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直流稳压电源制作及管理方法详解
来源：21ic 作者：佚名日 15:58
[导读] 本文详细介绍了直流稳压电源的制作、检测与管理方法。
　　本文详细介绍了直流稳压电源的制作、检测与管理方法。首先介绍了直流稳压电源主电路、控制电路以及简单保护电路的设计。其次提出了一种适合于有多路电压输出的复杂电源系统中，各个直流电压的有无检测和管理方法，可提高电压输出检测效率和实现电源管理自动化。最后总结了在该电源的设计与试验过程中遇到的一些具体问题及解决方法。将该直流稳压电源投入现场使用后，其输出电压稳定、带载能力较强、管理方便快捷，满足了设计要求。
　　1. 引言
　　所有的电子设备都必须在电源电路的支持下才能正常工作，存在着共同的电路&电源电路。基于大多数电子元件的特性，电子设备大多对电源电路要求能够提供持续稳定的、满足负载要求的直流电能。因此直流稳压电源的设计在电子产品开发的过程中占有十分重要的地位。本论文主要介绍直流稳压电源的制作方法和电子设备复杂电源系统中多种制式直流电压高效率、低成本的检测与管理方法。
　　2. 直流稳压电源制作
　　直流稳压电源的设计一般包括变压、整流、滤波、稳压四个基本环节。为了提高电源的质量及其可靠性，需对电源输出电压进行采样、比较、放大，并用此误差放大信号来调节其输入电压，使得负载变化时输出电压保持稳定。此外，为了提高电源的使用安全性能，需设计简单可靠的过压过流保护电路，防止电压电流过大时损坏负载元件。以下将从电源主电路、控制电路、保护电路设计等3个方面简要介绍直流稳压电源的制作方法。
　　A.主电路设计
　　主电路部分设计主要包括电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路设计（图1）。变压器把高压交流电变为所需要的低压交流电;整流器把交流电变为脉动直流电;滤波器滤除直流中的交流成分;稳压器把波动较大的直流电压变为稳定的直流电压输出（图2）。
　　图1 主电路组成示意图
　　图2 电路输出波形图
　　变压器的工作原理是基于电磁感应定律进行电压、电流、阻抗变换。在直流稳压电源设计中，电源变压器一般是将单相工频交流220V电压转换成电压较低的交流电以满足后续电路的需要。根据电路所要求输出的直流电压和电流值来确定电源变压器次边的抽头个数和各个抽头应输出的电压和功率。此外，为了减小电源变压器的体积和重量，宜选用高频电源变压器。
　　利用二极管的单向导电性将交流电压变换为单向的直流电压称之为整流。实际设计中应根据所制作电源要求的输出精度和质量特性选择合理的整流方式。
　　直流稳压电源设计中一般利用电感、电容等储能元件两端电压不能突变的特性对交流电压进行滤波，从而输出波动较小的直流电。通过滤波输出的直流电仍含有较多的交流成分，因此不能直接加在负载两端，需对其进行稳压。稳压管反向击穿时，在一定的电流范围内表现出稳压特性，因此可用来稳定直流输出电压。然而其电源稳定性较差，输出精度较低，因此一般选用输出稳定可靠的三端集成稳压器，在满足电源设计要求的前提下还可缩短设计周期、降低设计成本。
　　B.控制电路设计
　　仅有以上四个基本环节组成的稳压电源带载能力较差，当负载电流增大时输出电压会降低，不能满足大多数电子元件工作的电源要求。一般通过闭环反馈控制和扩大输出电流来提高电源性能。
　　为了保证电源的输出电压不会随着负载的变化而变化，应使电源自身具有反馈调节能力，其原理如图3所示。
　　图3 闭环稳压电源框图
　　当负载两端电压发生变化时，电阻网络的采样电压随之改变，将此采样的电压值与给定的基准电压进行比较，并将此微弱的误差信号进行放大进而调节控制元件的工作状态，从而调节负载两端的电压，使其保持稳定。控制元件应选用工作状态可调节的元件，如三极管，其发射极电流会随着基极电流的变化而改变，因此通过控制三极管基极的电压即可调节三级管的导通程度，从而可调节电路的输出电压使其满足要求。
　　此外，为了提高电源的带载能力，可采用三极管将电源的输出电流进行扩大，其原理如下图所示。
　　图4 电流扩大电路
　　图4中，当负载电流较小时，负载所需的电流完全由稳压模块提供，当负载电流增大时，电阻R上的压降增大，将使串联调整三极管Q导通，三极管与稳压模块一起提供负载电流。
　　C.保护电路设计
　　为了提高电源的使用可靠性和安全性能，通常需设计一些简单的保护电路，如过压、过流保护等，如下图所示。
　　图5 系统保护电路
　　图5中，F1、Q1、R5、R6组成过电压保护电路，当负载两端的电压升高时，R6上的压降增大，晶闸管门极得触发电流，晶闸管导通，瞬时大电流使 F1熔断，从而起到保护电路的作用。R1、Q2、D1组成预稳压电路，将稳压模块的输入电压固定在某一电压值，使得，输入电压不随负载变化。R2、Q3、 R4组成过流保护电路，到电路中的电流过大时，电阻R2上的压降增大，使得三极管Q3导通，从而为大电流提供通路，防止电路中电流过大损坏电路元件和伏在元件。R3、Q4组成电流扩大电路，提供电路的带载能力。
　　3. 电源电压检测与管理
　　在有多种制式直流电压输出的复杂控制系统中，当系统发生故障时，首先要检测各个芯片或电路的电源输出是否正常，为了避免人工检测所带来的耗时费力和不便等缺点，本论文提出一种简单可靠、方便快捷的直流电压输出有无的检测方法，如图6所示。
　　图6 电压有无检测电路
　　R1、R2组成对直流输出电压的采样电阻网络，当电源有输出电压时R2上的压降使导通，R5上的压降增大，将R5上取得的高电平信号送给单片机处理后显示。当电源无输出电压时，R2上无压降，不工作，R5上的电压为0V，将此低电平信号送入单片机处理后显示、报警。其中R3、R4为限流电阻。
　　此电路在满足电压有无检测的条件下，一方面用到的元件数量少、价格便宜;另一方面通过实现了主电路和控制系统的电气隔离，降低了对控制系统的干扰。此外，对每路电压的输出进行实时监测和显示，可以方便的检查电源输出的正常与否。此方法适用于有多路电压输出的复杂电源系统的检测与管理。
　　4. 电源设计中应注意的问题
　　下面总结一些在该电源设计与调试过程中遇到的问题及其解决方法。
　　电源变压器的选用。为了减小变压器体积与重量使其方便固定于电路板上，应选用体积小、重量轻的高频电源变压器。
　　滤波电容的选用。在满足体积要求的前提下尽量选用容值较大的电解电容进行滤波，除此之外，电容的耐压值一定不能小于其两端的最大电压。
　　预稳压电路中（图5），为降低对限流电阻R1的功率要求，用三极管Q2为电流提供通路，在实际应用中Q2应选用功率较大的三极管。
　　在用三极管进行电流放大的电路中（图4），关键在于三极管直流工作点的调试，其决定着三极管的工作状态，决定着电源的带载能力。
　　在整个电路的设计与调试中，元件参数的正确计算与元件型号的合理选择至关重要。
　　设计过程中若能充分结合仿真软件对电路的工作原理进行验证，及时找出电路中存在的问题，可大大缩短设计周期，降低设计成本。对发热较大的元件应加散热片，防止元件过热损坏。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志总第445期2012年第08期（2月28 日出版）-----转载须注名来源
　　参考文献
　　［1］ 康华光， 陈大钦。 电子技术基础模拟部分［M］。 北京：高等教育出版社，1998
　　［2］ 王兆安， 黄 俊。 电力电子技术［M］。 北京：机械工业出版社，2000
　　［3］ 齐占庆， 王振臣。 电气控制技术［M］。 北京：机械工业出版社，2002
　　［4］ 赵景波。 PROTEL 2004电路设计应用范例［M］。 北京：清华大学出版社，2006
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移动电源当中的自动检测负载方式讲解
随着便携科技设备的盛行，越来越多的功能使得智能设备的耗电量越来越巨大，设备自带的电池已经无法满足人们的需要，因此移动电源应运而生。移动电源虽然不如大型电源产品那样结构复杂，但其中也是包含着许多技术的，本文就将为大家介绍移动电源的自动检测负载方面的知识。
如图1，这是移动电源的升压和检测负载的部分原理图，ON/OFF、CHECK、AN1都接单片机，J2接上被充电的负载(如手机)后，check将被拉低，负载接上后，V0-的电压会上升，Q2导通，CHECK被拉低，用低电平中断唤醒单片机
负载接上后，V0-的电压会上升，这是为什么呢?没接负载时候，J2的VCC就是锂电池的电压，假如是4V，要被充电的负载的手机只有3V。3V的手机通过USB接入(VCC对应VCC，D-对应D-，D+对应D+，GND对应GND)J2后，VO-的电压应该是上升的。
在智能手机中是存在充电管理芯片的，不接负载时候，J2的VCC是最上面的引脚，就是锂电池的电压(最高4.2V)，因为升压不使能EN=0。
假如把负载的用USB引出来，测得引出来的USB(插入J2就可充电)的VCC和GND是没有电压的。所以如果两个USB相接就可以充电了，但是V0-的电压怎么会上升呢?
U6是8205做开关用的，休眠时关断，V0-对地电阻就是200K+100K，无负载时，V0+等于电池电压，V0-电压为0，负载加上后，Q2导通电压为0.6V，只要V0-的电压大于3&0.6V，Q2就能导通，把CHECK拉低。
从原理图上可以看到，移动电源自动检测负载的相关知识还是非常重要的。但在电路中，由于MOS的Vgs电压比三极管要高一些，价格也比Vgs要低，因此使用三极管来进行设计要更好一些。
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手把手教你分析一个LED驱动电源电路
手把手教你分析一个LED驱动电源电路
　　大功率LED发展非常迅速，已经成为在各种照明场合成为主流照明光源，了解和熟悉LED驱动电源的朋友也越来越多。毫不夸张的说，LED驱动电源将直接决定LED灯的可靠性与寿命，今天给大家简单分析一个LED驱动电路，供大家学习。
　　一，先从一个完整的LED驱动电路原理图讲起。本文所用这张图是从网上获取，并不代表具体某个产品，主要是想从这个图中，跟大家分享目前典型的恒流驱动电源原理，同时跟大家一起分享大牛对它的理解，希望可以帮到大家。那么本文只做定性分析，只讨论信号的过程，对具体电压电流的参数量在这里不作讨论。如图1某LED驱动电路原理图，这是一款可AC/DC输入方式的LED驱动电路，使用无电解电容。是比较典型的LED驱动电路。
　　二，原理分析：为了方便分析，把图1分成几个部分来讲
　　1：输入过压保护---主要是雷击或者市冲击带来的浪涌）
　　输入过压保护电路如图2：
　　图2 输入过压保护电路
　　如果是DC电压从“+48V、GNG”两端进来通过R1的电阻，此电阻的作用是限流，若后面的线路出现短路时，R1流过的电流就会增大，随之两端压降跟着增大，当超过1W时就会自动断开，阻值增加至无穷大，从而达到保护输入电路+48V不受到负载的影响）限流后进入整流桥， R1与RV构成了一个简单过压保护电路，RV是一个压敏元件，是利用具有非线性的半导体材料制作的而成，其伏安特性与稳压二极管差不多，正常情况显高阻抗状态，流过的电流很少，当电压高到一定的时候（主要是指尖峰浪涌，如打雷的时候高脉冲串通过市电串入进来），压敏RV会显现短路状态，直接截取整个输入总电流，使后面的电路停止工作，此时，由于所有电流将流过R1和RV，因R1只有1W的功率，所以瞬间可以开路，从而保护了整个电路不被损坏。
　　2、整流滤波电路：当交流AC输入时，则桥式整流器是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，将交流电转变为直流电。当直流DC（+48V）电压直接进入整流桥BD时，输出一个上正下负的直流电压，如果+48V电源本身也是直流的，那整流桥的作用就是对输入起到的是极性保护作用，无论输入是上正下负还是上负下正都不会损坏驱动电源，通过C1\C2\L1进行滤波，图3是一个LCΠ型滤波电路，目的是将整流后的电压波形平滑的直流电。
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&#165&19元电子假负载的原理与制作_电路图_电源_中国百科网
电子假负载的原理与制作_电路图
    
&本文制作的电子假负载能替代传统的负载电阻箱、滑线变阻器等，尤其能设置恒定电流或恒定电压应用于传统的滑线变阻器不能解决的领域里。用于发电机、AC/DC、DC/DC变换器、不间断电源(UPS)、干电池、、、充电器等输出特性进行测试。最大假负载功率高达600W，假负载电阻可调节在30mΩ～14.352kΩ。一、基本思路&&& 电子假负载的功率器件，一般选用所需控制功率小的场效应管和IGBT管、选用时一定要有超过满载时的功率余量，避免使用中烧毁；电子假负载工作时产生大量的热量，需要加装散热器，并且功率器件与散热器之间的热阻要尽量小，必要时可安装散热风扇；电子假负载的功率器件极易发生寄生自激振荡，一旦产生振荡，不但工作状态完全变了，还会烧坏功率器件。所以防寄生自激振荡非常重要的，也是制作电子假负载成功与否的决定因素。本制作产生一个基准电压分别送到三个运放，通过恒压、恒流实现电子假负载的基本功能。总原理框图如图1所示。&图1 原理框图二、电路原理&&& 原理图如图2所示，基本电路为除虚线框⑤ 和两个万用表以外的部分，由恒压电路、恒流电路、过流保护电路、驱动电路组成。V =12V输入电压，经过限流电阻R1到三端可调分流基准源U1(TL431)的阴极K后，由参考端R得到输出基准电压VR为2.5V，经电阻R1到调整滑动变阻器R6，一路经电阻R2为U3A提供电压，另一路经电阻R7为U3C提供电压。&(点击查看原始图片)1.恒压电路&&& 如图2虚线框①所示。当负载端输入电压增大时，U3A同相输入端电压增大。当同相输人端电压大于反相输入端电压(基准电压)时，U3A输出高电平，在场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极G电压VG上产生压降，使得漏极D和源极S之间的电压VDS减小，从而达到恒压的目的。2.恒流电路&&& 如图2虚线框②所示。当负载电流增大时，R19、R22、R25、R28上的电压增大。即R18、R21、R24、R27上的取样电压增大，也即是U3C反相输入端电压增大，当U3C反相输入端电压大于同相输入端电压时，U3C输出低电平，场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极G电压VG减小，Q1、Q2、Q3、Q4的内阻RDS增大，负载电流减小，从而达到恒流的目的。3.过流保护电路&&& 如图2虚线框③ 所示。当负载电流增大时，R19、R22、R25、R28上的电压增大，即R18、R21、R24、R27上的取样电压增大，U3B反相输入端电压增大，但电流继续增大。当反相端电压大于所设定过流保护电流的基准电压(同相端输入电压)时，U3B输出低电平，场效应管Q1、Q2、Q3、Q4的栅极G电压VG减小，Q1、Q2、Q3、Q4的内阻RDS增大，负载电流减小，从而起到过流保护作用。4.驱动电路&& 如图2虚线框④ 所示。Q1、Q2、Q3、Q4选用大功率场效应管IRF540作为功率器，但是多管并联后，由于极间电容和分布电容相应增加，使放大器的高频特性变坏，通过反馈容易引起放大器的高频寄生振荡。为此，并联复合管一般不超过4个，而且在每管基极或栅极上串接防寄生振荡电阻。R17、R20、R23、R26为驱动电阻，R18、R21、R24、R27为取样电压电阻，R19、R22、R25、R28为限流电阻。C9一端接场效应管IRF540漏极，另一端接地，用于防震荡。三、电路测试&&& 电子假负载制作后需进行测试，测试电路接线图如图2所示。虚线框⑤ 和两个万用表部分。万用表1测电源输出电压，万用表2测电源输出电流，两个滑变电阻都打在50％处。单刀双掷开关J1打在1端时，为恒压模式，所选的被测电源的输出电压保持在12.501V，说明该电子假负载有恒压功能。单刀双掷开关J1打在2端时，为恒流模式，所选的被测电源的输出电流保持在19.993A，说明该电子假负载有恒流功能。定电流模式能用于测试电压源及电源的负载调整率。改变滑变电阻R6的抽线位置，可以改变预置的恒定电压电流值。过流保护的预置电流值可以通过滑变电阻R14来改变。&&& 图中虚线框⑤ 部分为列举的测量电源(也可以用其他电源作为测量电源)，V∞为15V交流电压，经桥式整流电路D1、D2、D3、D4整流后，由电容滤波后得到直流电压，再经三端稳压器U2(ML7812)稳压，得到稳定的+12V直流电压。
收录时间:日 00:44:27 来源:－－ 作者:匿名
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