电源电路（精选12篇）
电源电路 篇1
1. 引言
随着电子技术的飞速发展, 电脑控制技术在各个领域中的应用越来越普遍, 电脑控制系统也成为各种产品的重要组成部分, 尤其是机电产品, 电脑控制技术更是得到广泛应用。因此, 在很多机电产品中, 都牵涉到电脑控制技术应用问题。这些机电产品在使用过程难免会出现一些故障, 如何对这些故障进行检测和诊断, 并且进行快速的排除故障, 成为当今技术人员研究的重要课题之一。
电脑控制系统常用的控制模式, 一般是由传感器、电控单元和执行部分组成 (如图1所示) , 其中, 电脑控制单元自身都需要进行供电。传感器输入信号给电脑控制单元, 经过电脑控制单元的程序运算后, 输出控制指令给执行部分, 进行相关控制。电脑控制单元必须在自身有供电的情况下才可以进行程序运算和控制, 一旦电脑控制单元供电出错, 则必然会造成所有输出指令的中断, 执行部分无法工作。如果电脑控制系统的传感器是由电脑控制单元供电的, 则传感器也停止输出信号。由此可见, 电脑控制单元的供电问题是电脑参与控制的前提, 是进行其他部分的检测与故障排除的基础。下面以某一种车型的汽车发动机电脑控制系统电源电路为例, 从电源电路的组成、原理、检测方法和步骤, 进行汽车发动机电脑控制系统电源电路的检测与故障排除。
2. 汽车发动机电脑控制系统电源电路的组成和原理
该型汽车的发动机电脑控制系统的电源电路主要是由蓄电池、保险丝 (MAIN、EFI、AM2三个保险丝) 、点火开关、EFI继电器、电脑控制单元 (ECU) 以及若干导线所组成 (如图2所示) 。
IGSW-点火开关信号端子;BATT-ECU后备电源端子;+B-ECU驱动电源端子;MREL-EFI继电器控制端子
打开点火开关时, 蓄电池电源→MAIN保险丝→AM2保险丝→点火开关→ECU的IGSW端子, 电脑接收到IGSW点火开关信号后, 输出电压给MREL端子, 使EFI继电器的控制线圈导通, EFI继电器开始工作, 开关触点闭合。此时, 蓄电池电源→MAIN保险丝→EFI保险丝→EFI继电器开关触点→E-CU的+B端子, 电脑接收到+B端子供电后, 驱动了电脑, 电脑程序开始运行。
关闭点火开关, IGSW端子断电, 电控单元ECU失去点火开关信号, 就切断了MREL端子的供电, EFI继电器的控制线圈断电, 开关回位, +B断电, 电控单元停止工作, 此时, 汽车发动机熄火。
当点火开关处于起动位置时, 由于点火开关的特殊结构, 此时, 点火开关的AM2触点与IG2触点仍然闭合, 电脑供电情况并没有改变。
但是, 不管点火开关是否打开, BATT后备电源端子始终都处于通电状态, 它与点火开关没有关系, BATT电源的作用是在点火开关关闭后, 仍然给ECU提供电源, 具体就不在这里阐述了。
3. 汽车发动机电脑控制系统电源电路的检测方法和步骤
当点火开关处于关闭状态时, 电脑控制单元ECU的4个端子IGSW、BATT、+B、MREL的电压分别为0V、12V、0V、0V。当点火开关处于打开状态时, 电脑控制单元ECU的4个端子电压为12V、12V、12V、12V。一旦电脑控制单元ECU的4个端子检测的电压与上述情况不符合, 说明ECU的供电出错, 必须进行检修。
3.1 检测BATT端子电压
用万用表的电压档测量电控单元ECU端子BATT, 如果检测结果有12V电压, 说明正常。如果没有电压, 必须检查EFI保险丝、MAIN保险丝和蓄电池。具体检查步骤是:
(1) 分别用万用表的欧姆档检查EFI保险丝和MAIN保险丝, 应该处于导通状态, 否则更换保险丝;
(2) 检查保险丝插槽端子电压, 没有电压, 则检查线路和蓄电池接线柱, 有电压则检查BATT端子导线。
导线的检查方法就是用万用表的欧姆档测量BATT端子与EFI保险丝端子之间的电阻, 导通表示正常, 不导通表示故障, 应该更换或者修复导线。
3.2 检测IGSW端子电压
打开点火开关, 测量IGSW端子电压, 如果有12V电压, 表示正常。如果没有电压, 必须检查AM2保险丝、点火开关和相关线路。具体检查步骤是:
(1) 检查AM2保险丝, 不导通则更换;
(2) 用导线直接导通点火开关的AM2端子和IG2端子, 测量IGSW端子电压, 如果有电压, 更换或修复点火开关;没有电压, 则修复或更换IGSW端子导线和点火开关与AM2保险丝之间的导线。
3.3 检测MREL端子电压
打开点火开关, 测量MREL端子电压, 如果有12V电压, 表示正常。如果没有电压, 必须更换ECU插头或ECU。
3.4 检测EFI继电器
(1) 关闭点火开关, 拔下EFI继电器, 用万用表电压档测量继电器的4个插孔的电压, 有12V电压的表示继电器的5端子正常。
(2) 打开点火开关, 检测电压, 应该有两个端子有电压, 一个是5端子, 一个是2端子, 否则, 应该修复ECU的MREL端子导线。
(3) 用万用表的欧姆档测量继电器的任意两个端子的电阻, 导通的表示1和2端子, 另外剩下的就是3和5端子;用蓄电池搭接1和2端子, 则3和5端子应该导通 (如图3所示) , 否则更换继电器。
(4) 分别检测继电器1端子的插孔与蓄电池负极 (搭铁) 和继电器3端子的插孔与ECU的+B端子的导线, 如果不导通应该更换或修复导线。
当然, 上述检测方法只是针对线路的断路情况以及部件损坏情况, 进行检修, 而在实践当中, 还可能出现线路短路, 插头和插孔腐蚀、脏污、接触不良, 插头松动等故障, 在此不一一例举, 测量的步骤和方法与上述情况大致相同。
4. 结束语
经过实践检验, 不管是什么类型的汽车发动机电脑控制系统的电源电路, 只要按照以上方法和步骤, 都能顺利排除故障。对于其他机电产品的电脑控制系统的电源电路, 都可以参照或仿照这种检测方法。以上检测方法是本人经多年的实践总结, 不断地摸索和研究所得成果, 此次拿出来与大家共同学习、交流, 欢迎多提宝贵意见。
参考文献
[1].王秀红, 田有为.《汽车发动机电控技术》[J].大连理工大学出版社, 2007.
[2].李百华.《汽车发动机电控技术》[J].人民邮电出版社, 2009.
电源电路 篇2
随着科学技术的发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而电子设备都离不开可靠的电源,因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用,并相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了直流开关电源.同时随着许多高新技术,包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展,开关电源技术在不断地创新,这为直流开关电源提供了广泛的发展空间.但是由于开关电源中控制电路比较复杂,晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差,在使用过程中给用户带来很大不便.为了保护开关电源自身和负载的安全,根据了直流开关电源的原理和特点,设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路.2 开关电源的原理及特点 2.1 工作原理
直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成.功率转换部分是开关电源的核心,它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能.它主要由开关三极管和高频变压器组成.图 1 画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图,它是由全波整流器,开关管 V ,激励信号,续流二极管 Vp ,储能电感和滤波电容 C 组成.实际上,直流开关电源的核心部分是一个直流变压器.2.2 特点
为了适应用户的需求,国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件,特别是通过改善二次整流器件的损耗,并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新,以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能,同时 SMT 技术的应用使得开关电源取得了长足的进展,在电路板两面布置元器件,以确保开关电源的轻、小、薄.因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化.直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰,适应恶劣环境和突发故障的能力较弱.由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距,因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高, 直流开关电源的保护
基于直流开关电源的特点和实际的电气状况,为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作,本文根据不同的情况设计了多种保护电路.3.1 过电流保护电路
在直流开关电源电路中,为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁.其基本方法是,当输出电流超过某一值时,调整管处于反向偏置状态,从而截止,自动切断电路电流.如图 2 所示,过电流保护电路由三极管 BG2 和分压电阻 R4、R5 组成.电路正常工作时,通过 R4 与 R5 的分压作用,使得 BG2 的基极电位比发射极电位低,发射结承受反向电压.于是 BG2 处于截止状态(相当于开路),对稳压电路没有影响.当电路短路时,输出电压为零, BG2 的发射极相当于接地,则 BG2 处于饱和导通状态(相当于短路),从而使调整管 BG1 基极和发射极近于短路,而处于截止状态,切断电路电流,从而达到保护目的.3.2 过电压保护电路
直流开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护.如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此开关电源中有必要使用输入过电压保护电路.图 3 为用晶体管和继电器所组成的保护电路,在该电路中,当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时,稳压管击穿,有电流流过电阻 R ,使晶体管 T 导通,继电器动作,常闭接点断开,切断输入.输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路.3.3 软启动保护电路
开关稳压电源的电路比较复杂,开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器.在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍.这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断.另外,浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏.为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电.为了不使该限流电阻消耗过多的功率,以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后,用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电,这种电路称之谓直流开关电源的 “ 软启动 ” 电路.如图 4(a)所示
在电源接通瞬间,输入电压经整流桥(D1 ~ D4)和限流电阻 R1 对电容器 C 充电,限制浪涌电流.当电容器 C 充电到约 80 %额定电压时,逆变器正常工作.经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号,使晶闸管导通并短路限流电阻 R1 ,开关电源处于正常运行状态.为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡,延迟电路可采用图 4(b)所示电路替代 RC 延迟电路.3.4 过热保护电路
直流开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积,使其单位体积内的功率密度大大提高,因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高,必然会使电路性能变坏,元器件过早失效.因此在大功率直流开关电源中应该设过热保护电路.本文采用温度继电器来检测电源装置内部的温度,当电源装置内部产生过热时,温度继电器就动作,使整机告警电路处于告警状态,实现对电源的过热保护.如图 5(a)所示,在保护电路中将 P 型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近,根据 TT102 的特性(由 Rr 值确定该器件的导通温度, Rr 越大,导通温度越低),当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时,热晶闸管就导通,使发光二极管发亮告警.倘若配合光电耦合器,就可使整机告警电路动作,保护开关电源.该电路还可以设计成如图 5(b)所示,用作功率晶体管的过热保护,晶体开关管的基极电流被 N 型控制栅热晶闸管 TT201 旁路,开关管截止,切断集电极电流,防止过热.4 小结
探讨开关型稳压电源的电路设计 篇3
【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<0.1欧；（5）输出最大纹波电压<10mv。
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）.
作者简介：
传真机电源控制电路 篇4
(1) 待机状态时，传真机电源关断;
(2) 有电话振铃或传真信号时，传真机电源自动接通工作，直到接收结束，延时一定的时间后自动切断传真机电源;
(3) 若要发传真或打电话时，只要轻触按钮传真机就会接通电源，进入工作状态。
一、电路组成和工作原理
该控制电路如图1所示，信号接收电路由R1, C1, D1和光耦G组成。在待机守候状态时，光耦G截止，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚为低电平， (3) 、 (7) 脚为高电平，继电器J不吸合，传真机电源关断。
当有振铃信号时，光耦G导通，信号经VT1, VT2放大，VT2集电极输出为高电平，使D2导通，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位在高电平， (3) 、 (7) 脚转换为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，发出振铃响声。摘机后，光耦继续导通，开始接听电话或接收图文，直到结束。挂机后，光耦截止，这时，电容器C2通过R6缓慢充电，N1的 (2) 、 (6) 脚电位逐渐降低，延迟50s左右，当降到电源电压的1/3时，N1的输出端 (3) 、 (7) 脚转为高电平，继电器J释放，传真机断电进入待机守候状态。
当需要发传真时，只要轻触开关SW, N1的 (2) 、 (6) 进入高电平复位状态，电容器C2迅速放电，N1的 (3) 、 (7) 脚跳变为低电平，继电器J吸合，传真机电源接通，传真机需经3～5s的时间才能进入正常工作状态，然后摘机，此时，电话线路中的“嘟”声使光耦导通，经VT1, VT2信号放大，发光二级管DL1亮，集成电路N1的 (2) 、 (6) 脚被钳位于高电平，在通话或发图文传真期间，确保集成电路N1的 (3) 、 (7) 脚为低电平，继电器J继续维持吸合状态，直到发送结束挂机，光耦截止，此时C2通过R6充电，延迟50s左右时间后，继电器才释放，传真机断开电源。
电源变压器T次级为12V，经桥式整流，C4、C5滤波及三端稳压集成电路N2稳压，输出+12V稳定的电压。C3是高频滤波电容，DL2和R7起电源指示的作用。K2是直通开关。
二、制作与使用
本控制电路比较简单，元器件少，用万能电路板安装也很方便。只要元器件选择正确，线路连接无误，经简单的调试即可使用。加电试验时，先断开二极管D2，左边电路是接收电路，右边电路是控制电路，分别加电，两部分都能正常工作后，再连接D2调试。
接收电路的试验应连接好传真机和电话线，传真机接上电源，在待机状态时，发光二极管DL1(红色)不亮。电话振铃信号到来时，发光二极管DL1(红色)随着振铃声闪烁，摘机后，DL1发出红光，不再闪烁。打电话时，只要摘机，DL1就会亮，能正常通话。说明接收电路正常。否则，应仔细检查电路的连接，元器件的参数，质量的好坏。
控制电路需要调整的是延时电路，延时时间的长短，可根据传真机的使用情况设置。调整C2和R6可改变延迟时间。只要按一下轻触开关SW，继电器J吸合，电源接通，延迟一段时间后，继电器J自动释放，电源切断。说明控制电路工作正常。这时，可连接二极管D2，当有振铃信号时，继电器吸合，电源接通。无信号时，经过一段延迟时间后关断电源。
摘机时，发光二极管DL1一直发光。只要DL1亮，传真机就应一直保持在通电状态。DL1不亮，控制电路延迟几十秒后，自动切断传真机电源。此时整个电路工作正常。
在使用中，有一部分激光传真机在接收图文时，先把接收的图文信息存储起来，等信号接收完后才启动打印。如果采取自动接收，当信号接收完，还未等到全部打印出来，就切断传真机电源，影响正常接收。延迟时间应根据所使用的传真机和经常接收的图文页数来确定的。我们使用的是松下传真机，经常接收的图文都在5页以内，所以设定延迟时间为50s左右，超过5页的，可设定较长的延迟时间。若采取人工接收，可采取不挂机，等接收完后再挂机，或人为闭合面板上的直通开关来完成多页图文的接收。若是同步接收的，即接收和打印同时进行，延迟时间可以短一些。只要传真信号存在，该控制电路就会一直保持传真机在通电接收状态。总之，延迟时间可根据实际需要来设置。
电源电路 篇5
《电源的电动势和内阻
闭合电路
欧姆定律》同步练习
知识点一
电源及电动势
1．下列关于电源的说法中，正确的是
（）．
A
电源向外提供的电能越多，表示电动势越大
B
电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做的功
C.电源的电动势与外电路无关
D
.在电源内从负极到正极电势的升高等于
E
解析
电源向外提供的电能除与电动势有关外，还与输出的电流、通电的时
间有关.所以电源向外提供的电能多，并不意味着电源的电动势一定大，例如，一个电动势较小的电源，如果长时间向外供电，照样可以提供较多的电能；
一个
电动势较大的电源，如果没有工作，即没对外供电，则它根本不向外提供电能.故
选项A的说法错误、选项
D
也错误，故选
B、C
两项.答案
BC
2.关于电动势，下列说法中正确的是
（）.A
.在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加
B
.对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C.电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送
做功越多
D
.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷
量越多
解析
电源是将其他能量转化为电能的装置，在电源内部把正电荷从负极移
到正极，非静电力做正功，电能增加，因此选项
A
正确.电源电动势是反映电源
内部其他形式能转化为电能的能力强弱的物理量，电动势在数值上等于非静电力
把单位正电荷从电源负极移到正极所做的功，不能说电动势越大，非静电力做功
越多，也不能说电动势越大，被移送的电荷量越多，所以选项
C
正确.答案
AC
知识点二
闭合电路欧姆定律的应用
3.某电池当外电路断开时，路端电压为
V，接上
Q的负载电阻后其路端
电压降为
2.4
V，则可以判定该电池的电动势
E
和内电阻
r
分别为
（）
A
.E
=
2.4
V,r
=
Q
C
.E
=
2.4
V,r
=
Q
D
.E
=
V,r
=
Q
解析
外电路断开时，U
二
E
=
V
U_
E
接上
Q的电阻后，1=
R
=
0.3
A,R、=
I
=
Q
所以
r
=
R
总
一
R
=
Q.答案
B
图
2-4-
4.如图
所示电动势为
V的电源跟一个阻值
R=
Q的电阻接成闭
合电路，测得电源两端电压为
1.8
V，求电源的内电阻.解析通过电阻
R的电流为
E
U
1.8
由闭合电路欧姆定律
E=
U
+
Ir，得电源内电阻
r
=
I
=
0.2
Q=
Q.答案
Q
5.电动势为
E=
V的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路.如果
将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的3，电流表的读数增大为
原来的3
倍.求电压表原来的读数.解析
设电源和电流表内阻之和为
r，电压表原来的读数为
U，电流表原来的读数为
I，一电压表和一电流表串联时，由闭合电路欧姆定律得：
E=
U
+
Ir；
当一电阻与电压表并联时，由闭合电路欧姆定律得：
E=
U
+
3Ir，两式联立得
E
=
U，所以
U
=
E
=
x
V
=
V.答案
V
知识点三闭合电路的动态分析
6.如图
2-412
所示的电路中，R
i
和
R
是定值电阻，在滑动变阻器
R的滑动
片
P
从下端
a
逐渐滑到上端
b的过程中，电阻
R
i
上消耗的电功率
（）
.1
----
------
T
討
M
u
图
A
一定是逐渐减小
B
有可能逐渐减小
C.有可能先变小后变大
D
一定是先变小后变大
解析
R
i
为定值电阻，由
P
i
=
I
R
i
可知
R
i
消耗功率由干路电流
I
决定，而干路
电流的变化则由
R、R
部分电路总电阻变化引起，设该部分的总电阻为
R
P,则
(R
aP
+
R
2)R
pb
R
P
=
R
aP
+
R
+
R
Pb
由极限定理可得：R
aP
+
R
+
R
pb
=
R+
R
=定值
当(R
ap
+
R
2)
=
R
Pb
时，(R
ap
+
R
2)
R
pb
=最大值
此时
R
P
最大.讨论：若
RR
2,则
P
在向上移动过程中，R
p
定减小.E
由闭合电路欧姆定律
I
=
r
+
R
+
R
P
定增大，R
i
消耗的功率变大.若
RR
2，则
P
在向上移动过程中，R
p
先变大，当取得最大值后，R
P
再减小，这样回路中电流先变小，再变大，R
i
消耗的功率也先变小，再变大.答案
C
7.如图
i3
所示，经过精确校准的电压表
V
i
和
V
2，分别用来测量某线
路中电阻
R
两端
a、b
间的电压时，读数依次为
i2.7
V
和
i2.3
V，贝
U
（）.图
i3
A
.a、b
间的实际电压略大于
i2.7
V
B
.a、b
间的实际电压略小于
i2.3
V
C.电压表
V
i的内阻大于
V
2的内阻
D
电压表
V
i的内阻小于
V
2的内阻
解析
并联电压表使电路总电阻减小，电流增大，故
a、b
两端电压比实际电
压要小，且电压表内阻越大，测量值越大，越接近实际电压.答案
AC
图
2-4-
8如图
所示的电路中，滑动变阻器的滑片
P
从
a
滑向
b的过程中，三只理想电压表的示数变化绝对值分别为
A
U
i
A
U
2、A
U
3,下列各值可能出现的是
（）
A
.A
U
i
=
V、A
U
=
V、A
U
=
V
B
.A
U
i
=
V、A
U
=
V、A
U
=
V
C.A
U
=
0.5
V、A
U
V、A
U
=
1.5
V
D
.A
U
0.2
V、A
U
V、A
U
0.8
V
解析
由电路连接关系可知，A
U
A
U
+A
U
.这是由于
R
ab
变小，电压表
V
示数减小，而电压表
V
示数变大，V
示数应为
V
1、V
两值之差，V
2、V
两表中
V
变化大，故
B、D
项正确.答案
BD
I
综合提升
II
＼
n/
I
图
2-4-
9.在科技活动中某同学利用自制的电子秤来称量物体的质量，如图
2-4-
所示为电子秤的原理图，托盘和弹簧的电阻与质量均不计.滑动变阻器的滑动
端与弹簧上端连接，当托盘中没有放物体时，电压表示数为零.设变阻器的总电
阻为
R,总长度为
l，电源电动势为
E,内阻为
r，限流电阻的阻值为
R
o,弹簧劲度
系数为
k,不计一切摩擦和其他阻力，电压表为理想表，当托盘上放上某物体时,电压表的示数为
U,求此时称量物体的质量.解析
设托盘上放上质量为
m的物体时，弹簧的压缩量为
x,由题设知
mg=
k
mg
x,得
x=
T①
E
由全电路欧姆定律知
I
=
R
+
R
o
+
r②
Rx
U
=
IRZ
=
IT
③
kl
（R
o
+
R+
r）
联立①②③求解得
m=
RgE
U.kl
（R
o
+
R+
r）
答案
RgE
U
图
2-4-
10.如图
2-4-
所示，电源电动势
E
=
V，内电阻
r
=
0.5
Q,电阻
R
i
=
5.0
Q、R
=
3.5
Q、R
=
6.0
Q、R
=
3.0
Q,电容
C=
2.0
卩
F
当电键
K
由与
a
接触到
与
b
接触通过
R
s的电量是多少？
解析
K
接
a
时，E
U
c
=
U
i
=
R
i
+
R
+「
「R
i
=
V
此时电容器带电量
Q
c
=
CU
i
=
x
C
K
接
b
时，E
U
c
“
=
U
=
R
+
R
+
r
R
=
3.5
V
此时电容器带电量
Q
c
“
=
CU
L
0.7
x
C
流过
R
3的电量为
=
Q
C
+
Q
C
“
=
1.7
x
C
11.答案
1.7
x
C
厂
ft
图
2-4-17
用
台
E
=
240
V,r=
Q的小发电机给一幢楼房供电，输电线干路电阻
r
导
二
Q,楼房内部导线电阻不计，今在干路上串联滑动变阻器用以调节送到宿舍的电压，从而保证电灯始终正常发光，如图
2-4-17
所示，若所装灯泡为“
220
V
W＇，贝
U
：
⑴最多可以装多少盏电灯？
(2)为了保证不论开多少盏电灯，变阻器都能调节灯泡正常发光，变阻器
R的总阻值至少应多大？
解析
本题考查闭合电路的欧姆定律.(1)根据闭合电路的欧姆定律，电源
P
电动势等于内、外电路电压之和：E=
U
+
I(r
导
+
r)=
U
+
nu(r
导
+
r),240=
220+
220
(1
+
1)n,n=
22(盏).(2)为了保证不论开多少盏电灯，电灯都能正常发光，只要干路上串联一只
滑动变阻器就能保证电灯正常发光，此时滑动变阻器的阻值就是此题的解：
当装
P
盏电灯时电阻
R
最大
E=
U
+
U(r
导
+
r
+
R)，所以
R=
电源电路 篇6
[关键词]电动势 内电阻 电路 误差
[中图分类号]G633.7 [文献标识码]A [文章编号] 16746058（2016）050050
一、测量电路图
一般实验室测量电源的电动势与内电阻时，所用电源为干电池。要测量一个电源的电动势E、内电阻r，在下面图1、2两个电路图中，到底选取哪个来测量电源电动势和内电阻比较合适呢？
答案大家都知道，哪个测得准确就选哪个电路图，问题是这两种设计，哪种设计测得更准呢？只有用恒定电流的知识分析后才能知道。我们测量电源电动势E、内电阻r所依据的实验原理是闭合电路欧姆定律，计算式为：
U=E-Ir
式中U为电源路端电压、I为流过电源的干路电流。用图1所示电路测量时，路端电压测量准确，但电压表有分流作用，这种情况下，电流表所得的电流值小于实际通过电源的电流；而用图2电路测量时，干路电流测量准确，但电流表有分压作用，使电压表所测得的值小于电源电压。两种电路测量都有误差，那只有看哪个电路的误差更小就采用哪个电路。
二、两种实验的误差分析
造成误差的根本原因，是没有考虑电流表、电压表内阻对电路的影响，我们只要把这两个内阻考虑进去，进行比较就能轻松地取舍了。设电流表内阻为RA、电压表内阻为RV。一般RA较小，在零点几欧以下；RV较大，在几千欧以上。
（一）计算法误差分析
用图1所示电路测量时，改变滑动变阻器阻值，使电压表、电流表有合理读数，测量两次。考虑到电压表分流有：
实验中电压表应选用 ；滑动变阻器应选用 。（选填相应器材前的字母）
解析：（1）因为电压表、电流表内阻都不知道，根据前面对实验误差的分析可以确定，测量电路只能选甲图。不过测量值均小于真实值。
（2）一节干电池的电动势一般在1.5V左右，根据电表读数应在量程的三分之一以上的原则，电压表选B最为合适。要电流表读数在量程的三分之一以上，干路最大使用电阻值在7.5Ω左右，为调节方便，滑动变阻器选C最好。
三、一般测量与准确测量
因不知道电流表、电压表的内电阻，在实验时我们没有把电表的影响考虑进去，这样的测量我们把它叫做一般测量。一般测量在原理上是有系统误差的，要尽量减少电表内阻的影响，所以在电路设计上要求测量量尽可能的接近真实量。
【例3】 在做“用电流表和电压表测一节干电池的电动势和内电阻”的实验时，小明同学有如下器材：
电压表V，量程3V、内阻=2kΩ；电流表A，量程0.6A、内阻约0.5；
滑线变阻器R，最大阻值10Ω；开关K一个，导线若干。
从理论上讲，这个测量结果是真实的。
如果电流表、电压表的内阻都知道，选择哪个电路图测量都是一样的。我们把这种已知电表内阻的测量叫准确测量。当然这里的一般测量与准确测量是从设计原理上来讲的。其实电表本身的精度对实验也会产生系统误差，只不过它不在我们今天讨论的范围。
5A直流稳压电源电路分析 篇7
1 主电路 (见图1)
220V交流电通过熔断器RD1及电源开关K1加到变压器T的初级绕组, 经降压后输出两组电源。一组电源输出4V、12V、20V及16V电压, 通过J1、J2和J3继电器触点的组合, 给串联稳压电源输入8V、12V、16V、20V、24V、28V、32V、36V不等电压, 经D1～D4整流C1滤波, V1、V2复合管调整后, 输出0～32V连续可调的直流稳压电。另一组双20V交流电经D5～D8整流后, +24V电源给继电器供电, 继电器的吸合通过三极管T2、T4、T5控制;+24V再经集成稳压器7815稳压, 输出+15V的电压给集成块和基准电压供电;-24V经R5和Z1稳压后输出-15V电压给集成块供负电压。
2 电压、电流调整电路图 (见图2)
+15V电压经R10、Z2稳压电路输出+6.2V稳压电源。
(1) 电压调整:
+6.2V的电压经R6、VR1、电压粗调和电压细调电阻到输出负极;分压电压通过R1加到集成块LM358的3脚, 1脚输出去调整V2、V1开启电压, 通过输出负极的变化来改变输出电压。
(2) 电流调整:
+6.2V的电压经R11、VR2、电流粗调和电流细调电阻到输出正极, 分压电压通过R9加到集成块的5脚, 7脚输出, 通过电流调节使A点电压钳位某位置, 只能小不能大, D12是钳位二极管。
3 继电器控制电路
继电器控制电路采用三个电压比较器电路, 来控制三极管的导通, 电路接成正反馈加速比较器的反转;同相端接0V (输出正极) , 反相端接控制信号。电路设计比较特殊, 只有通过对控制信号的计算来分析电路工作程序。现计算如下:
输出电压Vd是指输出正极对输出负极的电压。
1) 6脚的计算方法及值:
V6=15K÷ (15K+15K) × (15+Vd) -Vd=0.5× (15+Vd) -Vd= (15-Vd) ÷2
(1) 当Vd=0V时:
V6= (15-0) ÷2=7.5V
(2) 令V6=0时:
(15-Vd) ÷2=0 这时Vd=15V
(3) 当Vd=30V时:
V6= (15-30) ÷2= -7.5V
通过计算得到V6在Vd各段的电压值 (见表2) 。
通过上表得到三极管工作情况:
(1) 在0—15V段: T1 ON;T5 OFF
(2) 在15V—30V段:T1 OFF;T5 ON
2) 13脚在各段的计算方法及值:
(1) 当T1导通时 (即0V—15V段)
V13=10÷ (10+20) × (15+Vd) ﹣Vd
=5﹣2÷3Vd
•当Vd=0时:
V13=5V
•令V13=0V时:
5-2÷3Vd=0 15-2Vd=0 Vd=7.5V
•当Vd=15时:
V13=5-2÷3×15=-5V
(2) 当T1不导通时 (即15V—30V段) :Z3两端电压为15V。
V13=10÷ (10+20) × (15+Vd﹣15) ﹢15﹣Vd=15﹣2÷3Vd
(1) 当Vd=15V时:
V13=15﹣2÷3×15=5V
(2) 令V13=0V时:
15-2÷3Vd=0 45-2Vd=0 Vd=22.5V
(3) 当Vd=30V时:
V13=15-20=-5V
通过计算得到V13在Vd各段的电压值 (见表3) 。
通过上表得到三极管工作情况:
(1) 在0—7.5V段: T3 OFF; T4 OFF
(2) 在7.5—15V段: T3 ON; T4 ON
(3) 在15—22.5V段:T3 OFF; T4 OFF
(4) 在22.5—30V段:T3 ON; T4 ON
3) 9脚在各段的计算方法及值:
(1) T1导通、T3不导通 (即0—7.5V段) :
V9=6.25÷ (25+6.25) × (15+Vd) ﹣Vd
=3﹣0.8Vd
•当Vd=0V时:
V9=3V
•令V9=0V时
3-0.8Vd=0 Vd=3.75
•当Vd=7.5V时
V9=3-0.8×7.5=-3V
(2) T1导通、T3导通 (即7.5—15V段)
V9=6.25÷ (6.25﹢10) × (15﹢Vd) ﹣Vd=5.769﹣0.6154Vd
•当Vd=7.5V时
V9=5.769﹣0.6154×7.5=1.15V
•令V9=0V时
Vd=5.769÷0.6154=9.4V
•当Vd=15V时:
V9=-3.4V
(3) T1不导通、T3不导通 (即15—22.5V段) Z3=15V
V9=6.25÷31.25× (15+Vd-15) +15﹣Vd=15-0.8Vd
•当Vd=15V时:
V9=15-0.8×15=3V
•令V9=0V时
Vd=15÷0.8=18.75V
•当Vd=22.5V时:
V9=15﹣0.8×22.5=﹣3V
(4) T1不导通、T3导通 (即22.5—30V段) Z3=15V
V9=6.25÷16.25× (15﹢Vd﹣15) ﹢15﹣Vd=15﹣0.615Vd
•当Vd=22.5V时:
V9=15﹣0.615×15=1.16V
令V9=0V时:
Vd=15÷0.615=24.4V
当Vd=30V时:
V9=15﹣0.615×30=﹣3.45V
通过计算得到V9在Vd各段的电压值 (见表4) 。
通过表4得到三极管工作情况:
(1) 在0—3.75V段:T3 OFF
(2) 在3.75—7.5V段:T3 ON
(3) 在7.5—9.4V段:T3 OFF
(4) 在9.4—15V段:T3 ON
(5) 在15—18.75V段:T3 OFF
(6) 在18.75—22.5V段:T3 ON
(7) 在22.5—24.4V段:T3 OFF
(8) 在24.4—30V段:T3 ON
直流电源监控电路设计 篇8
随着现代科学技术的发展, 社会的进步, 电子设备越来越广泛的应用于社会生活的各个方面, 这些方面绝大多数都需要直流稳压电源提供能源。研究直流稳压电源, 就是为了提高电源的使用性能和提高电源的电气性能。直流电源监控系统作为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等的电源, 是电力系统控制、保护的基础, 其可靠与否直接关系到人们的生命财产安全以及影响到供配电系统的安全运行。因此提高直流电源监控的可靠性、稳定性、实时性及自动化水平, 以满足电力系统发展的需求变得越来越重要。
2 元器件的选择
1) R C V 420。R C V 420是专门为接收4~20m A电流而设计的, 它的功能是把4~20m A的电流变换成0~5V的电压, 并自带10.00V精密基准电压源;共模输入电压范围达到40V, 变换精度为0.1% , 共模抑制比C M R为86d B。R C V 420引脚功能如图1所示。
R C V 420可以从3脚输入正电流, 也可以从1脚输入负电流, 输入电流由内部75Ω的电阻检测并转换为电压, 该电压经过300kΩ电阻加到差分放大器放大后从14脚输出。7~11脚为基准电压发生器引脚, 包括噪声抑制、基准输出微调、基准反馈和基准输出。
2) LM 193。LM 193系列IC包含两个独立精度电压比较器, 其偏移电压幅度最大仅为2.0m V。此系列IC特别设计在宽电压范围的单一电压供电下工作, 其同样可以在分离电压供电的情况下工作, 并且其低功率供电电流消耗与供电电压的幅度互不相干。该系列比较器有一个独特的特性:即使工作在单一供电电压下, 其输入共模电压范围也能包括零电压 (地) 。应用领域包括:限幅比较器, 简单模 / 数转换器;脉冲, 方波及时间延迟发生器;宽范围压控振荡器;M O S时钟定时器;多重振荡器及高电压数字逻辑门。LM 193系列IC设计成可直接与TTL及C M O S连接。当工作在正、负电压供电的情况下, LM 193系列IC直接与M O S逻辑电路连接, 其相对于其它标准比较器的一大优点是低功率损耗。其优点是:高精度比较器、小幅度的温度漂移、免除双重供电电压的需要、允许在零 (地) 电压附近检测、与各种逻辑形式兼容、功率消耗量适合于电池供电情况。
3) LM 393。LM 393是双电压比较器集成电路。输出负载电阻能衔接在可允许电源电压范围内的任何电源电压上, 不受V cc端电压值的限制。此输出能作为一个简单的对地SPS开路 (当不用负载电阻没被运用) , 输出部分的陷电流被可能得到的驱动和器件的β值所限制.当达到极限电流 (16m A) 时, 输出晶体管将退出而且输出电压将很快上升。该电压比较器的特点是:失调电压小, 典型值为2m V;电源电压范围宽, 单电源为2~36V, 双电源电压为±1V~±18V;对比较信号源的内阻限制较宽;共模范围很大;差动输入电压范围较大, 大到可以等于电源电压;输出端电位可灵活方便地选用。
LM 339类似于增益不可调的运算放大器。每个比较器有两个输入端和一个输出端。两个输入端一个称为同相输入端, 用“+”表示, 另一个称为反相输入端, 用“-”表示。用作比较两个电压时, 任意一个输入端加一个固定电压做参考电压 (也称为门限电平, 它可选择LM 339输入共模范围的任何一点) , 另一端加一个待比较的信号电压。当“+”端电压高于“-”端时, 输出管截止, 相当于输出端开路。当“-”端电压高于“+”端时, 输出管饱和, 相当于输出端接低电位。两个输入端电压差别大于10m V就能确保输出能从一种状态可靠地转换到另一种状态。因此, 把LM 339用在弱信号检测等场合是比较理想的。LM 339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管, 在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻 (称为上拉电阻) 。选不同阻值的上拉电阻会影响输出端高电位的值。因为当输出晶体三极管截止时, 它的集电极电压基本上取决于上拉电阻与负载的值。
3 直流电源监控电路设计
4 直流电源监控电路工作过程分析
该电路用于检测直流电源是否工作于超负荷状态或者欠流状态。当某种原因时, 负荷过荷时, 会使电源的电流大幅度升高, 如果不及时处理就很有可能导致故障的发生。如本设计图2中所示电路, 当负荷电流达到满负荷的65% 以上, 电路就要发出告警信号。
直流电源经过小电阻R x加到负荷上, R x上产生的电压加到2、3脚时, 在R C V 420的内部形成电流。R x的取值主要由负荷电流决定, 它们之间的关系式为:R x=75/ (I/16m A -1) 。例如, 假设限定电流电源的最大电流为I=1A =1000m A, 则R x=75/ (1000/16m A -1) =1.22 (Ω) 。因此, 流经R x的电流经过R C V 420变换后, 输出0~5V电压。11、12脚输出10.00V基准电压, 由R1~R3分压得到Va=3.2V、Vb=2.2V, 分别加到电压比较器LM 193/393上, 当R C V 420的输出电压大于A 1 (-) 端电位时, A 1输出高电平;当R C V 420的输出电压大于A 2 (+) 端电位时, A 2输出低电平, LED点亮;改变R1~R3的阻值, 可以改变电流的控制点。
摘要：传感器信号放大电路使用最多的为运算放大器及仪器放大器, 一般根据传感器性质的不同以及对测量电路的精度、分辨率等要求不同而选用不同精度等级的放大器。本文基于RCV420设计了直流电源监控电路。
关键词：电源监控,RCV420,LM193/393
参考文献
[1]李瑜芳.传感技术[M].成都:电子科技大学出版社.1999.
[2]杨帮文.最新传感器使用手册[M].北京:人民邮电出版社, 2004.
矿用防爆电源控制电路的设计 篇9
控制电路中采用的核心控制芯片是STC12C5052AD单片机, 其实现数字化控制的工作流程框图如图1所示。
接在主电路输出端的电压、电流、温度传感器进行实时的信号采集, 由于STC12C5052AD单片机内部自带有A/D转换功能, 于是我们将采集到的电压、电流以及温度信号进行适当的处理之后传送给单片机, 经过单片机内部程序的比较处理之后输出控制信号, 控制信号经D/A转换器处理后的电压信号被送入到运算放大器OP07中进行信号的放大, 然后将得到的电压信号送到斩波电路中的脉宽调制控制芯片TL494中, 用于发出脉宽调制电路的控制信号。电压信号被送入到TL494的第3引脚, 经过TL494内部电路的工作转换之后在其第9、10引脚输出PWM控制信号, 控制信号再通过光电隔离芯片被送入到驱动电路中, 在驱动电路的输出端就产生了能够使得功率开关管IGBT导通及关断的驱动信号。
为了保障充电系统的安全运行, 以及延长硬件系统的使用寿命, 在设计本充电电源的控制电路时, 在单片机的软件设计中加入了能够控制系统软启动、软关断的子程序, 即在充电电源每次启动充电时, 程序控制主电路中斩波电路中IGBT的驱动信号PWM的占空比按照斜率由0上升至设定值。接下来进入到充电工作中。在充电过程中系统通过程序自动调节主电路的输出电流、电压值, 以保证充电过程的顺利完成。当系统充电完成后, 再由程序控制将主电路中斩波电路的驱动信号PWM的占空比按照斜率降低至0进行软关断。
这样就完成了由单片机所实现的数字化控制的过程, 在主电路的输出端能够得到我们所需要的恒定的电压值以及恒定的电流值, 同时还可以对于主电路产生的温度过高现象发出报警信号, 提高了系统的安全性能。
2 单片机外围硬件电路
单片机除了完成相应的充电控制功能以外, 还同时具备了过流、过压、过热保护以及故障显示的功能。单片机的硬件原理图如图2所示。
单片机对传感器采集到的电压、电流以及温度信号进行处理, 之后通过D/A转换器TLC5618输出控制信号。
差分放大电路中的运算公式如下所示:
当UI=0时, U0=3.5V, 保证在输入电压为零的情况下, 封锁TL494发出的驱动信号。
3 斩波控制电路
TL494的工作频率由第5、6引脚所外接的电容和电阻的容量值来确定。TL494采用单端输出的工作方式, 第13脚与第7引脚相连。第10引脚连接第8引脚后外接vCC, 第9引脚接第11引脚后串连下拉电阻输出, 由第11引脚单独的输出一个控制脉冲, 脉冲频率为逆变电路中TL494的振荡频率。由于本充电系统采用数字化设计原则, 所以在使用TL494时应屏蔽掉两个误差放大器, 即TL494的第1、16引脚接地, 第2、15引脚串联电阻后与第14引脚相连。
采集到的主电路输出电压、电流信号, 经转换器转换后被送入到单片机中。在单片机内部将采集到的电压、电流信号按照预先设好的程序进行处理, 并将处理结果输出, 再经D/A转换器转换后控制信号被送到TL494的第3引脚, 相应的在TL494的第9、10引脚输出控制脉冲, 再经驱动电路后驱动斩波电路中的IGBT, 以达到稳压输出的目的。斩波电路的硬件原理图如图3所示。
总结
针对国内对数字化矿用防爆充电电源的要求, 研制了基于单片机的逆变充电电源。文中首先进行了逆变充电电源主电路的设计及主电路电参数的计算和选择;其次, 进行了控制部分硬件平台的搭建;最后, 通过功率负载实验对所设计的逆变电源进行了系统验证。整个控制系统采用STC12C5052AD单片机作为核心控制芯片, 采用结构化的方式编制的系统软件指令执行效率高, 速度快, 并设有软启动以及软关断控制过程, 以提高主电路中各个元器件的使用寿命。
摘要：在本充电系统的控制电路设计中, 单片机所要实现的控制要求是:首先根据程序设计, 按照预设的电流值对蓄电池进行恒流充电, 当输出电压达到恒压模式翻转电压时, 由程序控制切换为恒压充电模式。经过一段时间的充电后, 当输出电流降低到恒流充电模式翻转电流时, 切换到小电流恒流充电模式, 一直到铅酸蓄电池充满 (程序控制主电路软关断) , 充电过程结束。
电源电路 篇10
为了克服上述困难,加拿大Interactive Image Technologies公司推出的基于Windows95/98/NT操作系统的EDA软件(Electronics Workbench“电子工作台”,EWB)。他可以将不同类型的电路组合成混合电路进行仿真。EWB是用在计算机上作为电子线路设计模拟和仿真的新的软件包,是一个具有很高实用价值的计算机辅助设计工具。目前已在电子工程设计等领域得到了广泛地应用。与目前流行的电路仿真软件相比较,EWB具有界面直观、操作方便等优点。他改变了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式的不便之处,该软件在创建电路、选用元器件的测试仪器等均可以直接从屏幕图形中选取,而且测试仪器的图形与实物外形基本相似,从而大大提高了电子设计工作的效率。此外,从另一角度来看,随着计算机技术和集成电路技术的发展,现代电子与电工设计,已经步入了电子设计自动化(EDA)的时代,采用虚拟仿真的手段对电子产品进行前期工作的调试,已成为一种发展的必然趋势。通过对实际电子线路的仿真分析,从而提高对电路的分析、设计和创新能力。
1 EDA技术与EWB软件的特点
EDA技术是随着集成电路和计算机技术的飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。它经历了计算机辅助设计(Computer Assist De-sign,CAD)、计算机辅助工程设计(Computer Assist Engineering Design,CAE)和电子设计自动化(Elec-tronic Design Automation,EDA)三个发展阶段。利用E-DA技术进行电子系统的设计,具有以下几个特点:用软件的方式设计硬件;用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的;对设计电路功能是否正确可进行仿真分析。目前流行的EDA软件有Protel 99SE,EWB,Multisim,PSpice等几种。
而EWB软件最明显的特点是:仿真手段切合实际,选用元器件、仪器与实际情形非常相近。其元件库不仅提供了数千种电路元器件供选用,而且还提供了各种元器件的理想值,如对分析精度有特殊的需要,可以选择具有具体型号的器件模型。作为虚拟的电子工作台,EWB提供了较为详细的电路分析手段,不仅可以完成电路的瞬态分析、稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析等常规电路分析方法,而且还提供了离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析和电路容差分析等共计14种电路分析方法,以帮助设计人员分析置各种故障,如开路、短路和不同程度的漏电等,从而观察到在不同故障情况条件下的电路工作状态。
2 电源电路的仿真分析
2.1 仿真步骤
仿真分析开始前可双击仪器图标打开仪器面板。准备观察被测试波形。按下电路启动/停止开关,仿真分析开始。若再次按下电路启动/停止开关,仿真分析85停止。电路启动后,需要调整示波器的时基和通道控制,使波形显示正常。
2.2 仿真输出结果
2.2.1 整流滤波
可用EWB工作台上提供的万用表、示波器观察实际电路输出结果。
2.2.2 稳压电路
可以模拟一下输出短路时,电网波动10%为242 V时的情况,这在实际分析中不易做到,而用工作台来模拟非常方便。先在输出端加一负载电阻,让其阻值近似为0,如为1~10Ω,然后再模拟电网波动,只需用鼠标对准电网的电压双击,根据屏幕提示将其由220 V调到242 V,选用元器件库中的电流表接在电路中(这种电表的数量是没有限制的,存放在显示元器件库中,可供多次使用),电流表显示调整管的电流为1 A。用示波器观察调整管Vce的波形,平均电压为5.5 V。
3 测试仪电源电路的扩流设计
在进行仿真的同时,还可以存储测试点的所有数据,列出所有元器件清单,以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和测量数据。EWB的仪器库存放有7台仪器可供使用,他们分别是数字多用表、函数发生器、示波器、波特图仪、数字信号发生器、逻辑分析仪和逻辑转换仪。在连接电路时,仪器图标方式存在。此外该软件创建电路图所需的元器件库与目前常见的电子线路分析软件如“SPICE”的元器件库完全兼容,两者之间可以互相转换。同时在该软件下完成的电路文件,可以直接输出至常见的印制线路板排版软件,如PROTEL,ORCAD和TANGO等印制电路板PCB设计软件,从而大大加快了电子产品的开发速度,提高了设计人员的工作效率。
为了节约成本,不能对原来电路进行全新设计,只能在原来电源电路基础上,通过增加部分电路来增强其带负载能力。改进中需要考虑的问题:
a.选择合适的滤波电容。电源输出直流电压要稳定,纹波小。
b.增加了扩流电路,当电源电压不稳定或测试系统负载增大时,电源带负载能力强,输出电压稳定。图1为经过改进的带扩流功能的电路,带负载能力较强,能扩大电路的输出电流。Q1为外接扩流功率三极管,R1为Q1的偏置电阻。该电路带负载能力与Q1的参数有关。C1,C4为滤波电容,C2为0.33μF,可抵消输入接线的电感效应,C3可防止高频自激,消除高频噪声,改善负载的瞬态响应。
电源电路扩展输出电流的工作原理:二极管D1用于消除三极管Q1的发射结Ube对输出电压的影响(相当于发射结的导通电压0.7V),并提供电容C4的放电回路。设三端稳压器78M05的最大输出电流为Imax,则晶体管的最大基极电流Ib=Imax-IRL,因而负载RL上电流的最大值I可表示为(图2)。
一般三极管的基极电流Ib很小,与Imax相比可忽略不计,I比Imax大许多,可见输出电流提高了,从而可提高电源的带负载能力。
4 结论
总而言之,应用EDA仿真技术,使用EWB软件,能方便电路设计,并可验证电路设计的正确性。从而使集成电路测试仪电源电路的仿真设计更加方便快捷,从而得到更加广泛的应用。
摘要：集成电路测试仪可用来测量集成电路的好坏,在电子实验室中应用广泛。本文主要研究了集成电路测试仪电源电路的仿真设计,探讨了EDA技术的应用,EWB软件在集成电路测试仪电源电路的使用。
电源电路 篇11
关键词：开关电源 反激变换 电路级 电压反馈环
电是工业的动力，是人类生活的源泉。电源是产生电的装置，表示电源特性的参数有功率、电压、电流、频率；在同一参数要求下，又有重量、体积、效率和可靠性等指标。用电一般都需经过转换才能合适使用的需要，例如交流转换成直流，高电压变成低电压，大功率变换小功率等。
电子设备随着电子技术的迅速发展已经广泛应用于各个领域，但是设备对电源的要求也越来越高。由于传统性电源笨重且效率低，从而严重影响了电子设备和电子产品的发展。
反激变换器之所以能够广泛应用于小功率开关电源产品中，是因为其具有电路简单、输入输出电压隔离、成本低以及空间要求少等优点。为了进一步提高变换器的效率从而实现高效率高功率密度以及低成本的要求，可以在反激变换器中应用同步整流技术，因此，研究反击同步整流变换器具有实际工程应用价值。
1 单端反激式开关电源控制原理
在线性电源中，线性电源的稳压是以牺牲调整管上的耐压来维持的，功率晶体管工作在线性模式，因此调整管的功耗成为了线性稳压电源的主要损耗。开关电源的功率与线性稳压电源所不同的是具有开关导通和截至两种状态。由于在导通时，电压低，电流大；在关断时电压高，电流小，因此，无论在哪种状态下加在功率开关上的伏安乘积（即功率器件上功率开关的损耗）总是很小。不同于线性稳压电源，开关电源更为有效的电压控制方式是PWM Pulse Width Modulation控制方式，就是对脉冲的宽度进行调制的技术即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，然后通过滤波电路来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。但是由于等幅脉冲多受开关电源控制，因此，开关电源的控制器能够对脉冲的占空比进行调节。当输入电压被斩成交流方波，其输出幅值就可以通过高频变压器来升高或降低。通过改变高频变压器的二次绕组个数就可以改变电压的输出路数。最后这些交流脉冲波形经过整流滤波后就得到所需的直流输出电压。
用状态空间平均法建立状态空间平均模型单端反激式变换器如图1所示，它有连续和断续两种工作状态，即恒压状态和恒流状态，也就是能量不完全传递方式和能量完全传递方式。
2 开关电源电路级设计
具体电路模块设计，分析其工作状态，对系统设计整体架构，根据设计电源的功能要求和性能指标来完成各原理、计算和选取电路参数的设计。
图2所示为单端反激式开关电源实物主电路，首先电源的输入端给出41-57V的直流电压，C3电容是一个滤低频的电容，R2是一个启动电阻，通过R2的电压电流接到集成芯片UC3843的7管脚上，当MOSFET导通时，启动电流为1mA的电流带动集成芯片。然后在接入一个RC回路，RC吸收回路的作用，一是为了对感性器件在电流瞬变时的自感电动势进行钳位，二是抑制电路中因dv/dt对器件所引起的冲击，在感性负载中，开关器件关断的瞬间，如果此时感性负载的磁通不为零，根据楞次定律便会产生一个自感电动势，对外界辞放磁场储能，为简单起见，一般都采用RC吸收回路，将这部份能量以热能的方式消耗掉。
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2.1 RC吸收回路
RCD缓冲电路可以有效的吸收这种由漏感引起的电压尖峰，其电路原理如图3所示。当Vds超过Vin+nV0时，缓冲电路中的二极管Dsn开通，RCD缓冲电路吸收漏感器的电流。如果Csn足够的大，其上的电压在一个开关周期内几乎是不变的。当MOSFET关断时，Vds被充电到，Vin+nV0原边电流经过缓冲二极管Dsn流到缓冲电容中Csn，同时二次侧二极管开通。
2.2 UC3843集成芯片
图4所示为UC3843控制芯片管脚图。1管脚为补偿端口，2管脚为电压反馈输入端口，3管脚为电流取样输入端口，4管脚为RT/CT端口，5管脚为接地端口，6管脚为输出端口，7管脚为电源VCC，8脚为5V参考。
UC3843作为一种高性能固定频率电流模式控制器，专门为离线和直流至直流变换器应用而设计，因此，能够为设计人员提供只需最少外部元件就能获得较高成本效益的解决方案。UC3843是专门为低压用户应用设计的，低压锁定门限是8.5V（通）和7.6V（断）。电流取样比较器和大电流图腾柱式输出，是驱动功率MOSFET的理想器件。
3 电压反馈环的设计
3.1 电压反馈模块
虽然电压反馈环的设计电压反馈电路具有基本反馈电路、改进型基本反馈电路、配稳压管的光耦反馈电路和配TL431的精密光耦反馈电路四种基本类型，但是由于本设计对于电压调整率和负载调整率具有较高的要求，因此，采用了配TL431的精密光耦反馈电路，如图5所示。此电路之所以能够对输出电压进行调整，那是由于其采用TL431型可调式精密并联稳压器代替稳压管，从而构成了外部误差放大器。该电路的电路虽然比较复杂，但是却具有极好的稳压性。对于多路输出的单片开关电源而言，不仅能够把主输出作为主要的反馈信号，最重要的是其他各路辅助输出能够按照一定比例反馈到TL431的2.5V基准端，这对于提高多路输出式开关电源的整体稳定性具有重要的意义。
3.2 电流反馈环的模块
通过电流检测电阻，电流环能够将开关管的电流转化为电压反馈信号，与电压控制环检测的电压比较后产生PWM波，从而对输出电压进行控制。选定电流取样电阻后，需要通过一个L型的RC低通滤波网络，将这个采样信号送给UC3843的电流比较器。L型RC低通滤波网络的上限截止频率如图6所示。
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根据低通滤波器的对数幅频特性可知，当输入信号频率低于fh时，输出和输入信号几乎完全相同；当大于fh时，输出信号就会大幅度衰减。
利用示波器能够对Rs采样电阻上的信号频率进行测量，因此，在保证Rs电阻上正常采样电压不被滤波器衰减的情况下选择低通滤波器的RC参数。
如果在设计开关电源的过程中没有选择合适的RC参数，就会由于滤波器的上限截止频率fh偏小而导致Rs采样信号的衰减，当增大负载时，由于PWM无法调大控制脉冲的占空，最终导致变压器由于负载过重而发生啸叫。为了解决这个问题，可以减小滤波电容C的取值从而提高fh，这样开关电源在加重的负载下也能够很好的稳压，从而不会出现以上问题。
专为离线式直流变换电路设计的UC3843作为一种高性能的固定频率电流型脉宽集成控制芯片，适合做20W-80W的小型开关电源，其具有的电压调整率可达0.01%；工作频率高达50kHz；启动电流低于1mA以及外围元件少等优点。其适应工作于0℃-70℃的环境中，最高输入电压和最大输出电流分别为30V和1A，能够有效驱动双极型功率管和MOSFET。
此电路的工作原理为：加在Rin上以及降压后加在UC3843引脚7上的直流电压能够为芯片提供大于16V的启动电压，当芯片起动后，维持芯片正常工作的电压是由反馈绕组提供的。单端反激变压器T1的反馈绕组产生的反馈电压随着输出电压的升高而升高，经过R1和R3的电压组成的大分压网络可将分压送入UC3843的引脚2，经与基准电压比较且经误差放大器放大后，能够减小UC3843引脚6的驱动脉冲占空比，从而降低了输出电压而达到了稳定输出电压的目的。
4 结论
能源问题成为目前社会较为关注的节能问题，希望设置出更多的可再生能源，在应用中具有低成本、体积小、携带方便、可靠性高的特点。改进RC吸收回路UC3843电流集成芯片，使其功能更加全面，用途更加广泛；设计的小电源携带方便，实用、成本低适合大多数人设计。
参考文献：
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[2]胡志强，王改云，王远.多路单端反激式开关电源设计[J].现代电子技术，2013（7）.
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[4]邵骉.基于UCC3802的开关电源设计[J].价值工程，2012（23）.
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提高汽车电源集成电路监控功能 篇12
东京-- (美国商业资讯) --东芝公司 (Toshiba Corporation, TOKYO:6502) 今天宣布推出可增强普通汽车应用监控功能的多输出系统电源集成电路“TB9042FTG”。样品将从2013年11月1日开始提供, 批量生产计划从2014年5月开始。
《道路车辆功能安全》国际标准ISO 26262的重要性日益提高, 要求对电源集成电路的功能进行监控。这款新集成电路整合了多种能够检测集成电路和外部微控制器任何故障的监控功能。它还整合了可以将监控状态数据传输至外部微控制器的传输功能, 这可以进一步提高安全性。
汽车应用需要越来越高的电流。该集成电路的内置高电力效率直流-直流变换器可降低功耗, 并且其串联稳压器可实现低噪声电源。
新产品的主要功能
1、更强大的监控功能
该产品整合了对每次输出进行异常检测的功能, 并且可以传输来自SPI终端或者专注于异常信号的特殊终端的检测数据。
通过对比集成电路的数据和来自微控制器的信号, 集成式诊断功能可以监控集成电路的故障, 这有助于实现汽车功能安全。
2、内置双通道直流-直流变换器 (单路输出)
一个直流-直流变换器可以使车辆用蓄电池的电源降低至6V;另一个变换器可以将微控制器核的电源降低至1.2V或1.5V (可选) 。
3、针对外部电源的内置3通道串联稳压器 (3路输出)
两个串联稳压器可以转换直流-直流变换器的6V供应, 并独立提供恒定的5V供应:400m A电流容量用于微控制器, 100m A电流容量用于传感器或其他接口。
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