導(dǎo)語：如何才能寫好一篇開關(guān)電源與設(shè)計(jì)方案，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

常規(guī)設(shè)計(jì)方案中勵(lì)磁裝置的調(diào)節(jié)器等工作電源采用廠用電與直流電分別給開關(guān)電源供電，然后在開關(guān)電源輸出側(cè)隔離，通過二極管阻塞反向電壓，再將同電壓等級(jí)的輸出電源并接在一起給調(diào)節(jié)器或其它設(shè)備供電，其供電模式為雙電源熱備，如圖1所示。這樣的設(shè)計(jì)方案雖然簡單，有較高的可靠性，但是存在以下缺點(diǎn)：沒有相應(yīng)聲光指示工作電源狀態(tài)。四個(gè)開關(guān)電源中如有損壞時(shí)或直流系統(tǒng)或廠用電中的某一路供電出現(xiàn)故障后，這時(shí)勵(lì)磁裝置雖然能正常工作，但此時(shí)運(yùn)行人員可能在較長時(shí)間不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。若此時(shí)再發(fā)生供電系統(tǒng)異常或開關(guān)電源損壞，就會(huì)造成發(fā)電機(jī)失磁的重大故障。工作電源出現(xiàn)故障后無法準(zhǔn)確判斷出是哪路電源出了故障，就無法在不停機(jī)的狀態(tài)下更換開關(guān)電源，需停機(jī)檢修更換，這樣會(huì)對(duì)用戶造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

2改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案

2．1系統(tǒng)原理

針對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方案暴露出的缺點(diǎn)，我們?cè)?013年4月提出設(shè)計(jì)變更方案，進(jìn)行了大量的試驗(yàn)工作，對(duì)新增的電源監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行了長時(shí)間的烤機(jī)，最終于2013年6月完成成品。

2．2電源監(jiān)測(cè)裝置原理

開送電源監(jiān)測(cè)裝置的電路結(jié)構(gòu)如圖3。第一分壓電路9包括串聯(lián)連接的電阻R1和電阻R2，其的一端與基準(zhǔn)電壓（例如＋9V）連接，另一端接地，電阻R1和電阻R2的節(jié)點(diǎn)作為輸出端輸出第一參考電壓至運(yùn)放IC1D和運(yùn)放IC1B的反相輸入端。所述第二分壓電路10包括串聯(lián)連接的電阻R4和電阻R5，第二分壓電路10的一端與基準(zhǔn)電壓（例如＋9V）連接，另一端接地，電阻R4和電阻R5的節(jié)點(diǎn)作為輸出端輸出第二考電壓至運(yùn)放IC1C和運(yùn)放IC1A的同相輸入端。運(yùn)放IC1D的同相輸入端和運(yùn)放IC1C的反相輸入端分別通過電阻R3接入電源1，運(yùn)放IC1B的同相輸入端和運(yùn)放IC1A的反相輸入端分別通過電阻R6接入電源2。運(yùn)放IC1D、運(yùn)放IC1C、運(yùn)放IC1B、運(yùn)放IC1A的輸出端分別通過電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14與發(fā)光二極管LED1、LED2、LED3、LED4的陽極連接。這樣，由運(yùn)放IC1C、IC1D等元件組成具有遲滯特性的電壓比較電路，檢測(cè)＋5V（Ⅰ）（即電源1）電壓是否正常，假設(shè)＋5V電壓升高至＋5．5V或降低至＋4．7V電壓時(shí)，運(yùn)放IC1C或IC1D輸出高電平，驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED1、LED2發(fā)出警示。＋5V（Ⅱ）（電源2）的電壓檢測(cè)由運(yùn)放IC1A、IC1B等元件組成，原理同上。本裝置還包括分別與電源3、電源4、電源5、電源6、電源7、電源8連接的光耦OC1A、OC1B、OC2A、OC2B、OC3A、OC3B，每一光耦的輸入端與待測(cè)電源連接，光耦接收端的集電極接上拉電阻，發(fā)射極接地，所述上拉電阻的一端接直流電壓，另一端與發(fā)光二極管的陽極連接。以光耦OC1A為例，光耦OC1A的輸入端通過電阻R23接入電源3，光耦OC1A接收端的集電極通過上拉電阻R15接入直流電壓（＋12V），光耦OC1A接收端的發(fā)電極接地，上拉電阻R15的另一端與發(fā)光二極管LED5的陽極連接。在上述電源3的電壓正常時(shí)，光耦OC1A的集電極電平是零，若電源3的電壓消失時(shí)，光耦OC1A的集電極輸出高電平，發(fā)光二極管LED5亦被點(diǎn)亮。其它光耦的連接方式和工作原理與前述相同，在此不再贅述。發(fā)光二極管LED1～LED10的陰極與開關(guān)管T1的控制端連接，開關(guān)管T1的第一端通過繼電器J1線圈接入直流電壓（＋12V），二極管D5連接在線圈的兩端，開關(guān)管T1的第二端接地。開關(guān)管T1為NPN三極管。由發(fā)光二極管LED1～LED10構(gòu)成或門電路，任何一個(gè)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮后其陰極均可輸出高電平，開關(guān)管T1的控制端（即NPN三極管的基極）在得到高電平后導(dǎo)通，繼電器J1動(dòng)作，其動(dòng)作接點(diǎn)輸出故障信號(hào)。開關(guān)管T1的第一端與直流電壓之間還連接一發(fā)光二極管LED11，用于總故障報(bào)警。電源檢測(cè)單元內(nèi)部工作電源：由雙路＋24V（Ⅰ）、＋24V（Ⅱ）經(jīng)D3、D4隔離后并聯(lián)給DC－DC直流變換器P1供電，P1輸出＋12V電壓。電路中工作電源的＋12V亦由＋12V（Ⅰ）、＋12V（Ⅱ）經(jīng)D1、D2隔離后并聯(lián)提供。這樣整個(gè)電路的工作電源就有四路電源共同供電，可提高本電路工作的可靠性。

2．3新方案實(shí)施后的效果

通過大量的模擬故障試驗(yàn)與長時(shí)間烤機(jī)試驗(yàn)后，證明該電源設(shè)計(jì)方案穩(wěn)定可靠，并且在任意開關(guān)電源不正常時(shí)均可對(duì)外發(fā)出信號(hào)警示，由此得出新方案比傳統(tǒng)方案更智能化、安全化，能使現(xiàn)場調(diào)試人員及運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障問題，從而及時(shí)消除其故障，避免造成更大的損失。

3結(jié)論

篇2

1 引言

在發(fā)電廠和變電所中，為了給控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明和交流不停電電源等裝置供電，一般都要求有可靠的直流電源。為此，發(fā)電廠和110kV以上的變電所通常用蓄電池作為直流電源，但要求上述電源具有高度的可靠性和穩(wěn)定性，并且其電源容量和電壓能在最嚴(yán)重的事故情況下保證用電設(shè)備的可靠工作。

另外，目前由于半導(dǎo)體功率器件、磁性材料等方面的原因，單個(gè)開關(guān)電源模塊的最大輸出功率只有上千瓦，而實(shí)際應(yīng)用中往往需用幾十千瓦甚至幾百千瓦以上的開關(guān)電源為系統(tǒng)供電，因此，要通過電源模塊的并聯(lián)運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。大功率電源系統(tǒng)需要采用若干臺(tái)開關(guān)電源并聯(lián)的形式，以滿足負(fù)載的功率要求。在并聯(lián)系統(tǒng)中，每個(gè)變換器應(yīng)處理較小的功率以降低應(yīng)力，還應(yīng)采用冗余技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。電源并聯(lián)運(yùn)行是電源產(chǎn)品模塊化、大容量化的一個(gè)有效方法，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)組合大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵。

2 常用的均流方法

由于大功率電源負(fù)載需求的增加以及分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展，開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性也日益增加。但是并聯(lián)的開關(guān)變換器在模塊間通常需要采用均流（Current sharing）措施。它是實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵，其目的在于保證模塊間電源應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分配，防止一臺(tái)或多臺(tái)模塊運(yùn)行在電流極限（限流）狀態(tài)。因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行的各個(gè)模塊特性并不一致，外特性好（電壓調(diào)整率?。┑哪K可承擔(dān)更多的電流，甚至過載，從而使某些外特性較差的模塊運(yùn)行于輕載狀態(tài)，甚至基本上是空載運(yùn)行。其結(jié)果必然加大了分擔(dān)電流多的模塊的熱應(yīng)力，從而降低了可靠性。

    開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法有：

（1）輸出阻抗法

（2）主從設(shè)置法

（3）按平均電流值自動(dòng)均流法

（4）最大電流自動(dòng)均流法（又叫自主均流法）。

直流模塊并聯(lián)的方案很多，但用于電力操作電源，都存在著這樣或者那樣的缺陷，其主要表現(xiàn)在：輸出阻抗法的均流精度太低；主從設(shè)置法和平均電流法都無法實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)，因而并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)的可靠性得不到很好的保證；外加均流控制器法使系統(tǒng)變得過于復(fù)雜，不利于把這一技術(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)際的產(chǎn)品。而自主均流法以其均流精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)等特點(diǎn)，越來越受到產(chǎn)品開發(fā)人員的青睞。

所謂自主均流技術(shù)，就是在n個(gè)并聯(lián)模塊中，以輸出電流最大的模塊為主模塊，而以其余的模塊為從模塊。由于n個(gè)并聯(lián)模塊中，一般都沒有事先人為設(shè)定哪個(gè)模塊為主模塊，而是通過電流的大小自動(dòng)排序，電流大的自然成為主模塊，“自主均流法”因此而得名。

3 220/10A整流模塊

筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)220V/40A高頻開關(guān)電源，可用于發(fā)電廠、變電所、變電站等電力控制的直流屏系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)方案采用4個(gè)220V/10A模塊并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)模塊間的自主均流，從而為電力系統(tǒng)提供了一種重量更輕、體積更小、效率更高、安全性更好的整流模塊實(shí)現(xiàn)方案。由于篇幅所限，本文只介紹220V/10A整流模塊的實(shí)現(xiàn)方法。

高頻開關(guān)電源性能優(yōu)于相控整流電源，它能否得到廣泛工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵是其可靠性，特別是當(dāng)輸出直流電壓較高時(shí)應(yīng)能可靠工作。除元器件及生產(chǎn)工藝等因素外，開關(guān)電源的可靠性主要取決于其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法。在設(shè)計(jì)該電源模塊時(shí)，筆者選用了可靠性很高的三相電流型PWM整流器來完成三相功率因數(shù)校正及移相全橋諧振拓?fù)?，從而?shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換；PWM控制則采用電流型控制方法來實(shí)現(xiàn)。

3.1 三相PWM整流器

圖1所示是一種三相PWM整流器的主電路，該電路的每個(gè)橋臂均由2只IGBT和2只二極管組成。其中IGBT的驅(qū)動(dòng)脈沖采用正弦PWM調(diào)制脈沖，這樣，輸入電流和輸出調(diào)制電壓Vd中就只含下式所示的諧波：

式中：Id為輸出電感中的電流；Vl為輸入線電壓有效值：P為0～60°區(qū)間內(nèi)的脈沖數(shù)；M為調(diào)制系數(shù)，M=Uo/Um。

PWM整流器具有輸入功率因數(shù)高，輸入電流的低次諧波電流含量少，PWM調(diào)制脈沖易實(shí)現(xiàn)以及成本低等優(yōu)點(diǎn)。

3.2 全橋DC/DC變換器

a.主電路拓?fù)?/p>

根據(jù)該高頻開關(guān)電源的輸出功率較大(220V、10A)且工作頻率較高(100kHz)等實(shí)際情況，筆者選用了全橋隔離式PWM變換器，圖2是其電路圖。

這種線路的優(yōu)點(diǎn)有二：一是主變換器只需一個(gè)原邊繞組，通過正、反向電壓即可得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋全波整流輸出。因此變壓器鐵芯和繞組可得到最佳利用，從而使效率密度得到提高。二是功率開關(guān)可在非常安全的情況下運(yùn)行。

b.控制與保護(hù)

DC/DC變換器采用峰值電流型PWM控制，并采用自主均流法實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的均流控制。這種均流控制方法與電源模塊數(shù)目無關(guān)，且任意1個(gè)模塊發(fā)生故障或退出運(yùn)行時(shí)，均不影響其它模塊的均流功能，從而真正實(shí)現(xiàn)了N+1冗余運(yùn)行。

PWM脈沖寬度調(diào)制開關(guān)變換器的控制芯片采用UC3875移相專業(yè)控制芯片，該芯片主要應(yīng)用于全橋變換器電路。它有電壓型和電流型控制模式可供選擇。UC3875具有限流、輸入過壓、輸出過壓、輸入欠壓等保護(hù)功能。自動(dòng)均流電路采用以最大電流自動(dòng)均流法為原理的集成均流芯片UC3907，應(yīng)用UC3907可以調(diào)節(jié)電源模塊的電壓并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)模塊間的均流。

    用于電力系統(tǒng)中的高頻開關(guān)電源可滿足的技術(shù)指標(biāo)如下：

輸入交流電壓：380V；

紋波系數(shù)：≤0.5%；

電網(wǎng)頻率：50Hz；

功率因數(shù)：≥0.9；

輸出直流電壓：220V；

穩(wěn)壓精度：≤0.5%；

模塊輸出電流：10A；

穩(wěn)流精度：≤0.5%；

整機(jī)輸出電流：40A

均流不平衡度：≤0.5%。

篇3

關(guān)鍵詞： 開關(guān)電源；井下電機(jī)；PWM；UC1525A

中圖分類號(hào)：F407.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

井下智能鉆井工具一般采用渦輪發(fā)電機(jī)作為電源，驅(qū)動(dòng)井下電機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作，實(shí)現(xiàn)井下閉環(huán)控制。渦輪發(fā)電機(jī)輸出的直流電壓受泥漿脈沖影響，波動(dòng)大，未經(jīng)過開關(guān)穩(wěn)壓，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)供電電壓不穩(wěn)定，在低速運(yùn)行時(shí)不平穩(wěn)，限制了電動(dòng)機(jī)的低速性能，影響井下智能鉆井工具正常工作。為此，設(shè)計(jì)了一種井下DC-DC開關(guān)電源，為井下電機(jī)提供穩(wěn)定直流電壓，確保電機(jī)在低速狀態(tài)下平穩(wěn)運(yùn)行，進(jìn)而提高井下智能鉆井工具工作的可靠性及穩(wěn)定性。

1 總體設(shè)計(jì)方案

1.1 總體電路設(shè)計(jì)

DC-DC電源工作在井下高溫高壓環(huán)境中，且靠近發(fā)電機(jī)及力矩電機(jī)震動(dòng)源。在這種環(huán)境溫度下，常規(guī)半導(dǎo)體電子器件及其組成的電路將難以可靠工作。本設(shè)計(jì)中輸入電壓高于輸出電壓，為盡可能減少所用器件以降低高溫情況下因單個(gè)器件不穩(wěn)定導(dǎo)致平均工作壽命減少的情況發(fā)生，對(duì)比其他電路結(jié)構(gòu)及功率輸出情況后，采用BUCK結(jié)構(gòu)電路。開關(guān)頻率定為3kHz，輸入直流電壓范圍：90-220V，輸出電壓：48V±2V，輸出電流：10A±2A，最大功；500W，最大外徑：100mm，工作溫度：125℃。

1.2 主電路設(shè)計(jì)

主電路中，輸出濾波電感采用鐵硅呂磁環(huán)，以適應(yīng)井下振動(dòng)環(huán)境，電感按臨界模式計(jì)算，為：

式中Vo為輸出電壓，Dmin為占空比最小值，Iomin為輸出電流最小值，T為周期。

單個(gè)電感采用五個(gè)77191A7鐵硅鋁磁環(huán)疊加共繞，采用了多個(gè)磁環(huán)疊加繞制后并聯(lián)使用。

輸出端濾波電容最小值滿足：

PWM控制電路核心部分采用了TI公司的UC1525A控制器，該控制器工作溫度可到125℃，滿足井下工作環(huán)境對(duì)器件的要求，輸出級(jí)為兩路圖騰柱式輸出，最大驅(qū)動(dòng)電流200mA。

開關(guān)MOS管的源極是懸浮的，為形成相對(duì)的驅(qū)動(dòng)電壓Ugs，采用變壓器隔離驅(qū)動(dòng)，開關(guān)管采用MOSEFT，驅(qū)動(dòng)功率相對(duì)較小，為加速M(fèi)OSEFT快速導(dǎo)通和截止，減少開關(guān)損耗，輸出端加入耦合電容和PNP型三極管。為防止由于變壓器漏感帶來的尖峰電壓擊穿MOSFET，采用鉗位二極管。

考慮到井下高溫強(qiáng)振的工作環(huán)境，高頻變壓器采用德國VAC公司超微晶磁材料VITROPERM 500F（居里溫度為600℃），VAC公司的超微晶材料VITROPERM 500F用作開關(guān)電源功率變壓器，鐵損低，飽和磁通密度、磁導(dǎo)率高，可以抵抗強(qiáng)振動(dòng)應(yīng)力。

通過以上設(shè)計(jì)與計(jì)算，得到主電路電路設(shè)計(jì)圖如圖1所示。

1.3 單端正激式輔助電源設(shè)計(jì)

為保證主電路PWM控制器穩(wěn)定工作，引入輔助電源，為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路及兩個(gè)PWM控制器UC1525A供電。設(shè)計(jì)參數(shù)12V/400mA，即該電路可實(shí)現(xiàn)輸入60～200VDC，輸出12V/400mA。由于主電路采用的是BUCK非隔離結(jié)構(gòu)，輔助電源設(shè)計(jì)時(shí)為簡化電路采用非隔離式，如圖2所示。

輔助電源中，考慮渦輪發(fā)電機(jī)整流后的電壓容易超出三極管極限參數(shù)，為保證穩(wěn)定，自啟動(dòng)電路設(shè)計(jì)采用兩個(gè)三極管串聯(lián)使用， Rb1，Rb2 ，Rc1為限流電阻。C13上的電壓給輔助電源上的PWM控制器提供啟動(dòng)時(shí)間，隨后當(dāng)變壓器輸出端有穩(wěn)定電壓時(shí)，將由輸出端提供能量。為防止輸出端負(fù)載對(duì)充電回路的影響，加入二極管D14。采用該種方法設(shè)計(jì)可以減少限流電阻上的損耗，保證輔助電源穩(wěn)定啟動(dòng)，為主電路PWM控制器提供相對(duì)穩(wěn)定的電源做好鋪墊。

單端正激式變壓器磁芯材料采用德國VAC公司的超微晶材料磁環(huán)W373，由于輔助電源功率較小，故開關(guān)頻率可以取得稍大，開關(guān)電源頻率為50KHz。

整流濾波電路設(shè)計(jì)同BUCK結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)類似?？刂破魍瑯硬捎肨I公司的UC1525A，與BUCK結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法相同。

1.4 開關(guān)電源熱設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源在井下高溫強(qiáng)振環(huán)境中工作，必須將發(fā)熱器件產(chǎn)生的熱量盡快發(fā)散出去，使溫升控制在允許的范圍之內(nèi)，以保證可靠性。考慮工作環(huán)境特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)采用散熱片為開關(guān)電源散熱。

MOS管采用IRFP460A，為盡可能好的散熱，將功率管固定于散熱片上，功率管和散熱片之間加入導(dǎo)熱系數(shù)好的散熱硅脂。

2 開關(guān)電源性能測(cè)試

為確保所設(shè)計(jì)的開關(guān)電源能夠滿足系統(tǒng)性能需求，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣機(jī)進(jìn)行性能測(cè)試。

2.1 開關(guān)電源基本功能測(cè)試

由于前端電壓波動(dòng)較大，為更好地看到效率與輸出功率及輸入電壓波動(dòng)情況，采用取樣分別測(cè)量整流后電壓70V、100V、145V、195V時(shí)效率隨輸出功率變化情況。測(cè)量輸出功率時(shí)用直流檔，測(cè)量整流前端輸入功率時(shí)用有效值檔，結(jié)果如表1所示。

2.2 開關(guān)電源可靠性測(cè)試

滿額功率輸出時(shí)，溫度達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)開關(guān)管最大溫升約為15℃（采用點(diǎn)溫儀測(cè)試）。電壓及紋波參數(shù)均未出現(xiàn)異常現(xiàn)象，常溫特性比較好。電源性能良好，輸出電壓誤差小于1V。經(jīng)過近800次開關(guān)通斷電，電路工作狀況未發(fā)生問題，電路輸出電壓不受影響。

長時(shí)間工作于150℃時(shí)，電路板及開關(guān)器件均正常，隨著負(fù)載功率上升，輸出電壓有下降趨勢(shì)。

3 結(jié)論

3.1 應(yīng)用于鉆井井下的開關(guān)電源，其主電路拓?fù)湫问竭x用BUCK電路，所用電子器件少，結(jié)構(gòu)形式簡單，能夠滿足井下狹小空間對(duì)于工具尺寸的要求。

3.2 開關(guān)電源控制環(huán)路設(shè)計(jì)過程中需建立開關(guān)電源完整的小信號(hào)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行開環(huán)小信號(hào)分析，確保其穩(wěn)定性。

3.3 主電路與輔助電路設(shè)計(jì)中對(duì)輸出濾波參數(shù)的計(jì)算一方面采用理論計(jì)算，一方面采用經(jīng)驗(yàn)值并考慮溫度等特性，器件選型上有一定余量，保證其穩(wěn)定工作。

3.4 在高溫條件下，需要考察開關(guān)電源功率器件散熱量和環(huán)境溫度的平衡溫度點(diǎn)以及功率器件在電源艙不同位置時(shí)的溫升平衡點(diǎn)，確定功率器件最佳散熱位置布局，實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源溫升最小化。

參考文獻(xiàn)

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[3]趙負(fù)圖.電源集成電路手冊(cè)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

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關(guān)鍵詞：建筑照明；夜景照明；電氣節(jié)能設(shè)計(jì)；電氣設(shè)備

在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展過程中，城市建筑夜景照明工程得到了人們的高度重視。在夜幕降臨之后，城市建筑夜景可以為人們帶來良好的觀賞效果，城市夜景不僅是城市風(fēng)貌特征的重要體現(xiàn)，也是呈現(xiàn)城市整體形象的重要平臺(tái)。城市建筑夜景照明要想獲得良好的觀賞效果，就必須開展合理的施工設(shè)計(jì)。在施工設(shè)計(jì)過程中以道路照明設(shè)計(jì)為主，需要營造綜合點(diǎn)、線、面等的夜間景觀，之后再對(duì)整個(gè)照明系統(tǒng)進(jìn)行智能化管理。為了推動(dòng)建筑行業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，需要在城市建筑夜景設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備優(yōu)化過程中，將節(jié)能減排作為主要發(fā)展目標(biāo)，以此滿足當(dāng)前我國建筑行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展要求。

1建筑夜景照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)概述

開展建筑夜景照明節(jié)能設(shè)計(jì)，實(shí)際上就是結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的不同形態(tài)與建筑材料的使用要求，在滿足建設(shè)單位基本需求的基礎(chǔ)上，開展建筑夜景設(shè)計(jì)。通過分析建筑夜景照明設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，做好電氣節(jié)能設(shè)計(jì)工作，從而滿足夜景照明電力能源供應(yīng)條件，使建筑工程具備節(jié)能特征。在建筑夜景照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)單位通常會(huì)采取多樣化的節(jié)能技術(shù)，在建筑夜景照明設(shè)計(jì)的主體上完成電氣節(jié)能設(shè)計(jì)[1]。

2建筑夜景照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

2.1照明電氣設(shè)備優(yōu)化

2.1.1采用新型照明材質(zhì)和能源建筑夜景照明電氣設(shè)備使用的合理性直接影響電力能源的消耗程度。為確保城市建筑夜景照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)夠穩(wěn)定進(jìn)行，必須選擇合適的照明材質(zhì)，提高照明設(shè)備的使用壽命與運(yùn)行質(zhì)量。通常，照明電氣設(shè)備暴露在外界空氣環(huán)境中，很容易發(fā)生腐蝕和損壞，必須選擇能夠適應(yīng)多種環(huán)境條件的材質(zhì)。在建筑夜景照明設(shè)計(jì)中，采用高效、長壽的燈具，能夠保證城市建筑夜景照明系統(tǒng)的長期、穩(wěn)定運(yùn)行，從而獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。目前，在建筑夜景照明電氣節(jié)能設(shè)計(jì)過程中，可以采用新型材質(zhì)和能源。例如，使用太陽能發(fā)電照明材質(zhì)可以有效節(jié)省電力能源。白天，電氣設(shè)備可以收集太陽能，將其以電能的方式儲(chǔ)存起來，夜間為照明設(shè)備提供電源，從而獲得良好的照明效果[2]。除此之外，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中應(yīng)用節(jié)能燈具，可以減少電力能源的使用量。常用光源的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。2.1.2選取最優(yōu)施工方案在施工過程，甲方關(guān)注的重點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面。（1）幕墻外立面管線、電線及燈具不影響建筑白天的視覺觀感效果。與龍骨無縫搭配組合可以解決燈具隱蔽問題；關(guān)于管線布置，燈具與燈具之間可以通過燈具自帶的防水電纜接頭連接，如圖1所示；220V的線管由主電源引出開關(guān)電源，再由開關(guān)電源引出低壓24V直流線管，通過幕墻設(shè)計(jì)公司預(yù)留的管洞與燈具連接，這樣既方便更換開關(guān)電源，也方便更換燈具。（2）燈具接地安全。LED洗墻燈燈具型材外殼為鋁型材，切面與建筑外玻璃幕墻龍骨相嚙合，燈具金屬外殼與樓體接地干線直接連接，可以確保燈具接地安全。（3）地面、樓頂景觀泛光照明。因頂層有玻璃裝飾墻，對(duì)于樓頂和地面景觀的泛光照明，可以采用金鹵燈或LED洗墻燈。通過對(duì)比兩種燈具的成本、美觀度、安裝工序、能耗情況等，決定采用哪種燈具。安裝效果對(duì)比：地面上裝金鹵燈，還需安裝混凝土底座，再以30～45°的角度投射墻面，無論車輛還是行人，都容易被燈光刺眼，影響視覺效果；使用金鹵燈需要另外裝設(shè)焊接角鐵架來固定金鹵燈，角鐵架易生銹，換成不銹鋼支架不僅額外增加施工成本，安裝時(shí)也會(huì)影響建筑美觀。考慮到施工安全及后續(xù)更換拆卸安裝方便，將LED洗墻燈安裝于玻璃裝飾墻內(nèi)側(cè)，因該玻璃裝飾墻是不透明的毛玻璃，LED洗墻燈燈光投射上去會(huì)形成層次分明的暖色溫內(nèi)透效果。如果LED洗墻燈照度和光效達(dá)不到要求，需要更換成金鹵燈。能耗對(duì)比：以頂層為例（頂層和底層工程量類似），頂層金鹵燈方案共需安裝78盞50W金鹵燈，或者安裝186盞LED洗墻燈。金鹵燈安裝功率為78×50=3.9kW，LED洗墻燈的安裝功率為186×12=2.2kW。由此可知，LED燈具更節(jié)能。因?yàn)榻瘥u燈能耗大，可以僅在建筑四角安裝高壓鈉燈，用于投射大理石建筑立柱，其他部位均采用LED洗墻燈。根據(jù)以上分析，提出以下兩種施工方案。方案1：某大樓泛光照明選用50W金鹵燈，采取支架焊接固定安裝，頂層玻璃裝飾墻采用210W金鹵燈。方案2：某大樓泛光照明選用12WLED洗墻燈，直接利用玻璃幕墻龍骨原有結(jié)構(gòu)，頂層玻璃裝飾墻采用12WLED洗墻燈。施工人員需要根據(jù)工程成本和照明節(jié)能效果選擇最終的施工方案。工程成本分為主材成本與輔材成本兩部分。其中，燈具主材成本，方案1＜方案2；工程輔材施工成本，方案1＞方案2。在照明能耗方面，方案1的能耗為方案2的三倍；中后期需要進(jìn)行安裝和維護(hù)，方案2的安裝和維護(hù)效果優(yōu)于方案1。最終決定選用方案2。2.1.3選取合適的安裝方式（1）LED洗墻燈的安裝。玻璃幕墻立面龍骨如圖2所示，施工人員需要在玻璃幕墻龍骨架結(jié)構(gòu)中原有的空隙位置安裝燈具。燈具為大功率LED燈，色溫為3000K，光通量為3250lm，單燈功率為12W，光效為270lm/W，燈具密封防護(hù)等級(jí)為IP65。斜面為2.5mmPC蓋板，橡膠墊的主要作用是密封和防水，雨水會(huì)順斜面向下流淌，從外觀測(cè)觀看不到燈具。光源利用反射原理投射在玻璃幕墻上，不會(huì)引起眩光，不會(huì)造成光污染[3]。LED洗墻燈電源安裝于室內(nèi)，由24V/220V專用直流、交流整流恒壓器供電。開關(guān)電源功率因數(shù)為0.95，燈具金屬外殼與樓體接地干線聯(lián)結(jié)。LED洗墻燈安裝剖面如圖3所示。（2）開關(guān)電源的安裝。用戶防觸電開關(guān)的額定漏電動(dòng)作電流為30mA，額定漏電不動(dòng)作電流為15mA。大部分室外泛光照明工程開關(guān)電源都用防水盒安裝在室外，這樣做的弊端是防水盒設(shè)計(jì)有散熱通道，開關(guān)電源工作時(shí)的熱量需要通過散熱通道散熱，如遇強(qiáng)對(duì)流天氣不利于室外開關(guān)電源防潮，會(huì)加大開關(guān)電源腐表1常用光源的技術(shù)指標(biāo)光源類型光效/（lm·W-1）顯色指數(shù)（Ra）色溫/K平均壽命/h應(yīng)用場合LED＞100白光60～802700～6500白光或彩色＞25000應(yīng)用范圍廣泛蝕損耗。將開關(guān)電源安裝于室內(nèi)，能有效解決這個(gè)問題，且便于更換維護(hù)。開關(guān)電源安裝示意圖如圖4所示。

2.2配電箱位置優(yōu)化

在建筑夜景照明電氣設(shè)計(jì)中，必須精準(zhǔn)設(shè)定配電箱的位置。為了降低線路阻抗，要注意以下方面。（1）考慮到導(dǎo)線截面積和線路阻抗之間的負(fù)相關(guān)16mm圖2玻璃幕墻立面龍骨（未安裝燈具剖面）（單位：mm）1.5mm2.5mm4mm圖3LED洗墻燈安裝剖面圖關(guān)系，要重點(diǎn)分析導(dǎo)向長度這一要素，縮短導(dǎo)線實(shí)際供電距離。在配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，要避免電路回供[4]。如果建筑夜景照明線路較長，必須加強(qiáng)保護(hù)措施，適當(dāng)增加截流量，可挑選截面積較大的導(dǎo)線，減少線路抗阻帶來的不利影響[5]。（2）考慮到電阻率和線路阻抗之間呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，要盡可能地選擇電阻率較小的線路[6]。

2.3電能計(jì)量方式優(yōu)化

在建筑夜景照明設(shè)計(jì)中，電能計(jì)量精準(zhǔn)程度直接影響照明工程的經(jīng)濟(jì)效益，必須選擇科學(xué)合理的電能計(jì)量管理系統(tǒng)進(jìn)行管理[7]。電能計(jì)量管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是能夠智能化管理照明電能表和人員信息，還可以實(shí)現(xiàn)電能表在線監(jiān)測(cè)，確保電能表的正常運(yùn)行。同時(shí)，不同系統(tǒng)用戶擁有不同的使用權(quán)限，可以有效保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。通常，施工設(shè)計(jì)人員會(huì)在建筑內(nèi)部設(shè)置電能計(jì)量管理系統(tǒng)，然后精準(zhǔn)打印電力應(yīng)用統(tǒng)計(jì)報(bào)表，查詢相關(guān)數(shù)據(jù)，從而遠(yuǎn)程監(jiān)控電能表，確保電力用戶管理和操作活動(dòng)的順利進(jìn)行，以信息化的方式管理照明區(qū)域的電能表[8]。

3結(jié)束語

綜上所述，開展建筑夜景照明設(shè)計(jì)優(yōu)化不僅可以改善城市外在景觀，還可以為人們提供更加便利的生活條件。將節(jié)能環(huán)保理念融入城市夜景照明設(shè)計(jì)時(shí)，必須重點(diǎn)落實(shí)電氣節(jié)能設(shè)計(jì)，在具體設(shè)計(jì)中重點(diǎn)優(yōu)化電氣節(jié)能設(shè)計(jì)方案、照明電氣控制系統(tǒng)、電能計(jì)量方式及配電箱位置等，以保證城市建筑夜景照明的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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篇5

【關(guān)鍵詞】同步降壓；降壓控制器；場效應(yīng)管

【Abstract】A low voltage， high current Buck DC/ DC switching power supply with a synchronous buck controller LM5119 core and a low loss MOSFET and a forward topology is designed. It is composed of a filter circuit， a synchronous control circuit and a DC/DC Buck circuit. The filter circuit uses the parallel capacitor to reduce the ripple voltage. After testing， the efficiency of the power supply is greater than 92%， the ripple factor 0.063%-0.238%， the load effect of 0.0889%， the source effect 0.0056%-0.011%. The performance indicators are better than the marketed product level.

【Key words】Synchronous Buck； Buck Controller； FET

0 引言

隨著開關(guān)電源在計(jì)算機(jī)、通信、航空航天、儀器儀表及家用電器等方面的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)其需求量日益增長，并且對(duì)電源的效率、體積、重量及可靠性等方面提出了更高的要求。開關(guān)電源以其效率高、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)在很多方面逐步取代了效率低、又笨重的線性電源。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大功率器件IGBT和MOSFET的迅速發(fā)展，將開關(guān)電源的工作頻率提高到相當(dāng)高的水平，使其具有高穩(wěn)定性和高性價(jià)比等特性。開關(guān)電源技術(shù)的主要用途之一是為信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)。信息技術(shù)的發(fā)展對(duì)電源技術(shù)又提出了更高的要求，從而不斷促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展。

1 研究目的

現(xiàn)在，市場上的高精密開關(guān)電源普遍價(jià)格較高，一般均在數(shù)百及千元以上，而且性能指標(biāo)并不算很高，且性能指標(biāo)更高的價(jià)格昂貴。我們希望可以設(shè)計(jì)出一款成本較低、各方面性能可以和市場性能較高的產(chǎn)品相媲美的一款穩(wěn)壓電源，以借此機(jī)會(huì)來鍛煉一下自己的動(dòng)手能力，將自己所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中。

2 方案論證

2.1 PWM控制方案

方案一：采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM

單片機(jī)編程產(chǎn)生的方波信號(hào)，易于調(diào)節(jié)、紋波小、抗干擾能力強(qiáng)。但在完成相應(yīng)要求的同時(shí)，因51單片機(jī)資源有限，在控制中需要用到PWM調(diào)制和A/D采樣，用51單片機(jī)產(chǎn)生高頻的PWM比較困難，而且會(huì)造成程序不穩(wěn)定，況且A/D轉(zhuǎn)換還需要外部器件，成本也較高。

方案二：采用TL494產(chǎn)生PWM

TL494是一個(gè)固定頻率的脈沖寬度調(diào)節(jié)電路，內(nèi)置了線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個(gè)電阻和一個(gè)電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。但電路較復(fù)雜，搭建困難。

方案三：采用LM5119炔康緶凡生PWM

LM5119 是一款雙同步降壓控制器，適用于高電壓或各種輸入電源的降壓型穩(wěn)壓器應(yīng)用。其控制方法基于采用仿真電流斜坡的電流模式控制。電流模式控制具有固有的輸入電壓前饋、逐周期電流限制和簡化環(huán)路補(bǔ)償?shù)墓δ?。使用仿真控制斜坡可降低脈寬調(diào)制電路對(duì)噪聲的敏感度，有助于實(shí)現(xiàn)高輸入電壓應(yīng)用所必需的極小占空比的可靠控制。LM5119 的工作頻率可以在 50 kHz 至 750 kHz 范圍內(nèi)設(shè)定。LM5119 可利用自適應(yīng)死區(qū)時(shí)間控制來驅(qū)動(dòng)外部高邊和低邊 NMOS 功率開關(guān)管。用戶可選的二極管仿真模式可實(shí)現(xiàn)非連續(xù)模式操作，提高輕負(fù)載條件下的效率。具有自動(dòng)切換外部偏壓功能的高電壓偏置穩(wěn)壓器可進(jìn)一步提高效率。其他功能包括熱關(guān)斷、頻率同步、打嗝 （hiccup） 模式電流限制和可調(diào)輸入欠壓鎖定。該器件采用有芯片連接焊盤的功率增強(qiáng)型無引線 LLP-32 封裝，以幫助散熱[1]。

采用LM5119內(nèi)部電路產(chǎn)生PWM的優(yōu)點(diǎn)是電路穩(wěn)定性強(qiáng)，定時(shí)電阻Rt和AGND引腳之間連接的外部電阻可設(shè)定LM5119的開關(guān)頻率，Rt可同步內(nèi)部振蕩器至外部時(shí)鐘，使振蕩器產(chǎn)生相應(yīng)的PWM波。

通過比較上述三種方案及結(jié)合設(shè)計(jì)要求，可以看出方案三明顯優(yōu)于其他方案，所以采用方案三進(jìn)行設(shè)計(jì)制作。

2.2 主回路拓?fù)浞桨?/p>

DC/DC主回路拓?fù)洳捎冒霕駼uck電路，通過LM5119的HO和LO端輸出的PWM控制2個(gè)MOS管實(shí)現(xiàn)交替導(dǎo)通，通過電感Lo和電容Chb的充放電實(shí)現(xiàn)降壓。減小了原邊開關(guān)管的電壓壓力，電路結(jié)構(gòu)簡單，可適用較高頻率電路。

3 產(chǎn)品（作品）設(shè)計(jì)與制作

3.1 輸入輸出電壓設(shè)定

輸入電壓范圍設(shè)定為12-20V，中心工作電壓16V。輸出設(shè)計(jì)為兩路：一路輸出9V、5A；另一路輸出5V、9A。通過對(duì)芯片使能端的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)任一路輸出，也可以同時(shí)輸出，并且兩路可以各自獨(dú)立工作，互不干擾。

3.2 濾波電容選用

（1）輸入電容Cin：經(jīng)過不斷實(shí)驗(yàn)嘗試，我們選擇了6個(gè)2.2uF的陶瓷電容并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)濾波。

（2） VIN濾波器Cvin：考慮到需防止注入到VIN引腳的高頻開關(guān)噪聲引起電源故障，我們選用了0.47uF的陶瓷電容。

（3） UVLO分壓器Cft：考慮到為分壓器提供濾波，我們選用100pF的陶瓷電容。

（4） VCC電容Cvcc：考慮到需要為HO驅(qū)動(dòng)器和自舉二極管提供峰值瞬態(tài)電流，并為VCC穩(wěn)壓器提供穩(wěn)定性，我們采用了0.47uF的電解電容。

（5）輸出電容Co：考慮到輸出電容器需平滑電感紋波電流引起的輸出電壓紋波，并在瞬態(tài)負(fù)載條件下提供充電電源，我們選用了兩個(gè)220uF的電解電容作為主輸出電容，并加入兩個(gè)22uF電容，進(jìn)一步降低輸出電壓紋波和尖峰。

3.3 開關(guān)管選用

開關(guān)管一般采用IGBT或MOSFET，IGBT的優(yōu)點(diǎn)是耐壓高，但導(dǎo)通內(nèi)阻大，損耗大；MOSFET優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)通內(nèi)阻極小，但耐壓不高，但考慮到輸入輸出電壓均不高，且要求損耗小、體積小，所以選用貼片式低損耗MOSFET[2]。

3.4 輸出電感制作

進(jìn)口貼片電感價(jià)格太高、采購耗時(shí)長，而且參數(shù)不可改變，所以我們采用自制電感，可以很方便通過改變電感線圈匝數(shù)而改變電感參數(shù)。

3.5 電路原理圖設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案和芯片使用說明，我們自主設(shè)計(jì)了工作原圖，由于在制作期間，需要多次調(diào)整參數(shù)，所以畫的原理圖未標(biāo)出參數(shù)的具體數(shù)值，以便隨時(shí)調(diào)整元件參數(shù)。原理圖是使用ALTIUM DESIGNER軟件設(shè)計(jì)的。原理圖見圖1。

3.6 PCB設(shè)計(jì)

為了使控制芯片元件布局緊湊且達(dá)到良好效果，PCB板采用四層設(shè)計(jì)，讓電源和接地各占一層，并進(jìn)行分區(qū)，避免信號(hào)地和模擬地之間的串?dāng)_。由于電源線、接地線不再占用頂層和底層板面資源，所以可以將元器件布置得更緊湊，芯片工作狀態(tài)更好，可以獲得極佳效果，PCB板圖見圖2

3.7 產(chǎn)品制作

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們通過反復(fù)論證確定了元件參數(shù)、型號(hào)和數(shù)量，并選購所需材料。然后精心制作，雖然絕大部分元器件采用貼片封裝，但我們都采取了手工焊接，實(shí)踐證明效果很不錯(cuò)，作品實(shí)物圖見圖3。

4 總結(jié)

4.1 本產(chǎn)品（作品）的性能

本產(chǎn)品制作成本約為100元左右，而市場精密電源售價(jià)一般在數(shù)百甚或千元以上，我們的產(chǎn)品成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場同類產(chǎn)品的價(jià)格，與我們同等價(jià)格的產(chǎn)品測(cè)出的性能指標(biāo)比我們的產(chǎn)品性能指標(biāo)相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。紋波測(cè)試見圖4

從表1可以看出，我們產(chǎn)品的成本低、效率高，性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于市場水平，具有較大的發(fā)展前景。

4.2 本產(chǎn)品（作品）的創(chuàng)新點(diǎn)

（1）采用四層PCB板設(shè)計(jì)、元器件布局緊湊合理，電源工作狀態(tài)良好。

（2）自制電感線圈，替代了進(jìn)口產(chǎn)品，不僅使電源綜合成本降低20%以上，而且感參數(shù)可以自行調(diào)整。

（3）本產(chǎn)品制造成本低，而性能指標(biāo)高（見表1），主要指標(biāo)均高于市售產(chǎn)品水平。

（4）極高的效率，對(duì)于滿載輸出45-90W的電源（單路輸出45W，雙路輸出90W）達(dá)到92.3%的效率，已差不多到了極限。

（5）采用節(jié)能設(shè)計(jì)，輕載時(shí)可以啟用二極管仿真模式，可以實(shí)現(xiàn)高效輸出；重載時(shí)，禁用二極管仿真模式，增強(qiáng)帶負(fù)載能力。

【參考文獻(xiàn)】

篇6

開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)穩(wěn)壓電源具有體積小、重量輕、效率高、對(duì)電網(wǎng)電壓及頻率的變化適應(yīng)性強(qiáng)、輸出電壓保持時(shí)間長、有利于計(jì)算機(jī)信息保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于以電子計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源。本文介紹的是基于單片機(jī)的PWM型開關(guān)穩(wěn)壓電源，項(xiàng)目是本人在教學(xué)中的實(shí)際案例，經(jīng)本人驗(yàn)證后，實(shí)現(xiàn)效果較好。該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)較為簡單，穩(wěn)定率高，實(shí)用性強(qiáng)，能夠應(yīng)用在較多場合。

【關(guān)鍵詞】開關(guān)電源 單片機(jī) DC-DC變換器

1 引言

本人是一名技工院校的教師，從事電子技術(shù)的教學(xué)工作。單片機(jī)技術(shù)對(duì)學(xué)生來說是一門比較枯燥且復(fù)雜的課程，多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏興趣，所以本人一直秉承項(xiàng)目教學(xué)的理念，通過項(xiàng)目來讓學(xué)生更好的掌握單片機(jī)技術(shù)?；趩纹瑱C(jī)的PWM型開關(guān)穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)本人與學(xué)生共同驗(yàn)證后，推廣到教學(xué)層面上來。該項(xiàng)目中需要用到模擬電路、數(shù)字電路、電力電子技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、DXP繪圖等多個(gè)科目的知識(shí)，對(duì)學(xué)生來說有一定的難度，但又不是高不可攀的，在老師的指導(dǎo)下，大多數(shù)學(xué)生均可以完成該項(xiàng)目?，F(xiàn)本人把該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程具體描述如下。

2 項(xiàng)目原理簡述

開關(guān)電源就是利用電子開關(guān)器件（如晶體管、場效應(yīng)管、可控硅閘流管等），通過控制電路，使電子開關(guān)器件不停地接通和關(guān)斷。開關(guān)電源應(yīng)具備整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路。PWM穩(wěn)壓電源是利用脈沖寬度調(diào)制的方法來控制開關(guān)元件的接通時(shí)間與管斷時(shí)間從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出。該項(xiàng)目采用單片機(jī)來作為控制核心，能對(duì)輸出電壓進(jìn)行鍵盤設(shè)定和初步調(diào)整;同時(shí)具有輸出電壓，電流的測(cè)量和數(shù)字顯示功能;具有過流檢測(cè)和保護(hù)功能。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案

開關(guān)電源從結(jié)構(gòu)上包括主電路和控制電路，主電路又包括整流濾波電路和DC-DC變換器主回路?？紤]到學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中主要學(xué)習(xí)的是51系里單片機(jī)，且在學(xué)習(xí)過程中一直采用的是AT89S51單片機(jī)，故本項(xiàng)目采用AT89S51單片機(jī)作為控制電路的核心。項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)框圖如圖1。

3.1 整流濾波電路

常見的單相整流電路主要有：半波整流、全波整流、橋式整流。本設(shè)計(jì)中，主回路采用了結(jié)構(gòu)簡單、效率高的降壓型（Buck）DC-DC變換器。為提高主回路的輸入電壓UIN，整流濾波電路部分采用了三倍壓整流電路，如圖2所示。

3.2 DC-DC變換器電路

常見的PWM型DC-DC變換器主要有降壓型（Buck）、升壓型（Boost）、降壓-升壓型（Buck-Boost）和升壓-降壓型（Cuk）。后三種變換器均可使輸出電壓高于輸入電壓，但需要利用電感或電容作為傳送能量的元件，這會(huì)使主回路制作復(fù)雜，降低變換器總體效率。為此，本設(shè)計(jì)采用了通過三倍壓整流電路提高DC-DC變換器輸入電壓，而DC-DC變換器為降壓型的總體方案，如圖3所示。

本項(xiàng)目中，為了提高DC-DC變換器的效率，我們采用飽和導(dǎo)通壓降小、開關(guān)速度快的IGBT作為開關(guān)元件，同時(shí)采用工作性能穩(wěn)定，開關(guān)速度較高的M57962L驅(qū)動(dòng)IGBT。

IGBT在關(guān)斷瞬間是最易發(fā)生損壞的過程，所以我們需要保護(hù)電路。保護(hù)方法有兩種：一是在集電極――發(fā)射極電壓處于低值時(shí)，關(guān)斷IGBT;二是IGBT關(guān)斷時(shí)，集電極電壓上升的同時(shí)，較快的減少集電極電流。本項(xiàng)目中采取了第二種方法，通過在IGBT的C、E兩端添加RC緩沖器，減少關(guān)斷瞬間的集電極電流。工作原理是：當(dāng)IGBT關(guān)斷時(shí)，電容C通過二極管D1充電到（VC-VD1）。這樣集電極電流有了分路，集電極電流能較快的減小。當(dāng)IGBT導(dǎo)通時(shí)，電容C通過電阻R和IGBT放電。

為保證開關(guān)元件工作可靠，IGBT額定工作電壓，額定工作電流應(yīng)為最大值的兩倍以上，故選擇GT40T101型IGBT作為開關(guān)元件。由于M57962L最高工作頻率為20KHz，且工作在該頻率時(shí)不易產(chǎn)生人耳能聽到的噪聲，故IGBT工作頻率f=20KHz。

3.3 PWM控制模塊

PWM控制部分我們采用開關(guān)電源集成控制器SG3525A，該芯片具有輸出頻率范圍寬，工作電壓范圍廣，基準(zhǔn)電源精度高，死區(qū)時(shí)間可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。SG3525A具有兩個(gè)交替工作的輸出端，本設(shè)計(jì)中只需控制一個(gè)開關(guān)元件，所以采用了兩輸出端經(jīng)過4071同時(shí)驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件的方法。為避免上電瞬間對(duì)開關(guān)元件造成的沖擊，利用電容C3使主回路軟啟動(dòng)。R2與R3組成分壓電路取樣輸出端電壓，作為SG3525A的反饋電壓。過流保護(hù)部分我們采用CHF-5P型霍爾電流傳感器將輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓反饋信號(hào)，并與R6設(shè)定的過流值比較，如果反饋值較高則通過SG3525A的10腳，使其停止工作，并通過J1的2腳點(diǎn)亮報(bào)警LED，實(shí)現(xiàn)過流檢測(cè)和保護(hù)功能。具體電路如圖4所示。

3.4 鍵盤輸入及顯示部分

鍵盤輸入部分，由于我們需要對(duì)開關(guān)電源直接設(shè)定電壓，且需要步進(jìn)1V的功能，所以我們需要0-9的數(shù)字、加1和減1，再加上確定和取消共14個(gè)按鍵，所以我們采用14按鍵的鍵盤設(shè)定。

顯示部分我們采用數(shù)碼管顯示，因?yàn)槲覀冎恍枰@示數(shù)字且沒有什么特殊的要求，基于數(shù)碼管的價(jià)格便宜，使用方便，易于控制等特點(diǎn)，所以該項(xiàng)目中我們采用八段LED數(shù)碼管作為電壓輸出顯示。DC-DC變換器輸出電壓檢測(cè)及顯示采用了ICL7107，該芯片可獨(dú)立完成電壓檢測(cè)并驅(qū)動(dòng)3支八段LED數(shù)碼管，無需占用單片機(jī)資源。DC-DC變換器輸出電流檢測(cè)及顯示同樣采用了ICL7107，利用一只1歐姆的電阻可將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。

3.5 軟件部分

單片機(jī)主程序流程圖如圖5所示。

4 調(diào)試遇到的問題及解決方案

（1）過流檢測(cè)功能失效，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)SG3525的10腳虛焊，重新焊接后正常。

（2）IGBT工作一段時(shí)間后過熱影響電路的穩(wěn)定性，考慮到IGBT散熱量比較大，加裝散熱片后有所改善。

（3）三倍壓整流電路中電容C1、C2工作正常，但C3爆炸，經(jīng)仔細(xì)分析后，原因在與C3兩端由于需要承受電壓較高，50V的耐壓值不夠故而發(fā)生爆炸，為提高耐壓，將兩組電容串聯(lián)后作為C3，故障解決。

（4）鍵盤出錯(cuò)，由于該項(xiàng)目中按鍵有14個(gè)，故而鍵盤程序較多，經(jīng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)鍵盤編碼錯(cuò)誤，改正后故障解決。

5 結(jié)論

開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方法有很多種，市面上也有很多的成品可以參考。該項(xiàng)目是以教學(xué)為目的，并沒有過多的考慮成本壓力，故而采用的是現(xiàn)階段比較成熟的集成芯片作為控制芯片，可能與企業(yè)實(shí)際應(yīng)用還有一定的差距。經(jīng)過實(shí)際參數(shù)測(cè)試，還發(fā)現(xiàn)該開關(guān)穩(wěn)壓電源效率不不是很高，經(jīng)本人思考后，原因可能是IGBT導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)集電極電流較大，損耗了較大功率，這也是本人在以后的教學(xué)中需要和學(xué)生共同努力去改進(jìn)的。

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篇7

[關(guān)鍵詞]單片開關(guān)電源 復(fù)合式 AC/DC MAX8873

一、引言

電源是現(xiàn)代電力電子設(shè)備不可缺少的組成部分,其性能的優(yōu)劣直接影響設(shè)備的性能。傳統(tǒng)的電源由于笨重、效率低而逐漸被重量輕、體積小、效率高的開關(guān)電源所代替。復(fù)合式開關(guān)電源作為一種高效率的開關(guān)電源,是對(duì)線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源進(jìn)行優(yōu)化組合形成的一種電源設(shè)計(jì)方案,它即具有輸出電壓穩(wěn)定程度高、紋波電壓小、電源轉(zhuǎn)換效率高等眾多優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了一種新型復(fù)合式開關(guān)穩(wěn)壓電源,該電源采用了一種新型單片AC/DC單片開關(guān)電源作為前級(jí)穩(wěn)壓器,為低壓差線性穩(wěn)壓器MAX8873提供直流輸入電壓,然后利用低壓差線性穩(wěn)壓器MAX8873獲得高質(zhì)量的穩(wěn)壓輸出,組成高效率、輸出可調(diào)的復(fù)合穩(wěn)壓電源。實(shí)驗(yàn)證明該電路具有良好的性能,有很高的實(shí)用性。

二、AC/DC開關(guān)電源

本設(shè)計(jì)采用基于Trench DMOS工藝設(shè)計(jì)的一種AC/DC開關(guān)電源管理芯片。該芯片的工作方式為PWM即脈沖寬度調(diào)制方式;電路正常工作溫度范圍是-35℃至130℃;工作的開關(guān)頻率為100KHz;占空比調(diào)節(jié)范圍是3%～65%。其特點(diǎn)是寬壓輸入,輸出電壓紋波小,芯片效率高。該開關(guān)電源變換器集成了耐650V高壓的功率開關(guān)管、電流限流比較器、振蕩器、旁路調(diào)整器/誤差放大器、高壓電流源、基準(zhǔn)源和過溫、過壓/欠壓、過流及自動(dòng)重啟等保護(hù)電路,采用PWM調(diào)制模式達(dá)到在不同的負(fù)載下的高效率,采用隔離結(jié)構(gòu)降低了芯片的EMI。開關(guān)電源控制集成電路的原理圖如圖1所示:

針對(duì)變壓器原邊繞組的漏感產(chǎn)生的高壓毛刺,采用二極管D1與穩(wěn)壓管VR1并聯(lián)接入原邊繞組側(cè),用來吸收高壓毛刺。光電耦合三極管U2的偏置電壓由二極管D3與電容C3構(gòu)成的整流電路提供。穩(wěn)壓管VR2、電阻R1、光電耦合三極管U2、電容C5組成電壓反饋電路,用來確保電壓穩(wěn)定能都穩(wěn)定輸出。穩(wěn)壓管VR2和電阻R2保證了電源空載或輕載時(shí)輸出電壓的穩(wěn)定性。利用電容C2降低輸出直流電壓的交流紋波。

電路工作原理:輸入交流電先經(jīng)過整流橋BR1整流,之后再經(jīng)電容C1濾波,最后轉(zhuǎn)變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓。當(dāng)MOSFET開關(guān)管導(dǎo)通時(shí),電容C1兩端的電壓加到反激變壓器的原邊,流過原邊繞組的電流線性增加,變壓器儲(chǔ)存能量。當(dāng)MOSFET開關(guān)管關(guān)斷時(shí),電感原邊電流由于沒有回路而突變?yōu)榱?此時(shí)穩(wěn)壓管VR1的擊穿電壓高于原邊的感應(yīng)電勢(shì)而截止。

該AC/DC開關(guān)電源控制芯片結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示,該集成電路的主要組成部分有旁路調(diào)整器/誤差放大器、鋸齒波/振蕩發(fā)生電路、PWM比較器、基準(zhǔn)電壓源、軟啟動(dòng)電路、上電復(fù)位電路及其它保護(hù)電路等。

從圖2可以看出控制芯片的最大特色是把外置管腳數(shù)控制為三個(gè)。振蕩器和功率管的內(nèi)置使管腳數(shù)減少,功率管的內(nèi)置還提供了啟動(dòng)偏置電壓。控制引腳C不僅給內(nèi)部供電,還提供了反饋電流信號(hào),可用于控制電路的旁路電流和控制PWM占空比。此外,來利用功率管的導(dǎo)通電阻作為敏感電阻,來實(shí)現(xiàn)各個(gè)周期內(nèi)的限流保護(hù),這些都是該電路的特色。

三、低壓差線性集成穩(wěn)壓器MAX8873

低壓差集成穩(wěn)壓器是近年來應(yīng)用廣泛的高效率線性穩(wěn)壓集成電路。傳統(tǒng)的三端集成穩(wěn)壓器普遍采用電壓控制型,為保證穩(wěn)壓效果,其輸入輸出壓差一般取2V~4V來保證正常工作。低壓差穩(wěn)壓器采用電流控制型,選用低壓降的晶體管作為內(nèi)部調(diào)整管,能夠把輸入輸出壓差降低到0.6V以下,提高了電源的轉(zhuǎn)換效率。產(chǎn)品主要有MAXIM公司生產(chǎn)的MAX8873系列,MICREL公司生產(chǎn)的MIC39500系列,TI公司生產(chǎn)的TPS767系列,LT公司生產(chǎn)的LT1528系列等。本文采用應(yīng)用廣泛的MAX8873芯片,MAX8873的典型工作電路如圖3所示。

MAX8873是MAXIM公司生產(chǎn)的輸出120mA的低壓差線性穩(wěn)壓器。其中IN和OUT分別為電壓輸入端和輸出端,GND為公共端,SET和SHDN分別為調(diào)整端和控制端。其主要特點(diǎn)有:組成電源元件最少,壓差低,靜態(tài)電流低,有關(guān)閉電源控制,輸出電壓固定,由外接電阻組成的分壓器時(shí)輸出電壓可調(diào),內(nèi)部有輸出電流限制、過熱保護(hù)及電池反接保護(hù)等。

MAX8873有兩種工作模式:工作在預(yù)置的電壓模式下或工作在可調(diào)的電壓模式下。在預(yù)置的電壓模式下,內(nèi)部電位器能夠設(shè)置它的輸出電壓,我們通過連接SET端到地選擇這種模式。在可調(diào)模式下,我們通過在SET端連上兩個(gè)外部電阻作為分壓器來選擇輸出電壓,電壓范圍可從1.25V到6.5V。

為了減小寄生電容的影響,我們?cè)陔娮鑂1兩端串上一個(gè)10PF到25PF的電容。而在預(yù)置電壓模式下,SET端和地之間的阻值不能小于100K,否則SET端的電壓將超過兩種工作模式的門限值60mV。

四、新型復(fù)合式開關(guān)穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)

本復(fù)合式開關(guān)穩(wěn)壓電源的原理圖如圖4所示。

電源輸入交流寬輸入電壓85V-265V,雙路輸出電壓+5V/1.5A,-5V/1.5A,輸出功率15W。電路包括輸入整流濾波,脈寬調(diào)制,高頻變壓器,電流反饋,低壓差線性穩(wěn)壓,整流濾波輸出等幾部分。交流輸入經(jīng)整流濾波后,產(chǎn)生一個(gè)的直流電壓加在變壓器初級(jí)繞組的一端和控制芯片的源極,變壓器初級(jí)的另一端由控制芯片內(nèi)的高壓功率管驅(qū)動(dòng)。變壓器兩組副邊經(jīng)整流濾波后分別產(chǎn)生±5.5V的輸出電壓,該電壓經(jīng)LC濾波后輸入到MAX8873中,經(jīng)MAX8873輸出后再通過下一級(jí)LC輸出濾波得到±5V的高穩(wěn)定輸出。

在設(shè)計(jì)PCB板時(shí)要注意,電容C2負(fù)極應(yīng)直接連反饋繞組,將反饋繞組上的浪涌電流直接返回到輸入濾波電容,提高抑制浪涌干擾的能力?？刂贫烁浇碾娙輵?yīng)盡可能靠近源極和控制端的引腳?？刂菩酒脑礃O采用單點(diǎn)接地法,即控制端旁路電容C12的負(fù)極、反饋電路的返回端、高壓返回端應(yīng)分開布線,最后在源極管腳處匯合。安全電容C13應(yīng)通過寬而短的印制導(dǎo)線分別接至反饋繞組和次級(jí)繞組的返回端。盡量使用大尺寸的低電感引線。

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在市電輸入下,當(dāng)負(fù)載從0達(dá)到額定值時(shí),電路的負(fù)載調(diào)整率為95%,輸出電壓紋波在40mV左右,輸出紋波主要由變壓器漏感的電壓和整流管電壓產(chǎn)生,可以通過進(jìn)一步優(yōu)化PCB版布局等方法來改善。

六、結(jié)束語

本文采用基于Trench DMOS工藝設(shè)計(jì)的一種AC/DC開關(guān)電源管理芯片和低壓差線性穩(wěn)壓器MAX8873設(shè)計(jì)了一種新型通用的復(fù)合式開關(guān)穩(wěn)壓電源。該電源具有體積小,效率高,輸出電壓穩(wěn)定,負(fù)載調(diào)整率好等優(yōu)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)表明該電源是一種性能良好的高精度穩(wěn)壓源。

參考文獻(xiàn):

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篇8

關(guān)鍵詞：電源電路；低噪聲；光電檢測(cè)；信號(hào)調(diào)理

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

在微弱光信號(hào)的檢測(cè)中，利用光電倍增管（PMT）檢測(cè)微弱信號(hào)仍然是一種主要方式。為此本文設(shè)計(jì)了一種基于光電倍增管（PMT）模塊H10723-20的供電電路和信號(hào)調(diào)理電路，用于浮游植物粒徑檢測(cè)系統(tǒng)中微弱熒光信號(hào)的檢測(cè)。由于需要檢測(cè)的熒光信號(hào)比較微弱，背景噪聲將對(duì)檢測(cè)結(jié)果的精度和穩(wěn)定性產(chǎn)生很大的影響，因此所設(shè)計(jì)的電路應(yīng)必須具有較小的噪聲和紋波。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

PMT模塊H10723-20使用±5V的直流電壓作為輸入，為減小電源噪聲，本文選擇由輸出為12V的開關(guān)電源通過DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換而來的±5V電壓作為PMT模塊的輸入電壓。為方便后續(xù)電路對(duì)由H10723-20轉(zhuǎn)化而來的電信號(hào)的傳輸和處理，本文設(shè)計(jì)了信號(hào)調(diào)理電路來調(diào)理、放大PMT模塊的輸出電壓。由于檢測(cè)到的光信號(hào)強(qiáng)度不同，為更加靈活的檢測(cè)到光信號(hào)并防止強(qiáng)光對(duì)光電倍增管模塊的損壞，本文為PMT模塊設(shè)計(jì)了靈敏度調(diào)節(jié)電路，應(yīng)對(duì)不同光強(qiáng)的光信號(hào)的檢測(cè)。

電路主要由以下幾部分組成：開關(guān)電源、DC-DC電壓轉(zhuǎn)換芯片、芯片電路、PMT模塊、PMT靈敏度調(diào)節(jié)電路、信號(hào)調(diào)理電路，其總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖1中開關(guān)電源用來提供12V的電源電壓；DC-DC電壓轉(zhuǎn)換芯片將開關(guān)電源提供的12V電壓轉(zhuǎn)換為±5V的電壓供H10723-20使用，芯片電路用來降低±5V電壓的噪聲和紋波，提高輸出電壓的穩(wěn)定性；靈敏度調(diào)節(jié)電路用來控制PMT模塊的靈敏度；信號(hào)調(diào)理電路用來調(diào)理、放大PMT模塊輸出的電信號(hào)。

2 電源電路設(shè)計(jì)

2.1 DC-DC電壓轉(zhuǎn)換芯片的選擇

經(jīng)過各種DC-DC電壓轉(zhuǎn)換芯片的比較分析，本文最終選擇MURATA公司的NMA1205DC芯片作為DC-DC電壓轉(zhuǎn)換器。該芯片標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓為12V；輸出為雙路輸出±5V，輸出電流為±100mA。

該芯片內(nèi)具有短路保護(hù)和熱保護(hù)電路，且輸入和輸出相隔離，消除了直流路徑，減小了開關(guān)噪聲，使芯片具有較高的可靠性。芯片通過內(nèi)部濾波電路平滑、濾波得到穩(wěn)定的±5V大小的輸出電壓，使輸出電壓的紋波和噪聲小于20mV。

2.2 芯片電路介紹

為更進(jìn)一步減小輸出電壓的噪聲，本文采用圖2所示的芯片電路對(duì)芯片輸入、輸出電壓進(jìn)行調(diào)理，有效降低輸出電壓紋波和噪聲。

圖2中DC-DC電壓轉(zhuǎn)換芯片NMA1205DC的輸入端加入電容的主要目的是為了降低來自上一級(jí)的紋波和噪聲，較大的電容會(huì)使系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定，但考慮到PCB面積的損耗、其他器件的正常工作情況以及對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)中其余電路的干擾，本文的輸入電容選用阻抗小的鋁聚合物電解電容?？紤]到輸出電壓噪聲、轉(zhuǎn)換器頻率、輸出電壓紋波等因素，芯片輸出端采用LC濾波電路平滑輸出電壓，減小輸出電壓紋波和噪聲。由于大的電感可以降低輸出電流和輸出電壓紋波且增大芯片的帶負(fù)載能力，但卻會(huì)耗費(fèi)過多的PCB面積，綜合考慮電路噪聲、電壓紋波、電感的尺寸、PCB面積等因素，本文選擇22μH電感，電容C25、C26選擇鋁聚合物電解電容，C20、C22選擇陶瓷電容，

3 PMT靈敏度調(diào)節(jié)電路

本文通過高精度旋轉(zhuǎn)式電位器的滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)PMT靈敏度的調(diào)節(jié)，具體原理為通過滑動(dòng)電位器改變電阻值進(jìn)而改變PMT模塊H10723-20引腳Vcont IN和Vref OUT之間的電壓值，不同的電壓值決定了不同的靈敏度，從而實(shí)現(xiàn)了PMT的靈敏度的調(diào)節(jié)。為防止電位器在調(diào)節(jié)時(shí)滑至兩端，出現(xiàn)短路的情況，在電位器兩邊分別加入電阻，以保護(hù)H10723-20模塊，避免因短路導(dǎo)致PMT損壞。電路原理如圖3所示。

4 信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

為滿足后續(xù)電路對(duì)電壓信號(hào)的要求，本文利用集成運(yùn)算放大器AD823AN設(shè)計(jì)了放大電路來放大PMT模塊的輸出電壓，電路原理圖如圖4所示。

放大電路輸入級(jí)為放大級(jí)，主要用來放大PMT模塊輸出的電壓信號(hào)，并利用電容和電阻構(gòu)成有源低通濾波器，濾除高頻噪聲，提高電路性能。輸出級(jí)為電壓跟隨器，輸出電壓近似輸入電壓幅值，并對(duì)前級(jí)電路呈高阻狀態(tài)，對(duì)后級(jí)電路呈低阻狀態(tài)，使前、后級(jí)電路之間的相互影響很小，因而對(duì)前后級(jí)電路起到緩沖、隔離作用，并且具有很好的帶負(fù)載能力。

5 結(jié)果分析

將本文設(shè)計(jì)的電路用在浮游植物粒徑檢測(cè)系統(tǒng)中，用來檢測(cè)由波長445nm的激光激發(fā)產(chǎn)生的熒光光信號(hào)，系統(tǒng)設(shè)定波形經(jīng)過10點(diǎn)移動(dòng)平滑。所得熒光信號(hào)的波形如圖5所示，整體波形具有較小的紋波和噪聲，具有較高的信噪比，波形兩邊有較小的浮動(dòng)是由于浮游植物粒徑檢測(cè)系統(tǒng)中波長為532nm的激光激發(fā)產(chǎn)生的少量熒光信號(hào)造成的，與本文所設(shè)計(jì)的電路無關(guān)，且不影響粒徑的正確計(jì)算，本文的設(shè)計(jì)完全可以滿足浮游植物粒徑檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的要求，具有良好的效果。

結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的電路應(yīng)用在浮游植物粒徑檢測(cè)系統(tǒng)中，為該系統(tǒng)中的光電檢測(cè)模塊提供電源，并且對(duì)光電檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理和放大，有效地減小了電路噪聲和紋波，得到了較好的熒光信號(hào)波形，有效的保證了檢測(cè)結(jié)果的精度和整個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；充電電源；并聯(lián)均流技術(shù)

電動(dòng)汽車以電代油，可有效減少車輛環(huán)境污染，緩解交通運(yùn)輸行業(yè)對(duì)石油資源過度消耗。電動(dòng)汽車環(huán)保節(jié)能，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段，當(dāng)今世界面臨資源不足、環(huán)境污染等問題，電動(dòng)汽車由于其良好的性能和比肩傳統(tǒng)汽車的駕駛體驗(yàn)而成為了當(dāng)下汽車行業(yè)新寵。越來越多的國家、企業(yè)投入到了電動(dòng)汽車的成長行列中，我國也加大了對(duì)電動(dòng)汽車行業(yè)的投入和支持，尤其是純電動(dòng)汽車。國際上純電動(dòng)汽車技術(shù)日趨成熟，純電動(dòng)汽車已成為新型、適用、環(huán)保的代名詞，也是將來我國汽車產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展和加大投入的重要方向。

1 技術(shù)領(lǐng)域及背景

“充電電源模塊并聯(lián)均流”方案的采用，主要是由于單臺(tái)充電電源模塊的輸出電流、功率不能滿足電動(dòng)汽車大容量電池快速充電的需求，因此在際使用中采用模塊并聯(lián)的構(gòu)造方法，用一定規(guī)格的模塊式電源并聯(lián)來達(dá)到充電電源大的電流輸出和功率輸出的目的。一般情況就是電源模塊輸出之間的并聯(lián)，必要的時(shí)候采用每個(gè)模塊相等的負(fù)載電流，或者會(huì)出現(xiàn)一些并聯(lián)的模塊的輕載運(yùn)行，有的甚至?xí)^載的情況，輸出的電源不但不能為其供電，還會(huì)成為電壓輸出模塊的負(fù)載，也就很容易導(dǎo)致其損壞，所以對(duì)于電動(dòng)充電電源之間模塊需要進(jìn)行統(tǒng)一處理，必須采用一定的均流技術(shù)，以此在增加電源輸出功率的同時(shí)提高電動(dòng)汽車充電電源的可靠性等各項(xiàng)性能。

2 充電電源并聯(lián)系統(tǒng)不均流的原因分析

根據(jù)輸出的類型，一般可以對(duì)電源分為恒壓電源和恒流電源。對(duì)恒流電源進(jìn)行并聯(lián)，由于系統(tǒng)中電流很多的反饋沒有及時(shí)有效的處理，所以對(duì)于系統(tǒng)輸出電流將會(huì)因?yàn)榉答佅禂?shù)對(duì)相同的數(shù)據(jù)保持差別，也就不會(huì)采用恒壓電源進(jìn)行，但是在對(duì)處理的時(shí)候，系統(tǒng)并聯(lián)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行及時(shí)的分析，全面的了解系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，保證各個(gè)輸出的恒壓電流的性質(zhì)，也就導(dǎo)致輸出的電壓之間存在很大的差距，所以需要采取一定的均流電源技術(shù)。根據(jù)使用的開關(guān)電源的結(jié)構(gòu)和恒壓電源的輸出的特征進(jìn)行分析，對(duì)輸出的均流電源進(jìn)行及時(shí)的總結(jié)，具體來說，對(duì)于引起系統(tǒng)不均流的原因主要包括以下三種，就是對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)和電源輸出的電流的差異性、輸入到負(fù)載的銜接電阻不匹配、外部寄生參數(shù)不一致。依據(jù)體系不均流緣故原由，則可以采用主動(dòng)均流技術(shù)確保各模塊間電流被主動(dòng)平均分配，從而確保體系統(tǒng)各并聯(lián)模塊均處于同等功率輸出狀況。

3 充電電源并聯(lián)均流技術(shù)的分析

3.1 輸出阻抗法

在日常的工作中，電源模塊的輸出阻抗并聯(lián)輸出法也被稱作電壓調(diào)節(jié)率法，這種方法是通過調(diào)節(jié)開關(guān)變換器的外特性即調(diào)節(jié)輸出阻抗，達(dá)到并聯(lián)模塊均流的目的。

輸出阻抗法在實(shí)際工作過程中，是最容易實(shí)現(xiàn)多個(gè)模塊電源均流輸出的方法，這種方法的本質(zhì)是采用開環(huán)控制，因此在小電流時(shí)很容易造成電流分配特性差、重載時(shí)不均衡等問題。在工作過程中，為很好的滿足每個(gè)模塊的使用要求，還要對(duì)個(gè)別的模塊進(jìn)行有效的調(diào)整，還要對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)的指出，對(duì)很多的電流影響因素進(jìn)行分析，對(duì)于元器件的容差、元件老化、物理?xiàng)l件改變使元件性能的變化有差別等。在用輸出阻抗法實(shí)現(xiàn)均流的電源系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間，電流分配又會(huì)不均勻了。

3.2 主從設(shè)置法

對(duì)主從設(shè)置法主要就是指電源在并聯(lián)系統(tǒng)中n個(gè)電源模塊的使用中，通過對(duì)每個(gè)電源模塊的主電源的設(shè)置，對(duì)其他在電源模塊的跟蹤過程中，保證輸出的電流。主從設(shè)置法適用于電流型控制的并聯(lián)系統(tǒng)中，這種均流控制的精度很高，但主要缺點(diǎn)是一旦主控模塊失效，則整個(gè)電源系統(tǒng)不能正常工作，因此這個(gè)方法不適用于冗余并聯(lián)系統(tǒng)。

3.3 自動(dòng)均流法

對(duì)于自動(dòng)均流法就是根據(jù)溫度的相應(yīng)控制，保證并聯(lián)系統(tǒng)的分率分配方法，對(duì)各個(gè)模板的電源之間進(jìn)行不同的并聯(lián)處理，同時(shí)根據(jù)模塊自身的溫度對(duì)現(xiàn)實(shí)的功率進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，一般情況都是系統(tǒng)的電流控制的實(shí)現(xiàn)，所以需要對(duì)系統(tǒng)中各個(gè)模塊的電源的所占比例的分析，采用溫度控制的方法，各模塊的功率是由該模塊的溫度決定的，而不是電流，從而使各模塊內(nèi)部溫度趨于相等。這樣，在最低成本下達(dá)到最高的可靠性。

3.4 強(qiáng)迫均流法

強(qiáng)迫均流是通過監(jiān)控單元模塊實(shí)現(xiàn)均流控制，一般通過軟件控制來實(shí)現(xiàn)：并聯(lián)電源系統(tǒng)監(jiān)控軟件通過計(jì)算和比較各并聯(lián)電源模塊的輸出電流與系統(tǒng)平均電流，然后再調(diào)整個(gè)別電源模塊輸出電壓，使其電流與平均電流相等。這種方式易于實(shí)現(xiàn)、均流控制精度高，但其瞬態(tài)響應(yīng)比較差、調(diào)節(jié)時(shí)間長、成本高。

4 結(jié)束語

本文介紹和電動(dòng)汽車充電電源并聯(lián)均流問題的提出，詳細(xì)地討論了一些充電電源并聯(lián)均流技術(shù)的原理及優(yōu)缺點(diǎn)。隨著電動(dòng)汽車及其充電電源技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)不同充電系統(tǒng)的要求，基于各種智能化的檢測(cè)、運(yùn)算和控制，可以更好地采用復(fù)雜的控制策略，實(shí)現(xiàn)均流冗余、故障檢測(cè)、熱拔插維修和模塊的智能管理。

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作者簡介：張家貴（1987-），男，湖北荊門人，中級(jí)工程師，研究方向：嵌入式軟硬件。

篇10

任何種類的電源設(shè)計(jì)，都必須有出色的電源防護(hù)才能更安全可靠的工作，電路保護(hù)對(duì)每個(gè)電源工程師而言都至關(guān)重要。電源資深專家、發(fā)明家陶顯芳老師kRESD防護(hù)與電路設(shè)計(jì)的技術(shù)介紹與技巧分享拉開了整個(gè)研討會(huì)的序幕，突出了以理論為基礎(chǔ)，以實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分享為主要內(nèi)容的會(huì)議特色。

在電源設(shè)計(jì)中，電磁輻射需要ESD來進(jìn)行防護(hù)，不過在另一個(gè)領(lǐng)域，電磁輻射加以利用又成為一個(gè)全新市場的技術(shù)基礎(chǔ)。隨著便攜設(shè)備的盛行，便攜設(shè)備的電力供應(yīng)成為一個(gè)非常讓人頭疼的話題，而能夠擺脫沉重的充電器束縛，隨時(shí)隨地為便攜設(shè)備充電的無線充電技術(shù)變得越來越受歡迎，在這個(gè)全新的技術(shù)領(lǐng)域，IDT全球模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)陳日亮跟大家一起從技術(shù)到市場前景等多個(gè)角度探討了無線充電的行業(yè)趨勢(shì)。

無線充電現(xiàn)在的挑戰(zhàn)是充電效率，而數(shù)字電源無疑是提升電源管理效率一個(gè)非常重要的手段，隨著各種系統(tǒng)的能效要求越來越高，數(shù)字電源變得越來越普及。Exar數(shù)字電源應(yīng)用工程師周種以“創(chuàng)新數(shù)字電源解決方案——助您設(shè)計(jì)加速”為題，與廣大工程師一起分享了一些最新的數(shù)字電源解決方案，而英飛凌科技市場部經(jīng)理胡鳳平則以最新的功率器件為基礎(chǔ)，帶來了多個(gè)英飛凌高效率電源管理方案展示。英聯(lián)半導(dǎo)體產(chǎn)品營銷高級(jí)經(jīng)理黃偉德的內(nèi)容也圍繞著數(shù)字電源管理展開，推薦了多個(gè)英聯(lián)半導(dǎo)體綠色電源芯片級(jí)解決方案。

采用數(shù)字電源是為了提升效率，提升效率就是節(jié)能，節(jié)能就是節(jié)約成本，這恰恰也是節(jié)能的最大市場推動(dòng)力，從基本的物理原理上我們知道，高壓交流輸電可以有效提升能源傳輸和使用的成本，對(duì)于高壓直流電是否也會(huì)如此？Vicor高級(jí)應(yīng)用工程師吳際先生就此話題與現(xiàn)場觀眾一起了解利用Vicor 400V高壓直流配電方案改進(jìn)能源使用成本。

電源設(shè)計(jì)中，穩(wěn)定可靠的電源測(cè)試保障是必不可少的一步，來自廣州致遠(yuǎn)電子股份有限公司市場部經(jīng)理李佰華，從最新的功率測(cè)試儀入手，與大家一起談?wù)劇靶履茉串a(chǎn)品測(cè)試”的注意事項(xiàng)，而泰克中國區(qū)行業(yè)渠道電力電子開發(fā)經(jīng)理王躍偉為大家介紹“如何應(yīng)對(duì)開關(guān)電源設(shè)計(jì)中的挑戰(zhàn)”的各種經(jīng)驗(yàn)技巧分析。