电源电路的组成?

核心提示电原电路的组成。一是直流电原,就是干电池或者锂电池、铅酸蓄电池等,它们都是直接使用的,通常没有降压整流滤波电路等部分。二是交流电源供电的电源电路,它们的电源电路相对来说比较复杂,有变压器降压、整流、滤波、稳压等部分电路组成,它体积较重;也有

电原电路的组成。一是直流电原,就是干电池或者锂电池、铅酸蓄电池等,它们都是直接使用的,通常没有降压整流滤波电路等部分。

二是交流电源供电的电源电路,它们的电源电路相对来说比较复杂,有变压器降压、整流、滤波、稳压等部分电路组成,它体积较重;也有开关电路,也是常见的电路,它体积轻,现在大多电器都试用开关电源,如电视机、充电器等。总的来说这种交流电供电源电路相对复杂一些,也有简单的稳压模块电路,直接使用,简化了电路,使用安装也方便。电器不同,所使用的电源组成电路设计不一样,有简单的,也有复杂的,但其原理基本上都是一样的,也就是降压、整流、滤波、稳压,输出稳定直流所需电压。下面给出原理方框图和实际电路图。图1是电原理方框图,设计电路时一般是先有电原理方框图,再有实际工作电原理组成电路。图2是实际工作电路原理图。它可以调节输出电压,从6~12v可以调节。它使用了三端稳压集成电路,大大简化了电路,易安装使用。它看起来简单,稳压效果还是很好的。一些较好的电源电路,电源保护电路设计是很复杂安全的,如有过压、过流,短路、防雷等保护设置,使电路输出稳定安全的电压,使电器不受到内外部电压的变化而影响正常工作。

这个STC89C52电源电路原理是什么?为什么这样设计?

基于LM317的直流稳压电源(CT知道)

其输出电压为:,其中:VREF=12v1、元件选择①:LM317集成块一块,散热器一个,螺丝螺母各一个;②:220伏变12伏的变压器一个,电源线一根;③:01uf的瓷片电容一个,470uf或1000uf的电解电容一个,220uf的电解电容一个,10uf的电解电容一个,这里电容抗压可取16伏;④:D1~D6为IN4007的二极管;⑤:电阻R1不超过220Ω,这里取200Ω,RW取51KΩ的电位器可以满足输出电压调节范围;R2取510Ω可保证LED电流在20-30mA之间;⑥:绿色或红色发光二极管一个。2、注意事项:①:变压器的输入级和输出级可用万用表测电阻,电阻大的为输入级,电阻小的为输出级;一般变压器的红色线为输入级;②:LM317的管脚从左到右为1(调整端)、 2(输出端)、3(输入端);

一、结构方框图:根据设计指标要求,该稳压电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路和指示电路等组成。原理方框如下图3-1所示。

图1直流稳压电源的结构方框图①变压器:变压器的功能是将220V的交流电变换成整流电路所需要的低压交流电。②整流电路:整流电路是利用二极管的单向导电特性,将变压器的次级电压变换成单向脉动直流。③滤波电路:滤波电路的作用是平波,将脉动直流变换成比较平滑的直流。④稳压电路:滤波电路的输出电压还是有一定的波动,对要求较高的电子设备,还要稳压电路,通过稳压电路的输出电压几乎就是恒定电压。二、集成稳压块稳压电路:集成稳压器多采用串联型稳压电路,组成框图如图3-3所示。除基本稳压电路外,常接有各种保护电路,当集成稳压器过载时,使其免于损坏。

图2 三端集成稳压器电路框图由于集成稳压电路性能优越,安装调试方便,应用广泛,满足本设计指标要求,故本设计采用可调集成稳压电路LM317。三、桥式整流电路:(1)整流电路的结构原理整流电路的功能是把交流电变换成直流电,它的基本原理是利用了晶体二极管的单向导电特性。桥式整流电路及信号的输入、输出波形如下图4- 1所示。输出直流电压为:

图2桥式整流电路及输出波形(2)主要元件选取与参娄计算桥式整流电路主要参数计算公式:①变压器选取根据设计指标,稳压电源的最高输出电压为12V,则滤波电路最小输出电压为15V。而Uo=12U2则U2的最小值为125V。又额定输出电流为300mA,则变压器的输出功率为375W。考虑到电源电压的允许变化范围为±10%,为了在最低电压时U2=125V,并留有一定的电压和功率余量,变压器可取220V/15V/5W。②整流二极的选取在滤波电路中,二极管中的最大整流平均电流IF通常选择大于负载电流的2~3倍。IF=3×300mA=900 mA ,二极管的最高反压UBR=1414×15V=2121V。考虑到留有一定的余量,可选电流为15A,耐压为50V的整流二极管,如IN4007等。四、滤波电路:(1)滤波电路的形式虽然整流电路的输出电压包含一定的直流成分,但脉动较大,须经过滤波才能得到较平滑的直流电压。常用滤波器有C型、p 型、G 型。本任务只研究C型与(RC) p型滤波器。图4- 2为桥式整流C型滤波电路及其输出电压的波形。

图4- 2桥式整流C型滤波电路及其输出电压的波形滤波电路的输出电压与滤波电容有关,一般取:UO =(09 ~ 14)Ui(2)滤波电容的选取为了获得较好的滤波效果,应使滤波电容满足RLC=(3~5)T/2的条件。此时UO≈12U2。由于滤波电路的最小输出电压为15V,负载额定电流为300mA,所以RL=15/03A=50Ω。取C1=4×T/2RL=(4×002s)/(2×50Ω)=800uF,取标称值C=1000 uF。

大功率开关电源大功率开关电源电路图?大功率可调开关电源设计方案

这种开关叫自锁开关,按下去能锁住,保持接通状态,再按一下就弹起断开了。这种开关就相当于双刀双掷开关,他只用来控制电源正极,所以,两个刀并联使用了。下图是实物。其实,两个刀可以分别控制电源正,负极的。

其它元件的作用,电解电容C5是滤波的,D9为电源指示灯,R3是限流电阻。

大功率开关电源大功率开关电源电路图 大功率可调开关电源设计方案

一种大功率可调开关电源的设计方案

1、引言

开关电源作为线性稳压电源的一种替代物出现,其应用与实现日益成熟。而集成化技术使电子设备向小型化、智能化方向发展,新型电子设备要求开关电源有更小的体积和更低的噪声干扰,以便实现集成一体化。对中小功率开关电源来说是实现单片集成化,但在大功率应用领域,因其功率损耗过大,很难做成单片集成,不得不根据其拓扑结构在保证电源各项参数的同时尽量缩小系统体积。

2、典型开关电源设计

开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM,Pulse Width Modulation)控制IC(Integrated Circuit)和功率器件(功率MOSFET或IGBT)构成,且符合三个条件:开关(器件工作在开关非线性状态)、高频(器件工作在高频非接近上频的低频)和直流(电源输出是直流而不是交流)。

21控制IC

以MC33060为例介绍控制IC。

MC33060是由安森美(ON Semi)半导体公司生产的一种性能优良的电压驱动型脉宽调制器件,采用固定频率的单端输出,能工作在-40℃至85℃。其内部结构如图1所示[1],主要特征如下:

1)集成了全部的脉宽调制电路;

2)内置线性锯齿波振荡器,外置元件仅一个电阻一个电容;

3)内置误差放大器;

4)内置5V参考电压,15%的精度;

5)可调整死区控制;

6)内置晶体管提供200mA的驱动能力;

7)欠压锁定保护;

图1 MC33060内部结构图

其工作原理简述:MC33060是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率如(2-1)式:

输出脉冲的宽度是通过电容CT上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。功率管Q1的输出受控于或非门,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间输出才有效。

当控制信号增大时,输出脉冲的宽度将减小,具体时序参见如下图2

图2 MC33060时序图

控制信号由集成电路外部输入,一路送至死区时间比较器,一路送往误差放大器的输入端。死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波周期的4%,即输出驱动的最大占空比为96%当把死区时间控制输入端接上固定的电压(范围在0-33V)即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:当反馈电压从05V变化到35V时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间下降到零。两个误差放大器具有从-03V到(Vcc-20)的共模输入范围,这可从电源的输出电压和电流察觉得到。误差放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调制器的反相输入端进行”或”运算,正是这种电路结构,放大器只需最小的输出即可支配控制回路。

22 DC/DC电源拓扑

DC/DC电源拓扑一般分为三类:降压、升压和升降压。此处以降压拓扑介绍,简化效果图如下图3所示。输出与输入同极性,输入电流脉动大,输出电流脉动小,结构简单。

图3 Bulk降压斩波电路

在开关管导通时间ton,输入电源给负载和电感供电;开关管断开期间toff,电感中存储的能量通过二极管组成续流回路,保证输出的连续。负载电压满足如下关系式(2-2):

23典型电路与参数设计

典型电路如下图4所示。

图4 MC33060的降压斩波电路

MC33060作为主控芯片控制开关管的导通与截止,由其内部结构功能可知,在MC33060内部有一个+5V参考电压,通常用作两路比较器的反相参考电压,设计中1脚和2脚的比较器用来作为输出电压反馈,13脚和14脚的比较器用来检测开关管的电流是否过流。电路中2脚通过一个反相电路接参考电压,降压输出反馈经一同相电路接MC33060的1脚。当电路处于工作状态时,1脚和2脚电压就会相互比较,根据两者的差值来调整输出波形脉宽,达到控制和稳定输出的目的。

电路中过流保护采用01欧姆额定功率为1W的功率电阻作为采样电阻,在电流过流点,采样电阻上的电压为01V14脚用作采样点,因此13脚的参考电压由Vref分压设定为015V,相比01V留有一定余地。当采样电压高于设定值时,MC33060将自动保护,关闭PWM输出。保护点还和3脚的控制信号有关,根据对该脚的功能分析,选择积分反馈电路,使得降压电路在空载或满载时,Comp脚的电压始终在正常范围(05V-35V)之内。

输出PWM波形的频率由管脚5的电容和管脚6的电阻值来确定,降压电路采用25KHz的波形频率,选择CT值为1nF电容,RT为47K的普通电阻达到设计要求。

3、本系统设计

本设计采用的是DC(Direct Current)/DC转换电路中的降压型拓扑结构。输入为220VAC和0-10V可调直流电压,输出为0-180V可调,最大输出电流能达8A,系统组成框图如下图5所示。在大功率开关电源设计中,为防止在启动时的高浪涌电流冲击,常采用软启动电路,本设计不重点介绍。

图5 系统组成框图

31整流滤波电路

采用全桥整流电路,如下图6所示。输出电流要求最大达到8A,考虑功率损耗和一定的余量,选择10A的方桥KBPC3510和10A的保险管。整流后的电压达310V,采用两个250V/100uF电容作滤波处理。图中开关S1和电阻R1并联为”软启动”部分,此处未作详细讲解,详细软启动设计见各种开关电源软启动设计。

图6 整流电路。

32控制IC与输入电路

MC33060控制电路和输入调节电路分别如下图7和图8所示,选MC33060为控制IC,其外围器件选择此处不再赘述,参考典型电路设计中参数选择部分。其中比较器1作电压采样,比较器2作电流采样。输入可调电压经分压跟随后送入比较器的负向端作为参考电压控制电源输出大小。

图7 MC33060控制电路

图8 输入调节电路

33反相延时驱动电路

反相延时驱动电路如下图8所示。电路中驱动芯片采用了美国International Rectifier(IR)公司的IR2110它不仅包括基本的开关单元和驱动电路,还具有与外电路结合的保护控制功能。其悬浮沟道的设计使其可以驱动工作在母线电压不高于600V的开关管,其内部具有欠压保护功能,与外电路结合,可以方便地设计出过电流,过电压保护,因此不需要额外的过压、欠压、过流等保护电路,简化了电路的设计。

图8 反相延时驱动电路

该芯片为而输出高压栅极驱动器,14脚双列直插,驱动信号延时为ns级,开关频率可从几十赫兹到几百千赫兹。IR2110具有二路输入信号和二路输出信号,其中二路输出信号中的一路具有电平转换功能,可直接驱动高压侧的功率器件。该驱动器可与主电路共地运行,且只需一路控制电源,克服了常规驱动器需要多路隔离电源的缺点,大大简化了硬件设计。IR2110就简易真值图如下图9所示。

图9 IR2110简易真值图。

IR2110有2个输出驱动器,其信号取自输入信号发生器,发生器提供2个输出,低侧的驱动信号直接取自信号发生器LO,而高侧驱动信号HO则必须通过电平转换方能用于高侧输出驱动器。本系统中驱动双管需一片IR2110即可。

因驱动双管,且双管不能同时导通,控制IC输出只有一路信号,则在控制IC输出和驱动之间需加入反相延时电路,将控制IC输出的一路PWM经同相和反相比较器后,经电阻R29和R30的上拉分别对电容C12、C13充电产生延时,使得两路PWM具有对称互补性且具有一定的死区间隔,保证主回路中两开关管不会同时导通。在电路中HIN和LIN标号端得到的波形图如下图10所示。

图10 反相后驱动波形

34主回路与输出采样

主回路如图11所示,采用半桥开关电路。

图11 主回路

根据整流后的电压和输入电流参数,选择IRF840为高频开关管,其最大耐压VDS为500V,最大能承受的导通电流ID为8A,满足设计要求。工作在高频工作状态的续流二极管一般选用快恢复的二极管,此处选择HFA25TB60,能承受600V的反向压降,最大导通电流为25A,且恢复时间仅为35ns,输出部分通过两个电阻分压至电压采样电路,如下图12所示。

图12 电压采样电路

35过流保护电路

过流保护电路如下图13所示。

图13 过流检测电路。

在主回路的上端串联一个033欧姆10W的功率电阻作为采样电阻,当电流过大时,光耦中光敏三极管导通,检测电路输出高电平到IR2110的SD端,由于SD是低电平有效、高电平关断点,因此电流过大时能很好地保护电路。且如前所述,IR2110自身带有各种保护电路,故外围的电流电压保护电路可以大大简化。

4、总结

本设计给出了在非隔离拓扑下一种设计大功率开关电源的方法,电路结构简单。在主回路中采用半桥电路替代传统的单管开关电路,在上管关闭时,下管的开通能更好地保证输出续流的稳定性,且保证功率的输出。文中并未给出电感量的计算方法,因不是讨论重点,可根据电路中输出电流、电压和开关管的RDS(MOSFET管漏极和源极导通电阻)等参数来计算,实际中应留有一定的余量值。系统运行基本稳定,可考虑应用于工业电源设计中。

 
友情链接
鄂ICP备19019357号-22