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  • 电机驱动电路原理你值得了解一下?

    电机驱动电路原理你值得了解一下?

    下面小编为大家整理了电机驱动电路原理,你值得收藏! 电机驱动电路原理如图 2-1 所示: 图 2-1 中 Header 4X2 为 4 排 2 列插针,FM0~3 为 FPGA 芯片 I/O 输出口,加入的插针给予一个可动的机制,在需要使用时才用跳线帽进行相连,提高 I/O 口的使用效率。 RES5 是五端口排阻,内部集成了 4 个等阻值且一端公共连接的电阻,PIN 1 是公共端,PIN2~5 为排阻的输出端,排阻原理图如图 2-2 所示: 图 2-2 该排阻公共端接电源,即上拉电阻形式,作用是增强 FPGA 芯片 I/O 口(以下简称 I/O 口)的驱动能力,实际上就是增加 I/O 输出高电平时输出电流的大小。当 I/O 输出高电平时,+5V 电源经排阻与 IN1~4 相连,相当于为 I/O 提供一个额外的电流输出源,从而提高驱动能力。当 I/O 输出低电平时,可将 I/O 近似看做接地,而 IN1~4 因与 I/O 由导线直接相连,因此直接接受了 I/O 的低电平输出信号。此时,+5V 电源经排阻 R、I/O 内部电路(电阻近似为零)后接地,因此该路的电流不能大于 I/O 的拉电流(Ii)最大值,有公式 2-1: 由公式 2-2 可以得出排阻的取值范围。 该上拉电阻除了提高驱动能力外,还有一个作用,就是进行电平转换。经查,ULN2003 的接口逻辑为:5V-TTL, 5V-CMOS 逻辑。而在 3.3V 供电的情况下,I/O 口可以提供 3.3V-LVTTL,3.3V-LVCMOS,3.3V-PCI 和 SSTL-3 接口逻辑电平。因此,需要外接 5V 的上拉电阻将 I/O 电平规格变成 5V 电平逻辑。 芯片 ULN2003 内部集成 7 组达林顿管,专门用于提高驱动电流,芯片引脚间逻辑如图 2-3 所示: 由于 I/O 电流远远不足以驱动电机,因此需要外接该芯片驱动电机,ULN2003 内部集成的达林顿管电路如图 2-4 所示。达林顿管的形式具有将弱点信号转化成强电信号的特点,I/O 电平逻辑从 PIN IN 输入,通过达林顿管控制 PIN 9(COMMON)端输入的强电信号按照 I/O 信号规律变化。值得注意的是:ULN2003 输出逻辑将与输入逻辑相反,编程时应该注意该特点。 RES6 是六端口排阻,内部集成了 5 个等阻值且一端公共连接的电阻,PIN 1 是公共端,PIN2~6 为排阻的输出端,原理图与接法说明可参考上述图 2-2,排阻取值范围计算参见公式 2-2,此处不再赘述。值得注意的是:RES6 的 PIN 1 与 PIN 2 相连,是因为多出了一个不使用的电阻,为了避免 PIN 2 悬空,因此将 PIN 2 与 PIN 1(公共端)相连,即 PIN 2 对应的电阻被短路,从而既避免的悬空的引脚,又能使该电阻失效。

    时间:2020-10-20 关键词: 电机驱动电路原理 电源电路 iic

  • 实装电源电路 PCB 板布局相关的注意事项的经验分享,值得收藏

    实装电源电路 PCB 板布局相关的注意事项的经验分享,值得收藏

    开关电源电路的PCB布局是怎么样的呐,小编根据自己的经验,为大家分享了实装 PCB 板布局相关的注意事项。 下面以下图中的电路图(低边型)为例,汇总了 PCB 板布局相关的注意事项。虽然不同的电路有其特定的条件,但大多数都是以开关电源电路的布局为基础的。电路图中列出了①~⑦注意事项的要点。 要点①:当 VCC 线受到开关噪声的影响时,可能会误动作。因此,建议在 VCC 引脚和 SR_GND 引脚之间对电容器 CVCC 独立布线,并尽量连接到引脚的附近。 要点②:连接于 SH_IN 引脚的线路是高阻抗线。为了避免串扰,布局时请尽量缩短布线,并且不要与开关线平行布线。 要点③:MAX_TON 引脚在受开关影响时会影响到强制关断时间,因此建议将 RTON、R3、C1 尽可能地靠近 MAX_TON 引脚连接,并通过独立布线连接 SR_GND 引脚。 要点④:在同步整流控制中,需要准确监测二次侧 MOSFET M2 产生的 VDS2,因此请务必通过独立布线将 IC 的 DRAIN 引脚连接到 M2 的漏极,将 SR_GND 引脚连接到 M2 的源极。 要点⑤:建议通过独立布线将分流稳压器 GND(SH_GND)连接到二次侧输出的 GND,将反馈电阻 RFB1 和 RFB2 连接到二次侧输出 VOUT。 要点⑥:由于 DRAIN 引脚是振幅约 0V-100V 的开关线,因此请尽可能地采用短且细的布线。 要点⑦:在 MOSFET M2 的漏极-源极间插入缓冲电路时,变压器输出和 M2 的源极请尽可能地采用短且粗的独立布线。 以下为 PCB 板布局示例。左侧为表面、右侧为背面,其中标记了上述①~⑥的要点。请作为布局示意图参考使用。

    时间:2020-10-17 关键词: PCB MOSFET 电源电路

  • “秒懂”电源、整流与滤波电路原理

    “秒懂”电源、整流与滤波电路原理

    大家在日常生活中经常会用到很多电气,那么这些电气内部都有电源电路,通常情况下,电子电路中的电源一般是低压直流电,所以要想从 220 伏市电变换成直流电,应该 220 伏交流变成低压交流电 , 再用整流电路变成脉动的直流电 , 最后用滤波电路滤除脉流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高, 所以有需要再增加一个稳压电路。 交流——>变压——>整流——>滤波(得到不稳压直流)——>稳压管——>稳压直流 二、整流电路 三 滤波电路 ( 1 )电容滤波 把电容器和负载并联,如图 3 ( a ) ,正半周时电容被充电,负半周时电容放电,就可使负载上得到平滑的直流电。 ( 2 )电感滤波 把电感和负载串联起来,如图 3 ( b ) ,也能滤除脉动电流中的交流成分。当通过电感线圈的电流增大时,电感线圈产生的自感电动势与电流方向相反,阻止电流的增加,同时将一部分电能转化成磁场能存储于电感之中;当通过电感线圈的电流减小时,自感电动势与电流方向相同,阻止电流的减小,同时释放出存储的能量,以补偿电流的减小。因此经电感滤波后,不但负载电流及电压的脉动减小,波形变得平滑,而且整流二极管的导通角增大。 ( 3 ) L 、 C 滤波 用 1 个电感和 1 个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的字母 “ L ” , 被称为 L 型 ,见图 3 ( c ) 。用 1 个电感和 2 个电容的滤波电路因为象字母 “ π ” ,被称为 π 型 , 见图 3 ( d ) ,这是滤波效果较好的电路。 ( 4 ) RC 滤波 电感器 的成本高、体积大,所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成 RC 滤波电路。同样,它也有 L 型,见图 3 ( e ) ; π 型,见图 3 ( f ) 。

    时间:2020-09-16 关键词: 滤波电路 整流电路 电源电路

  • 一文读懂什么是EMI滤波电源电路

    一文读懂什么是EMI滤波电源电路

    通常对于硬件大牛来说肯定都知道板卡产品的供电电路上都有着各种输入和输出滤波元件,一般是由电容和电感组成,为的就是给CPU以及GPU提供稳定和纯净电流。而从整台PC的角度来说,PC电源的作用其实与板卡上的供电电路相同,只是它的服务对象更多,直接从PC电源取电的元件就有主板、显卡、硬盘等硬件,因此PC电源输出的电流是否足够稳定和纯净,就可以说是整台PC是否稳定工作的关键。 EMI滤波电路不仅仅是PC电源的输入滤波电路 因此在PC电源也有着属于自己的输入和输出滤波电路,其中输出滤波电路主要由电容和电感组成,作用与板卡上的输出滤波电路没有本质的区别;而PC电源的输入滤波电路也叫做EMI滤波电路,它的组成和作用比起板卡上的要更为复杂一些,其甚至可以说是整台PC是否稳定工作的一个关键,因此关于PC电源EMI滤波电路的那些事,很是值得我们说一说。 什么是EMI滤波电路? 要了解EMI滤波电路,我们就要从“什么是EMI”开始。EMI的全称为Electromagnetic Interference,即电磁干扰,它会伴随着电压、电流的作用而产生,可以沿着电路或者空气等介质进行传导,是一种对周边电子设备、电子系统甚至生物或其它物质是产生不良影响的电磁现象,因此EMI对我们PC硬件的稳定工作甚至是对我们个人的身体健康都有着很大的关系。 PC电源上的EMI滤波电路(源自振华Leadex Gold 550电源) 而EMI滤波电路就为了消除EMI而存在,它主要是利用电感元件和电容元件的特性来滤除在电力或者电子系统产生的信号-信号、电源-电源、信号-电源和电源-信号之间产生的EMI,确保整个电力或电子系统运转顺利的同时,不对外发出有害的电磁干扰,简单来说就跟我们常见的空气滤清器、鱼缸水过滤器等作用类似。 对于PC电源来说,EMI滤波器是市电进入电源之后的首先经过的电路,其主要作用就是阻碍电网到电源以及电源到电网的EMI干扰,同时也可以起到抑制突波、保护电源的作用,是PC电源不可或缺的组成部分。

    时间:2020-09-06 关键词: 电源电路

  • 高集成智能蓝牙耳机电源电路(附电路参考图)

    高集成智能蓝牙耳机电源电路(附电路参考图)

      蓝牙耳机的电源管理设计要求外围组件少,集成度高,同时满足蓝牙芯片对负载响应和噪声抑制的要求。无线立体声耳机成为热门产品。随着越来越多的手机 支持蓝牙功能,蓝牙耳机已成为手机的必备选件。同时,随着支持MP3播放的立体声蓝牙耳机的推出,蓝牙耳机已能够同时连接到蓝牙移动电话和音乐播放器,这 必将给蓝牙应用带来新的亮点。   蓝牙耳机的核心是射频和基带处理两部分,为适应功能 的集成和设计的小型化,CSR、Broadcom等公司已将射频和基带处理功能集成在一起,如CSR BlueCore4高集成的蓝牙芯片,封装最小为6&TImes;6mm。整个耳机的电源管理设计要求外围组件少,集成度高,同时满足蓝牙芯片对负载响应和噪声抑制的 要求。   图1:TC1303在蓝牙耳机上的应用电路。   蓝牙耳机多采用锂电池供电,其电压范围为2.7V至4.2V。电池容量为90mAH至170mAH。为满足更长时间通话及音乐播放的需要,电池容量有逐 渐增加的趋势。另外,基于ARM或DSP内核的蓝牙芯片需要两组电源(如1.8V和2.7V)分别对内核和I/O供电。同时,麦克风也需要一个“干净”的 偏置电压。   基于上述系统电源的需求,Microchip推出了高度集成的、小尺寸的电源管理方案,包括 TC1303和MCP73855。其中,TC1303为高集成的电源转换芯片,MCP73855为高集成的线性锂电池充电芯片。TC1303在3&TImes;3mm 10引脚DFN封装中集成了一个500mA同步降压转换器和一个300mA低压差LDO,并具有电压正常指示引脚(Power-Good)。其标准固定电 压输出组合,如1.8V/2.7V,恰好满足BlueCore2对电源的要求。图1为TC1303在蓝牙耳机上的应用电路。   图中 500mA的同步DC/DC转换器集成了P沟道和N沟道MOSFET,采用2MHz的开关频率,转换效率达到92%以上。高开关频率和PWM/PFM自动 切换技术可使工程师选择低至2.2μH的表贴电感和陶瓷电容,即可满足滤波和蓝牙芯片对纹波的要求。TC1303内集成的LDO可提供300mA的输出电 流,且只有137mV电压差。为了进一步减小DC/DC开关噪声对电路设计的影响,在芯片设计时将LDO的电源地引脚和DC/DC电源地引脚分开,保证了 LDO输出可以给I/O部分和麦克风提供“干净”的电压。   图2:MCP73855在蓝牙耳机设计中的应用电路。   TC1303提供的电压正常指示引脚可以连接到蓝牙芯片的I/O,以监视供电电压的状态。电压正常指示引脚可以检测DC/DC输出电压 (TC1303A)或LDO输出电压(TC1303B),甚至可分别检测这两路输出,实现顺序上电,满足不同蓝牙芯片对供电的要求。MCP73855 可提供锂电池充电管理功能,片内集成的MOSFET、电流检测电阻和反向阻断二极管可提供最大400mA的充电电流,并可通过外接电阻或直接由I/O输出 设置所需的充电电流。MCP73855可自动完成锂电池的预充、恒流、恒压充电控制,并把充电状态输出到LED或蓝牙芯片。配合适当的外围电路,充电状态 指示引脚可以驱动双色LED,实现充电过程及充电结束的分别显示。图2为MCP73855在蓝牙耳机设计中的应用电路。   TC1303 和MCP73855的小尺寸封装(3&TImes;3mm)以及简单的外围电路,构成了一个低成本、高性能、高度集成的蓝牙耳机电源管理方案,这个方案也可适用于最新 播放MP3的立体声蓝牙耳机设计。工程师利用它和蓝牙芯片,可以设计更加舒适、时尚、易用,同时重量轻巧的蓝牙立体声耳机,使用户能够在移动时欣赏音乐, 又永远不会漏接电话。

    时间:2020-08-12 关键词: 蓝牙芯片 蓝牙耳机 电源电路

  • 变频器维修过程中的基本经验技巧

    变频器维修过程中的基本经验技巧

    随着工业自动化电子产品的不断发展、应用中的各种电子器件越来越多,生产厂家都不配备电路图,维修起来很困难,而电子产品故障的原因是由于电路中电子元件损坏所引起,对于高价值的电子产品,常用的方法是独个查出损坏元件后进行更换来排除故障。 各种电子产品由于研发的原因,容易产生故障通病,即电子产品在设计时由于对其中某只元件参数计算不足而产生损坏,产品批量生产应用后,都会出现同一故障,因此只要检查出第一块维修线路板的元件,以后同类型的线路板都极有可能损坏同一种元件,掌握好对元件的快速检查方法,就能快速且高质量维修好各种电子产品。 学习变频器维修技术经常会犯哪种错误 1、多年没有优化,采用元件己落后几十年、针对范围太广、内容落后没有专业性和针对性,学习内容有一半以上在工作中跟本末用到,浪费学习时间和精力。 2、太过理论化,缺乏测量内容和实际经验,学习后不能对电子器件进行极准确的测量。 3、经验实例少,学习后停留在理论阶段,要在实际岗位上工作,还必须要投入大量时间去接触研究和规范化习惯。 4、只讲究结果,没有习惯规范化流程、研发和维修后的质量不能达到要求,更不用说专注性。 变频器维修过程中的基本经验技巧 1、有人没有给变频器的电源输入端安装空气开关,一当模块损坏,则电路板烧毁严重!甚至无法维修!特别是变频器里面不带熔断器的几个品牌更是这样!熔断器的电流也不能选太大!质量要好一点!别因为这些而造成变频器二次损坏。 2、富士G9变频器3.7KW-7.5KW有一个共同的问题:其散热风扇功率大转速在尘多的工作环境中寿命会比较短!当风扇坏了以后变频器也不会马上跳“过热”保护(可能是保护温度值设置太高)这时整个变频器的内部温度很高,使到驱动电路及电源电路的小电容容易老化,通常是开关电源最先停止工作!变频器没有显示!!这时候应把风扇及电源电路的二个小电容换掉就可以使变频器恢复正常!最好也把驱动电路的电容也换掉!!变频器发热量还是很大的。 3、有的人在调试变频器时没有顾及变频器的“感受”!只根据生产需要把加减速时间调至很快,变频器经常坏当加速太快时,电机电流大,性能好的变频器会自动限制输出电流,延长加速时间,性能差的变频器会因为电流大而减小寿命!当减速太快时,变频器在停车时会受电机反电动势冲击,模块也容易损坏!电机要急停的最好用上刹车单元,不然就延长减速时间或采用自由停车方式,特别是惯性非常大的大风机,减速时间一般要适当延长! 4、经常发现有的人买模块回去自己修变频器时没有在模块底面涂上散热硅胶,这样模块的热量不能很好传给散热器,会因温度太高而烧毁!更不能涂麦乳胶(有的人是这样做),其作用相反,这和没有把螺丝打紧是差不多的道理。 5、在维修大量变频器后发现变频器一个共同的特点,就是如果变频器的开关电源供电不是直接从主回路的滤波电容供给,而是从输入端就与主回路分开独立供给,如果电源是380V的则最好变压成220V(整流)再供给开关电源,虽然这样变频器会复杂点,但其故障率会大大降低!因为很大部分变频器故障与开关电源有关系!当变频器在运行时其主回路直流电压很多时候是不稳定的,如果开关电源供电是从主回路的滤波电容供给时,开关电源就容易坏! 总结:维修变频器还是要多接触,多维修,多注意自身安全。

    时间:2020-05-15 关键词: 电路板 变频器 电源电路

  • 几种稳压电路的总结解析

    几种稳压电路的总结解析

    稳压电路的作用是稳定电源电路的输出电压。由于种种原因,交流电网的供电电压往往是不稳定的,因此整流滤波电路输出的直流电压也就会不稳定。另一方面,由于整流滤波电路必然存在内阻,当负载电流发生变化时,输出电压也会受到影响而发生变化。为了得到稳定的直流电压,必须在整流滤波电路之后采用稳压电路。 一、什么是稳压二极管 1、稳压管简介 稳压管二极管的一种,它比较特殊,基本结构与普通二极管一样,也有一个PN结。由于制造工艺的不同,当这种PN结处于反向击穿状态时,PN结不会损坏(普通二极管的PN结是会损坏),在稳压二极管用来稳定电压时就是利用它的这一击穿特性。一般二极管反向电压超过其反向耐压值时会被击穿而损坏,但是稳压二极管在承受反向电压达到稳压值时,反向电流急剧增大。只要反向电流值不超过允许的最大电流,就可以正常工作,它的反向伏安特性曲线较陡、线性度很好。 2、稳压管工作原理 如下图是稳压二极管伏安特性曲线图,当电压大达到稳压值Uz时,曲线很陡,说明流过稳压二极管的电流在大小变化时,稳压二极管两端的电压大小基本不变,也就是说在在一定电压范围内,随着流过稳压二极管的电流变化,稳压二极管两端电压大小基本保持不变,这就是稳压二极管的工作原理,它利用的是它的反向工作特性。 二、稳压二极管应用 稳压二极管由于具有稳压作用,因此在很多电路当中均有应用,广泛用在稳压电源、电子点火器、直流电平平移、限幅电路、过压保护电路、补偿电路等当中。 1、稳压电路 2.过压保护 3.温度补偿 4.限幅电路 三,不同类型的稳压电路 1.简单稳压电路 半导体稳压二极管在反向击穿状态下,具有虽然电流在较大范围内变化,但其两端电压却基本不变的特性。利用稳压二极管的这一特性,可以组成简单稳压电路。电路如图所示,稳压二极管VD与负载电阻RL并联,VD上电压即是输出电压U0,R1为限流电阻。稳压二极管工作于反向击穿状态,其反向击穿电压即是稳定电压U2,如图5-85伏安特性曲线所示,在UZ处,电流在较大范围变化时,电压基本不变。 简单的稳压电路图 简易可调稳压电源采用三端可调稳压集成电路LM317,使电压可调范围在1.5~25V,最大负载电流1.5A。 电路工作原理:220V交流电经变压器T降压后,得到24V交流电;再经VD1~VD4组成的全桥整流、C1滤波,得到33V左右的直流电压。该电压经集成电路LM317后获得稳压输出。调节电位器RP,即可连续调节输出电压。图中C2用以消除寄生振荡,C3的作用是抑制波纹,C4用以改善稳压电源的暂态响应。VD5、VD6在当输出端电容漏电或调整端短路时起保护作用。LED为稳压电源的工作指示灯,电阻R1是限流电阻。输出端安装微型电压表PV,可以直观地指示输出电压值。 简单的稳压管稳压电路 由限流电阻R1和稳压管D1组成。Ui是输入电压;Uo是输出电压,即稳压管两端的电压Vz(电路是并联)。本例电路既可以作为基准电压源,也可以单独作为输出电压固定、负载电流较小的稳压电路中使用,实用性较强。 其稳压原理如下: 当负载电阻不变,输入电压Ui增大(或者输入电压不变,负载电阻RL增加)时,输出电压Uo将上升,使稳压管D1的反向电压会略有增加,随之流过稳压管D1的电流增加,于是流过电阻R1的电流将增加,限流电阻R1上的压降将变大,使得Ui增量的大部分压降在R1上被消耗,从而使输出电压Uo基本维持不变。 反之,当负载电阻不变,输入电压Ui下降(或者输入电压不变,负载电阻RL减小)时,输出电压Uo将下降,使稳压管D1的反向电压也随之下降,流过稳压管D1的反向电流也略微下降,于是,流过电阻R1的电流将减少,限流电阻R1上的压降将变小,这样Uo的电压又会上升,这样稳定后,电压Uo还是基本维持不变。 总结:不管是变化量增加还是减少。都会造成限流电阻R压降的变化,从而维持输出的稳定。 2.串联型的稳压电路 串联型稳压电路如图所示,晶体管VT为自动调整元件,由于调整元件串联在负载回路中,因此称为串联型稳压电路。VD为稳压二极管,为调整管VT提供稳定的基极电压。R1为稳压二极管的限流电阻,RL为负载电阻。Ui为输入电压,U0为输出电压,IC为输出电流。 稳压管的选取原则: 1、稳压管能够稳压的最大电流Izmax应大于负载电流最大值ILmax的1.5到3倍。 2、稳压电路的输入电压Ui》Uo,一般选取2到3倍的Uo。输入电压不能太大,否则容易烧掉限流电阻和稳压管。 今天的分享就到这里啦,欢迎各位查阅~

    时间:2019-12-02 关键词: 稳压电路 稳压二极管 电源电路

  • 可控硅调光的LED驱动技术

    可控硅调光的LED驱动技术

    繁华的城市离不开LED灯的装饰,相信大家都见过LED,它的身影已经出现在了我们的生活的各个地方,也照亮着我们的生活。近年来,高亮度LED照明以高光效、长寿命、高可靠性和无污染等优点正在逐步取代白炽灯、荧光灯等传统光源。在一些应用中,希望在某些情况下可调节灯光的亮度,以便进一步节能和提供舒适的照明。 常见的调光有双向可控硅调光、后沿调光、ON/OFF调光、遥控调光等。可控硅调光器在传统的白炽灯等调光照明应用已久,且不用改变接线,装置成本较低,各品牌可控硅调光器的性能和规格相差不大,但是其直接应用在LED驱动场合还存在着一系列问题。 1 双向可控硅TRIAC调光原理 市面上大多数可控硅调光器基本结构如图1所示,其工作原理如下:当交流电压加双向可控硅TRIAC两端时,由于Rt、Ct组成的RC充电电路有一个充电时间,电容上的电压是从0V开始充电的,并且TRIAC的驱动极串联有一个DIAC(双向触发二极管,一般是30V左右),因此TRIAC可靠截止。当Ct上的电压上升到30V时,DIAC触发导通,TRIAC可靠导通,此时TRIAC两端的电压瞬间变为零,Ct通过Rt迅速放电,当Ct电压跌落到30V以下时,DIAC截止,如果TRIAC通过的电流大于其维持电流则继续导通,如果低于其维持电流将会截止。电感L和电容C的作用是减小电流和电压的变化率,以抑制电磁干扰EMI问题。     可控硅前沿调光器若直接用于控制普通的LED驱动器,LED灯会产生闪烁,更不能实现宽范围的调光控制。原因归结如下: (1)可控硅的维持电流问题。目前市面上的可控硅调光器功率等级不同,维持电流一般是7~75mA(驱动电流则是7~100mA),导通后流过可控硅的电流必须要大于这个值才能继续导通,否则会自行关断。(2)阻抗匹配问题。当可控硅导通后,可控硅和驱动电路的阻抗都发生变化,且驱动电路由于有差模滤波电容的存在,呈容性阻抗,与可控硅调光器存在阻抗匹配的问题,因此在设计电路时一般需要使用较小的差模滤波电容。 (3)冲击电流问题。由于可控硅前沿斩波使得输入电压可能一直处于峰值附近,输入滤波电容将承受大的冲击电流,同时还可能使得可控硅意外截止,导致可控硅不断重启,所以一般需要在驱动器输入端串接电阻来减小冲击。(4)导通角较小时LED会出现闪烁。当可控硅导通角较小时,由于此时输入电压和电流均较小,导致维持电流不够或者芯片供电Vcc不够,电路停止工作,使LED产生闪烁。 2 一种可控硅调光的LED驱动电源 线性调光存在的问题,即人眼在低亮度情况下对光线的细微变化很敏感;而在较亮时,由于人眼视觉的饱和,光线较大的变化却不易被察觉。并提出了利用单片机编程来实现调光信号和调光输出的非线性关系(如指数、平方等关系)的方法,使得人眼感觉的调光是一个线性平稳过程。 文中设计的电路利用RC充放电电路来实现这一功能。 图2是一种利用普通的脉宽调制PWM芯片结合外围电路来搭建可控硅调光的LED驱动电路框图。维持电流补偿电路通过检测R1端电压(即输入电流)来控制流过维持电流补偿电路的电流。当输入电流较小时,维持电流补偿电路上流过较大的电流;当输入电流较大时,维持电流补偿电路关断,维持电流补偿以恒流源的形式保证可控硅的维持电流。调光控制电路包括比较器、RC充放电电路和增益电路。实验中选用一款旋钮行程和斩波角成正比的可控硅调光器,其最小导通角约为30°。     根据图2中,RC充放电电路的输出经过增益电路后可得电流参考为:式中k为增益,VC为RC充放电电路的输入电压,τ为RC的时间系数,θ为可控硅的导通角。 则在最小导通角对应的输出为零,即电路输出的最大值对应电流参考的最大值:从式(1)和式(2)可得输出电流表达式如式(3)所示,输出电流在不同RC时间系数下随可控硅导通角之间的关系如图3a)所示。在斩波角为θ时,电路对应的输入功率为:式中Vp为输入电压峰值,Rin为等效输入阻抗。 假设电路的变换效率为η,且电路的输出功率为PO=IO·UO,则可得到电路的等效输入阻抗如式(5)所示。从式(5)可得电路的功率因数如式(6)所示,功率因数随可控硅的导通角的关系如图3b)所示。     3 实验及结果 根据以上分析,本文设计一台基于反激变换器的可控硅调光LED驱动器,控制芯片为NCP1607;输入交流电压220V,最大输出功率为25W,最大输出电流为0.7A;以3串(每串10只0.8W的LED灯)相并联作为负载;RC时间系数选择0.5,增益为0.2。电路的实验波形和工作特性曲线如图4所示。 4a)、b)、c)为可控硅导通角为115°时阻抗匹配开关驱动电压VZ、输入电流Iin、输入电压Vin的波形,电路的输出电流为470mA,功率因数为0.78。从图中可看出,当可控硅导通瞬间,由于驱动器输入端有差模滤波电容导致输入电流有冲击电流尖峰,而当输入电流小于一定值时,阻抗匹配开关开通以保证流过可控硅的电流大于其维持电流。 为可控硅不同导通角对应的输出电流曲线,实际调试中可控硅导通角在150°之后就接近满载输出了。图4e)为可控硅在不同导通角下对应电路的cosφ曲线。 4 结语 本文分析了现有可控硅调光器用于LED驱动时存在的问题,并根据人眼对光线反应非线性的特点,设计了一种利用普通PWM芯片结合外围电路搭建的可控硅非线性调光LED驱动电路,分析了电路在调光过程中的工作特性,实验结果实现0~100%平稳无闪烁调光。相信在未来的科学技术更加发达的时候,LED会以更加多种类的方式为我们的生活带来更大的方便,这就需要我们的科研人员更加努力学习知识,这样才能为科技的发展贡献自己的力量。

    时间:2019-11-12 关键词: 电源技术解析 LED驱动 可控硅调光 电源电路

  • 稳压稳流 30V/ 3A 电源电路的剖析

    电子爱好者和电路设计维修人员,都需要性能稳定、工作可靠的实验电源,或购买或制作各类电子电源供使用。纵观多年来在电子报刊上发表的各种稳压实验电源,有的也有不如意的地方,如为了制作容易,一般均采用稳压 IC 制作,但性能不尽如人意,不是稳压效果一般,就是过流保护性能差,或无稳流调节功能,在实际实验和开发的工作中不能很好的使用。在工厂及实验室广泛使用的稳压稳流电源是一种比较完美的实验电源,值得向电子爱好者推荐,电源采用工频变压器与晶体管的线性调节电路,由运放伺服控制,输出为直流电压 0 ~ 30V ,电流 0 ~3A全范围精确可调,纹波系数极小。最适宜电子电路的实验和维修开发工作。笔者将香港创意公司出品的 30V3A稳压稳流电源电路测绘出来,方便大家自制或维修时参考。     电路见附图所示。电路工作原理  运放 IC1( μ A741) 及周边元件组成稳压调节电路,由 V1 // V2 、 V3 组成达林顿大功率电压调整电路. RP l 、 RP2 、 RP3 、 R4 、 R5 、 R6 、 VDl2 、 V D1 3 、 VDl4 等组成输出电压取样电路,运放 IC1 对输出电压变化进行放大,由输出端⑥脚经 VD10 对达林顿管的基极电流进行分流,以达到稳压调整目的,其中 RP1 、 RP2 为面板上的输出电压粗细调节电位器, RP3 为电路板内部的最高输出电压设定可调电阻。  运放 IC2 及周边电路组成稳流调节电路, RP4 、 RP5 、 RP6 、 R7 、 R8 、 R9 、 R10 、 VD15 等对 R3 上的电流进行取样经 IC2 放大处理,由 IC2 运放输出端⑥脚经 VD9 对达林顿管的基极电流进行分流,以达到稳流凋整的目的,其中 RP4 、 RP5 为面板上的输出电流粗细调节电位器, RP6 为内部最大输出电流设定可调电阻: VD9 与 VD10( 即稳压稳流控制电路 ) 组成“与门”的工作方式。当输出电流未达到设定电流值, VD9 截止,对输出电压没有影响,当输出电流一达到设定电流值 VD9 开始导通,对稳压调整电路的推动电流进 10 流,使输出电压下降,保证输出电流在设定的电流值上,即所谓的稳流调节且稳压稳流工作自动转换,能有效的防止损坏被修电器和电源本身。  发光管 LED1 、 LED2 为稳压稳流工作指示电路,当稳流 IC2 未工作时,其⑥脚为高电平, VD11 、 DZ2 导通,使晶体管 V8 饱和,绿色 LED1 发光,指示电源工作在稳压的状态;当稳流 IC2 工作时,其⑥脚电压下降. VD11 、 DZ2 截止, V9 饱和导通,红色 LED2 发光,指示电源工作在稳流的状态下 ( 此时输出电压下降,低于设定的工作电压 ) 。继电器 JK1 、 V6 、 V7 等电路组成交流输入电压自动切换电路,由输出电压来控制。当输出电压在 12V 以下时, JK1 常闭触点接通,输人电压在交流 15V 绕组工作;当输出电压上调到直流 13 . 5V 以上时,继电器 JK1 吸合,常开触点接通,交流输入电压在 30v 绕组 7- 作.以保证输入输出电压在正常的压差范围内,以降低调整管的功耗。高档的电源一般设计有三组绕组工作。进一步降低稳压管的无用功耗。其中电阻 R11* 为调整电阻,适当调节以适合的输出电压切换点。因电路具有迟滞特性,不会在切换电压点造成继电器的反复吸合、释放而产生振荡的不稳的现象。继电器 JK2 与 K2 为输出电压控制开关,在调整输出电压时,若需要关闭输出电压时,可按动 K2 ,而不必拆下输出电压端子,方便操作。输出电压指示直接接在输出电压端,电流表接在电流取样电阻 R3(O . 18 Ω/ SW) 上,采用 3 位半的数字表头,可精确地显示电流电压。  电源变压器 T1 功率为 120VA 、次级主绕组 O.151V - 30v 流,要求电流达到3A以上,辅助绕组为交流 20V ,电流为 1A 。初次级间绕有屏蔽层,并且接地,以保证降低干扰的作用,其中, 20V 辅助绕组、 IC3(7812) 、 IC4( μ A431) 、 DZt(1N4735) 、 V5(D880) 等构成稳压性能优良的整机工作电源,电路的稳定性能、纹波特性、温漂等均由该电源来保证。所有电阻均采用金属氧化膜电阻。  使用电源时,可先设定工作电流,再调整工作电压。设定工作电流时,输出电压可调至 1V 左右 ( 及 1V 以下 ) ,再将输出端 U+ 与 U -短路,调节 RP4 、 RP5 使电流表上显示的电流值在预定的电流,而后再开路输出端,调节 RP1 、 RP2 使输出电压达到预定的电压值,即可投入使用 ( 如果输出电压调得过高达 20-30V 时.直接短路输出电压端子,虽然电源具有稳流作用,但会引起短路火花和冲击电流过大,影响电源内部器件寿命 ).  制作时,变压器功率要足够,大功率调整管 V1 、 V2 要安装在大型散热器上、主电源整流桥堆须采用 6A 以上的,最好安装在散热片上。电压调节钮、电流调节钮如果采用多圈电位器则可省略微调钮,性能还好些,且更方便调整操作。

    时间:2019-03-18 关键词: 电源技术解析 30v 稳压稳流 3a 电源电路

  • 常见电源电路:稳压、整流、滤波

    常见电源电路:稳压、整流、滤波

      一位工程师整理的常见电源电路学习和查询资料,整理了常见电源电路,包括各种稳压电路、各种整流电路、各种滤波电路,非常清楚明了哦!  稳压电路(稳压管并联稳压电路、串联型稳压电路、开关型稳压电路、集成化稳压电路)、整流电路(半波整流、全波整流、全波桥式整流、倍压整流)、滤波电路(电容滤波、电感滤波、L C 滤波、RC 滤波)。  一:稳压电路  交流电网电压的波动和负载电流的变化都会使整流电源的输出电压和电流随之变动,因此要求较高的电子电路必须使用稳压电源。  (1)稳压管并联稳压电路  用一个稳压管和负载并联的电路是最简单的稳压电路,见下图 (a)。图中 R 是限流电阻。这个电路的输出电流很小,它的输出电压等于稳压管的稳定电压值 V Z 。  (2)串联型稳压电路  有放大和负反馈作用的串联型稳压电路是最常用的稳压电路。它的电路和框图见上图 (b)、(c)。它是从取样电路( R3 、 R4 )中检测出输出电压的变动,与基准电压( V Z )比较并经放大器( VT2 )放大后加到调整管( VT1 )上,使调整管两端的电压随着变化。如果输出电压下降,就使调整管管压降也降低,于是输出电压被提升;如果输出电压上升,就使调整管管压降也上升,于是输出电压被压低,结果就使输出电压基本不变。在这个电路的基础上发展成很多变型电路或增加一些辅助电路,如用复合管作调整管,输出电压可调的电路,用运算放 大器作比较放大的电路,以及增加辅助电源和过流保护电路等。  (3)开关型稳压电路  开关稳压电源从原理上分有很多种。它的基本原理框图见上图(d)。图中电感 L 和电容 C 是储能和滤波元件,二极管 VD 是调整管在关断状态时为 L 、 C 滤波器提供电流通路的续流二极管。开关稳压电源的开关频率都很高,一般为几~几十千赫,所以电感器的体积不很大,输出电压中的高次谐波也不多。  它的基本工作原理是 : 从取样电路( R3 、 R4 )中检测出取样电压经比较放大后去控制一个矩形波发生器。矩形波发生器的输出脉冲是控制调整管( VT )的导通和截止时间的。如果输出电压 U 0 因为电网电压或负载电流的变动而降低,就会使矩形波发生器的输出脉冲变宽,于是调整管导通时间增大,使 L 、 C 储能电路得到更多的能量,结果是使输出电压 U 0 被提升,达到了稳定输出电压的目的。  (4)集成化稳压电路  上图(e)是一个三端稳压器电路。图中 C 是主滤波电容, C1 、 C2 是消除寄生振荡的电容 ,VD 是为防止输入短路烧坏集成块而使用的保护二极管。  二、整流电路  整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。  (1)半波整流  半波整流电路只需一个二极管,见下图(a)。在交流电正半周时 VD 导通,负半周时 VD 截止,负载 R 上得到的是脉动的直流电  (2)全波整流  全波整流要用两个二极管,而且要求变压器有带中心抽头的两个圈数相同的次级线圈,见上图(b)。负载 R L 上得到的是脉动的全波整流电流,输出电压比半波整流电路高。  (3)全波桥式整流  用 4 个二极管组成的桥式整流电路可以使用只有单个次级线圈的变压器,见上图( c )。负载上的电流波形和输出电压值与全波整流电路相同。  (4)倍压整流  用多个二极管和 电容器可以获得较高的直流电压。上图(d)是一个二倍压整流电路。当 U2 为负半周时 VD1 导通, C1 被充电, C1 上最高电压可接近 1.4U2 ;当 U2 正半周时 VD2 导通, C1 上的电压和 U2 叠加在一起对 C2 充电,使 C2 上电压接近 2.8U2 ,是 C1 上电压的 2 倍,所以叫倍压整流电路。  三、滤波电路  整流后得到的是脉动直流电,如果加上滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分,就可得到平滑的直流电。  (1)电容滤波  把电容器和负载并联,如下图(a),正半周时电容被充电,负半周时电容放电,就可使负载上得到平滑的直流电。  (2)电感滤波  把电感和负载串联起来,如上图(b),也能滤除脉动电流中的交流成分。  (3) L 、 C 滤波  用 1 个电感和 1 个电容组成的滤波电路因为象一个倒写的字母“ L ”,被称为 L 型,见上图(c)。用 1 个电感和 2 个电容的滤波电路因为象字母“ π ”,被称为 π 型,见上图(d),这是滤波效果较好的电路。  (4) RC 滤波  电感器的成本高、体积大,所以在电流不太大的电子电路中常用电阻器取代电感器而组成 RC 滤波电路。同样,它也有 L 型,见上图(e); π 型,见上图(f)。

    时间:2019-03-18 关键词: 电源技术解析 整流 滤波 稳压 电源电路

  • ARM控制逆变器电源电路设计方案

    ARM控制逆变器电源电路设计方案

      本文将介绍一款基于ARM控制的逆变器电源电路设计方案及其应用。  系统总体方案  总体设计框图  如图1 所示, 逆变器系统由升压电路、逆变电路、控制电路和反馈电路组成。低压直流电源DC12V经过升压电路升压、整流和滤波后得到约DC170V高压直流电,然后经全桥逆变电路DC/AC转换和LC滤波器滤波后得到AC110V的正弦交流电。  逆变器以ARM控制器为控制核心,输出电压和电流的反馈信号经反馈电路处理后进入ARM处理器的片内AD,经AD转换和数字PI运算后,生成相应的SPWM脉冲信号,改变SPWM的调制比就能改变输出电压的大小,从而完成整个逆变器的闭环控制。  1、SPWM方案选择  1.1、PWM电源芯片方案  采用普通的P W M电源控制芯片,如SG3525、TL494、KA7500等,此类芯片的优点是能够直接的产生脉宽调制信号,但是它缺点是波形线性不好,而且振荡发生器是依赖充放电电路而产生波形,当要PWM芯片产生SPWM信号需要附加额外很多电路。  1.2、CPU软件方案  采用CPU产生SPWM脉冲,如单片机、ARM或DSP等,此种方法的优点是脉宽可以通过软件的方式来调节,不仅精度较高,而且外围电路也很简单便宜。  终上所述,选择STM32F107(ARM)完成SPWM脉冲的产生和整个逆变器的控制。  2.系统硬件电路设计  2.1 CPU控制器  CPU 是整个逆变器的核心部分,主要负责反馈信号的采集、数字PI闭环计算、PWM波输出、参数设置和外部通信。CPU采用的是ST公司最新推出的 STM32F107系列ARM芯片。该系列芯片采用ARM公司32位的Cortex M3为核心,最高主频为72MHz,Cortex核心内部具有单周期的硬件乘法和除法单元,所以适合用于高速数据的处理。芯片具有三个独立的转换周期,最低为1μs的高速模数转换器,三个独立的数模转换器带有各自独立的采样保持电路,所以特别适合三相电机控制、数字电源和网络应用。芯片还带有丰富的通讯单元,包括1个以太网接口、5个异步串行接口、1个USB从器件、1个CAN器件、I2C和SPI等模块。  2.2 驱动和逆变电路  逆变主电路如图2所示采用基于H桥的单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路主要由Q1、Q2、Q3、Q4四个MOSFET构成。在AC于OUT之间如果加入负载就构成了逆变回路。控制Q1、Q2、Q3、Q4按一定的顺序导通、截止就能够得到所要的正弦波形。  对于本设计,开关管的选择主要以它的额定电压和额定电流为依据。这里选择额定电压为500V,额定电流为20A的IRFP460N沟道增强型MOS管为开关管。可满足设计的要求。为了限制MOSFET门极的驱动电流,需要在门极串联限流电阻,防止由过流导致的器件损坏。  2.3 滤波电路  经过两路SPWM信号的驱动在负载电阻上产生的电压波形是按正弦规律变化的方波。它是一个双极性的SPWM波形。实际需要的是频率为50Hz的正弦波,因此需要将SPWM波进行滤波。一般的PWM逆变器采用LC低通滤波器。对于LC滤波器的设计,首先考虑滤波器的截止频率,LC滤波器的截止频率见式(1)。  综合考虑滤波器输出电压谐波失真度、系统的动态响应以及体积、重量等因素,选取截止频率,选取。  2.4 推挽升压电路  推挽升压电路采用两个参数相同的MOSFET管和升压变压器组成,推挽变压器的特点是效率高,损耗低,适用于低输入高输出。推挽升压电路如图3所示,采用两个MOS管分别开通的结构,选取IPRF250场效应管,额定电流为30A,额定电压为250V,在可以满足要求的同时内阻较小,是最为合理的选择。  3.系统软件设计  CPU主要功能是完成闭环PI控制算法、发送SPWM脉冲、故障保护、数据显示和远程通信。系统软件主要是对STM32芯片的编程,开发环境采用德国Keil公司KeiluVision4软件,编程语言采用C语言。  程序由主程序和若干子程序:通信程序、采样子程序、PWM中断程序、显示程序等组成。进入PWM中断后,首先对各路反馈信号进行采集和处理,该流程图如图4 所示,然后经数字PI调节器运算后产生PWM脉冲输出,经驱动电路隔离放大后驱动MOSFET,实现整个逆变电源系统的闭环控制。  逆变器采用全数字控制,所有参数均能通过显示面板进行设置,数码管够实时显示逆变器系统的输入电压、输入电流、输出电流、输出电压、运行状态、故障信息等,当发生故障时,CPU将所有PWM脉冲全部封锁,然后将过压、过流、过载等故障信息显示出来,并且蜂鸣器发声报警。  实验结果  其中图5(a)是CPU发出的两路互补对称的SPWM脉冲波形,死区时间是3us;图5(b)是全桥逆变电路其中一个桥臂上下MOSFET的驱动波形;图 5(c)是逆变器输出交流正弦电压波形;图5(d)是逆变器电流输出波形。从图中我们可看出逆变器输出电压波形几乎不失真,输出电流THD控制在5%以内,达到了很好的控制效果。  总结  本文提出的一种ARM控制的逆变器的设计方案,是基于ARM(STM32F107)的全数字控制的逆变器,其具有高精度、小体积、全数字等特点,所有电源参数直接通过人机界面设定并存储,并具备与上位机远程通信的功能。实验表明,该方案中做设计的逆变器能够实现软启动功能,当出现过流、过压、过载情况时,能够迅速封锁PWM脉冲和关断MOSFET,并及时将故障信息显示出来,实现了逆变器的智能化。

    时间:2019-03-05 关键词: ARM 电源技术解析 控制逆变器 电源电路

  • 一种既简单又实用的三极管逆变器电源电路设计

    一种既简单又实用的三极管逆变器电源电路设计

    这是一种性能优良的家用逆变电源电路图,材料易取,输出功率150W。本电路设计频率为300Hz左右,目的是缩小逆变变压器的体积、重量。输出波形方波。这款逆变电源可以用在停电时家庭照明,电子镇流器的日光灯,开关电源的家用电器等其他方面。电容器C1、C2用涤纶电容,三极管BG1- BG5可以用9013:40V 0.1A 0.5W;BG6-BG7可以用场效应管IRF150:100V 40A 150W 0.055欧姆。先不接功率管,测A点、B点对地的电压,调整R1或R2使A、B两个点的电压要相同,这样才能输出的方波对称,静态电流也最少。安装时要注意下列事项:BG6、BG7的焊接,必须用接地良好的电烙铁或切断电源后再焊接。大电流要用直径2.5MM以上的粗导线连接,并且连线尽量短,电瓶电压 12V、容量12AH以上。功率管要加适当的散热片,例如用100*100*3MM铝板散热。如果你要增加功率,增加同型号的功率管并联使用,相应地增加变压器的功率。逆变器的设计计算方法晶体管的选择:考虑到安全因素,要具有一定的安全系素。经验资料如下:直流电源电压: 晶体管集射极耐压BVCEO6~8V ≥20~30V12~14V ≥60~80V24~28V ≥80~100V计算晶体管集电极电流:ICM(A)=输出功率P(W)÷ 输入电压V(V)× 效率。 式中输入电压即电源电压。效率与选择的电路有关,一般在百分之60~80之间。 铁芯截面积:S(平方厘米)=k×变压器额定功率的平方根, k的选择见下表变压器铁芯的选择:业余制作对变压器铁心要求并不严格。不过硅钢片最好选用薄而质地脆的,或者采用铁氧体磁心。漆包线用高强度的,绕线需用绕线机紧密平绕。安插硅钢片时要严格平整。初级绕组两端电压与铁心截面积和工作频率等参数的 关系可以用公式表示如下:V=4.44×10-8SKFBN式中 S --- 铁心截面积(平方厘米);K --- 硅钢片间隙系数(0.9~0.95);F ---逆变器工作频率(赫兹);B --- 饱和磁通密度(T);N --- 线圈的匝数(圈);V --- 初级绕组的电压(伏特)。K 的数值与硅钢片的厚度及片与片之间的间隙有关,铁心层迭越紧,K值越高,一般K取0.9即可。逆变器的工作频率,主要由所选择的铁心决定。采用硅钢片铁心, 逆变器工作频率低于2KHZ。采用不同的铁氧体磁心,工作频率在2KHZ~40KHZ之 间。如果工作频率超出了磁心的固有频率,则高频损耗十分严重。饱和磁通密度 B,对不同规格的硅钢片,其值不同,一般在0.5~1.4T之间。硅钢片薄而质地脆, 则磁性好,B可取大些;硅钢片厚而质地软,则磁性差,B可取小些。铁氧体磁心的B取0.2~0.5T左右。初级绕组双线并绕,绕制变压器时,人们习惯于使用每伏匝数,这可用下式表达: 每伏匝数 N =2500/SKFB ,式中K为硅钢片间隙系数(0.9~0.95);线径D(mm)=0.715×I的平方根。

    时间:2019-02-25 关键词: 电源技术解析 逆变器 三极管 电源电路

  • 大电流可调稳压电源电路

    大电流可调稳压电源电路

    此稳压电源可调范围在3.5V~25V之间任意调节,输出电流大,并采用可调稳压管式电路,从而得到满意平稳的输出电压。工作原理:经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极,使调整管导通,在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通,接着V3也导通,这时V1、V2、V3的发射极和集电极电压不再变化(其作用完全与稳压管一样)。调节RP,可得到平稳的输出电压,R1、RP、R2与R3比值决定本电路输出的电压值。元器件选择:变压器T选用80W~100W,输入AC220V,输出双绕组AC28V。FU1选用1A,FU2选用3A~5A。VD1、VD2选用6A02。RP选用1W左右普通电位器,阻值为250K~330K,C1选用3300?F/35V电解电容,C2、C3选用0.1?F独石电容,C4选用470?F/35V电解电容。R1选用180~220Ω/0.1W~1W,R2、R4、R5选用10KΩ、1/8W。V1选用2N3055,V2选用3DG180或2SC3953,V3选用3CG12或3CG80。

    时间:2019-01-15 关键词: 大电流 电源技术解析 可调稳压 电源电路

  • 围观ARM控制的逆变器电源电路设计方案

    围观ARM控制的逆变器电源电路设计方案

    系统总体方案如图1 所示,逆变器系统由升压电路、逆变电路、控制电路和反馈电路组成。低压直流电源DC12V经过升压电路升压、整流和滤波后得到约DC170V高压直流电,然后经全桥逆变电路DC/AC转换和LC滤波器滤波后得到AC110V的正弦交流电。逆变器以ARM控制器为控制核心,输出电压和电流的反馈信号经反馈电路处理后进入ARM处理器的片内AD,经AD转换和数字PI运算后,生成相应的SPWM脉冲信号,改变SPWM的调制比就能改变输出电压的大小,从而完成整个逆变器的闭环控制。SPWM方案选择(1)PWM电源芯片方案采用普通的PWM电源控制芯片,如SG3525、TL494、KA7500等,此类芯片的优点是能够直接的产生脉宽调制信号,但是它缺点是波形线性不好,而且振荡发生器是依赖充放电电路而产生波形,当要PWM芯片产生SPWM信号需要附加额外很多电路。(2)CPU软件方案采用CPU产生SPWM脉冲,如单片机、ARM或DSP等,此种方法的优点是脉宽可以通过软件的方式来调节,不仅精度较高,而且外围电路也很简单便宜。综上所述,选择STM32F107(ARM)完成SPWM脉冲的产生和整个逆变器的控制。系统硬件电路设计(1) CPU控制器CPU 是整个逆变器的核心部分,主要负责反馈信号的采集、数字PI闭环计算、PWM波输出、参数设置和外部通信。CPU采用的是ST公司最新推出的 STM32F107系列ARM芯片。该系列芯片采用ARM公司32位的Cortex M3为核心,最高主频为72MHz,Cortex核心内部具有单周期的硬件乘法和除法单元,所以适合用于高速数据的处理。芯片具有三个独立的转换周期,最 低为1μs的高速模数转换器,三个独立的数模转换器带有各自独立的采样保持电路,所以特别适合三相电机控制、数字电源和网络应用。芯片还带有丰富的通讯单 元,包括1个以太网接口、5个异步串行接口、1个USB从器件、1个CAN器件、I2C和SPI等模块。(2)驱动和逆变电路逆变主电路如图2所示采用基于H桥的单相全桥逆变电路。单相全桥逆变电路主要由Q1、Q2、Q3、Q4四个MOSFET构成。在AC于OUT之间如果加入负载就构成了逆变回路。控制Q1、Q2、Q3、Q4按一定的顺序导通、截止就能够得到所要的正弦波形。对于本设计,开关管的选择主要以它的额定电压和额定电流为依据。这里选择额定电压为500V,额定电流为20A的IRFP460N沟道增强型MOS管为开关管。可满足设计的要求。为了限制MOSFET门极的驱动电流,需要在门极串联限流电阻,防止由过流导致的器件损坏。(3)滤波电路经 过两路SPWM信号的驱动在负载电阻上产生的电压波形是按正弦规律变化的方波。它是一个双极性的SPWM波形。实际需要的是频率为50Hz的正弦波,因此 需要将SPWM波进行滤波。一般的PWM逆变器采用LC低通滤波器。对于LC滤波器的设计,首先考虑滤波器的截止频率,LC滤波器的截止频率见式 (1)。综合考虑滤波器输出电压谐波失真度、系统的动态响应以及体积、重量等因素,选取截止频率,选取。(4)推挽升压电路推 挽升压电路采用两个参数相同的MOSFET管和升压变压器组成,推挽变压器的特点是效率高,损耗低,适用于低输入高输出。推挽升压电路如图3所示,采用两 个MOS管分别开通的结构,选取IPRF250场效应管,额定电流为30A,额定电压为250V,在可以满足要求的同时内阻较小,是最为合理的选择。系统软件设计CPU主要功能是完成闭环PI控制算法、发送SPWM脉冲、故障保护、数据显示和远程通信。系统软件主要是对STM32芯片的编程,开发环境采用德国Keil公司KeiluVision4软件,编程语言采用C语言。程序由主程序和若干子程序:通信程序、采样子程序、PWM中断程序、显示程序等组成。进入PWM中断后,首先对各路反馈信号进行采集和处理,该流程图如图4 所示,然后经数字PI调节器运算后产生PWM脉冲输出,经驱动电路隔离放大后驱动MOSFET,实现整个逆变电源系统的闭环控制。逆变器采用全数字控制,所有参数均能通过显示面板进行设置,数码管够实时显示逆变器系统的输入电压、输入电流、输出电流、输出电压、运行状态、故障信息等,当发生故障时,CPU将所有PWM脉冲全部封锁,然后将过压、过流、过载等故障信息显示出来,并且蜂鸣器发声报警。实验结果其中图5(a)是CPU发出的两路互补对称的SPWM脉冲波形,死区时间是3us;图5(b)是全桥逆变电路其中一个桥臂上下MOSFET的驱动波形;图 5(c)是逆变器输出交流正弦电压波形;图5(d)是逆变器电流输出波形。从图中可看出逆变器输出电压波形几乎不失真,输出电流THD控制在5%以内,达到了很好的控制效果。

    时间:2018-12-31 关键词: ARM 电源技术解析 逆变器 电源电路

  • 子母电话机不间断供电电源电路图介绍

    子母电话机不间断供电电源电路图介绍

    以下是子母电话机不间断供电电源电路图的介绍与说明:子母电话机不间断供电电源电路图,原理是:当市电停电或发生意外断电时,光源H立刻熄灭,光敏电阻CDS无光照,其阻值迅速上升,使流入V基极的电流随之减少,LC亦应下降。此时的LC小于K1的最小吸合电流,于是K1释放,继电器K1的各触点重新恢复到如图所示的位置。电瓶E经K1-1B,K1-2B继续向电话母机供电,使话机不致于因市电中断而停止工作;同时E还将经过K1-1B,R3将发光二极管D1点亮,作电瓶供电指示。当市电恢复时,又自动转入由市电供电。

    时间:2018-10-11 关键词: 继电器 电源技术解析 光敏电阻 电源电路

  • 多层布线的发展及其在电源电路电磁兼容设计中的应用

    多层布线的发展及其在电源电路电磁兼容设计中的应用

    随着现代电子设备工艺结构的发展,印制电路板已取代了以往的许多复杂配线,为设备的制造和维修提供了极大的方便。另一方面,集成电路的迅猛发展更加促进了印制电路技术的飞速发展。目前,电子设备中常用的印制电路板有以下几种:一种为单面布线印制制板,它是一个表面有铜箔且厚度为0.2―5.0mm的缘缘基板上形成印制电路,适用于一般要求的电子设备,如收音机等。另一种为双面布线印制板,是在两个表面有铜箔且厚度为0.2~5.0mm的绝缘基板上形成印制电路,提高了布线密度,减小了设备体积,适用于电子仪器、仪表等。还有一种就是极富生命力的多层布线印制电路板,它是通过几层较薄的单面或双面板粘合,在绝缘基板上形成三层以上的印刷电路而制成。它与集成电路配合使用,可以减小电子产品的体积与重量;通过增设屏蔽层,可以提高电路的电气性能。如今,大规模和超大规模集成电路已在电子设备中得到广泛应用,而且元器件在印刷电路板上的安装密度越来越高,信号的传输速度更是越来越快,由此而引发的EMC问题也变得越来越突由。单面、双面布线已满足不了高性能电路要求,而多层布线电路的发展为解决以上问题提供了一种可能,并且其应用正变得越来越广泛。 电源有如人体的心脏,是所有电设备的动力。电源电路的选择和设计直接关系到设备的EMI/EMC规范,甚至关系到设备的基本性能。本文通过分析多层布线的特点及其发展,探讨了电源电路中EMI产生的原因,给出了多层布线的一些布线规则及抑制EMI的措施,最后介绍PROTEL99SE软件及其应用。 1 多层布线的特点及发展 图1给出了多层电路板结构层面剖视图。多层板是通过电镀通孔把重叠在一起的n层印制电路板连接成一个整体。 1.1 多层布线特点 多层布线之所以逐渐得到广泛的应用,究其原因,不乏有以下几个特点: (1)多层板内部设有专用电源层、地线层,减小了供电线器的阻抗,从而减小了公共阻抗干扰。 印制电路板上单根铜箔导线的特性阻抗为: Z=R+jwL (1) R为印制导线的直流电阻,可以通过下式求得: R=pl/bd (2) p――铜的体积电阻率(Ω·cm) l――印制导线长度(cm) b――印制导线宽度(cm) d――印制导线厚度(cm) 在常温条件下,p=1.75(Ω·cm),常用导线的厚度为18μm、35μm、70μm。 L为印制导线的自感,可以通过下式求得: L=2l[ln(2l/b)+1/2] (mH) (3) 式中,l、b的定义同上。 由公式(2)、(3)可以看出,印制导线的长度、厚度一定时,增加导线的宽度可以减小导线的特性阻抗,从而相应地减小公共阻抗的干扰。 (2)多层板采用专门地线层,对信号线而言都有均匀接地面,信号线的特性阻抗稳定,易匹配,减少了反射引起的波形畸变。 在电路设计中发现,当印制电路板上装有多个集成电路,并且其中有些元件耗电很多时,地线上会出现较大电位差。原因集成电路的开关电流i与电源线和地线电阻R和电感L造成电压降所至。可通过下式来描述: E=ER+EL=Ri+L(di/dt) (4) 由式(4)可以看出,通过减小R和L将使电压降能够显著减小。而多层板设计中,信号线与地层之间有均匀接地面,减小了R、L,保证了地线电位的稳定。 (3)采用专门的地线层加大了信号线和地线之间的分布电容,减小了串扰。 串扰是指两个或更多导体靠得比较近时,它们之间会有容性耦合,一个导体上的电压大幅度变化时会向其它导体耦合电源。通常耦合电容反比于导体间的距离而正比于导体的面积。而在通过减小相邻导体间的面积并增大相邻距离,有利于减小串扰。采用多层布线,由于增加了独立地线层,大功率接地层上的噪声就不会注入到其它层面上去,从而减小了高频电流对敏感电路的影响。 (4)配线密度高。 与相应尺寸的双面印制板相比,多层印制电路板器件安装面安装密度大,配线密度高。 1.2 多层布线的发展 上面分析了多层布线不同于单面、双面布线的特点。正是由于多层布线具有这些特点,从而为电路设计人员提供了一种理想的解决噪声问题的途径。在常规则的电路设计中,去耦电容安装得当可以使串联阻抗减小80%左右。但是,这种大幅度抑制电源电压波动的措施,实质上是一种补救办法。更好的方法是不断完善供电线路的设计,而多层布线的发展为其提供了一种可能。当然,多层电路板还存在加工工艺复杂、成本高的特点,这是阻碍其发展的因素。但随着印刷电路板技术的发展及大规模生产,多层电路板的使用将变得越来越广泛。 2 电源电路电磁干扰分析及相应抑制措施 电磁兼容(EMC)是指对电磁环境进行设计的学科领域,通过研究和分析预测电磁干扰,提供抑制干扰的有效技术,进行合理设计,从而使电子系统和设备在共同电磁环境中不受干扰的影响而相容地正常工作。电磁兼容的研究对象就是电磁干扰。随着电子系统和设备数量的逐渐增多和性能的不断提高,电磁干扰将越来载严重。而电源电路作为任何电子设备所不可缺少的部分,其性能的好坏直接关系到了设备性能的优劣。对电源电路系统来讲,电磁干扰可分为辐射型和传导型。辐射型干扰表现为电场或磁场的形式,而传导型干扰总是以电压或电流的形式来表现。电源电路中功率器件的切换或电源电压的波动过程,可以在连线上产生很大的dv/dt和di/dt的信号。它可以耦合到其它连线上造成电磁干扰。因而元件的选择对于控制电磁干扰(EMI)至关重要,而且电路板的布局和连线也具有同等重要的影响。 2.1 电源电路中电磁干扰的产生 2.1.1 元件选择不合理 在电源电路中,高频开关器件、高频变压器、电感等的使用,为辐射型电磁干扰的产生带来了可能。 2.1.2 元器件布局不合理 元器件布局的合理性直接关系到电源电路EMI水平的好坏。电源电路中功率器件的切换可以在连续上产生很大的干扰信号,它可以耦合到其它连线上造成干扰问题,布局时要进行特殊注意。 2.1.3 布线不合理 电源电路中的走线,应该保护接地层不向电路的敏感部分耦合噪声,高频电流地于敏感电路会产生不可忽视的影响。研究表明,高频开关电源电路中的EMI指标往往可以在不增加任何元器件的改变线路的条件睛通过修改布线设计而得到改善。 2.2 多层布线对抑制电磁干扰的作用 这里从布线的角度,针对多层布线在抑制电磁干扰方面的作用加以分析。 2.2.1 布线中的一些规则 高速信号线要短,信号线和信号回路线所形成的环路面积要最小。为避免信号之间的相互串扰,两条信号线切忌平行,而应采取垂直交叉方式;或者拉开两线之间的距离;也可在两条平行的信号线之间增设一条地线。连线和电源线的走向尽量与数据传输方向垂直。地线的设计不应该断开,而应该设计成环路,这样可以避免地线上出现较大的电位差而引起地电位波动,导致信号波形产生振荡、电路误动作。 2.2.2 多层布线在抑制电磁干扰中的作用 上面给出了布线的一些规则。采用单面板、双面板设计电源电路时有些规则并不能得到很好地实现。多层布线的使用弥补了这些不足。高密度的电源电路板上,两个或更多导体靠得比较近时,它们之间存在容性耦合,一个导体上的大幅度电压变化会向其它导体耦合电流。一般可以通过增加它们之间的距离或在导体之间增加一条接地线来消除耦合,但应该保证接地层不向电路的敏感部分耦合噪声,否则会对敏感电路产生不可忽视的影响。采用多层布线方式,电源、地线和信号分别占有独立的层面(如图1所示),这样由整个层面构成的电源线和接地线阻抗相当低。电路板的分布电容由各层之间的距离和介电系数来决定,约为 10~1000pF/cm2。图1中的E层上下表面经过绝缘处理,既能预防线路板向外辐射噪声,又能防止线路板接受外来噪声;同时,电源线被密封在板内,几乎不接受任何外来噪声,而且内部几个供电面之间有很大的静电电容,形成阻抗极低的供电线路,极大地提高了抗噪性能。 3 PROTEL99SE简介及其在电源电路电磁兼容设计中的应用 3.1 PROTEL99SE简介 PROTEL99SE 作为一个优秀的板级设计软件,是个功能强大的设计系统。它由以下几部分构成:设计浏览器、原理图捕获、电路仿真、PLD设计、PCB布局、PCB自动布线、信号完整性分析。设计浏览器为设计人员方便地进入设计并使用创建设计的各种工具提供了一个便捷界面。原理图捕获部分类似于传统的画图过程,通过计算机辅助设计自动绘图,便捷地修改图层。然而,PROTEL99SE中的原理图捕获功能块是许多技术设计的入口点,从电路设计到PLC(可编程逻辑器件)编程,再到电路仿真和PCB设计(布局、布线),都以原理图捕获为基础。电路仿真部分与原理图编程器紧密集成,可以直接从原理图(原理图中的元器件采用仿真库模块)对模拟和数字信号设计进行混合仿真。PLD设计提供了基于原理图及CUPL TM硬件描述语言的可编程逻辑器件的设计手段。PCB布局和PCB自动布线完成印制电路板的布局与布线功能,执行设计规则,产生印制板加工文件及输出文件。信号完整性分析以印制电路板设计为基础,设定相应规则来测试网络阻抗和上冲、下冲、上升、下降等时间。同时,通过执行反射与串扰分析,能够确切地分析布线的性能并产生准确的结果波形。综合各部分所完成的功能可以看出。PROTEL99SE是一个功能强大的电路设计系统。 3.2 PROTEL99SE在电源电路电磁兼容设计中的应用 线路板设计阶段如果缺乏有效的手段分析电磁干扰,则产生可能通不过EMC标准而不能进入生产。传统的尝试性方法仍是国内设计人员普遍采用的方法,但各种各样的借助于计算机辅助设计的方法正应运而生。PROTEL99SE设计软件内部的自动布线软件包与SPICE仿真器件相结合实现了具有EMC设计的PCB计算机辅助设计。 从上面布线规则可知,高速信号线要短,这可以通过配置长度约束规则来实现。对于投承载高速信号的走线网络可以采和菊花链拓扑,规定允许最长走线。并并导线容易引起相互串扰,可以通过配置并行走线的最大长度来把串扰限制在允许的范围之内。由第2节分析可知,导线特性阻抗会引起公共阻抗干扰。采用PROTEL99SE布线时,可以在信号完整性功能项设定中配置阻抗约束条件来保证网络最大允许导线阻抗。同时,还可以通过设定信号完整性功能项中的上冲、下冲、延迟时间约束来保证信号的完整。 PROTEL99SE的强大设计功能为电源电路电磁兼容的设计提供了一种手段。当然,设计过程中需要根据电磁干扰指标去分析计算相应的布线参数,这也是该软件在电磁兼容设计中的不足之处。 多层电路板的特点使其发展具有丰富的生命力。在对性能要求高的电路设计中,多层电路板使用将成为一种趋势。而且在电源电路的设计中由于采用多层电路板,将使电磁兼容的设计得到较大的改善。

    时间:2018-10-05 关键词: 电磁兼容 电源技术解析 多层布线的 电源电路

  • 便携式环境测试仪电源电路设计

    便携式环境测试仪电源电路设计

    实验结果表明, 该电源模块接口丰富、控制灵活, 具有通用性。环境测试仪是指能够测量温度、湿度、压力、风速等环境参数的仪器。为了满足各种复杂地理环境下的测试需求, 测试仪迫切需要小型化和便携式。为了保持与现有软件的最大兼容性, 我们选用PC104 的系统架构设计了便携式的测试仪。PC104 是IBM PC 兼容工业标准的架构体系。PC104 主板对电源系统要求较高, 设计选用工业级的PC104 电源板, 此电源板支持宽范围输入( DC8~ 36 V) , 效率高达96 % 。为了满足便携性, 系统必须支持电池组供电( 锂电池组或铅酸蓄电池组等) , 由于锂电池组具有单节电池标称电压高、自放电率低、质量能量密度和体积能量密度高、没有记忆效应等优点, 本系统选用锂电池组供电。本文主要讨论了系统供电电路及电池组充电电路的设计。1 系统总体结构经实际测试, 并留出一定裕量, 设计选用9 600mAh 12 V 锂电池组。实际采用单节标称电压3. 7 V,充电限制电压4. 2 V, 容量2 400 mAh 的锂电池电芯,三串四并组成电池组, 使用MM1414 芯片完成过充、过放、过流以及短路保护功能。锂电池的典型充电算法是恒流与恒压算法( CC/ CV ) 。根据国家标准GB/T18287- 2000 的要求首先恒流充电, 电池电压随着充电过程逐步升高, 当电池端电压达到12. 6 V, 改恒流充电为恒压充电, 电流根据电芯的饱和程度, 随着充电过程的逐步减小, 当减小到某个值时, 认为充电终止。根据此标准设计选用0. 2 C 倍率恒流充电, 充电倍率达到0. 01 C 时认为充电结束, 即分别对应电流约为2A 和100 mA。根据以上要求设计系统总体结构, 具体如图1 所示。系统使用直流18~ 30 V 输入, 可以直接使用笔记本电源。D1 用于防止电源方向插反。12. 6 V/ 2 A 恒压限流电路为本电路核心, 在输出电压低于12. 6 V 时工作在2 A 恒流状态, 当输出电压达到12. 6 V 时, 使输出电压恒定。D2、D3 和C1 完成电源切换功能。外部电源供电时, 由于P 端电压总是保持在12. 6 V 以上, S 端通过外部电源供电, 若无外部电源时, 由于电池电压比P 端的电压高, 则通过电池对系统进行供电。稳压电路主要负责将S 端的电压转换为系统所需的各种电压。ADC1 和A DC2 分别为电流和电压采集端, ADC1 和ADC2 端的信号经过OP 电路放大, 然后输入到ADC 电路, MCU 把各种相关数据通过RS232传送到PC104 系统。R4 和D4 完成供电状态的检测,用于检测系统是外部电源供电还是电池供电, 使系统自动调整自动关机或自动待机的等待时间。电路同时提供声光方式的报警及显示功能, 当出现电压过低等情况时, 能以比较醒目的方式进行提醒。PC104 电源板和PC104 系统是本电路的负载。电路中D1 、D2 、D3均为肖特基二极管, 肖特基二极管具有正向压降低、反向恢复时间短等优点; R1 、R2、R3 为1 %精密电阻。2 系统软件设计系统工作时间与电池电量成线性关系, 而电量与电池端电压为非线性关系。图2 所示为本系统所用电池在2 000 mA 恒流放电的情况下, 电池端电压与电量的关系曲线, 其中横轴为电池电压, 纵轴为剩余电量相对于总电量的百分比。根据此曲线, 在MCU 软件中拟合一个电压与电量关系的数据表, 同时设置10 V为告警电压; 系统可以实时查询诸如电池电压、电流、剩余电量、估计供电时间等信息, 并同时仿手机做成3段式显示, 使上位机全面掌握电池状态, 决定控制策略, 从而提高系统运行可靠性。MCU 软件使用KeiluV2 软件开发, 上位机软件使用LabWindow s 软件开发。MCU 除完成电量查询相关功能, 还要完成报警与显示功能; 上位机软件同时要完成环境参数的相关采集与处理。3 系统测试将该电路应用到实际系统并进行测试。外部电源为DC20 V, 测试内容及测试结果如下:( 1) 充分放电后进行测试, 5. 1 h 完成充电, 理论充电电流2 000 mA, 理论时长4. 8 h, 基本正常;( 2) 所有数据读取正常, 报警及显示功能正常;( 3) 各电压值均在指定范围内, 误差低于 2 %,测试波形稳定;( 4) 2 A 额定电流工作, 各种芯片温度正常, 系统工作正常;( 5) 充满电后, 可以连续使用约4 h;( 6) 外部电源供电时效率约为85 %, 电池供电效率约为90 %。经测试, 该电路在性能上完全满足要求, 并同时可以做到对电池状态准确和实时了解。4 结束语本文从实用角度出发, 设计了一种基于硬件架构和软件控制的便携式设备智能电源模块解决方案。该方案充电速度快、充电电流易调、成本低。实验和测试结果表明, 该方案完全能够满足系统需要, 并且该电源模块具备可见性、可控性和节能性。由于该电路软硬件均具有可裁剪性, 所以该电路适用于各种便携式嵌入式系统等对体积和重量要求较高的应用场合。

    时间:2018-10-05 关键词: 锂电池 二极管 电源技术解析 电源电路

  • 一种防雷击浪涌的开关电源电路设计

    一种防雷击浪涌的开关电源电路设计

    0序言随着城市经济的发展,感应雷和雷电波侵入造成的危害却大大增加。一般建筑物上的避雷针只能预防直击雷,而强大的电磁场产生的感应雷和脉冲电压却能潜入室内危及电视、电话及电子仪表等用电设备。特别是太阳能控制仪表,由于太阳能安装位置的特殊情况,其使用稳定性是广大开发人员一直关注的重点。瞬间高电压的雷击浪涌以及信号系统浪涌是引起仪表稳定性差的重要原因,信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰(EMI)、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响,会使传输中的数据产生误码,影响传输的准确性和传输速率。如何设计防雷电路成为仪表研发的关键问题。1 雷击浪涌分析最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的,而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片),从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降,对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降,另一方面由于信号来源路径增多,系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备,我们就这两方面分别讨论:1)电源浪涌电源浪涌并不仅源于雷击,当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌,电网绵延千里,不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时,雷击浪涌通过电网光速传输,经过变电站等衰减,到你的电脑时可能仍然有上千伏,这个高压很短,只有几十到几百个微秒,或者不足以烧毁电脑,但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害,正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样,随着这些损害的加深,电脑也逐渐变的越来越不稳定,或有可能造成您重要数据的丢失。美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10 000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次,其中超过1000V的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。2)信号系统浪涌信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响,会使传输中的数据产生误码,影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。基于以上的技术缺陷和状况,本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。2 防雷击浪涌电路的设计本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路,并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路,其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路,共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路,采用压敏电阻并联,延长使用寿命,在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离,不会引起失火。为了实现上述目的所采取的设计方案是:将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分,电路简单,采用复合式对称电路,共模、差摸全保护,可以不分L、N端连接。使压敏电阻RV1位于贴片整流模块前端分别与电源L、N并联,主要来钳位L、N线间电压,压敏电阻RV0、RV2与陶瓷气体放电管FD1串联后接地,RV0与FD1串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流,RV2与FD1串联主要是泄放由信号口串人24V参考电位上的能量,RV0、RV2短路失效后,FD1可将其与电源电路分离,不会导致失火现象。RV1前端线路上串联了一个线绕电阻,当此RV1短路失效时,线绕电阻可起到保险丝的作用,将短路电路断开,压敏电阻属电压钳位型保护器件,其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的,通流量大一些的更安全、耐用,故障率低);根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式,本电路中采用561k-10D的压敏电阻与陶瓷气体放电管串联来延长使用寿命和确保安全。陶瓷气体放电管的通流容量根据要求的通流容量选择,电路采用3RM470L-7.5-L,通流量为5000A。线绕电阻R1起限流分压作用;贴片整流模块为开关电源电路前端整流作用,C1为高压滤波电容,Y1为去耦电容,电阻R2和电容C2及VD2组成开关电源芯片MOS管的吸收钳位电路,保护芯片,开关电源芯片采用PI公司的TNY27系列,TR1为高频变压器,VD3、C3构成高频变压器次级滤波,U2、VD4、R3、R4、R5构成开关电源电路的反馈电路,可将变压器次级输出电压稳定在设计值,此防雷抗浪涌电路在实际使用中取得了较好的效果。3 结束语基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单项并联式防雷电路在近年的太阳能控制仪表开发中逐渐被广大设计人员所青睐,本文所设计的电路就其严谨性,完全符合国标GB/T 17626.5的试验标准。在实际使用中可以空出PCB板的空间来为开发者提供随心所欲的设计舞台。发布者:小宇

    时间:2018-07-02 关键词: 开关 电源技术解析 防雷击 电源电路

  • 电子电路原理图识图心得及电路分析方法

    电子电路原理图识图心得及电路分析方法

    电子电路原理图的概念及识图意义 电子电路图一般由电路原理图、方框图和装配(安装)图构成,其中电路原理图是电子电路图的重要组成部分,它是由各种代表实际电子元器件的符号(图形、文字)及注释性字符组成的。从电路原理图我们可以看出每个电子元器件的具体参数(如型号、标称值)及各个元器件之间的连接关系。 识图,是从事电子技术工作人员的一项基本功,通过识图可以帮助人们去尽快地熟悉设备的构造、工作原理,了解各种元器件、仪表的连接以及安装;识图也是进行电子制作或维修的前提;识图也有助于我们迅速熟悉了解各种新型的电子仪器及设备。 电子电路原理图的识图方法 识读电子电路原理图必须了解掌握一定的电子技术的基本知识,但是,即使具备一定的电子技术基础知识,在刚开始接触电路图时也会感到有些困难,但从多年 从事电子技术教学的经验中,我觉得识读电子电路原理图还是有一定方法可以遵循的,下面我想结合光控和声控延时照明楼道灯电路(图1)做一总结。 1、将电路解体分块,分成若干单元电路。 一些复杂的电路,通常可以按照电路所实现的功能分为几个部分,这样可以把一个复杂的电路分解成若干简单的电路来分析, 简化了分析电路的难度。如光控和声控延时照明楼道灯电路可分解成声控接收放大电路、单稳态延时电路、光控电路和电源电路四个部分。每个部分的分界线如图1 所示(注:C2属于电源电路部分)。又如调幅收音机电路可以分解成输入回路、混频、中放、前置低放、功放这几个单元电路。 2、掌握典型单元电路的结构及特点。 常见的典型单元电路有放大电路、振荡电路、滤波电路等。这些单元电路通常是以三极管或集成电路作为核心器件来组成的,并具 备一定的结构形式,一些复杂的电路都是在这些典型单元电路基础上进行扩充来构成的。如放大电路通常是以三极管或集成运放为核心的单元电路,它的结构特点是 有一个输入端和一个输出端;振荡电路通常也是以三极管或集成运放为核心的单元电路,它的结构特点是没有对外的电路输入端,在三极管或集成运放的输入端与输 出端之间接有一个具有选频功能的正反馈网络;滤波电路通常以集成运放为核心,它的结构特点是含有电容器或电感器,并在输出端与输入端之间接有反馈元件。 在图1中,声控接收放大电路是以三极管VT1、VT2为核心的单元电路,光控电路是以VT3为核心的单元电路。又如在触发器电路中,基本RS触发器作为存储 单元电路是构成其它复杂触发器的基本逻辑单元,如同步RS触发器,是在基本RS触发器的基础上再增加两个与非门形成的,主从RS触发器又是由两个同步RS 触发器构成的,主从JK触发器则又是在主从RS触发器的基础上再增加两个与门而形成的,可见,同步RS触发器、主从RS触发器、主从JK触发器都是在基本 RS触发器基础上进行逐步扩充而形成的,基本RS触发器是构成这些复杂触发器的基本逻辑单元,掌握它为我们研究后面几种类型触发器打下基础。 3、了解电源电路的特点。 电子电路通常以直流稳压电源作为电源给电路提供能量,直流稳压电源通常由变压、整流、滤波和稳压四个部分构成,通过这四个部分的电 路,将交流电转换成直流电。如图1中交流220V电压经C1、R1降压、VDW二极管限幅、VD1整流后,得到直流电压经C2电容滤波以后,为整个电路提 供工作电压。又如一些门铃电路、充电电路、开关电路,在给这些电路供电时,通常都是将220V市电经变压器降压、四个二极管组成的整流桥整流、电容滤波及 稳压管稳压这几个环节将直流电转变成交流电为电路提供稳定的电源。 4、将电路归类,按类别研究电路。 电子电路通常可分为以下几种常见类别:报警电路、门铃电路、振荡电路、电源电路、照明与彩灯控制电路、开关与检测电路、传感 器应用电路、555定时器应用电路等。上述每种类别电路虽然所采用的电子元器件不同,但电路实现的功能基本是相同的,所以可以从电路所实现功能入手来分析 电路。另外,了解一些器件的典型电路结构及其特点,也为我们分析一些复杂电路带来方便。如555定时器典型电路主要包括用555定时器组成的单稳态触发 器、多谐振荡器、双稳态触发器,用这些典型电路可以构成相应的应用电路,如由555组成的单稳态触发器可构成触摸开关电路、定时器等,由555组成的多谐 振荡器可构成时钟脉冲发生器等,由555组成的双稳态触发器可构成逻辑电平测试电路等。如图1,楼道灯所具备的延时功能就是由555定时器构成的单稳态触 发器来实现的。 5、由浅入深研究某个类别电路。 例如门铃电路,我们可以先掌握简单门铃电路的原理,然后再进一步研究简单变调门铃电路、双音调门铃电路的原理,因为后面 两种类型的门铃电路是在简单门铃电路基础上加以改进扩充而形成的。如图1,是光控和声控延时开关电路,我们可以先从相对简单的光控开关电路开始研究,在此 基础上再研究光控延时开关电路,最后再研究声光双控延时开关电路就相对容易些了。 电路简介 由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路,称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差,电路连通时即可工作。电流的存在可以通过一些仪器测试出来,如电压表或电流表偏转、灯泡发光等;按照流过的电流性质,一般把它分为两种:直流电通过的电路称为“直流电路”,交流电通过的电路称为“交流电路”。 电路分析方法盘点 1、直流等效电路分析法 在分析电路原理时,要搞清楚电路中的直流通路和交流通路。直流通路是指在没有输入信号时,各半导体三极管、集成电路的静态偏置,也就是它们的静态工作点。交流电路是指交流信号传送的途径,即交流信号的来龙去脉。 在实际电路中,交流电路与直流电路共存于同一电路中,它们既相互联系,又互相区别。 直流等效分析法,就是对被分析的电路的直流系统进行单独分析的一种方法,在进行直流等效分析时,完全不考虑电路对输入交流信号的处理功能,只考虑由电源直流电压直接引起的静态直流电流、电压以及它们之间的相互关系。 直流等效分析时,首先应绘出直流等效电路图。绘制直流等效电路图时应遵循以下原则:电容器一律按开路处理,能忽略直流电阻的电感器应视为短路,不能忽略电阻成分的电感器可等效为电阻。取降压退耦后的电压作为等效电路的供电电压;把反偏状态的半导体二极管视为开路。 2、交流等效电路分析法: 交流等效电路分析法,就是把电路中的交流系统从电路分分离出来,进行单独分析的一种方法 。 交流等效分析时,首先应绘出交流等效电路图。绘制交流等效电路图应遵循以下原则:把电源视为短路,把交流旁路的电容器一律看面短路把隔直耦合器一律看成短路。 3、时间常数分析法 时间常数分析法主要用来分析R,L,C和半导体二极管组成电路的性质,时间常数是反映储能元件上能量积累快慢的一个参数,如果时间常数不同,尽管电路的形式及接法相似,但在电路中所起的作用是不同的。常见的有耦合电路,微分电路,积分电路,钳位电路和峰值检波电路等。 4、频率特性分析法: 频率特性分析法主要用来分析电路本身具有的频率是否与它所处理信号的频率相适应。分析中应简单计算一下它的中心频率,上下限频率和频带宽度等。通过这种分析可知电路的性质,如滤波,陷波,谐振,选频电路等。 总结 以上是小编根据多年的学习、积累、摸索及实践并参考相关书籍及资料总结的几点电子电路原理图的识图方法,其中前面三种方法主要是分析具体电路的常用方 法,后面两种方法可供我们自学电路或进行教学时做以参考。这些方法有相通之处,即可以单独使用,也可以融会贯通。 当然,电子电路原理图的识图方法还有很多,如按照信号的流程和变化、先找熟悉的元器件或电路、化特殊为一般等,我们可以根据具体电路和个人识图习惯来进行选用。另外,我认为要想更好的识读电子 电路原理图,还需平时多看、多读、多分析、多理解各种电路图,积累适用于自己的识图方法。当然也可以多阅读相关方面的书籍及资料,图见多了,分析起来必然 更加得心应手,同时还应多向有经验的同行请教学习,这些都可以不断提高自己的识图水平,使自己能够快速、准确地读懂电路原理图。

    时间:2018-05-02 关键词: 电子元器件 电子电路 电源电路

  • 详解基于GaAs PIN二极管的宽带大功率单片单刀双掷开关

    详解基于GaAs PIN二极管的宽带大功率单片单刀双掷开关

    PIN二极管广泛应用于限幅器、开关、衰减器、移相器等控制电路中。与MESFET和PHEMT器件相比较,PIN二极管具有插入损耗低、截止频率高、功率容量大的特点,特别适合于制作性能优异的宽带大功率控制电路。文献[1]就是采用GaAs PIN二极管制作了一款宽带大功率单刀双掷开关,但由于是混合集成电路形式,导致开关模块体积较大。 本文采用河北半导体研究所GaAs PIN工艺成功开发出一款宽带大功率单片单刀双掷开关。该单片开关集成了GaAs PIN二极管、电容、电感和电阻元件。在6~18 GHz范围内插入损耗(IL)小于1.45 dB,隔离度大于28 dB;在连续波输入功率37 dBm,12 GHz条件下测试输出功率仅压缩0.5 dB。由于采用单片制作工艺,在具有大功率处理能力的情况下又大大缩减了电路面积。 1 PIN二极管制作工艺 本论文的PIN二极管采用垂直结构。为使PIN二极管具有较好的微波特性,在进行材料外延生长时控制p+层、n+层的掺杂浓度大于2.5×1018,降低金属一半导体欧姆接触电阻;i层的厚度为3 μm,载流子浓度接近3×1014,使二极管的i层耗尽电容和功率容量达到一个最佳平衡点。图1为最终制作的GaAs PIN二极管结构图(a)和实物照片(b)。   2 单刀双掷开关电路设计 精确的模型是设计电路的基础。如图2所示,GaAs PIN二极管在正压偏置状态下等效为电阻Rp,负压偏置状态下等效为电容Cr和电阻Rn串联。其中Rp≈Rn,是p+层、n+层和i层正向导通电阻之和,Cr为i层反向偏置电容。在进行单片开关电路设计前先进行一次PIN二极管模型版流片。二极管分为串联和并联两大类,每类尺寸由小到大共有15种。通过在片测量提取每种二极管正、反两个偏置状态的S参数,建立了完整的PIN二极管小信号模型。   单刀双掷开关通常有串联式、串并联混合式、并联式三种结构。其中前两种结构中的串联PIN二极管会使开关电路在小功率状态下就开始压缩,要想制作大功率开关只能采用并联式结构。图3是并联式单刀双掷开关原理图。输入端口接一50 Ω微带线,C1是隔直电容,防止两个输出支路的偏置电压互相干扰;根据公式Zc=1/jωC,为了减小导通状态下的插入损耗,C1应具有很大的容值。偏置电压端口加负压,二极管D1处于反向偏置状态,等效为一小电容,D1、微带线L1和L2组成带通滤波器,整个支路处于导通状态;偏置电压端口加正压,D1处于正向偏置状态,等效为一小电阻,D1、微带线L1和L2组成的带通滤波器处于失配状态,把大部分输入功率反射回去,整个支路处于隔离状态。电感L、电容C2和微带线L3组成输出匹配电路。整个开关电路采用AdvancedDesign System软件、原理图仿真与电磁场仿真相结合的方法进行设计。   3 小信号与功率特性测试 图4为经过加工后的芯片照片,芯片面积为2.3 mm×1.4 mm。图5为微波在片测试系统框图。在±5 V条件下,经过微波在片小信号测试,该单刀双掷开关在6~18 GHz内尼<1.45 dB,隔离度(ISO)大于28 dB,输入输出驻波在6~14 GHZ内大于10 dB,在14~18 GHz内大于7.5 dB。图6为小信号测试曲线。   开关的微波功率特性需要把芯片装入夹具中进行测试。图7为装配完成的开关被测件。图8为功率测试平台框图,信号源提供的连续波信号经过行波管放大器放大加在开关的输入端口,隔离器防止放大器被开关反射回来的功率烧毁,开关的输出端口接衰减器,用来保护功率计探头,通过功率计可以得出开关的功率特性。图9为12 GHz条件下功率特性测试曲线,可见在37 dBm出功率仅压缩0.5 dB。     4 结论 本文报道的宽带大功率单片单刀双掷开关芯片是在河北半导体研究所工艺流片完成的。在±5 V条件下、6~18 GHz内测试插入损耗小于1.45 dB,隔离度大于28 dB,反射损耗大于7.5 dB,12 GHz频点测试P1dB大于5 W。在4英寸(100 mm)的晶圆上开关成品率达到70%以上,具有非常好的工程应用前景。

    时间:2018-04-19 关键词: pin 二极管 gaas 单刀双掷开关 电源电路

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