”这个概念的理解程度和经验［23］。接地的方法很多，具体使用那一种方法取决于系统的结构和功能。
3.1.1单点接地
单点接地有单元电路的、电路间的和设备间的单点接地。如图1所示为单点接地示意图\[45\]。其优点是可以抑制传导干扰。单点接地时，由于各电路和设备都接在一个接地点上，从而消了信号地系统中的干扰电流的闭合回路。设备地上的干扰电压也不会通过接地电路进入信号电路。这样的接地使用导线长，接地线本身的阻抗可观，对于高频信号接地效果不好。当接线长度达到1/4信号波长或其奇数倍时，地线阻抗变得很高，它就不是接地线而更像是辐射天线。
3.1.2多点接地
在多点接地系统中，各电路和设备有多点并联接地。因为可以就近接地，接地导线短，可以减少高频驻波效应。但这种接地方法出现了多个地回路。公共地中的50Hz市电容易经公共地回路耦合到信号回路中去。工程实践表明，如能将电源和信号的回流线分开，强信号和弱信号的回流线分开，微弱信号和火工品信号等敏感信号采用单独的回流线，就会大大减少的回路引起的干扰。图2所示为多点接地示意图。
图1单点接地示意图图2多点接地示意图
3.1.3混合接地
混合接地既包含了单点接地的特性，又包含了多点接地的特性。例如，系统内的电源需要单点接地，而射频信号又要求多点接地，这时就可以采用图3所示的混合接地。对于直流，电容是开路的，电路是单点接地，对于射频，电容是导通的，电路是多点接地。图3所示为混合接地示意图。
实际应用中，信号频率低于1mHz时，采用单点接地；高于10mHz时，多点接地；频率在1～10mHz之间时，如果接地线长度大于1/20波长，采用单点接地；否则，应采用多点接地。该弹载二次电源是低频电路，所以选择单点接地，并且设计电路板时也要注意地线尽量宽并且走直线，保证接地干净。
3.2电源切换设计
因产品在工作时包括“预热”与“准备”，正常工作时仅包括“预热”，所以还要设计电源切换部分，见图4。
图3混合接地示意图图4电源切换原理图
电源在预热状态时，27V电源的瞬态电流达到5.6a；在准备状态时，27V预热和28.5V准备同时供电，电流达到5.25a；在脱离载机后，电源为单一28.5V准备供电，电流达到5.25a。根据电压和电流特性，选取的二极管应满足额定电流大，反向工作电压高，满足使用要求，其封装容易安装，并且安装在放置舱壳体上利于二极管的散热［6］。
3.3线性稳压电源电路设计
直流稳压电源设计要求篇7
关键词：Lm317；可调；稳压电源
直流稳压电源一般由电源变压器，整流，滤波电路及稳压电路所组成。变压器把市电交流电压变为所需要的低压交流电。整流器把交流电变为直流电。经滤波后，稳压器再把不稳定的直流电压变为稳定的直流电压输出。
1Lm317简介
Lm317是应用最为广泛的电源集成电路之一，它不仅具有固定式三端稳压电路的最简单形式，又具备输出电压可调的特点。此外，还具有调压范围宽、稳压性能好、噪声低、纹波抑制比高等优点。其主要性能参数如下。
输出电压：1.25～37VDC；输出电流：5ma～1.5a；芯片内部具有过热、过流、短路保护电路；最大输入-输出电压差：40VDC，最小输入-输出电压差：3VDC；使用环境温度：-10～+85℃。
2性能指标要求
（1）输出电压可调：Uo=+3V～+9V。
（2）最大输出电流：i0max=800ma。
（3）输出电压变化量：Vop_p5mV。
（4）稳压系数：Sv3×10-3。
3电路图如下
元件清单如下：二极管都是in4007，电阻22KΩ一个，200Ω一个，2KΩ可调一个，LeD灯一个，Lm317稳压模块一个，电解电容1000U一个，220U一个，瓷片电容103一个，鳄鱼夹二个，电源线一根，pCB万能板一块，变压器一个。
4总体设计思路
本设计主要采用直流稳压构成集成稳压电路，通过变压，整流，滤波，稳压过程将220V交流电，变为稳定的直流电，并实现电压可在3-9V之间可调。Lm317可调式三端稳压器电源能够连续输出可调的直流电压.它能连续可调正负电压，稳压器内部含有过流，过热保护电路。
（1）电源变压器：电源变压器是降压变压器，它的作用是将220V的交流电压变换成整流滤波电路的需要的交流电压。
（2）整流电路：整流采用桥式整流电路，用4个in4007二极管对交流电进行整流，使之成为脉冲直流电。其构成原则就是保证在变压器副边电压u2的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终不变。为达到这一目的，就要在u2的正、负半周内正确引导流向负载电流。设压器副边两端分别为a和B，则a为“+”、B为“-”时应有电流流出。a为“-”、B为“+”时应有电流流入a点；相反a为“+”、B为“-”时应有电流流入B点，a为“-”、B为“+”时应有电流流出B点；因而a和B点应分别接两只二极管的阴极和阳极，以引导电流；当U2为正半周期时，电流由a点流出，经D1、RL、D3流入B点，因而负载电阻RL上的电压等于变压器的副边电压，即Uo=U2，D2和D4管承受的反向电压为-U2。当U2为负半周时，电流由B点流入，经D2、RL、D4流入a点，负载电阻上的电压等于-U2，即Uo=-U2，D1、D3承受的反向电压为U2。
这样，由于D1、D3和D2、D4两对二极管交替导通，使得负载电阻RL上在U2的整个周期内都有电流通过，而且方向不变，输出电压为Uo=|√2U2sinωt|。
（3）滤波电路：滤波电路可以将整流电路输出电压中的交流波纹成分大部分滤除，输出波纹较小的直流电压。当变压器副边电压U2处于正半周并且数值大于电容两端电压Uc时，二极管D1、D3导通，电流一路经负载电阻RL，另一路对电容C充电。因为在理想情况下，变压器副边无损耗，二极管导通电压为零，所以电容两端电压Uc与U2相等。当U2上升到峰值以后开始下降，电容通过负载电阻RL，其电压Uc也开始下降，趋势与U2基本相同。但是由于电容按指数规律放电，所以当U2下降到一定数值以后，Uc的下降速度小于U2的下降速度，使Uc大于U2从而导致D1、D3反向偏置而变为截止。此后电容C继续通过RL放电，Uc按指数规律缓慢下降。
当U2的负半周幅值变化到恰好大于Uc时，D2、D4因加正向电压变为导通状态，U2再次对C充电，Uc上升到U2的峰值后又开始下降，下降到一定值时D2、D4变为截止，C对RL放电，Uc按指数规律缓慢下降；放电到一定值时D1、D3变为导通，重复上述过程
（4）稳压电路：这里是选用Lm317稳压模块对电路进行稳压。它是利用稳压管两端的电压稍有变化，会引起其电流有较大变化这一特点，通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的。
5产品的安装与调试
根据电路图进行安装与调试，接入220V市电，用万用表对电源各波段的电压进行测试，通过对电压的测试检测产品是否合格。
参考文献
1中国计量出版社组编.新编电子电路大全[m].北京：中国计量出版社，2001
2童诗白，华成英主编.模拟电子基础[m].北京：高等教育出版社，2006
直流稳压电源设计要求篇8
关于车载电子设备，一般概念是指不涉及车辆控制与行车安全（诸如行驶系电子控制系统、安全系电子控制系统、传动系电子控制系统等等）的电子设备，是在汽车环境下能够独立使用的电子装置，他和汽车本身的性能并无直接关系，因而其大致可分为两类，一类是包括汽车信息系统、导航系统、音响系统及电视娱乐系统等等，是属于一般性的车辆辅助设备，另一类则是为执行特殊任务及工程任务的专用设备。对于这类车载电子设备，一般则有两种供电方式：一种是直接取用车上12V或24V车载电瓶，另一种是通过采用逆变器将电瓶电源转换为220V的交流电源，间接获得电源。然而这些方式下的设备总功率必将受到一定的限制，因此电源的效率是设计的重点，尤其是大规模集成电路以及数字电路的设备上的广泛应用，需要5V、3.3V以下的电源。
2.电源效率
2.1逆变电源
由于是车载环境，设备的总功率受到限制，因此，对于采用220V的交流电作电源的设备，为了获得220V的交流电，工频逆变器则是关键部件，大多数是直接采用专业的单相逆变器，可提供比较大的输出功率，稳定的电压，谐波干扰小，负载能力强，有较高的电源效率。高端逆变器是纯正弦波电压输出，国外名牌产品尤其是欧美产品，效率都很高，可达到90%以上，而欧洲的标准是97.2%，但价格也昂贵，而国内产品则大都在90%以下，稍次点的是准正弦波逆变器，电源效率也很高，但电源谐波干扰相对较大，对要求高精度的设备不利，而方波逆变器则因为三次谐波较强而引起电磁污染严重，而且负载能力差，仅是额定负载的40~60%。概括来说，纯正弦波逆变器通过高质量的交流电，可驱动任意负载，但其技术要求及成本很高。而准正弦波逆变器，可以满足大部分的设备需求，价格适中，也是目前市场的主流产品，方波逆变器则技术含量低，效率不高而逐渐没有了市场。
2.2低压电源
低电压的直流稳压源，是大多数的电子装置及设备所必需的。就目前的技术，直流稳压电路中最常见的、应用最广的有线性稳压电源和开关稳压电源，它们各自都有一定的特点及适用范围。
2.2.1线性稳压电源
直流线性稳压电源就其工作原理，简单地说，就是一个用等效的可变电阻器与负载串联或并联，通过控制可变电阻器发挥其分压或分流作用，使负载端电压保持恒定。
因此这类电源有一个共同的特点就是它的输出电压比输入电压低，其调整管工作在线性区，调整管与负载或串联或并联，通过改变调整管压降来稳定输出，属于降压型的稳压器。
此类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高、元件最少、输出噪声最小、静态电流最小，价格也便宜。但是缺点也很突出，效率低，因调整管工作在放大状态，以致稳压器上的压降越大、负载电流越大，功耗就越大，效率更低。
2.2.2开关型稳压电源
与线性电源相比，开关电源是运用“斩波”技术这一更为高效的工作方式。其核心是DC/DC变换电路，也称直流斩波电路。是一项能量（功率）控制技术，运用电感、电容的储能特性，通过可控开关的通断时程，间断地将输入的电能储存在电容（感）里，然后再释放给负载，从而提供合适的电能给负载。其输出的功率或电压的能力与占空比（由开关导通时间与整个开关的周期的比值）有关。
DC/DC变换电路就是将输入的直流电压变换成固定的或可调的输出直流电压。主要控制方式为脉冲宽度调制（pwm）控制，DC/DC变换电路广泛应用于开关电源。
根据电路的拓补结构，常见的DC/DC变换电路主要有非隔离型电路、隔离型电路等。
*非隔离型电路（无变压器）
非隔离型电路即各种直流斩波电路，根据电路形式的不同可以分为降压型电路、升压型电路、升降压电路、库克式斩波电路和全桥式斩波电路。其中降压式和升压式斩波电路是基本形式，升降压式和库克式是它们的组合，而全桥式则属于降压式类型。下面重点介绍斩波电路的工作原理、升压及降压斩波电路。
*隔离型电路（有变压器）
在非隔离型电路中加入变压器，将输入输出电路电气分离就可构成隔离型电路。
正激电路与反激电路之分，其特性与运用场合各有不同。
反激式：适用于200w以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及。开关管截止时，向次级输送能量，电路简单、元件数量较少、成本相对较低、输出电路中虽然用到滤波电感，但要求却不高（一般采用定值取值，而不必进行计算）。
正激式：开关管导通时传输能量，适合于200w以上的供电电路。它的高频变压器传输效率高于反激式，可使变压器体积更小、输出纹波较反激式小，但要计算滤波电感的参数，正激式的缺点：开关损耗大于反激式、噪声大于反激式、元件数目比反激式多。200w以上的电子产品在日常使用较少，反激式适用于200w以下的小功率供电，而小功率电子产品，在日常应用较为普及，这也就是反激式用量多于正激式的原因
整体而言，开关电源的优点是功耗小、效率高（可以达到80~95%）、稳压范围宽、稳定可靠、因工作在相对高频，滤波的效率大为提高，使滤波电容的容量和体积大为减少；缺点相对于线性电源来说成本较高、纹波较大，还可能带来难以克服的emi问题。
3.低压电源设计
车载设备的电源主要取自电瓶12V/24V电源，以及通过逆变器而间接获得的220V交流电，由于是车载环境，在电源的使用上有其特殊性与局限性，因而在电源的选择上，提高电源效率是永恒原则，开关型直流稳压电源可满足对电源效率和安装体积有要求的地方，对于电磁干扰和电源纯净性有较高要求的地方多选用线性直流稳压电源，这是不得已的折中办法，必须根据具体要求，环境情况灵活运用。
在选择或设计一个电源之前，应当先充分了解和掌握不同性质的电源的性能特点，同时还需要预先清楚此电源所服务的都是些什么系统及设备，详细了解其对电源的要求和限制，对这些问题的掌握和透切了解，可大大降低成本和减少开发时间。
1、线性直流稳压电源在设计上，主要的技术措施是降低调整管的功耗。
1）控制输入输出电压差，通过设计选择合适的220V交流降压变压器的输出电压；
电路中要求提供较低电压的电源，如果功率也比较小，可通过稳压二极管等构成二次电源；
2）控制稳压源满负荷状态的输出功率，以降低总输出电流，必要时可将按并联方式供电的电子设备分作几部分，以便为其独立供电；
常用的线性串联型稳压电源芯片有：
*78XX系列（正电压型），79XX系列（负电压型），（实际产品中，XX用数字表示，XX是多少，输出电压就是多少。例如7805，输出电压为5V），属于固定输出电压型；
*Lm117/Lm217/Lm317（可调正电压型），Lm137/Lm237/Lm337（可调负电压型）三端可调稳压器集成电路。
直流稳压电源设计要求篇9
关键词：声光控制；照明；电路；设计
近些年来，节能减排是我国倡导的发展观念。而避免资源浪费不仅是我国各行业企业需要做的工作，还应该落实及贯彻到各类生活场景中。过去阶段，我国学校、工厂、小区等场所因为夜晚照明灯常亮造成大量电能损失。而手控照明灯的引用虽然有效降低了夜晚照明灯使用的电能，但存在一定的不变。随着科学技术的不断发展，现如今已经研发出一种声光控制照明电路，该电路的设计突破了传统的照明控制方法，并带来了质的飞跃。
1声光控制照明电路设计意义
过去阶段，我国公共照明灯一般都采用手动式的开关方式。如在住宅小区的楼梯过道中，夜晚居民想要打开灯光还需触碰开关装置，这样就会给夜晚视力不好的居民带来一些困扰。还有在一些厂区、学校等地，夜晚路灯彻夜不关，这就会带来能源上的浪费。再到后来，出现了声控灯，这种照明电路的设计虽然为夜晚行人带来了方便，但其存在一个弊端，就是白天时候也受声音影响而开灯。人们为解决这一问题只好定时定点的开关总电源，这样一来，虽然起到了节能目的，但为加大了管理负担。而声光控制照明电路的设计，可有效改善上述所有问题。通过声源和光源的双重控制，为照明设备的使用和管理带来很大便捷。同时，该照明电路应用范围也很广泛，只要不是封闭场所，大多都可以使用。
2基于电子技术的声光控制照明电路总方案设计
声光照明电路总方案设计的原理：首先，在该电路接收到声信号时，会由声电装换装置把声信号改变为电信号。此时的电信号相对薄弱且频率不一致，所以会经过放大电路和处理电路的加工，使之成为频率一致且适用于控制电路的控制信号。其次，在这一过程中，当电路接收到的光信号相对薄弱时，该部分的控制会打开，且受光信号的影响一直处于恒定状态。此时，该电路的整体开关就受到声源的影响。反之，若处于白天时，电路接收到的光信号强烈，会关闭光控部分，此时声控部分则无法发挥控制作用。所以，该电路的原理是以光信号作为基础条件，以声信号来进行控制。声光控制照明电路的的设计刚好满足使用者对声光控制照明设备的使用需求.即在白天或太阳光较亮时，人们可视性较高，则不需要照明。这时，电路受光源影响处于限制状态，不会因为接受来的声音而亮灯。在夜晚太阳光微弱时，人们视力受黑暗的影响，看不清周围食物，所以这时需要照明设备。该电路在夜晚时处于可触发状态，受声音影响开关，人们只需要发出脚步声或其他声音，就可以打开照明设备。在没有声音时及开启一定时间之后，该设备自动关闭。
3各电路设计
3.1电源电路电流电路的设计需要保证电路正常工作及满足声光控制照明电路工作原理，同时还需要保证电流电路整体结构简单化，不可过于复杂。要满足以上条件，可从电流电路中降压器、稳压器、整流器以及滤波器这四个装置的选用着手。其中降压装置选用的是稳压二极管。在输出稳压直流后需要经过降压电容器（C1）、全桥整流器（QD）以及滤波电容（C2）后，在经过稳压二极管（Dw）进行稳压，从而得到稳定的、满足照明电路需要的电压。电源电路的各类元器件及参数的选择需要结合电路的实际需求。首先，通过计算得出，全桥整流器（QD）应该选用型号为1a300V的二极管。其次稳压二极管的选用可根据声光控制照明电路稳压直流电源电压，该电压而+9V，所以可选用型号为2Cw57的稳压二极管，这个型号的稳压二极管稳定电压为8.5V到9.5V，所以符合电路需求。再次，降压电容器（C1）的选用型号需要根据电源电压。合理情况下，降压电容器的耐压值应该是电源电压的两倍以上，如400V及400V以上耐压的电容器则可适用。最后，滤波器的型号选择可根据RC时间常数大于3到5倍电源半周期这一原理进行选择。3.2信号放大电路信号放大线路的设计可分为拾音器和放大器两个部分。在压电蜂鸣器（拾音装置）选择上，要保证内部压电陶瓷片灵敏性较高，并且价格不贵，从而保证整体电路的灵敏。拾音器可选用电压蜂鸣器HtD35a-1这个型号的装置，该型号装置采集到声音之后，会通过压电陶瓷片的绕曲变形产生微弱的电效应。这时，电信号在通过电路进入直藕式音频放大器，使这个电信号放大。同时，再经过t3时，对产生倒向放大，从而触发单稳态电路。3.3控制电路声光控制照明电路的控制电路图。555是时基电路，它的四角受到光敏三极管不同阻抗的改变来控制高低电平，而光敏三极管阻抗的变化受光源强弱的影响，具体可分为以下两种情况：（1）强制复位状态。在白天光敏三极管感受较大光照时，单稳态触发器会应较大阻抗的影响，造成输出低电平，这就就处于强制复位状态。在强制复位状态下，555不会产生翻转置位，所以声光控制照明不会发亮。（2）在夜晚光敏三极管感受光照小，则单稳态触发器受到的阻抗就小，则输出高电平，555处于单稳态触发状态。而如果此时拾音器接收到了声音，产生了声信号，通过加工形成极大电流，并触发单稳触发器，改变555状态，产生翻转置位，使可控硅触发倒通，这样一来声光控制照明就会亮，并保持一定时间段，即120S。在该电路中，各类元器件的选择要符合声光控制照明电路的特点，所以单稳态触发电路中的定时原件应该满足灯光持续120S这一需求。而三极管可选用型号3DK2。改电路电容为滤波电容，所以C9应按选用小电容，如0.01μ。3.4光电传感器电路光电传感器电路设计也要满足该照明电路的需求。如对光源的敏感程度、光谱响应范围灯，只有贴切实际选用最为合适的，才能使声光控制照明设备正常使用。如光敏三极管的选用型号可为3DU5，该型号的光敏三极管的光谱响应范围正好符合需求，电压工作范围也在6V到8V之间。
4总结
声光控制照明电路为人们夜间生活带来很大便捷，并发挥着节省电能源的作用。并且，声光控制照明电路可完全自动化开关，节省了人力。这种自动化的操作模式及节省能源的设计理念，正是二十一世纪时展的产物。该电路的设计过程需要结合声光控制原理及电路特性，各元器件的选择也要满足实际需求，只有这样，才能确保声光控制照明电路能够正常使用。
参考文献
[1]贺廉云.基于电子技术的声光控制照明电路设计[J].电子世界,2014,(21):27-27,32.
[2]李素平.声光控制延时开关电路系统设计[J].电子世界,2016,(13):197,199.
[3]李桂兰.声光控制路灯电路的设计[J].电子制作,2013,(7):17.
[4]黄程云,韩哲.智能照明节电控制新技术[J].节能技术,2013,31(6):572-574.
[5]李桂兰.声光控制路灯电路的设计[J].电子制作,2013,(6):23.
直流稳压电源设计要求篇10
关键词：DC-DC变换器；步进控制；tpS5430芯片
中图分类号：tp391文献标识码：a文章编号：1009-3044（2017）04-0239-02
DesignofDC-DCConverterBasedontpS5430
XieJiu-jiang
（wuchanginstituteoftechnology，wuhan430065，China）
abstract：theDC-DCconverteriscomposedbytpS5430chipasthecore，thecontrolcircuitunitcircuitin51mCUtocompletethecurrentdisplay，throughthebuttonontheunitcircuittochangethedutycycle，soastoadjusttheoutputvoltage.theauxiliarypowersupplyfromtheDCpowersupplythroughtheoutputvoltagechipL7805CV.inthispaper，accordingtotherequirementsofthesubjecttocompletethetestoftheoutputcurrent，theinputvoltagechangesintheoutputvoltagetestrequirements.thewholesystemmakesfulluseoftpS5430over-currentprotectionandthermalshutdownfunction，theperformancetestismoreperfectfortherealizationoftherequirements.
Keywords：DC-DCconverter；stepcontrol；tpS5430chip
1o计方案论证与比较
1.1DC-DC主回路的论证
方案一：采用芯片Lm2596以及简单的器件构成，其输入电压为4.5V-40V，输出电流为3a，具有完善的电流限制、热关断等保护电路。但转换效率最高为88%，不符合题目要求。
方案二：采用性能优越的开关电源转换芯片tpS5430，其电压输入范围为5.5V-36V，输出电流为3a，具有开关使能脚、过流保护和热关断功能。转换效率最佳状态可达95%，符合设计参数要求。综上所述：我们选择方案二。
1.2辅助电源电路
本系统可直接用开关电源为其供电，也可由220v工频电源供电。考虑到设计成本及电路设计的难易程度，我们选择直接由市电供电。
2主要原件参数的选择与计算
2.1电感参数计算
2.2电容参数选择
辅助电源经市电整流、滤波后，通过稳压芯片L7805CV得到5V电源为51单片机供电，C1、C2、C3、C4为滤波电容，其容量选择如下：
3电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1系统总体设计
系统总体结构设计如下图所示。
当充电时，直流稳压电源提供24V-36V的电压给由S1、S2、S3、R5等组成的升压、降压变换电路（U1），由控制电路调节输出方波的占空比，得到所需的电压值（10V～20V），再经tpS5430芯片得到最终稳定的输出电压给电池充电。当电池组放电时，电池组中储存的电压经测控电路的控制，再由DC-DC变换电路中的升压斩波电路的U2（图1中左边）作用释放直流稳压电源，并保持在30V左右，以达到双向DC-DC的变换作用。
3.1.2DC-DC降压电路设计
tpS5430是ti公司提供的一款具有宽电压输入范围（36V～515V），高输出电流（可达3a）的DC-DC开关电源转换芯片，它具有元件少，输出效率高等优点。下图是本设计中应用它组成的DC-DC降压电路。
3.2系统程序设计
3.2.1程序功能与设计思路
本设计通过单片机调节使能端输入信号的占空比改变输出电压，每按一下步进值增加0.1a；将电流输入a/D转换芯片，将模拟信号转换成数字信号，通过芯StC89C51代码编译输出，经过数码管段选和138译码器位选，最终显示其电流值。程序流程图如下图所示。
4系统测试方案与测试结果
4.1测试方案
接通S1、S3、断开S2，将装置设定为充电模式（降压模式）。
1）U2=30V条件下，改变占空比，测量输出电流，测量结果如表1所示。
2）i1=2a，使U2在24-36V范围内变换时，测量记录U1的电压值，如表2所示。
4.2测试结果
5设计心得
本经过四天的辛勤努力，最终实现了设计的参数要求。但由于时间紧，工作量大，系统还存在许多可以改进的地方，比如电路布局、和抗干扰方面还有很大的提升空间，经过改进，相信性能还会有进一步的提升。本次设计作为全国大学生电子设计大赛的课题，极大的锻炼了我们各方面的能力。例如：软硬件仿真、调试电路等。虽然我们遇到了很多困难和障碍，但总体上成功与挫折交替，困难与希望并存，我们将继续努力争取更大的进步。
参考文献：
[1]德州仪器高性能模拟器件高校应用指南[K].上海：德州仪器半导体技术有限公司大学计划，2014.