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  • 当开关电源出现故障的时候,你知道该怎么做吗?

    当开关电源出现故障的时候,你知道该怎么做吗?

    在生活中,你可能接触过各种各样的电子产品,那么你可能并不知道它的一些组成部分,比如它可能含有的开关电源,那么接下来让小编带领大家一起学习开关电源。 开关电源作为一种电源转换设备在生活中随处可见,而一般人很少会知道它的基本常识和作用有哪些。开关电源是一种小型便携式电源转换设备,一般由外壳、开关、电源变压器和整流电路组成。可分为交流输出型和直流输出型,一般有插墙式和桌面式两种类型。常常应用于手机、照相机、电脑、游戏机等电子设备当中。 开关电源是各种电子设备必不可缺的组成部分,其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。 我们中国的标准供电是220V交流电,而我们使用的小功率电子设备基本上是无法承受这样的电压的,所以需要电源转换设备把220V交流电转换为各种电子设备能接受的电压。而开关电源就是作为这样的一种电源转换设备的存在为电子设备进行转换。 由于开关电源内部关键元器件工作在高频开关状态,功耗小,转化率高,且体积和重量只有线性电源的20%—30%,故目前它已成为稳压电源的主流产品。 开关电源指的是通过现代电子技术来控制开启闭合从而电流正常输出的一种电源器件。开关电源的核心部件就是脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET。随着现代电子技术的不断前进,开关电源技术也在不断的更新发展的不断发展。开关电源所体现出的高效节能,便捷低成本正是我们人类所追求的。开关电源被广泛运用到各种电子产品设备上,很显然开关电源已经成了电子器件中必不可少的一部分。 无输出,保险管正常,这种现象说明开关电源未工作或进入了保护状态。首先要测量电源控制芯片的启动脚是否有启动电压,若无启动电压或者启动电压太低,则要检查启动电阻和启动脚外接的元件是否漏电,此时如电源控制芯片正常,则经上述检查可以迅速查到故障。 当在开关电源的使用当中,久而久之出现一些故障也是在所难免的,那么关于开关电源具有哪些常见的故障,该如何解决呢? 在开关电源的使用中,常常会发生保险丝熔断、电压输出不稳定、无直流电压输出、电源负载能力降低等故障,发生问题之后,都会有一些表现,能够帮助使用者找到用户的原因,并且做好维修保养甚至是更换。 保险烧或炸,主要检查300V上的大滤波电容、整流桥各二极管及开关管等部位,抗干扰电路出问题也会导致保险烧、发黑。 保险丝熔断是常见的问题,元器件和开路电源的损坏时发生这一问题最大的原因,在产品发生保险丝熔断的情况下,不要让维修人员随便的更换了保险丝之后,就立刻开机,没有排除其熔断的原因,盲目的开机很有可能出现二次熔断,在计算机中使用的电源如果经常性的出现电源断电的情况,如果在硬盘告诉写入的情况下,就容易导致硬盘的损伤,得不偿失。保险丝的损坏一般都是元件发生了问题,解决了根本的问题,才能避免再次发生这种情况。 有输出电压,但输出电压过高,这种故障一般来自于稳压取样和稳压控制电路。在直流输出、取样电阻、误差取样放大器如TL431、光耦、电源控制芯片等电路共同构成一个闭合的控制环路,任何一处出问题就会导致输出电压升高。 负载能力差一般发生在工作时间较长的电源中,长期使用的老化现象也是导致发生这一情况最大的原因,在使用中由于电源内部是会有一部分的热量散发不出去的,所以电源更换也是有一定频率的,各种元器件在使用中发生老化是正常现象,工作不稳定就是出现在这样的时候,所以在日常的使用中,散热问题解决比较好的情况下,使用寿命是可以有效地延长的。在发生开关电源负载能力较差的情况下,往往会是二极管漏电引起的,不排除其损坏的情况,而电容损坏也是经常发生的。 输出电压过低 除稳压控制电路会引起输出电压低,还有下面一些原因也会引起输出电压低:开关电源负载有短路故障(特别是DC/DC变换器短路或性能不良等),此时,应该断开开关电源电路的所有负载,以区分是开关电源电路还是负载电路有故障。 电压输出不稳定问题发生也是相当经常的。维修人员一般在检查故障的时候,都会首先看保险丝是不是完好,如果保险丝完好的情况下,还是有电压不稳定情况的出现,证明电路中有短路的现象, 并且也有可能是过压引起的。在利用万用表检测时候,也会发现二极管已经击穿了,而短路往往也是其引起的。 相信通过阅读上面的内容,大家对开关电源有了初步的了解,同时也希望大家在学习过程中,做好总结,这样才能不断提升自己的设计水平。

    时间:2020-11-10 关键词: 开关电源 保险丝 pwm

  • 通过现在的开关电源的发展看未来发展

    通过现在的开关电源的发展看未来发展

    在科学技术高度发达的今天,各种各样的高科技出现在我们的生活中,为我们的生活带来便利,那么你知道这些高科技可能会含有的数字化电源吗? 说到开关电源,也就是一种相对线性的电源,它通过使用先进电力电子技术控制开关时间比并保持稳定输出电压的电源。它通常由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET组成。 随着电力电子技术的发展和创新,开关电源技术不断创新。 目前,开关电源由于体积小,重量轻,效率高,几乎在所有电子设备中得到广泛应用。它是电子信息产业快速发展不可或缺的供电方式。 开关电源发展趋势 高频化是目前开关电源技术发展的主要方向之一,也是高频开关整流器发展的主要趋势之一。但随着开关频率的提高,功率器件的开关损耗将成比例地增加。所以在开关颇率较高时,需采取非常有效的“软化”措施,尽可能降低器件的开关损耗。 开关电源发展趋势已经离不开小、薄了,而在近几年的发展趋势看来,已经开始往低噪音和低能耗的方向发展了,各种开关电源研发团队不断地拓展着着市场,解决着其中出现的技术和工艺问题,对于环保问题的解决,也受到了各种各样的市场欢迎,节约电能,避免过多废气的排出。其实电源并不是容易损坏的设备,在使用中,因为高效、低能耗、低噪音、抗干扰能力实现,目前加上厂家之间的联合生产,已经有越来越多的产品,通过技术打开了市场。 模块式结构除了具有很强的适应性外,还有一些很重要的优点,如:系统初始投资少、扩容非常方便、安装运输方便、冗余方式工作额外投入很少、维护快捷方便等。目前绝大多数通信电源厂家均采用模块化设计叫,并已形成系列化,其单体整流器模块 绿色化的开关电源产品将得到广泛应用。绿色开关电源产品具体是指显著的节省电能和不对用电网络产生污染。21世纪的节点和环保要求,将使多种智能开关电源技术得到广泛应用,使电源供给结构由集中式向分布式发展。 智能化是现代通信系统对其基础供电电源高标准要求的必然结果,是新型单片机技术在开关电源领域应用的完美体现。 小型的高频开关电源及其技术成为现代供电系统的主流。电源的小型化、减轻重量对便携式电子设备(如移动电话,数字相机等)尤为重要。因此,提高开关电源的功率密度和电源转换效率,使之小型化、轻量化、是人们不断努力追求的目标。高频化、软开关技术作为电源小型化的主要技术手段之一,近年来是国际电力电子界研究的热点之一。 目前高频开关整流器产品在设计时需满足的标准,除自身规范要求外,主要有电磁兼容标准和安全标准两种。 数字化电源将开关电源的高效与数字芯片的智能控制相结合,并运用适当算法对电压、电流进行调整。数字电源与模拟电源相比,对电流检测误差可以进行精确的数字校正,电压检测更精确;可以实现快速,灵活的控制设计。 随着技术的进步,特别是功率器件的更新换代,功率变换技术的不断改进,新型电磁材料的不断使用,控制方法的不断改进,以及相关学科的技术不断发展,开关电源已经成为多学科技术相融合的产物。 为了提高系统的可靠性,整机厂家与元器件厂家合作开发“用户专用”功率模块成为一种趋势。也就是将一台整机的几乎所有硬件都已芯片的形式安装到一个模块中,使大量元器件之间不再有传统的引线相连,把寄生参数降到最小,从而把电源元器件和功率器件承受的电应力降至最低,达到提高系统设备可靠性的目的。 以上就是数字化电源的一些值得大家学习的详细资料解析,希望在大家刚接触的过程中,能够给大家一定的帮助,如果有问题,也可以和小编一起探讨。

    时间:2020-11-10 关键词: 数字芯片 开关电源 pwm

  • 什么是电压控制方法PWM和PFM?你知道吗?

    什么是电压控制方法PWM和PFM?你知道吗?

    什么是PWM和PFM?它有什么区别?针对开关稳压器的基础,介绍电压控制方法。不论开关稳压器与否,电压稳压器的功能为产生稳定化的输出电压。为此,已在“反馈控制方式”一项中说明,必须将输出电压反馈至控制电路来进行环路控制。在这里,要说明的是、有关电压控制的方式,例如该进行何种控制才能将输入电压调整为5V等。 开关稳压器如名称所示,是借着开关输入电压,也就是ON/OFF来转换成所希望的输出电压。此结构已在“工作原理”一项中说明,简单来说就是开关后平均化以均衡已设定输入电压的输出电压。此输入电压的开关法主要有2個方法。 ・PWM控制(脉冲宽度调制) PWM是最普通的电压控制方法。在恒定周期下,将开关设为ON,从输入截取符合输出所需功率的部分。因此,ON和OFF的比率、占空比会随必要的输出功率而变化。 由于频率恒定,故有可预测即将产生的开关噪声、滤波器处理容易等优点。其缺点是,由于频率恒定,重负载时和轻负载时的开关次数都相同,自我消耗电流不变,故轻负载时开关损耗是主要损耗而效率降低。 ●频率恒定根据占空比调整输出电压 频率恒定,易于过滤噪声 频率恒定,轻负载时开关损耗效率显著恶化 ・PFM控制(脉冲频率调制) PFM有固定ON时间型和固定OFF时间型。以固定ON时间型为例(下图参考),ON时间恒定OFF时间变化。 换句话说,接下来一直到ON之前的时间会改变。当负载变大时,将会随着负载增加时间内的ON次数。也就是说,重负载时频率会变高,轻负载时频率会变低。 其优点是,轻负载时无需增加功率,开关频率变低,开关次数减少,开关损耗减少,故轻负载时也可维持高效率。其缺点是,频率会变化,开关相关噪声不稳定且难以滤波。噪声难消除。此外,频率一进入可听带20kHz时有可能会发生声响等对音响设备的S/N造成影响。从这个意义来说,PWM比较容易操作。 ●ON(或OFF)时间设为恒定,调整OFF(或ON)时间 轻负载时会降频率工作,故开关损耗会减少而维持效率 频率不稳定,故噪声滤波困难而有进入听觉范围的可能性 利用哪一方,必须在理解各特性后权衡,不过有些IC为了能够利用双方的优点,于稳定工作时采PWM工作,于轻负载时开关成PFM来维持效率。 ●PWM和PFM的效率特性示意图 PWM轻负载时恒定周期开关,故效率低下。 PFM轻负载时会降频率工作,故开关损耗减少而维持效率。 有些IC于稳定工作时采PWM工作,于轻负载时开关成PFM来维持效率。 关键要点: ・PWM(脉冲宽度调制),频率恒定通过ON/OFF的时间比(占空比)控制。 ・PFM(脉冲频率调制),脉冲的ON(或OFF时间)恒定通过OFF时间(或ON时间)变化控制。 ・理解优缺点区分使用。 ・双方控制切换使用,越来越多加入详细控制模式的IC。以上就是PWM和PFM解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-27 关键词: 电压稳压器 开关稳压器 pwm

  • PWM电机调速原理

    电机是重要的执行机构,可以将电能转化为机械能,从而驱动被控设备的转动或者移动,在我们的生活中应用非常广泛。 例如,应用在电动工具、电动平衡车、电动园林工具、儿童玩具中。 直流电机的实物图如下图所示。 1-直流电机实物图 对于普通的直流电机,在其两个电极上接上合适的直流电源后,电机就可以满速转动,电源反接后,电机就反向转动。 但是在实际应用中,我们需要电机工作在不同的转速下,该如何操作呢? 1 直流电机的调速原理 我们可以做这样的实验,以24V直流电机为例,在电机两端接上24V的直流电源,电机会以满速转动,如果将24V电压降至2/3即16V,那么电机就会以满速的2/3转速运转。 由此可知,想要调节电机的转速,只需要控制电机两端的电压即可。 以三极管作为驱动器件驱动小功率的电机,其电路原理图如下图所示。 电机作为负载接在三极管的集电极上,基极由单片机控制。 2-直流电机调速原理图 当单片机输出高电平时,三极管导通,使得电机得电,从而满速运行; 当单片机输出低电平时,三极管截止,电机两端没有电压,电机停止转动。 那如何使电机两端的电压发生变化,进而控制电机的转速呢? 只要单片机输出占空比可调的方波,即PWM信号即可控制电机两端的电压发生变化,从而实现电机转速的控制。 2 PWM信号调速的原理 所谓PWM,就是脉冲宽度调制技术,其具有两个很重要的参数: 频率和占空比。 频率,就是周期的倒数; 占空比,就是高电平在一个周期内所占的比例。 PWM方波的示意图如下图所示。 3-PWM的基本参数 在上图中,频率F的值为1/(T1+T2),占空比D的值为T1/(T1+T2)。 通过改变单位时间内脉冲的个数可以实现调频; 通过改变占空比可以实现调压。 占空比越大,所得到的平均电压也就越大,幅值也就越大; 占空比越小,所得到的平均电压也就越小,幅值也就越小。 动图演示如图4所示。 4-PWM调压演示 通过以上原理就可以知道,只要改变PWM信号的占空比,就可以改变直流电机两端的平均电压,从而实现直流电机的调速。 前文说过,改变电机两端的电源极性可以改变电机的转速,那么电路如何实现电机的正反转调速呢? 这需要通过H桥电路来实现。 H桥的电路原理如下图所示。 5-H桥驱动电机电路 H桥电路由四个功率电子开关构成,可以是晶体管也可以是MOS管。 电子开关两两构成桥臂,在同一时刻只要对角的两个电子开关导通,另外两个截止,且每个桥臂的上下管不能同时导通。 通过这个电路就可以实现电机的正反转调速。 3 PWM如何实现电机的正转调速 要实现电机的正转只需要做如下设置即可: A控制端: 高电平,控制三极管Q4导通; B控制端: 高电平,控制三极管Q3截止; C控制端: 低电平,控制三极管Q1导通; D控制端: 低电平,控制三极管Q2截止; 通过以上操作,即实现三极管Q2和Q3截止,三极管Q1和Q4导通,电流的流向如下: VCC→Q1→电机→Q4→GND,实现了电机的正转。 6-H桥驱动电机正转调速电路 在这种情况下要实现电机转速的调节,只需要给Q4的基极加载PWM信号即可。 4 PWM如何实现电机的反转调速 要实现电机的反转只需要做如下设置即可: A控制端: 低电平,控制三极管Q4截止; B控制端: 低电平,控制三极管Q3导通; C控制端: 高电平,控制三极管Q1截止; D控制端: 高电平,控制三极管Q2导通; 通过以上操作,即实现三极管Q1和Q4截止,三极管Q2和Q3导通,电流的流向如下: VCC→Q3→电机→Q2→GND,实现了电机的反转。 7-H桥驱动电机反转调速电路 在这种情况下要实现电机转速的调节,只需要给Q2的基极加载PWM信号即可。 5 电机专用驱动IC和分离元器件电路的对比 目前有很多电机专用驱动IC,体积小、控制简单,比用分离元器件所搭建的电路占有更大的优势。 专用IC优势之一:死区控制更容易 使用分离元器件时,必须要严格控制死区时间,也就是绝对不能让每个桥臂上的电子开关同时导通,这样容易导致电源短路,电流过大把两个电子开关烧坏。 而专用的驱动IC都有死区控制,比分离元器件电路更安全。 8-电机专用驱动IC 专用IC优势之二:器件体积更小 分离元器件所搭建的驱动电路,所使用的元器件数目较多,体积较大。 而专用驱动IC只需要一颗芯片即可,大大减小了体积、节省了PCB空间,使电路调试更容易。 关注微信公众号『玩转嵌入式』,后台回复“128”获取干货资料汇总,回复“520”了解我。 精彩技术文章推荐 01 |功率电感在升压电路中的作用 02 |设计电路时如何选取电容? 03 |什么是上拉电阻、下拉电阻 04 |电路的守护神:二极管与八大电路保护元器件 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-10-26 关键词: 电机 pwm

  • 关于主动式PFC电源的一些有点,你了解吗?

    关于主动式PFC电源的一些有点,你了解吗?

    什么是主动式PFC电源?它有什么特点?通常来说主动式PFC可以省电真的是这个样子么,下面小编来和你分析一波,主动式PFC在结构上来说基本就是一个通过PWM控制电流波形的AC/DC整流器,交流输入通过整流桥进行整流,然后PWM触发主动PFC电路中的MosFET管,分离中间直流电压到恒定脉冲序列,随后这些脉冲信号通过滤波电容,将相对平顺的电流送到主开关电路。 此外我们可以在主动式PFC电路中看到一个体积相对较大的电感线圈,这个电感线圈可以对电流起到缓冲和梳理的作用,当然它在体积和重量上比起被动式PFC的电感要小很多。 以先马金牌500W模组版为例的主动式PFC电源,PF值可以轻松达到0.9以上 从设计结构上来说,主动式PFC显然比被动式PFC更复杂,成本也更高。但是主动式PFC有着更宽广的电压适应能力,在电压波动较大的情况下仍然可以稳定工作,不少产品甚至直接支持110V到220V电压的输入。同时在功率因数校正的效果上,主动式PFC也有凌驾于被动式PFC,可以轻松达到0.9以上,部分高端产品甚至可以实现无限接近于1的效果。 此外由于主动式PFC电路的体积和重量都远小于被动式PFC,随着电源额定功率的提升,其在体积和重量上的变化也不会很大,因此在被动式PFC电源上“越重越好”的标准其实并不适合主动式PFC电源。 在主动式PFC电源刚刚步入主流的时候,又不少厂商为了宣传自家的主动式PFC电源产品,都纷纷打出了“主动式PFC电源更加省电”的旗帜,引导消费者选择采用主动式PFC设计的产品。但事实上是不是这样呢?主动式PFC电源就一定比被动式PFC电源省电吗? 如果从宏观的角度来看,确实是这样没错的。同样是200W的有效功率,采用被动式PFC设计、PF值为0.8的PC电源需要消耗250W的视在功率,而采用主动式PFC设计、PF值为0.9的PC电源则只需要222W的视在功率,如果说视在功率相当于发电机的输出功率,那主动式PFC电源对发电机造成的负荷就更低,自然也就是更省电了。 然而这样的省电对于消费者而言并没有什么实际意义,因为我们的电表只统计有效功率,并不是统计视在功率,换句话说你只需要为有效功率付电费,因此不管是主动式PFC、被动式PFC还是没有PFC,只要有效功率相同,电表上走的数字就是相同的,消费者需要支付的电费也是相同的。 真正能让你省电费的参数是电源的转换效率,这个转换效率直接影响电源有效功率的高低,在相同的输出负载下,转换效率更高的电源所需要的有效功率越低,你需要付的电费自然也越少了。 我们为什么要选择主动式PFC电源? 如果仅仅是从省电费的角度来考虑,电源是采用主动式PFC、被动式PFC甚至是有无PFC都没有什么关系,因为省钱与否的关键是在电源的转换效率。但是实际与理论总是有一些差别的,从客观事实来说,同样额定功率的电源产品,主动式PFC电源大部分确实有着比被动式PFC产品更高的转换效率,因为前者往往在做工、用料和架构上都会有更高的水平,品质也会更好,所以主动式PFC电源产品在客观上确实要更省电费,虽然两者没有必然的联系。 此外主动式PFC电源对交流输入电压的适应性也更强,基本上目前的宽幅电源都采用了主动式PFC设计,这样在电压波动比较大环境下,主动式PFC电源仍然可以保持稳定的输出。而被动式PFC电源对输入电压的稳定性有一定的要求,电压浮动的适应范围往往不如主动式PFC产品,在输入电压起伏较大的环境下可能无法正常工作。 另外选择主动式PFC电源也是一种环保观念,由于其PF值更接近于1,因此它对电网的负荷和污染也会更低,有利于减少不必要的能量消耗。现在PC电源中的80Plus认证不仅对产品的转换效率有要求,它还同时要求PC电源的PF值在0.9以上,因此80Plus认证在一定程度上也是对电源产品在环保贡献上的肯定。以上就是主动式PFC电源解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-25 关键词: pfc 整流器 pwm

  • 东芝推出新款采用PWM控制的双H桥直流有刷电机驱动IC,推荐应用为移动设备和家用电器

    东芝推出新款采用PWM控制的双H桥直流有刷电机驱动IC,推荐应用为移动设备和家用电器

    中国上海,2020年10月22日——东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,推出H桥电机驱动IC“TC78H660FNG”,且采用了TSSOP16封装和广泛使用的引脚分配。这是东芝直流有刷电机和步进电机驱动产品系列中的最新成员,适用于包括移动设备和家用电器在内的众多应用。 东芝的新一代DMOS工艺让TC78H660FNG能够在最大额定值为18V/2.0A[1]时实现低至0.48Ω的导通电阻,较东芝的现有产品发热更低。 新款驱动内置了用于驱动内部逻辑电路的稳压电源,可使用2.5V至16V的单电源来驱动电机。其应用范围广泛,其中包括由3.7V锂离子电池供电的移动设备、5V USB供电的设备以及由12V电压供电的家电系统设备。此外,它也支持1.8V的低压接口。 特性: Ø 单电源驱动,简单的PWM控制 Ø 导通电阻低,较东芝的现有产品发热更低(Ron=0.48Ω(高侧+低侧:典型值)@VM=12V,Ta=25℃) Ø 电流消耗低(超低待机电流:0.1mA或更低@Ta=25℃) 应用: Ø 电池供电移动设备,包括机器人和玩具;家用电器,包括冰箱、智能电表等 主要规格:

    时间:2020-10-22 关键词: 东芝 电机驱动 pwm

  • pwm如何进行调制?5种pwm调制方式介绍

    pwm如何进行调制?5种pwm调制方式介绍

    对于电子专业的朋友来说,pwm早已耳熟能详。pwm技术的发展极大程度上推动了社会的进步。上篇文章中,小编对pwm的3种调制方式有所介绍。本文中,小编将对其余5种pwm调制方式进行讲解。如果你对pwm具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、空间电压矢量控制PWM 空间电压矢量控制PWM(SVPWM)也叫磁通正弦PWM法。它以三相波形整体生成效果为前提,以逼近电机气隙的理想圆形旋转磁场轨迹为目的,用逆变器不同的开关模式所产生的实际磁通去逼近基准圆磁通,由它们的比较结果决定逆变器的开关,形成PWM波形。此法从电动机的角度出发,把逆变器和电机看作一个整体,以内切多边形逼近圆的方式进行控制,使电机获得幅值恒定的圆形磁场(正弦磁通)。具体方法又分为磁通开环式和磁通闭环式。磁通开环法用两个非零矢量和一个零矢量合成一个等效的电压矢量,若采样时间足够小,可合成任意电压矢量。此法输出电压比正弦波调制时提高15%,谐波电流有效值之和接近最小。磁通闭环式引入磁通反馈,控制磁通的大小和变化的速度。在比较估算磁通和给定磁通后,根据误差决定产生下一个电压矢量,形成PWM波形。这种方法克服了磁通开环法的不足,解决了电机低速时,定子电阻影响大的问题,减小了电机的脉动和噪音。但由于未引入转矩的调节,系统性能没有得到根本性的改善。 二、矢量控制PWM 矢量控制也称磁场定向控制,其原理是将异步电动机在三相坐标系下的定子电流Ia,Ib及Ic,通过三相/二相变换,等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1及Ib1,再通过按转子磁场定向旋转变换,等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1及It1(Im1相当于直流电动机的励磁电流;It1相当于与转矩成正比的电枢电流),然后模仿对直流电动机的控制方法,实现对交流电动机的控制。其实质是将交流电动机等效为直流电动机,分别对速度、磁场两个分量进行独立控制。通过控制转子磁链,然后分解定子电流而获得转矩和磁场两个分量,经坐标变换,实现正交或解耦控制。 但是,由于转子磁链难以准确观测,以及矢量变换的复杂性,使得实际控制效果往往难以达到理论分析的效果,这是矢量控制技术在实践上的不足。此外.它必须直接或间接地得到转子磁链在空间上的位置才能实现定子电流解耦控制,在这种矢量控制系统中需要配置转子位置或速度传感器,这显然给许多应用场合带来不便。 三、直接转矩控制PWM 1985年德国鲁尔大学Depenbrock教授首先提出直接转矩控制理论(DirectTorqueControl简称DTC)。直接转矩控制与矢量控制不同,它不是通过控制电流、磁链等量来间接控制转矩,而是把转矩直接作为被控量来控制,它也不需要解耦电机模型,而是在静止的坐标系中计算电机磁通和转矩的实际值,然后,经磁链和转矩的Band-Band控制产生PWM信号对逆变器的开关状态进行最佳控制,从而在很大程度上解决了上述矢量控制的不足,能方便地实现无速度传感器化,有很快的转矩响应速度和很高的速度及转矩控制精度,并以新颖的控制思想、简洁明了的系统结构、优良的动静态性能得到了迅速发展。 四、非线性控制PWM 单周控制法又称积分复位控制(IntegraTIonResetControl,简称IRC),是一种新型非线性控制技术,其基本思想是控制开关占空比,在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例。该技术同时具有调制和控制的双重性,通过复位开关、积分器、触发电路、比较器达到跟踪指令信号的目的。单周控制器由控制器、比较器、积分器及时钟组成,其中控制器可以是RS触发器,其控制原理如图1所示。图中K可以是任何物理开关,也可是其它可转化为开关变量形式的抽象信号。 单周控制在控制电路中不需要误差综合,它能在一个周期内自动消除稳态、瞬态误差,使前一周期的误差不会带到下一周期。虽然硬件电路较复杂,但其克服了传统的PWM控制方法的不足,适用于各种脉宽调制软开关逆变器,具有反应快、开关频率恒定、鲁棒性强等优点,此外,单周控制还能优化系统响应、减小畸变和抑制电源干扰,是一种很有前途的控制方法。 五、谐振软开关PWM 传统的PWM逆变电路中,电力电子开关器件硬开关的工作方式,大的开关电压电流应力以及高的du/dt和di/dt限制了开关器件工作频率的提高,而高频化是电力电子主要发展趋势之一,它能使变换器体积减小、重量减轻、成本下降、性能提高,特别当开关频率在18kHz以上时,噪声将已超过人类听觉范围,使无噪声传动系统成为可能。 谐振软开关PWM的基本思想是在常规PWM变换器拓扑的基础上,附加一个谐振网络,谐振网络一般由谐振电感、谐振电容和功率开关组成。开关转换时,谐振网络工作使电力电子器件在开关点上实现软开关过程,谐振过程极短,基本不影响PWM技术的实现。从而既保持了PWM技术的特点,又实现了软开关技术。但由于谐振网络在电路中的存在必然会产生谐振损耗,并使电路受固有问题的影响,从而限制了该方法的应用。 以上便是此次小编带来的“pwm”相关内容,通过本文,希望大家对上述提及的5种pwm调制方式具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。

    时间:2020-10-22 关键词: 调制方式 指数 pwm

  • pwm如何进行调制?3种pwm调制方式介绍

    pwm如何进行调制?3种pwm调制方式介绍

    pwm作为目前常用技术之一,在电子行业具备重要地位。前文中,小编对pwm的基本内容有所介绍。为增进大家对pwm的认识,本文将介绍3种pwm调制方式。如果你对pwm具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、相电压控制PWM 1.1等脉宽PWM法 VVVF(VariableVoltageVariableFrequency)装置在早期是采用PAM(PulseAmplitudeModulaTIon)控制技术来实现的,其逆变器部分只能输出频率可调的方波电压而不能调压。等脉宽PWM法正是为了克服PAM法的这个缺点发展而来的,是PWM法中最为简单的一种。它是把每一脉冲的宽度均相等的脉冲列作为PWM波,通过改变脉冲列的周期可以调频,改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。相对于PAM法,该方法的优点是简化了电路结构,提高了输入端的功率因数,但同时也存在输出电压中除基波外,还包含较大的谐波分量。 1.2随机PWM 在上世纪70年代开始至上世纪80年代初,由于当时大功率晶体管主要为双极性达林顿三极管,载波频率一般不超过5kHz,电机绕组的电磁噪音及谐波造成的振动引起了人们的关注。为求得改善,随机PWM方法应运而生。其原理是随机改变开关频率使电机电磁噪音近似为限带白噪声(在线性频率坐标系中,各频率能量分布是均匀的),尽管噪音的总分贝数未变,但以固定开关频率为特征的有色噪音强度大大削弱。正因为如此,即使在IGBT已被广泛应用的今天,对于载波频率必须限制在较低频率的场合,随机PWM仍然有其特殊的价值;另一方面则说明了消除机械和电磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作频率,随机PWM技术正是提供了一个分析、解决这种问题的全新思路。 1.3SPWM法 SPWM(SinusoidalPWM)法是一种比较成熟的、目前使用较广泛的PWM法。前面提到的采样控制理论中的一个重要结论:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本相同。SPWM法就是以该结论为理论基础,用脉冲宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形即SPWM波形控制逆变电路中开关器件的通断,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,通过改变调制波的频率和幅值则可调节逆变电路输出电压的频率和幅值。该方法的实现有以下几种方案。 1.3.1等面积法 该方案实际上就是SPWM法原理的直接阐释,用同样数量的等幅而不等宽的矩形脉冲序列代替正弦波,然后计算各脉冲的宽度和间隔,并把这些数据存于微机中,通过查表的方式生成PWM信号控制开关器件的通断,以达到预期的目的。由于此方法是以SPWM控制的,基本原理为出发点,可以准确地计算出各开关器件的通断时刻,其所得的波形很接近正弦波,但其存在计算繁琐,数据占用内存大,不能实时控制的缺点。 1.3.2硬件调制法 硬件调制法是为解决等面积法计算繁琐的缺点而提出的,其原理就是把所希望的波形作为调制信号,把接受调制的信号作为载波,通过对载波的调制得到所期望的PWM波形。通常采用等腰三角波作为载波,当调制信号波为正弦波时,所得到的就是SPWM波形。其实现方法简单,可以用模拟电路构成三角波载波和正弦调制波发生电路,用比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,就可以生成SPWM波。但是,这种模拟电路结构复杂,难以实现精确的控制。 1.3.3软件生成法 由于微机技术的发展使得用软件生成SPWM波形变得比较容易,因此,软件生成法也就应运而生。软件生成法其实就是用软件来实现调制的方法,其有两种基本算法,即自然采样法和规则采样法。 1.3.3.1自然采样法 以正弦波为调制波,等腰三角波为载波进行比较,在两个波形的自然交点时刻控制开关器件的通断,这就是自然采样法。其优点是所得SPWM波形最接近正弦波,但由于三角波与正弦波交点有任意性,脉冲中心在一个周期内不等距,从而脉宽表达式是一个超越方程,计算繁琐,难以实时控制。 1.3.3.2规则采样法 规则采样法是一种应用较广的工程实用方法,一般采用三角波作为载波。其原理就是用三角波对正弦波进行采样得到阶梯波,再以阶梯波与三角波的交点时刻控制开关器件的通断,从而实现SPWM法。当三角波只在其顶点(或底点)位置对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(即采样周期)内的位置是对称的,这种方法称为对称规则采样。当三角波既在其顶点又在底点时刻对正弦波进行采样时,由阶梯波与三角波的交点所确定的脉宽,在一个载波周期(此时为采样周期的两倍)内的位置一般并不对称,这种方法称为非对称规则采样。 规则采样法是对自然采样法的改进,其主要优点就是计算简单,便于在线实时运算,其中非对称规则采样法因阶数多而更接近正弦。其缺点是直流电压利用率较低,线性控制范围较小。 以上两种方法均只适用于同步调制方式中。 1.3.4低次谐波消去法 低次谐波消去法是以消去PWM波形中某些主要的低次谐波为目的的方法。其原理是对输出电压波形按傅氏级数展开,表示为u(ωt)=ansinnωt,首先确定基波分量a1的值,再令两个不同的an=0,就可以建立三个方程,联立求解得a1,a2及a3,这样就可以消去两个频率的谐波。 该方法虽然可以很好地消除所指定的低次谐波,但是,剩余未消去的较低次谐波的幅值可能会相当大,而且同样存在计算复杂的缺点。该方法同样只适用于同步调制方式中。 1.4梯形波与三角波比较法 前面所介绍的各种方法主要是以输出波形尽量接近正弦波为目的,从而忽视了直流电压的利用率,如SPWM法,其直流电压利用率仅为86.6%。因此,为了提高直流电压利用率,提出了一种新的方法--梯形波与三角波比较法。该方法是采用梯形波作为调制信号,三角波为载波,且使两波幅值相等,以两波的交点时刻控制开关器件的通断实现PWM控制。由于当梯形波幅值和三角波幅值相等时,其所含的基波分量幅值已超过了三角波幅值,从而可以有效地提高直流电压利用率。但由于梯形波本身含有低次谐波,所以输出波形中含有5次、7次等低次谐波。 二、线电压控制PWM 前面所介绍的各种PWM控制方法用于三相逆变电路时,都是对三相输出相电压分别进行控制的,使其输出接近正弦波,但是,对于像三相异步电动机这样的三相无中线对称负载,逆变器输出不必追求相电压接近正弦,而可着眼于使线电压趋于正弦。因此,提出了线电压控制PWM,主要有以下两种方法。 2.1马鞍形波与三角波比较法 马鞍形波与三角波比较法也就是谐波注入PWM方式(HIPWM),其原理是在正弦波中加入一定比例的三次谐波,调制信号便呈现出马鞍形,而且幅值明显降低,于是在调制信号的幅值不超过载波幅值的情况下,可以使基波幅值超过三角波幅值,提高了直流电压利用率。在三相无中线系统中,由于三次谐波电流无通路,所以三个线电压和线电流中均不含三次谐波。 除了可以注入三次谐波以外,还可以注入其他3倍频于正弦波信号的其他波形,这些信号都不会影响线电压。这是因为,经过PWM调制后逆变电路输出的相电压也必然包含相应的3倍频于正弦波信号的谐波,但在合成线电压时,各相电压中的这些谐波将互相抵消,从而使线电压仍为正弦波。 2.2单元脉宽调制法 因为,三相对称线电压有Uuv+Uvw+Uwu=0的关系,所以,某一线电压任何时刻都等于另外两个线电压负值之和。现在把一个周期等分为6个区间,每区间60°,对于某一线电压例如Uuv,半个周期两边60°区间用Uuv本身表示,中间60°区间用-(Uvw+Uwu)表示,当将Uvw和Uwu作同样处理时,就可以得到三相线电压波形只有半周内两边60°区间的两种波形形状,并且有正有负。把这样的电压波形作为脉宽调制的参考信号,载波仍用三角波,并把各区间的曲线用直线近似(实践表明,这样做引起的误差不大,完全可行),就可以得到线电压的脉冲波形,该波形是完全对称,且规律性很强,负半周是正半周相应脉冲列的反相,因此,只要半个周期两边60°区间的脉冲列一经确定,线电压的调制脉冲波形就唯一地确定了。这个脉冲并不是开关器件的驱动脉冲信号,但由于已知三相线电压的脉冲工作模式,就可以确定开关器件的驱动脉冲信号了。该方法不仅能抑制较多的低次谐波,还可减小开关损耗和加宽线性控制区,同时还能带来用微机控制的方便,但该方法只适用于异步电动机,应用范围较小。 三、电流控制PWM 电流控制PWM的基本思想是把希望输出的电流波形作为指令信号,把实际的电流波形作为反馈信号,通过两者瞬时值的比较来决定各开关器件的通断,使实际输出随指令信号的改变而改变。其实现方案主要有以下3种。 3.1滞环比较法 这是一种带反馈的PWM控制方式,即每相电流反馈回来与电流给定值经滞环比较器,得出相应桥臂开关器件的开关状态,使得实际电流跟踪给定电流的变化。该方法的优点是电路简单,动态性能好,输出电压不含特定频率的谐波分量。其缺点是开关频率不固定造成较为严重的噪音,和其他方法相比,在同一开关频率下输出电流中所含的谐波较多。 3.2三角波比较法 该方法与SPWM法中的三角波比较方式不同,这里是把指令电流与实际输出电流进行比较,求出偏差电流,通过放大器放大后再和三角波进行比较,产生PWM波。此时开关频率一定,因而克服了滞环比较法频率不固定的缺点。但是,这种方式电流响应不如滞环比较法快。 3.3预测电流控制法 预测电流控制是在每个调节周期开始时,根据实际电流误差,负载参数及其它负载变量,来预测电流误差矢量趋势,因此,下一个调节周期由PWM产生的电压矢量必将减小所预测的误差。该方法的优点是,若给调节器除误差外更多的信息,则可获得比较快速、准确的响应。目前,这类调节器的局限性是响应速度及过程模型系数参数的准确性。 以上便是此次小编带来的“pwm”相关内容,通过本文,希望大家对上述讲解的3种pwm调制方式具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。

    时间:2020-10-22 关键词: 调制方式 指数 pwm

  • 什么是pwm?pwm优点、原理、应用全解析

    什么是pwm?pwm优点、原理、应用全解析

    pwm在现代电子器件中使用较多,pwm作为控制技术之一,实现了自身价值。为增进大家对pwm的了解,本文将对pwm、pwm原理、pwm优点等内容予以介绍。如果你对pwm具有兴趣,不妨继续往下阅读哦。 一、PWM简介 脉冲宽度调制是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。 脉冲宽度调制是一种模拟控制方式,其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 PWM控制技术以其控制简单,灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为PWM控制技术发展的主要方向之一。其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定,是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。 二、PWM优点 PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的,无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时,也才能对数字信号产生影响。 对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点,而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM可以极大地延长通信距离。在接收端,通过适当的RC或LC网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。 总之,PWM既经济、节约空间、抗噪性能强,是一种值得广大工程师在许多设计应用中使用的有效技术。 三、PWM脉宽调制原理 脉宽调制技术是通过对逆变电路开关的通断控制来实现对模拟电路的控制的。脉宽调制技术的输出波形是一系列大小相等的脉冲,用于替代所需要的波形,以正弦波为例,也就是使这一系列脉冲的等值电压为正弦波,并且输出脉冲尽量平滑且具有较少的低次谐波。根据不同的需求,可以对各脉冲的宽度进行相应的调整,以改变输出电压或输出频率等值,进而达到对模拟电路的控制。 四、PWM同步调制简介 同步调制一N等于常数,并在变频时使载波和信号波保持同步 1.基本同步调制方式,fr变化时N不变,信号波一周期内输出脉冲数固定 2.三相电路中公用一个三角波载波,且取N为3的整数倍,使三相输出对称 3.为使一相的PWM波正负半周镜对称,N应取奇数 4.fr很低时,fc也很低,由调制带来的谐波不易滤除 5.fr,很高时,fc会过高,使开关器件难以承受 五、PWM同步调制优缺点 在改变f的同时成正比地改变fc,使K保持不变,则称为同步调制。 PWM采用同步调制的优点是:可以保证输出波 形的对称性。对于三相系统,为保持三相之间对称、互差120゜相位角,K应取3的整数倍;为保证双极性调制时每相波形的正、负半波对称,则该倍数应取奇数。由于波形的对称性,不会出现偶次谐波问题。但是,受开关器件允许的开关频率的限制,保持K值不变,在逆变器低频运行时,K值会过小,导致谐波含量变大。 使电动机的谐波损耗增加,转矩脉动相对加剧 六、PWM具体应用 1.PWM软件法控制充电电流 该方法的基本思想就是利用单片机具有的PWM端口,在不改变PWM方波周期的前提下,通过软件的方法调整单片机的PWM控制寄存器来调整PWM的占空比,从而控制充电电流。该方法所要求的单片机必须具有ADC端口和PWM端口这两个必须条件,另外ADC的位数尽量高,单片机的工作速度尽量快。在调整充电电流前,单片机先快速读取充电电流的大小,然后把设定的充电电流与实际读取到的充电电流进行比较,若实际电流偏小则向增加充电电流的方向调整PWM的占空比;若实际电流偏大则向减小充电电流的方向调整PWM的占空比。在软件PWM的调整过程中要注意ADC的读数偏差和电源工作电压等引入的纹波干扰,合理采用算术平均法等数字滤波技术。 2.PWM在推力调制中的应用 1962年,Nicklas等提出了脉冲调制理论,指出利用喷气脉冲对航天器控制是简单有效的控制方案,同时能使时间或能量达到最优控制。 脉宽调制发动机控制方式是在每一个脉动周期内,通过改变阀门在开或关位置上停留的时间来改变流经阀门的气体流量,从而改变总的推力效果,对于质量流率不变的系统,可以通过脉宽调制技术来获得变推力的效果。 脉宽调制通常有两种方法:第一种为整体脉宽调制,对控制对象进行控制器设计,并根据控制要求的作用力大小,对整个系统模型进行动态的数学解算变换,得出固定力输出应该持续作用的时间和开始作用时间;第二种为脉宽调制器,不考虑控制对象模型,而是根据输入进行“动态衰减”性的累加,然后经过某种算法变换后,决定输出所持续的时间。这种方式非常简单,也能达到输出作用近似相同。 脉宽调制控制技术结构简单、易于实现、技术比较成熟,俄罗斯已经将其成功地应用于远程火箭的角度稳定系统控制中。但是当调制量为零时,正反向的控制作用相互抵消,控制效率明显比变流率系统低。而且系统响应有一定的滞后,其开关的频率必须远大于KKV本身的固有频率,否则不但起不到调制效果,甚至会发生灾难性后果。 以上便是此次小编带来的“pwm”相关内容,通过本文,希望大家对pwm是什么以及pwm的优点、原理等具备一定的了解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。

    时间:2020-10-22 关键词: 原理 指数 pwm

  • 你了解BLDC电机换向吗?

    你了解BLDC电机换向吗?

    什么是BLDC电机换向?它有什么作用?BLDC电机的定义:一种采用直流电源并通过外部电机控制器控制实现电子换向的电机。BLDC电机与有刷电机不同之处就是BLDC 电机依靠外部控制器来实现换向。说通俗点,换向就是切换电机各相中的电流以产生运动的过程。有刷电机是指具有物理电刷的电机,其每转一次可实现两次换向过程,而 BLDC 电机无电刷配备,因此而得名。由于其设计特性,无刷电机能够实现任意数量的换向磁极对。 与传统有刷电机相比,BLDC 电机具有极大的优势。这种电机的效率通常可提高 15-20%;没有电刷物理磨损,因而能减少维护;无论在什么额定速度下都可以获得平坦的转矩曲线。 虽然 BLDC 电机并不是新发明,但由于需要复杂控制和反馈电路,所以广泛采用的进展较为缓慢。然而,由于近期半导体技术的发展、永磁体品质提升,以及对更高效率不断增长的需求,促使 BLDC 电机在大量应用中取代了有刷电机。BLDC 电机在许多行业找到了市场定位,包括白色家电、汽车、航空航天、消费、医疗、工业化自动设备和仪器仪表等。 随着行业朝着需要在更多应用中使用 BLDC 电机的方向发展,许多工程师不得不将目光投向该技术。虽然电机设计的基础要素仍然适用,但添加外部控制电路也增加了另一系列需考虑的设计事项。在诸多设计问题中,最重要的一点是如何获取电机换向的反馈。 电机换向 在深入探索 BLDC 电机反馈选项之前,先了解为什么需要它们至关重要。BLDC 电机可配置为单相、两相和三相;其中最常用的配置为三相。相数与定子绕组数相匹配,而转子磁极数根据应用需求的不同可以是任意数量。 因为 BLDC 电机的转子受旋转的定子磁极影响,所以须追踪定子磁极位置,以有效驱动三个电机相。为此,需使用电机控制器在三个电机相上生成六步换向模式。这六步(或换向相)移动电磁场,进而使转子永磁体移动电机轴。 图 1:BLDC 电机六步换向模式 通过采用这种标准电机换向序列,电机控制器即可利用高频率脉宽调制 (PWM) 信号,有效降低电机承受的平均电压,从而改变电机速度。 除此之外,这种设置通过让一个电压源用于各种各样的电机,大大提升了设计灵活性,即使直流电压源大大高出电机额定电压的情况也不例外。为了让此系统保持相对于有刷技术的效率优势,在电机和控制器之间需要安装非常严格的控制回路。 反馈技术的重要性就体现在这里;控制器要能保持对电机的精确控制,它必须始终掌握定子相对于转子的确切位置。预期和实际位置出现任何非对准或相移可能会导致意想不到的情况及性能下降。针对 BLDC 电机换向可采用许多方式来实现这种反馈,不过最常见的方式是使用霍尔效应传感器、编码器或旋转变压器。另外,某些应用也会依靠无传感器换向技术来实现反馈。 位置反馈 自无刷电机诞生以来,霍尔效应传感器一直是实现换向反馈的主力。因三相控制仅需要三个传感器且单位成本较低,所以单纯从 BOM 成本角度来看,它们往往是实现换向最经济的选择。 电机定子中嵌入了检测转子位置的霍尔效应传感器,这样就可以切换三相电桥中的晶体管来驱动电机。三个霍尔效应传感器输出一般标记为 U、V 和 W 通道。虽然霍尔效应传感器能够有效解决 BLDC 电机换向问题,但它们仅仅满足了 BLDC 系统一半所需。 图 2:三相桥式驱动器电路 虽然霍尔效应传感器能使控制器驱动 BLDC 电机,但遗憾的是,其控制仅限于速度和方向。在三相电机中,霍尔效应传感器只能在每个电循环内供角度位置。 随着磁极对数量的增加,每次机械转动的电循环数量也增加,而且随着 BLDC 的使用变得更加普及,对精确位置传感的需求也由此增加。为确保解决方案稳健且完整,BLDC 系统应提供实时位置信息,从而使得控制器不仅可以追踪速度和方向,还可以追踪行程距离和角度位置。 为满足对更严格位置信息的需求,常用的解决方案是向 BLDC 电机添加增量式旋转编码器。通常,除霍尔效应传感器之外,还会在相同的控制反馈回路系统中添加增量编码器。 其中霍尔效应传感器用于电机换向,而编码器则用于更加精确地追踪位置、旋转、速度和方向。由于霍尔效应传感器仅在每个霍尔状态变化时提供新的位置信息,所以其精度只达到每一电力循环六个状态; 而对双极电机而言,仅为每一机械循环六个状态。与能提供分辨率以数千 PPR(每转脉冲数)计的增量编码器(可解码为状态变化次数的四倍)相比,两者均需的必要性就显而易见了。 图 3:六步霍尔效应输出和梯形电机相位 然而,由于电机制造商目前必须将霍尔效应传感器和增量编码器都组装到他们的电机上,所以许多编码器制造商开始提供具有换向输出的增量编码器,通常我们简称为换向编码器。 这些编码器经过专门设计,不仅可以提供传统的正交 A 和 B 通道(以及某些情况下“每转一次”的索引脉冲通道 Z),还可以提供大多数 BLDC 电机驱动器所需的标准 U、V 和 W 换向信号。这样一来,电机设计师就可以省掉同时安装霍尔效应传感器和增量编码器的不必要步骤。 尽管该方法所具有的优势有目共睹,但此方法也做了很大的折衷。如上文所述,为使 BLDC 电机有效换向,必须掌握转子和定子的位置。这意味着必须小心谨慎地确保换向编码器的 U/V/W 通道与 BLDC 电机相位正确对准。 对于光盘上具有固定图案的光学编码器以及必须手动放置的霍尔效应传感器而言,实现 BLDC 电机正确对准的过程既反复、又耗时。对准方法还需要额外的设备,包括第二个电机和一个示波器。要对准一个光学编码器或一组霍尔效应传感器,必须使用第二个电机来反向驱动 BLDC 电机; 然后,当电机在第二个电机的作用下匀速旋转时,使用示波器监控三个电机相的反电动势(也称之为逆电动势或反电势)。编码器或霍尔效应传感器随后发出的 U/V/W 信号必须同示波器上的反电动势波形进行对照检查。 如果 U/V/W 通道和反电动势波形之间有任何差异,则必须进行相位调整。这个过程中,每台电机将耗费 20 多分钟的时间,并且需要大量的实验室设备进行操作,因此是使用 BLDC 电机的主要烦恼来源。虽然光学换向编码器通过仅安装一项技术而解决了安装负担,但光学换向编码器的实施也具有缺乏多功能性的缺点。 因为光学编码器使用其光盘中的固定图案,所以购买之前,电机磁极数、正交分辨率和电机轴的尺寸等都必须掌握清楚。 图 4:换向通道和电机相位理想对准 CUI Inc. 推出的增强型换向编码器可同时解决这两个问题。该编码器基于其 AMT 系列产品中采用的专利电容技术。光学编码器采用非常小的 LED,它们发出的光线透过光盘(带有特定间隔的槽口),从而生成输出图案。AMT 编码器原理与之类似,但不同之处在于 AMT 编码器不是通过 LED 传输光线,而是传输电场。 PCB 转子将替换光盘,该转子包含调节电场的正弦曲线图案。然后,调制信号的接收端回传信号到发射器,此时通过专有 ASIC 将此信号与原始信号进行比较。该技术与数字游标卡尺原理相同,具有极佳的可靠性和精度。 图 5:电容式编码器工作原理 AMT31 系列换向编码器提供增量输出 A/B/Z 和换向输出 U/V/W。设计包含电容式 ASIC 和板载 MCU 后,编码器就可以产生数字输出。这种方式具有非常重要的作用,因为它能允许用户按一下按钮即可按数字形式设置编码器的零位。 只需将 BLDC 电机锁定到所需的相位状态,并使用 AMT One Touch Zero? 模块或 AMT Viewpoint? 编程 GUI 调零 AMT31 编码器。这样一来,就可以去掉反向驱动电机或使用示波器查看输出信号的步骤,同时组装时间也可大幅减少 20 分钟。 由于采用了电容技术,因此正交分辨率和换向输出可实现动态调节。用户只需连接 AMT31 编码器与 AMT Viewpoint GUI,从 20 个正交分辨率(最大 4096 PPR)以及 7 个标准磁极对选项(最多 20 个磁极)列表中进行选择,然后点击“Program”(编程)即可。 这为开发过程带来了优势,工程师能够快速、轻松地更改原型样机,并且还能对不同分辨率和 BLDC 磁极数的多种电机控制使用单个库存单位 (SKU),以提升生产供应链管理效率。 除了每个装置支持多个分辨率和磁极对数外,编码器外壳还易于组装,同时可提供多种安装以及多个套管尺寸选择,以便适应常用的电机轴直径。 另外,AMT Viewpoint GUI 还为 AMT31 系列编码器带来前所未有的设计支持。连接到 AMT Viewpoint 时,可以从 AMT31 编码器下载诊断数据并用于避免现场潜在故障以及减少停机时间。 总结 高精度的严格控制回路能让 BLDC 电机在许多领域发挥出色的优势。精度增加意味着功率损耗更少、精确度更高,以及能让终端用户更好地控制 BLDC 操作。 当前,BLDC 电机广泛已应用于多种多样的领域中,包括外科手术机械臂、无人驾驶汽车、装配线自动化等,并且很快将在还未设想的许多其它领域中获得一席之地。 BLDC 电机市场在不断增长,对 BLDC 电机的要求却始终未变:市场需要低成本、高精度位置传感反馈的高效耐用电机。 当与 BLDC 电机配合使用时,AMT31 系列编码器能够在安装过程中节省宝贵的时间,同时简化开发和制造流程。以上就是BLDC电机换向解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-21 关键词: bldc电机 有刷电机 pwm

  • PCB电源设计中的注意事项

    PCB电源设计中的注意事项

    目前随着科技产品更新的飞速发展,电源产品的 PCB 设计面临着更大的挑战,主要包括电源转换效率、热分析、电源平面完整性和 EMI(电磁干扰)等。 随着行业应用日趋广泛多元,电源产品也不断向高频、高效、高密度化、低压、大电流化和多元化方向发展。同时,电源产品的封装结构、外形尺寸也日趋标准化,以适应全球一体化市场的要求。 首先是电源转换效率。转换效率是指电源的输出功率与实际消耗的输入功率之比,在实际应用中,电能不能完全转化,中间会有一定的能量消耗,所以,无论哪种电路,在电源转换中必然存在效率问题。对于线性电源,需要考虑 LDO 的散热问题;对于开关电源,要考虑开关管的损耗问题。 其次,有能量损耗就必然会产生热量,这就涉及到散热的问题。除此之外,随着负载变重,促使电源芯片的功耗加大,所以,在电源设计中热分布是个不得不考虑的问题。 再者是电源平面完整性设计。保持电源的完整性,就是保持电源的稳定供电。在实际系统中,总是存在不同频率的噪声。比如 PWM 的固有频率或 PFM 可变频率控制信号,快速的 di/dt 会产生电流波动的信号,所以一个低阻抗的电源平面设计是必要的。 最后是 EMI(电磁干扰)问题。开关电源在不断的开和关就会产生开关噪声,如果在设计过程中没有考虑回路电感问题,过大的回流路径会产生 EMI 问题。 业界一直寻求能提高电源 PCB 设计成功率的方法。经验表明,在设计过程中,如果能提前预知可能的风险并规避,成功率将会大幅度提高。由此,选择一款合适的设计仿真工具就显得尤为重要。

    时间:2020-10-19 关键词: 电源 pcb设计 电源芯片 pwm

  • 你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?

    你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?

    你知道PWM信号转换为模拟量信号的过程吗?有一个测量位置变化的位置传感器,用万用表电压档测量传感器的输出信号,结果显示的是模拟量信号,即位置和信号输出大小呈线性关系。但是,用示波器(Picoscope 4227)测量传感器的输出信号,显示的却是 PWM 信号(脉宽调制),即位置不同,输出 PWM 信号的占空比不同。 PWM 信号的参数是:200 Hz, 低电平为 0V,高电平为 18V。 现在可以确定,我的传感器输出信号是 PWM 信号。PWM 信号需要输入到控制器 I/O 中,但是控制器 I/O 口不具备直接采集 PWM 信号的功能。 解决方案 设计个电路,将 PWM 信号转化为模拟量信号,然后将转换后的模拟量信号输入到控制器模拟量 I/O 口。 转换电路 1. 二阶压控有源低通滤波电路。 设计一个深度滤波电路。滤波电路图为: 低通滤波频率公式为:f=1/(2π*RC),我最后选择 R=1K,C=10uf,算出的低通截止频率 f=15.9HZ。 滤波电路后端是一个运算放大器,放大倍数公式:A=1+Rf/R1。我不希望电压被放大,所以我选择 A=1.1。又因为 R1//Rf=2R(R1,Rf 两者并联的值等于 R 串联值),最终:Rf=220 欧,R1=2.2k,R=1k。 2. 积分电路(无源滤波电路) 低通滤波电路前面是一个二级积分电路(将两个电容都接地),R=1K,C=10uf。下图是一级积分电路,设计的积分电路是将两个下图电路串联构成二级积分积分: 为验证电路效果进行的测试,我使用的设备是 PicoScope4227,由于该设备最大只能生成正负 1V 的电压信号,就生成了幅值为 1V(低电平 0V,高电平 1V),频率为 200HZ 的 PWM 信号作为积分电路的输入信号。各种效果图如下: 示波器直接采集发生器生成的 PWM 信号,波形如下: 示波器从二阶滤波电路输入端采集信号,波形如下。发现该号波形与上图的波形相比已经发生了变化。 示波器从一阶滤波电路输出端中采集到的信号波形,即滤波电路从左往右数,第一个电阻与第一个电容交点的输出波形: 滤波器从二阶滤波电路输出端采集到的信号波形,即最终输出信号波形 最终输出波形的参数。 问题 1:为什么万用表电压档测量传感器输出信号,结果是模拟量信号,而示波器看到的是 PWM 信号?我该相信哪个结果? 答:这个问题牵涉到测量输入口的分辨率问题。万用表输入口的分辨率低(通过此例看低于 200HZ),而示波器输入口的分辨率高,可达几千,甚至几兆赫兹频率,所以输出的结果不同。我们要相信示波器显示的结果。我理解 PWM 信号本质还是希望达到模拟量的效果,只是表现形式不同。 2:关于计算公式 答:在低通滤波电路中,有个频率公式 f=1/(2π*RC), 它计算的是低通截止频率(-3dB)。而在积分电路中,有个公式 T=RC。 这个 T 是指电容充放电需要的时间。选取 T 时,根据一般经验公式,T>10 * T\'(T\'表示信号周期)。 在本例的积分电路中,RC=10ms,只有两倍的信号周期,但是通过测试,信号效果还是比较理想的。如果将更多的积分电路串联,效果会更好。 3:PWM 信号被控制器采集还有其他方案吗? 答:方案一:将 PWM 信号倍频,就是提高 PWM 信号的频率,但是占空比不变化。PWM 倍频后的频率大于控制器 I/O 的分辨率,就可以被控制器默认为做模拟量,从而可以输入到模拟量 I/O。 方案二:通过软件办法计算 PWM 的占空比。在控制器中编写程序,首先定时,测量这段时间内 PWM 信号中高电平的时间,从而计算出占空比。以上就是PWM信号转换为模拟量信号的过程解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-17 关键词: 位置传感器 模拟量信号 pwm

  • 为什么 LED 灯具需要用恒流电源来驱动?

    为什么 LED 灯具需要用恒流电源来驱动?

    通常来说,LED 的发光强度与电流大小成正比,因此,LED 驱动电源需要具有恒流输出特性,以保证 LED 在使用过程中能获得稳定的发光强度和厂家保证的长寿命。恒流电源为了保证恒流驱动 LED,则 LED 必须串联,才能保证电路内的每一个 LED 的电流都相等且恒定。当 LED 灯组的功率需求越来越大时,LED 串联数就越来越多,电压需求正比于串联数,结果电压就越来越高,安全就易出问题,制造和使用要求会更严格,这就会给电源带来成本升高和使用的困难。因此大功率 LED 的驱动就出现了低压驱动的要求。 LED 的寿命是指发生光衰的时间,恒流驱动由于控制住了 LED 的电流,确保了 LED 芯片的结温不会过高,防止了半导体芯片,封装材料,荧光材料的异常老化。LED 的发光强度就不会过快降低(即光衰)。采用其他类型的电源因不能控制 LED 的电流恒定,因其温升不易得到控制,导致了光衰的发生。 CV+CC 的电源是可以工作在恒压,也可以工作在恒流上。 ■IP 等级 效率 Efficiency:用百分比表示的总输出功率对有源输入功率的比率。即:效率=输出功率 / 输入功率*100%。 额定功率:指电源的最大输出功率(电压 V 和电流 A 的乘积)。 EMC:电磁兼容性(EMC)是指设备或系统在其电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。EMC 包括 EMI(电磁干扰)及 EMS(电磁耐受性)两部门,所谓 EMI 电磁干扰,为开关电源传导或辐射的有害能量。而 EMS 指开关电源在执行应有功能的过程中不受周围电磁环境影响的能力。 纹波:由于直流稳定电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的,这就不可避免地在直流稳定量中多少带有一些交流成分,这种叠加在直流稳定量上的交流分量就称之为纹波。 输出纹波和噪声 Ripple and Noise,Output:在规定的带宽内,开关电源输出交流电压的幅度,通常用毫伏级的峰峰值或 RMS 值表示。 总谐波失真:Total Harmonic Distortion,简称 THD。是指用信号源输入时,输出信号(谐波及其倍频成分)比输入信号多出的额外谐波部分,通常用百分数来表示。一般说来,1000Hz 频率处的总谐波失真最小,因此不少产品均以该频率的失真作为它的指标。所以测试总谐波失真时,是发出 1000Hz 的声音来检测,这一个值越小越好。 过冲(Over shoot)和下冲(Under shoot):过冲就是第一个峰值或谷值超过设定电压—对于上升沿是指最高电压而对于下降沿是指最低电压。下冲是指下一个谷值或峰值。过分的过冲能够引起保护二极管工作,导致过早地失效。过分的下冲能够引起假的时钟或数据错误。 工作环境温度 Temperature,Operating Ambient:开关电源可以合理的电气指标和稳定性工作的温度范围。除非规定如此,否则不要认为开关电源在整个的温度范围内都可以输出满功率,也不是说开关电源在整个工作温度范围内都能保持同样的电气指标。 PWM:脉冲宽度调制(Pluse Width Modulation):一种开关电源使用的电压调整方法,指仅通过改变脉冲序列的宽度控制输出。

    时间:2020-10-17 关键词: LED 恒流电源 pwm

  • 开关模式电源电路图合集,请速速收藏

    开关模式电源电路图合集,请速速收藏

    我们都知道开关模式电源(Switch Mode Power Supply,简称SMPS),又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压,透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。1、PWM 开关电源集成控制 IC-UC3842 工作原理 UC3842 工作原理 下图为 UC3842 内部框图和引脚图,UC3842 采用固定工作频率脉冲宽度可控调制方式,共有 8 个引脚,各脚功能如下:①脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频率特性;②脚是反馈电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的 2.5V 基准电压进行比较,产生误差电压,从而控制脉冲宽度;③脚为电流检测输入端, 当检测电压超过 1V 时缩小脉冲宽度使电源处于间歇工作状态;④脚为定时端,内部振荡器的工作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.8/(RT×CT);⑤脚为公共地 . 端;⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为 50ns 驱动能力为±1A ;⑦脚是直流电源供电端,具有欠、过压锁定功能,芯片功耗为 15mW;⑧脚为 5V 基准电压输出端,有 50mA 的负载能力。 UC3842 内部原理框图 UC3842 是一种性能优异、应用广泛、结构较简单的 PWM 开关电源集成控制器,由于它只有一个输出端,所以主要用于音 . 端控制的开关电源。 UC3842 7 脚为电压输入端,其启动电压范围为 16-34V。在电源启动时,VCC﹤16V,输入电压施密物比较器输出为 0,此时无基准电压产生,电路不工作;当 Vcc﹥16V 时输入电压施密特比较器送出高电平到 5V 蕨 . 稳压器,产生 5V 基准电压,此电压一方面供 . 销内部电路工作,另一方面通过⑧脚向外部提供参考电压。一旦施密特比较器翻转为高电平(芯片开始工作以后),Vcc 可以在 10V-34V 范围内变化而不影响电路的工作状态。当 Vcc 低于 10V 时,施密特比较器又翻转为低电平,电路停止工作。 当基准稳压源有 5V 基准电压输出时,基准电压检测逻辑比较器即达 . 出高电平信号到输出电路。同时,振荡器将根据④脚外接 Rt、Ct 参数产生 f=/Rt.Ct 的振荡信号,此信号一路直接加到图腾柱电路的输入端,另一路加到 PWM 脉宽 . 制 RS 触发器的置位端,RS 型 PWN 脉宽调制器的 R 端接电流检测比较器输出端。R 端为占空调节控制端,当 R 电压上升时,Q 端脉冲加宽,同时⑥脚送出脉宽也加宽(占空比增多);当 R 端电压下降时,Q 端脉冲变窄,同时 ⑥脚送出脉宽也变变窄(占空比减小)。 UC3842 各点时序如图所示,只有当 E 点为高电平时才有信号输出 ,并且 a、b 点全为高电平时,d 点才送出高电平,c 点送出低电平,否则 d 点送出低电平,c 点送出高电平。②脚一般接输出电压取样信号,也称反馈信号。当② 脚电压上升时,①脚电压将下降,R 端电压亦随之下降,于是⑥脚脉冲变窄;反之,⑥脚脉冲变宽。③脚为电流传感端,通常在功率管的源极或发射极串入一小阻值取样电阻,将流过开关管的电流转为电压,并将此电压引入 . 境脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加,并使取样电阻上的电压超过 1V 时,⑥脚就停止脉冲输出,这样就可以有效的保护功率管不受损坏。 2、TOP224P 构成的 12V、20W 开关直流稳压电源电路 由 TOP224P 构成的 12V、20W 开关直流稳压电源电路如图所示。电路中使用两片集成电路:TOP224P 型三端单片开关电源(IC1),pc817A 型线性光耦合器 (IC2)。交流电源经过 UR 和 Cl 整流滤波后产生直流高压 Ui,给高频变压器 T 的一次绕组供电。VDz1、VD1 能将漏感产生的尖峰电压钳位到安全值, 并能衰减振铃电压。VDz1 采用反向击穿电压为 200V 的 P6KE200 型瞬态电压抑制器,VDl 选用 1A/600V 的 UF4005 型超快恢复二极管。 二次绕组电压通过 V 砬、C2、Ll 和 C3 整流滤波,获得 12V 输出电压 Uo。Uo 值是由 VDz2 稳定电压 Uz2、光耦中 LED 的正向压降 UF、R1 上的压降这三者之和来设定的。改变高频变压器的匝数比和 VDz2 的稳压值,还可获得其他输出电压值。R2、VDz2 五还为 12V 输出提供一个假负载,用以提高轻载时的负载调整率。反馈绕组电压经 VD3 和 C4 整流滤波后,供给 TOP224P 所需偏压。由 R2 和 VDz2 来调节控制端电流,通过改变输出占空比达到稳压目的。 共模扼流圈 L2 能减小由一次绕组接 D 端的高压开关波形所产生的共模泄漏电流。C7 为保护电容,用于滤掉由一次、二次绕组耦合电容引起的干扰。C6 可减小由一次绕组电流的基波与谐波所产生的差模泄漏电流。C5 不仅能滤除加在控制端上的尖峰电流,而且决定自启动频率,它还与 R1、R3 一起对控制回路进行补偿。

    时间:2020-10-14 关键词: 开关模式电源 误差放大器 pwm

  • 如何理解数字电源的原理?

    如何理解数字电源的原理?

    芯片公司对数字电源的定义是五花八门。有些公司认为,数字电源包含了围绕一个模拟PWM(脉冲宽度调制)回路的数字功能与通信链接。其它公司称,数字电源是一种内置数字PWM芯片的状态机。还有一些公司表示,数字电源包括了一个通用DSP,DSP运行着一个闭合控制回路的算法。而过去十年来学术意义上的真正数字电源,则拥有一个数字PWM回路,并带有一个状态机或一只DSP。一只模拟PWM器件上加上一个串行总线并不能成为数字电源。不过,数字电源可以免除或消除对某些元件的要求,从而可以降低成本。 图1,数字电源最终达到了平稳量产的阶段(Gartner集团提供) 你可以为一只DSP加一个FET驱动芯片和一些代码,以控制涡轮风机的扇叶角度和变频器,基本上这就是简单的数字电源了。例如,德州仪器公司十多年前就开始为其DSP提供电源库。该公司现在生产多个系列基于DSP的电源芯片(图2)。CamSemi公司尝试减少器件数,提供5W C2161PX2 ac/dc控制器,它采用反馈变压器上的一个检测绕组,而不是昂贵的光耦(参考文献2与图3)。数字电源不用二极管来检测反馈波形,当检测绕组的反馈信号为负值,以及不表示次级的输出电压时,就消除这个信号。至于降低成本,Exar公司制造了16A的XRP7740数字电源芯片,可为机顶盒或数据服务器提供多个电源轨(图4)。Exar公司拥有芯片方面的很多专利,包括将一小块片芯区域用于一个实用的控制回路(参考文献3)。这样,Exar公司的芯片定价就能与模拟芯片竞争。 公司任何DSP的数字电源库" 图2,你可以编译德州仪器公司任何DSP的数字电源库,或用一只该公司专用芯片,做出数字电源系统。TI还制造采用状态机的数字电源芯片 图3,CamSemi公司提供5W的开关电源控制芯片,它有一个替代线性电源的双极晶体管。开关设计有更高的效率,使用铜线也较少,因此降低了成本 图4,Exar公司的XRP7740可在四个通道上提供16A输出电流。聪明的IC设计使得芯片很小,因此该公司提供的芯片价格能与模拟方案相竞争 数字电源还可以完成逐周期的回路补偿。例如,Intersil公司的数字电源管理集团Zilker Labs最近就推出了ZL6105,它采用了一个状态机来完成逐周期的自动补偿工作(图5)。另一个例子是,新兴的Powervation公司用一个数字电源ASIC,完成电源的逐周期补偿(图6)。这种实时的回路补偿是数字芯片较其模拟对手的主要优势。这些数字电源控制器可以跟踪由于老化和干涸所造成的电解电容降级问题。如果你将部件设计成一块电源砖,则数字控制器可以检测砖的输入输出电容,并在每个周期作补偿。其它数字电源芯片可以做一次性的自补偿周期,帮助创建数字补偿滤波器的因数。

    时间:2020-09-21 关键词: DSP 电源 pwm

  • 开关电源控制电路中电流型控制模式有什么优缺点

    开关电源控制电路中电流型控制模式有什么优缺点

    我们都了解,DC-DC 变换器就是利用一个或多个开关器件的切换,把某一等级直流输入电压变换成另—等级直流输出电压。在给定直流输入电压下,通过调节电路开关器件的导通时间来控制平均输出电压 控制方法之一就是采用某一固定频率进行开关切换,并通过调整导通区间长度来控制平均输出电压,这种方法也称为脉宽调制[PWM]法。 PWM 从控制方式上可以分为两类,即电压型控制(voltage mode control)和电流型控制(current mode control) 。电压型控制方式的基本原理就是通过误差放大器输出信号与一固定的锯齿波进行比较,产生控制用的 PWM 信号。从控制理论的角度来讲,电压型控制方式是一种单环控制系统。电压控制型变换器是一个二阶系统,它有两个状态变量:输出滤波电容的电压和输出滤波电感的电流。二阶系统是一个有条件稳定系统,只有对控制电路进行精心的设计和计算后,在满足一定的条件下,闭环系统方能稳定的工作。图 1 即为电压型控制的原理框图。 电流型控制是指将误差放大器输出信号与采样到的电感峰值电流进行比较 . 从而对输出脉冲的占空比进行控制,使输出的电感峰值电流随误差电压变化而变化。电流控制型是一个一阶系统,而一阶系统是无条件的稳定系统。是在传统的 PWM 电压控制的基础上,增加电流负反馈环节,使其成为一个双环控制系统,让电感电流不在是一个独立的变量,从而使开关变换器的二阶模型变成了一个一阶系统。信号。从图 2 中可以看出,与单一闭环的电压控制模式相比,电流模式控制是双闭环控制系统,外环由输出电压反馈电路形成,内环由互感器采样输出电感电流形成。在该双环控制中,由电压外环控制电流内环,即内环电流在每一开关周期内上升,直至达到电压外环设定的误差电压阂值。电流内环是瞬时快速进行逐个脉冲比较工作的,并且监测输出电感电流的动态变化,电压外环只负责控制输出电压。因此电流型控制模式具有比起电压型控制模式大得多的带宽。 电流型控制模式有不少优点:线性调整率(电压调整率)非常好;整个反馈电路变成了一阶电路,由于反馈信号电路与电压型相比,减少了一阶,因此误差放大器的控制环补偿网络得以简化,稳定度得以提高并且改善了频响,具有更大的增益带宽乘积;具有瞬时峰值电流限流功能;简化了反馈控制补偿网络、负载限流、磁通平衡等电路的设计,减少了元器件的数量和成本,这对提高开关电源的功率密度,实现小型化,模块化具有重要的意义。当然了也有缺点,例如占空比大于 50%时系统可能出现不稳定性,可能会产生次谐波振荡;另外,在电路拓扑结构选择上也有局限,在升压型和降压—升压型电路中,由于储能电感不在输出端,存在峰值电流与平均电流的误差。对噪声敏感,抗噪声性差等等。对于这样的缺点现在已经有了解决的方案,斜波补偿是很必要的一种方法。

    时间:2020-09-19 关键词: 变换器 开关电源 pwm

  • 六种简单的开关电源设计原理图,值得收藏!

    六种简单的开关电源设计原理图,值得收藏!

    经常有人问小编,有没有简单的开关电源电路设计拓扑图,这次小编整理了六款简单的开关电源电路设计原理图,24V 开关电源的工作原理是什么、24V 开关电源电路图等内容,下面就一起来看看吧~ ▍简单的开关电源电路图(一) 简单实用的开关电源电路图 调整 C3 和 R5 使振荡频率在 30KHz-45KHz。输出电压需要稳压。输出电流可以达到 500mA. 有效功率 8W、效率 87%。其他没有要求就可以正常工作。 ▍简单的开关电源电路图(二) 24V 开关电源,是高频逆变开关电源中的一个种类。通过电路控制开关管进行高速的道通与截止,将直流电转化为高频率的交流电提供给变压器进行变压,从而产生所需要的一组或多组电压! 24V 开关电源的工作原理是: 1. 交流电源输入经整流滤波成直流; 2. 通过高频 PWM(脉冲宽度调制)信号控制开关管,将那个直流加到开关变压器初级上; 3. 开关变压器次级感应出高频电压,经整流滤波供给负载; 4. 输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制 PWM 占空比,以达到稳定输出的目的。 24v 开关电源电路图 ▍简单的开关电源电路图(三) 单端正激式开关电源的典型电路如下图所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似,但工作情形不同。当开关管 VT1 导通时,VD2 也导通,这时电网向负载传送能量,滤波电感L储存能量;当开关管 VT1 截止时,电感L通过续流二极管 VD3 继续向负载释放能量。 在电路中还设有钳位线圈与二极管 VD2,它可以将开关管 VT1 的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件,即磁通建立和复位时间应相等,所以电路中脉冲的占空比不能大于 50%。 由于这种电路在开关管 VT1 导通时,通过变压器向负载传送能量,所以输出功率范围大,可输出 50-200 W的功率。电路使用的变压器结构复杂,体积也较大,正因为这个原因,这种电路的实际应用较少。 ▍简单的开关电源电路图(四) 推挽式开关电源的典型电路如图六所示。它属于双端式变换电路,高频变压器的磁芯工作在磁滞回线的两侧。电路使用两个开关管 VT1 和 VT2,两个开关管在外激励方波信号的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级统组得到方波电压,经整流滤波变为所需要的直流电压。 这种电路的优点是两个开关管容易驱动,主要缺点是开关管的耐压要达到两倍电路峰值电压。电路的输出功率较大,一般在 100-500 W范围内。 ▍简单的开关电源电路图(五) 在开关电源中电源反馈隔离电路由光电耦合器如 PC817 以及并联稳压器 TL431 所组成,其典型应用如下图所示。当输出电压发生波动时,经过电阻分压后得到取样电压与 TL431 中的 2.5V 带隙基准电压进行比较,在阴极上形成误差电压,使光耦合器件中的 LED 工作电流生产相应的变化,在通过光耦合器件去改变 TOPSwitch 控制端的电流大小,进而调节输出占空比,使 Uo 保持不变,达到稳压目的。 反馈回路中主要元件的作用及选择:R1R4R5 主要作用是配合 TL431 和光耦合器件工作,其中 R1 为光耦的限流电阻,R4 及 R5 为 TL431 的分压电阻,提供必须工作电流以完成对 TL431 保护。 ▍简单的开关电源电路图(六) 电路以 UC3842 振荡芯片为核心,构成逆变、整流电路。UC3842 一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片,相关引脚功能及内部电路原理已有介绍,此处从略。AC220V 电源经共模滤波器 L1 引入,能较好抑制从电网进入的和从电源本身向辐射的高频干扰,交流电压经桥式整流电路、电容 C4 滤波成为约 280V 的不稳定直流电压,作为由振荡芯片 U1、开关管 Q1、开关变压器 T1 及其它元件组成的逆变电路。逆变电路,可以分为四个电路部分讲解其电路工作原理。 1、振荡回路 开关变压器的主绕组 N1、Q1 的漏 -- 源极、R2(工作电流检测电阻)为电源工作电流的通路;本机启动电路与其它开关电源(启动电路由降压限流电阻组成)有所不同,启动电路由 C5、D3、D4 组成,提供一个“瞬态”的启动电流,二极管 D2 吸收反向电压,D3 具有整流作用,保障加到 U1 的 7 脚的启动电流为正电流;电路起振后,由 N2 自供电绕组、D2、C5 整流滤波电路,提供 U1 芯片的供电电压。这三个环节的正常运行,是电源能够振荡起来的先决条件。 当然,U1 的 4 脚外接定时元件 R48、C8 和 U1 芯片本身,也构成了振荡回路的一部分。 电容式启动电路,当过载或短路故障发生时,电路能处于稳定的停振保护状态,不像电阻启动电路,会再现“打嗝”式间歇振荡现象。工作电流检测从电阻 R2 上取得,当故障状态引起工作过流异常增大时,U1 的 6 脚输出 PWM 脉冲占空比减小,N1 自供电绕组的感应电路也随之降低,当 U1 的 7 脚供电电压低于 10V 时,电路停振,负载电压为 0,这是过流(过载或短路)引发 U1 内部欠电压保护电路动作导致的输出中止;工作电流异常增大时,R2 上的电压降大于 1V 时,内部锁存器动作,电路停振,这是由过流引发 U1 内部过流保护动作导致输出中止。 2、稳压回路 开关变压器的 N3 绕组、D6、C13、C14 等元件组成的 24V 电源,基准电压源 TL1、光耦合器 U2 等元件构成了稳压控制回路。U1 芯片和 1、2 脚外围元件 R7、C12,也是稳压回路的一部分。实际上,TL1、U1 组成了(相对于 U1 内部电压误差放大器)外部误差放大器,将输出 24V 的电压变化反馈回 U1 的反馈电压信号输入端。当 24V 输出电压上升时,U1 的 2 脚电压上升,1 脚电压下降,输出 PWM 脉冲占空比下降,输出电路回落。当输出电压异常上升时,U1 的 1 脚下降为 1V 时,内部保护电路动作,电路停振。 3、保护回路 U1 芯片本身和 3 脚外围电路构成过流保护回路;N1 绕组上并联的 D1、R1、C9 元件构成了开关管的反向电压吸收保护电路,以提供 Q1 截止时的反向电流通路,保障 Q1 的工作安全;实质上稳压回路的电压反馈信号,也可看作是一路电压保护信号——当反馈电压幅度达一定值时,电路实施停振保护动作;24V 的输出端并联有由 R18、ZD2、单向晶闸管 SCR 组成的过压保护电路,当稳压电路失常,引起输出电压异常上升时,稳压二极管 ZD2 的击穿为 SCR 提供触发电流,SCR 的导通形成一个“短路电流”信号,强制 U1 内部保护电路产生过流保护动作,电路处于停振状态。

    时间:2020-09-17 关键词: 电源 振荡频率 pwm

  • GM7130/7230在汽车电子方面的应用

      现代社会中,伴随汽车工业与电子信息产业加速融合,汽车开始向电子化、多媒体化和智能化方向发展,由以机械产品为主向高级机电一体化产品方向演变,电子装置占汽车整车(特别是轿车)价值量的比例逐步提高。国内外各芯片设计、生产公司也瞄准了这个领域,推出了种类繁多、功能各异的电源芯片。可以说,每个汽车电子工程师手头上都有很多可供选择的样品,从中选取符合要求、性价比较高的电源芯片,的确是不容易的事情!   GM7130/7230是GAMMA公司提供的降压型PWM调压芯片,原装进口产品,可以与2576/2596在功能上相互兼容,性能上各有优势,而且具有更好的性价比。具体性能介绍如下:   ·最大输出电流:3A;   · 最高输入电压: 40V, HV为60V;   ·输出电压:3.3V、5V、12V和ADJ(可调)等可选;   ·振动频率:GM7130为52kHz;GM7230为150kHz;   ·转换效率:75%~88%(不同电压输出时的效率不同);   · 输出精度:±2%;   ·控制方式:PWM;   ·工作温度范围:-40℃~+125℃   ·工作模式:低功耗/正常两种模式可外部控制;   ·工作模式控制:TTL电平兼容;   ·所需外部元件:仅四个(不可调)或六个(可调);   · 器件保护:热关断及电流限制;   ·封装形式:TO-220或TO-263。   在实际应用中,符合车规的 GM7130/7230被多家汽车电子生产厂家采用,应用于汽车尾灯、汽车音响、汽车仪表、信号灯和GPS导航仪等产品上。在高温、大电流等恶劣环境中正常工作。   GM7130/7230最大3A的输出电流能够满足包括汽车尾灯、信号灯在内的大电流要求,并且能够长时间在大电流状态下正常工作。40V的最大输入电压,极限输入电压是45V,在正常汽车蓄电池输出24V电压下,完全满足要求,即使在短时间内产生2倍于输入电压的脉冲电压,也不会对芯片形成实质伤害(实验证明,使用60V的脉冲电压,在1秒钟内连续冲击300次,芯片不会损毁)。   如果实际工作电压超过 24V,建议选择HV型号—GM7130HV。GM7130/7230可以在-40℃~+125℃的温度环境中正常工作,符合车规要求的芯片汽车级要求。 GM7130/7230的热阻为36℃/W,远比一般热阻50℃/W要低,产生的热量也较少,同时采用TO-220和TO-263的大封装便于散热,可以保证GM7130/7230在汽车狭小的空间中能够正常工作。   另外,低于一般产品±4%输出精度的±2%的输出精度,和精确在 52KHz的正当频率,使GM7130/7230能够更稳定的输出功率,减少了对负载的冲击伤害,保证了整个系统的工作稳定性。

    时间:2020-09-08 关键词: gm7130 gm7230 pwm

  • LED驱动精准控制方式解析

      十八年前,中国汽车工程学会承办第二十五届FISITA世界汽车工程年会时,中国汽车销量不过134万辆;   十八年后,中国汽车工程学会再次承办第三十四届FISITA世界汽车工程年会(以下简称FISITA 2012年会)时,今非昔比,中国汽车销量已增长14倍,去年超过1850万辆,连续三年居世界第一。   十八年前,中国私人汽车消费几乎处在一片空白的萌芽阶段;   十八年后,中国车市繁荣似锦,中国成为世界上最大的汽车消费市场。   十八年忆往今昔,中国汽车工业已从“童年”成长为“青壮年”。   随着中国汽车工业高速发展,产销量节节攀升,近三年连续蝉联世界汽车第一产销量大国,各种汽车展览、展会随之而来,北京车展、上海车展无论是规模还是参展人数都已跻身世界一流。但是,对于真正的汽车从业者来说,这些面向汽车消费者的展会多少显得技术成色不足,中国汽车工程师、技术人员真正能够学习、交流的机会不是很多。在这一背景下,相隔十八年后,每两年一届FISITA年会于2012年11月27日再度回到中国就更加显得意义非凡、弥足珍贵。   作为当前世界上规格最高、规模最大的汽车专业技术会议之一,FISITA年会有着60多年的历史,由FISITA牵头、各个国家汽车工程学会轮流主办,每届都吸引来自40多个国家的数千名参会代表,吸引有各大整车企业和供应商参与,会议讨论的话题和观点被认为预示着未来世界汽车科技发展的方向。1994年在北京举行的第25届FISITA年会上,时任克莱斯勒首席执行官的罗伯特·伊顿曾发表《过去百年,汽车改变了社会;未来百年,社会将改变汽车》的演讲。现在回看这篇演讲,虽然是远超越当时中国国情,却也成功地预言了十八年后中国汽车业所处的境况。   以发达国家几十倍速度发展的中国汽车市场,面临着诸多难题,人才就是重要的瓶颈,汽车研发技术人才短缺,汽车人才的实际经验与积累更是不足。比如,在车型的设计指标与设计参数的确定上,技术人员多以对标车型的数据为准,却并不清楚缘由何在。在生产制造中,中国汽车企业进步很大,但对于各种先进管理体系与生产制造设备也存在知其然而不知其所以然的问题。   实际上,中国汽车不缺资金、不缺市场,最缺的是技术,也就是掌握技术的人才。我国汽车工业的核心技术滞后,发动机、汽车电子、主被动安全系统等方面还有很大提高的余地。中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长付于武认为:“中国要想成为世界汽车工业强国,人才是最大的瓶颈。”   除了中国汽车技术人才迫切需要向国外专家学习外,国外的汽车人员也需要从中国技术人员口中了解情况。如今的中国汽车市场虽然增速放缓,但依然担负着重要的角色。没有哪个企业会忽视中国,也没有哪个企业会忽视中国消费者的需求。为了这个市场,几乎所有的汽车制造商、零部件供应商都围绕着“如何能让中国消费者满意”的原则进行新一代的产品开发。   然而,作为新兴的汽车市场的中国,因其地域宽广和相对复杂的气候与使用环境,对汽车设计提出了新的要求,这些都要汽车工程师与技术人员从设计、制造、安全,动力等环节重新加以考虑,否则在发达国家长期使用没有任何问题的先进技术,也许会在中国出现大面积的瑕疵与故障。这不仅需要中国汽车工程师对此进行研究,也需要世界跨国企业优秀工程师的参与。   此次FISITA 2012年会恰好就能够提供这样一个机会,让国内外汽车相关工程师进行交流、学习。中国汽车产业要想由大到强,需要一大批优秀汽车工程师的努力;需要他们学习借鉴、消化吸收国外先进的技术、经验,培养自己的核心竞争力;也需要他们向国际传播和展示中国汽车技术的发展水平,通过交流与合作,谋求更大的发展。更重要的是,通过这样一个真正国际化的学术盛会,能够使中国汽车工业更好地融入世界,也能把逐渐崭露头角的中国汽车工程师推向国际舞台。   之前付于武秘书长也曾多次带领中国汽车工业代表团参加往届FISITA年会,但中国参会代表数量不多,交流论文的数量更是少之又少,中国汽车工业在国际交流平台上发出的声音很弱。在付于武秘书长看来,这既有中国汽车产业学术水平的原因,也有高额的国际会议注册费和差旅费的原因,还有国内学术环境的原因。   如今中国汽车工程学会在中国北京举办FISITA 2012年会,就是把这一享誉全球的国际汽车技术盛会带到中国,同时也把上千名国际汽车工程师带到中国,让他们来深度认识和了解中国汽车产业,与中国汽车工程师进行交流。“我希望国内的汽车和零部件企业、高校、研究机构的工程师、学者、科研人员都能珍惜这次机会,带着你的论文,带着你的成果,或者带着你的问题,来到这个平台上与来自全世界的优秀汽车工程师进行深层次的学习和交流,建设活跃的学术生态环境。”付于武秘书长如是说。   此次在中国举行的FISITA 2012年会正处于中国汽车行业发展的转折时期,甚至处于世界汽车发展的转折时期。本次年会主题为“更绿色、更安全、可持续—低碳时代的汽车与交通 ”,诸多对汽车传统产生颠覆的技术将会从大会上得以传播,比如低碳新能源汽车相关技术的突破,比如车联网与智能交通涉及的先进技术等。   当然,不是说一次会议就能让中国汽车工业由大变强,但至少FISITA 2012年会给了中国汽车人一次机会,在技术、制造等领域,全面客观的审视自己。中国汽车工程师普遍年轻化,有待于提升技术水平和积累实践经验,也意味着学习能力强,这也是年轻的中国汽车工业所具备的优势所在。和十八年前的“童年”相比,已经“成年”的中国汽车工业也将以FISITA年会为契机,更快地迈向汽车强国的阵营。

    时间:2020-09-07 关键词: LED LED驱动 pwm

  • 基于PWM芯片(UC3842)的医疗开关电源设计方案

    基于PWM芯片(UC3842)的医疗开关电源设计方案

      摘 要:基于UC3842高性能电流模式PWM 芯片,提出一种医疗开关电源设计方案。 该设计AC-DC给医疗设备供电,采用单端反激式结构,实现90-264Vac供电,12V的直流输出,具有瞬态响应快、电磁兼容好、 输出电压精度高等优点,能够很好地满足医疗设备供电需求。   0 引言   医疗电源是对安规及EMI、EMC比较高的设备,作为绿色开关电源,将在21世纪给人类社会带来巨大的变化。性能优良的医疗设备系统离不开性能优良的控制模块,而控制模块的性能在很大程度上取决于供电电源的性能,所以高质量的供电电源系统在整个医疗系统中占有相当重要的位置。本文基于UC3842高性能电流模式PWM发生器控制的开关电源适合应用于此类系统。 本设计通过小型高频变压器实现输出和输入的完全隔离,不仅提高了电源的效率,简化了外围电路,也降低了电源的成本和体积。 电源输出电压稳定,波纹小,不间断性能可靠同时又不会对其他设备产生辐射和传导干扰。   1 单端反激式变换电路的基本结构   单端反激式变换的典型结构如图一所示。 单端是指变压器的磁心仅工作在磁滞回线的一侧; 反激是指当开关管导通时,在初级线圈中储存能量,而次级线圈不通, 当开关管关闭的时候,初级线圈中的能量通过次级线圈释放给负载。这是一种成本低的调整器,可以做到输入输出部分的完全隔离,有较好的电压调整率。    图一 单端反激式变换器   2 UC3842 芯片的性能特点   UC3842芯片是Unit rode公司的产品,是一种高性能的单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片, 其原理框图如图二所示。由5V基准电压源、控制占空比调定的振荡器、电流测定比较器、PWM锁存器、高增益E/A误差放大器和适用于驱动功率MOSFET的大电流推挽输出电路等组成。 其主要特点是:   ①外接元件少,外围电路简单,价格便宜;   ②无需输入变压器,起动电流小(小于1mA);   ③具有精密的电压基准源(±1%);   ④大电流(1A)PWM输出级,可直接驱动功率MOS管;   ⑤有欠电压封锁和过电流保护功能;   ⑥工作频率可达500kHz。    图二 VC3842原理框图   UC3842芯片能同时满足较好的电气性能和较低的成本,因而被广泛地用于20~80W的小功率开关电源。图二中8脚是其内部基准电压(5V); 7脚是其电源端,芯片工作的开启电压为16V,欠压锁定电压为10V; 4脚接振荡电路,产生所需频率的锯齿波RT接在4、8脚之间,CT接在4脚和地之间。1和2脚为补偿端和内部电压比较器的反相输入端,从3脚引入的电流反馈信号与1 脚的电压误差信号比较,产生一个PWM(脉宽调制)波,从6脚(输出端)输出该信号,控制功率器件的通断。3脚为电流检测输入端。由于电流比较器输入端设置了1V的电流钳位,当电流过大而使电流检测电阻R9(如图三所示)上的电压超过1V(即3脚电平大于1V) 时,将关断PWM脉冲,从而达到过流保护的目的。

    时间:2020-09-04 关键词: emc 电磁兼容 医疗设备 医疗电源 开关电源 pwm

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