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電源設(shè)計(jì)范文第1篇

關(guān)鍵詞： 相控陣?yán)走_(dá)； 靈敏度； 電源故障； 保護(hù)電路

中圖分類(lèi)號(hào)： TN86?34； TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）10?0168?03

0 引 言

隨著相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的迅速發(fā)展，相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)被廣泛用于地面防御系統(tǒng)中。然而，在目前有源相控陣?yán)走_(dá)中去掉了傳統(tǒng)雷達(dá)中的大功率發(fā)射機(jī)電源，由原來(lái)的大功率發(fā)射機(jī)電源改為向各個(gè)T/R組件供電，雷達(dá)的二次電源數(shù)量明顯增多， 電源系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，故障率明顯增多。由于軍用雷達(dá)常常工作在惡劣環(huán)境下，雷達(dá)電源的常見(jiàn)故障如過(guò)壓、欠壓、過(guò)熱、短路、缺相等，往往難以避免[1]。因此，對(duì)雷達(dá)電源系統(tǒng)故障的快速定位、電源保護(hù)、故障報(bào)警成為獲取電源故障信息，保證電源系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)采用的保護(hù)技術(shù)，解決方案多數(shù)是在線路入口處設(shè)置斷路器，當(dāng)線路過(guò)壓或欠壓時(shí)切斷線路，而當(dāng)電壓恢復(fù)正常時(shí)需手動(dòng)使斷路器復(fù)位[2]。本文在分析了相控陣?yán)走_(dá)陣面電源的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)雷達(dá)電源保護(hù)電路基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單實(shí)用的雷達(dá)電源保護(hù)電路，實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)一次電源故障中的過(guò)、欠壓保護(hù)和二次電源缺相保護(hù)。該電源保護(hù)電路具有抗干擾能力強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn)?？蓪?shí)現(xiàn)集成化自復(fù)位電源故障報(bào)警功能，提高了雷達(dá)電源系統(tǒng)的可靠性及靈敏度。

1 電源系統(tǒng)簡(jiǎn)介

雷達(dá)主電源系由康明斯30 kW柴油發(fā)電機(jī)組、總控配電機(jī)柜、50 kW變頻發(fā)電機(jī)組（兩臺(tái)）與變頻機(jī)控制柜、ATS切換柜、電力變壓器、發(fā)電機(jī)組本機(jī)控制柜、通信及監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。在電源系統(tǒng)中，柴油發(fā)電機(jī)組與市電互為備份，當(dāng)市電不能正常使用的時(shí)候開(kāi)啟柴油發(fā)電機(jī)對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行工頻供電，控制系統(tǒng)分為手動(dòng)方式和自動(dòng)方式（手動(dòng)系統(tǒng)享有最高優(yōu)先級(jí)）。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 基本參數(shù)確定

2.1 門(mén)限電壓定義

2.2.2 報(bào)警電路靈敏度

當(dāng)輸入電壓采樣問(wèn)題成功解決后，此過(guò)程為，設(shè)計(jì)人員拿預(yù)先設(shè)定的保護(hù)基準(zhǔn)電壓與采樣電壓進(jìn)行數(shù)值比較。[IC1B]輸出低電平時(shí)異名端的電平比同名端高。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)電源電壓保護(hù)電路時(shí)，電源系統(tǒng)正常工作時(shí)需要重點(diǎn)考慮如下問(wèn)題，送到[IC1B]的電壓經(jīng)過(guò)采樣器分壓電路之后，3腳的電壓值必須低于的[IC1B]2腳的電壓。（1腳為輸出端，3腳為同名端，2腳為異名端）。只要采樣得到的電壓小于設(shè)置的基準(zhǔn)電壓，[IC1A]就會(huì)產(chǎn)生欠壓保護(hù)信號(hào)，同理如果采樣電壓大于設(shè)置的基準(zhǔn)電壓，[IC1B]就會(huì)產(chǎn)生過(guò)壓保護(hù)信號(hào)。需要注意設(shè)計(jì)人員在計(jì)算采樣電壓時(shí)，一定要同時(shí)考慮和分析過(guò)壓與欠壓基準(zhǔn)電壓值。

被檢測(cè)電源經(jīng)過(guò)整流電路后，就可以分別與被測(cè)電源基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，若被監(jiān)測(cè)的電源電壓均在正常工作的窗口電壓之內(nèi)，則系統(tǒng)工作正常無(wú)需要報(bào)警。如果被測(cè)電源突然出現(xiàn)故障（不論過(guò)壓或欠壓）比較電路的輸出端便立即送出報(bào)警信號(hào)，以便在毫秒級(jí)內(nèi)完成故障排除故障。

4 輸入缺相保護(hù)電路設(shè)計(jì)原理

5 結(jié) 語(yǔ)

本文在分析了相控陣?yán)走_(dá)陣面電源的特點(diǎn)以及傳統(tǒng)雷達(dá)電源保護(hù)電路基礎(chǔ)上，結(jié)合雷達(dá)電源系統(tǒng)的研制，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單實(shí)用的雷達(dá)電源保護(hù)電路。該電路可實(shí)現(xiàn)雷達(dá)一次電源故障中的過(guò)、欠壓保護(hù)和二次電源缺相保護(hù)。實(shí)際應(yīng)用表明，該保護(hù)電路工作穩(wěn)定可靠，靈敏度高，能夠準(zhǔn)確地對(duì)變頻發(fā)電機(jī)組與柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行過(guò)、欠壓報(bào)警，同時(shí)對(duì)陣面電源（二次電源）進(jìn)行缺相保護(hù)，虛警率≤3%，故障報(bào)警率≥98%，故障隔離率≥96%，達(dá)到了對(duì)雷達(dá)電源保護(hù)的要求。

參考文獻(xiàn)

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電源設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞:二次電源; 自激推挽; 串聯(lián)調(diào)整; 抗干擾設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào):TM91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-373X(2010)13-0036-03

Design for Secondary Electric Source

WANG Peng-hui

(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)

Abstract: The quality of the secondary electric source on missile determines whether the intended functions of a missile can be implemented or not. The circuit frame is analyzed according to the design requirements. The hybrid electric source of self-oscillatory push-pull converter and serial voltage regulation circuit was adopted. The stability, anti-interference and reliability were designed attentively. The designed product works well. The design methodology in engineering has a very high practical value.

Keywords:secondary electric source; self-oscillatory push-pull; serial voltage regulation circuit; anti-jamming design

二次電源將彈上一次電源(熱電池、渦輪電機(jī)等)所提供的+28 V直流電源變換成彈上探測(cè)系統(tǒng)、信息處理、驅(qū)動(dòng)控制等分系統(tǒng)所需要的各種電壓。電壓質(zhì)量的好壞,對(duì)不同部件工作的穩(wěn)定性和可靠性將產(chǎn)生重要影響[1]。同時(shí),由于彈上電源工作環(huán)境較為惡劣,在達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同時(shí),必須考慮電源工作溫度環(huán)境、電磁兼容環(huán)境,同時(shí)保證較高的可靠性[2]。本文通過(guò)分析某產(chǎn)品彈上二次電源的設(shè)計(jì)要求,成功設(shè)計(jì)了某型二次電源,在性能滿足要求的同時(shí),達(dá)到了較高的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾性。

1 設(shè)計(jì)分析

系統(tǒng)要求輸出正電壓有高壓+150 V,低壓+6 V,+12 V等,負(fù)壓-6 V,-12 V等,高壓供給探測(cè)系統(tǒng),±6 V供給預(yù)處理電路,±12 V供給信息處理電路。因此高壓150 V和±6 V要求電壓穩(wěn)定度高、輸出紋波(峰峰值)低,同時(shí)要求較低的硬件成本。為了達(dá)到規(guī)定的要求,對(duì)高壓輸出、負(fù)電壓輸出部分前級(jí)采用DC/DC,后級(jí)采用線性串聯(lián)調(diào)整電路;對(duì)低壓輸出的正電壓直接采用線性串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路。

1.1 主電路分析

1.1.1 DC/DC

它激式變換器由振蕩級(jí)和輸出級(jí)組成,效率高、適用于大功率電源,但電路復(fù)雜、硬件成本高;自激推挽式變換器[3-4]結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輸出電壓穩(wěn)定、效率較高、硬件成本低、應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)中DC/DC部分采用自激推挽式變換器。

1.1.2 直流穩(wěn)壓電路

由于要求電壓的穩(wěn)定度高、輸出紋波非常低,因此直流變換器后端必須采用穩(wěn)壓系數(shù)大、紋波抑制比高的濾波電路。但是,當(dāng)對(duì)紋波要求較嚴(yán)時(shí),采用多極濾波器不能達(dá)到很好的效果;通常情況下,需要采用直流穩(wěn)壓器[5]。本設(shè)計(jì)中采用串聯(lián)調(diào)整晶體管穩(wěn)壓電路。

1.2 電磁兼容設(shè)計(jì)分析

電源的電磁兼容性設(shè)計(jì)主要指+28 V直流系統(tǒng)正常電壓瞬變特性和正常工作穩(wěn)態(tài)電壓特性[6],通過(guò)合理設(shè)計(jì)寬范圍電壓輸入和抗寬脈沖低壓和高壓性能設(shè)計(jì)可以滿足要求,這里主要指抗干擾性能分析。

二次電源在DC/DC變換過(guò)程中容易形成各種干擾噪聲,產(chǎn)生嚴(yán)重的傳導(dǎo)干擾和輻射干擾,直接影響了不同電源輸出的供電質(zhì)量。需要采取幾方面的措施:首先,在電源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),考慮整體屏蔽設(shè)計(jì)和各功能模塊的功能分割;其次,為減小輸入噪聲和阻止二次電源向輸入電源反饋的噪聲,設(shè)計(jì)輸人和輸出濾波電路;最后,考慮接地設(shè)計(jì),減小接地電阻和接合面的接觸電阻[7],形成低阻抗電流通路。

1.3 可靠性設(shè)計(jì)分析

1.3.1 元器件選用

選用可靠性高的元器件,進(jìn)行二次篩選試驗(yàn),并進(jìn)行降額設(shè)計(jì)[8]。

1.3.2 三防設(shè)計(jì)

三防設(shè)計(jì)指防潮設(shè)計(jì)、防鹽霧設(shè)計(jì)和防霉菌設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)印制板及組件表面涂覆專(zhuān)用三防清漆可以有效避免導(dǎo)線之間的電暈、擊穿,提高電源的可靠性;變壓器、電感應(yīng)進(jìn)行浸漆,以防潮氣進(jìn)入。

1.3.3 熱設(shè)計(jì)分析

熱設(shè)計(jì)是利用熱傳遞特性,通過(guò)附加的冷卻措施,控制電子設(shè)備內(nèi)部所有元器件的溫度,使其在設(shè)備所處的工作環(huán)境條件下不超過(guò)降額后規(guī)定的最高允許工作溫度[9]。在彈上電源中,首先選用低功耗的器件,減少發(fā)熱器件的數(shù)目;其次,確定主要發(fā)熱單元,確定傳熱途徑,采用電源內(nèi)部的熱交換機(jī)制,采用傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種方式,將電源內(nèi)部多余的熱量轉(zhuǎn)移;最后,加大加粗印制線的寬度,提高電源效率。

2 電源組成及工作中需要解決的問(wèn)題

2.1 電源組成

二次電源組成框圖見(jiàn)圖1。+28 V輸入首先經(jīng)過(guò)獨(dú)立的濾波電路,一路直接進(jìn)行串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓,經(jīng)過(guò)濾波電路輸出+12 V,+6 V以穩(wěn)壓后濾波前的+12 V為源,經(jīng)過(guò)二級(jí)串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓、濾波輸出;另外一路經(jīng)過(guò)自激推挽振蕩電路進(jìn)行DC/AC變換,產(chǎn)生一路高壓和一路負(fù)電壓,高壓由整流濾波電路進(jìn)行AC/DC變換輸出+170 V左右的高壓,經(jīng)高壓串聯(lián)調(diào)整電路和高壓濾波電路輸出+150 V,負(fù)電壓由整流濾波電路進(jìn)行AC/DC變換、串聯(lián)調(diào)整電路、濾波電路輸出-12 V,同樣-6 V由-12 V調(diào)整穩(wěn)壓后得到。

圖1 二次電源組成

2.2 自激推挽變換器存在的問(wèn)題

圖2所示為自激推挽式變換器電路圖。

圖2 自激推挽式變換器電路圖

2.2.1 晶體管同時(shí)導(dǎo)通

自激推挽式變換器是由自激的方式產(chǎn)生方波,V3,V4 交替飽和導(dǎo)通,理論上其高低電平之間的轉(zhuǎn)換在時(shí)間上是完全一致的;實(shí)際上由于晶體管存貯時(shí)間的作用,會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)晶體管同時(shí)導(dǎo)通的情況,導(dǎo)通時(shí)間(1～2 μs)雖然很短,但由于變壓器的作用,造成本應(yīng)截止的晶體管產(chǎn)生高頻尖峰損耗。尖峰損耗造成的平均功率可使管子結(jié)溫升高到損壞點(diǎn),產(chǎn)生二次擊穿而損壞管子。因此,要保證自激推挽變換器穩(wěn)定工作,必須避免兩個(gè)晶體管同時(shí)導(dǎo)通。

(1) 縮短晶體管的存貯時(shí)間。

應(yīng)避免管子進(jìn)入深度飽和,可以縮短存貯時(shí)間,V1,V2使晶體管避免進(jìn)入深度飽和。當(dāng)晶體管一旦進(jìn)入飽和區(qū)后,V1,V2就把基極的激勵(lì)電流向集電極分流而使基極電流不再增加,這樣就防止了晶體管進(jìn)入深飽和,從而減小了存貯時(shí)間。

(2) 用RC電路延遲導(dǎo)通。

圖2中,C3和R4(C5和R5)接于晶體的基極與地之間,當(dāng)一個(gè)管子的基極處于脈沖的上升沿時(shí),由于電容的充電過(guò)程而使基極達(dá)到導(dǎo)通的時(shí)間被延遲,從而避開(kāi)了另一個(gè)管子截止時(shí)的存貯時(shí)間。

2.2.2 吸收尖峰

由于變壓器的兩個(gè)初級(jí)線圈之間存在漏感[10],當(dāng)一個(gè)初級(jí)線圈中的電流突然降到零時(shí),存儲(chǔ)在這部分漏感中的磁能只能向分布電容充電,因而晶體管從飽和轉(zhuǎn)為截至?xí)r,會(huì)在截止晶體管的集電集和發(fā)射集之間造成瞬間過(guò)壓,所以推挽式變換器的輸出波形上一般都帶有尖峰,尖峰寬度與漏感、集電集電流、集電集電壓上升時(shí)間、電流下降時(shí)間有關(guān)。減小這個(gè)尖峰,不但可以保護(hù)晶體管,還可以使輸出電壓紋波峰值減小。

(1) 采用RC緩沖電路。

RC電路在信號(hào)去耦電路、小電流濾波電路應(yīng)用較多,可以起到平滑尖峰的作用。R6,C4的時(shí)間常數(shù)略小于晶體管存儲(chǔ)時(shí)間,遠(yuǎn)小于振蕩脈沖寬度,可以使尖峰電壓減小,從而保護(hù)晶體管。

(2) 變壓器繞線方式。

變壓器線圈的分布電容和漏感對(duì)變換器的工作狀態(tài)有很大影響。采用雙線并繞的繞線方式,利于繞組間更好的耦合,降低漏感和分布電容的要求。

2.3 串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路存在的問(wèn)題

圖3為串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路圖。

圖3 串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路圖

2.3.1 基準(zhǔn)電壓

基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定度實(shí)際上是電源穩(wěn)定度的極限值,若要獲得較高的穩(wěn)壓電源穩(wěn)定度,必須使基準(zhǔn)電壓的穩(wěn)定度比所要求的電源穩(wěn)定度高一個(gè)數(shù)量級(jí)[11],因此選用穩(wěn)定性高和溫漂低的基準(zhǔn)穩(wěn)壓器非常重要,可以選取溫度系數(shù)及動(dòng)態(tài)電阻都很小的雙向硅穩(wěn)壓基準(zhǔn)源。

2.3.2 調(diào)整管熱擊穿問(wèn)題

采用復(fù)合管(圖3中V12,V13)作調(diào)整管時(shí),為了防止由于三極管的Iceo過(guò)大引起的熱擊穿[12],必須在保證三極管最高結(jié)溫時(shí),Icbo能夠泄放掉,圖3中R15就是需要的泄放電阻。

2.4 抗干擾及可靠性

在功能分割上,將串聯(lián)調(diào)整電路和自激推挽電路及變壓器物理隔離,同時(shí)輸出級(jí)盡量遠(yuǎn)離推挽電路;保證印制板地和電源殼體盡量大面積接觸,電源殼體和大地面接觸。

在結(jié)構(gòu)上,將易發(fā)熱器件直接固定在電源外殼上;內(nèi)部發(fā)熱器件通過(guò)印制板上大面積覆銅進(jìn)行散熱,同時(shí)

印制板布線盡量寬。

3 結(jié) 語(yǔ)

彈上二次電源雖然較多采用了模塊化的線性或開(kāi)關(guān)電源,但設(shè)計(jì)原理是相同的。通過(guò)對(duì)二次電源的設(shè)計(jì)分析,可以掌握彈上電源設(shè)計(jì)方法、故障分析方法,以及可靠性設(shè)計(jì)、抗干擾設(shè)計(jì)等方法。本設(shè)計(jì)研制成功的彈上二次電源,通過(guò)了電磁兼容試驗(yàn)、各項(xiàng)環(huán)境試驗(yàn),電壓穩(wěn)定度、輸出紋波達(dá)到了非常高的要求,實(shí)用性強(qiáng),在整機(jī)應(yīng)用上取得了較好效果。

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電源設(shè)計(jì)范文第3篇

關(guān)鍵詞：多功能隨身電源；R5402；HAT2027；MAX1771；CN3066

引言

現(xiàn)在，市場(chǎng)上可移動(dòng)的電子設(shè)備越來(lái)越多，設(shè)備的電源容量和功耗卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的要求，對(duì)日常生活，特別是戶外活動(dòng)造成諸多不便。為此，本文設(shè)計(jì)了一種多功能、高效、低功耗、安全的隨身電源，以滿足戶外需求，將有很大的實(shí)用價(jià)值。

多功能隨身電源的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文論述的電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)由五部分組成：鋰芯容量指示電路、電芯保護(hù)電路、充電管理電路、DC-DC升壓電路和功能擴(kuò)展電路。鋰芯容量指示電路由XC61CC系列的電壓監(jiān)控芯片組成。電芯保護(hù)電路由過(guò)充保護(hù)、過(guò)放保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)三部分：組成，HAT2027、R5402、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲構(gòu)建了三重保護(hù)，使鋰芯安全性大大增強(qiáng)。充電管理電路采用了CN3066，將充電過(guò)程分為涓流充電、恒流充電、恒壓充電和維護(hù)充電四個(gè)部分，使移動(dòng)隨身電源能夠最大程度地儲(chǔ)備能量。DC-DC升壓電路采用了MAX1771集成芯片，可將鋰芯容量在安全范圍內(nèi)最大限度釋放，達(dá)到對(duì)多種數(shù)碼設(shè)備供電的目的。功能擴(kuò)展涵蓋了戶外活動(dòng)所涉及的常見(jiàn)需求，具有應(yīng)急夜間高亮照、戶外防盜安全警報(bào)、野營(yíng)驅(qū)蚊等功能。

多功能隨身電源的電路實(shí)現(xiàn)

鋰芯保護(hù)電路

電芯保護(hù)電路主要由R5402和HAT2027共同組成。除此之外，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲起到了最后一層保護(hù)的作用。

R5402是一種高精度、基于CMOS的鋰芯電池電壓保護(hù)芯片。HAT2027是具有電流流通方向可調(diào)的雙MOS產(chǎn)品。

充電時(shí)，電池電壓從低到高上升，當(dāng)電池電壓大于4.25V時(shí)，充電狀態(tài)被鎖存，引腳COUT就會(huì)從高電平跳為低電平，HAT2027內(nèi)置二極管發(fā)揮單向?qū)ㄗ饔?。電流方向只能?腳到3腳，充電電源無(wú)法繼續(xù)給鋰芯充電。如果充電電源繼續(xù)加載在鋰芯電池組兩端，即使鋰芯電壓在4.25V以下，R5402具有的過(guò)充鎖存狀態(tài)也不會(huì)被釋放。這樣就保證了電池組在連續(xù)充電飽和之后，能鎖存在過(guò)充狀態(tài)，隔離充電電源對(duì)高能量電池組持續(xù)充電。只有當(dāng)過(guò)充時(shí)，斷開(kāi)充電電源，過(guò)充鎖存狀態(tài)才會(huì)被釋放，COUT重新變?yōu)楦唠娖剑琀AT2027的1、3引腳此時(shí)雙向?qū)?，鋰芯才能正常工作?/p>

放電時(shí)，電池電壓下降，當(dāng)小于2.3V時(shí)，放電狀態(tài)被鎖存，引腳DOUT的輸出從高電平跳為低電平，HAT2027內(nèi)置二極管發(fā)揮單向?qū)ㄗ饔谩ｋ娏鞣较蛑荒軓?腳到1腳，鋰芯電池組無(wú)法繼續(xù)給負(fù)載放電。如果沒(méi)有接上充電電源，即使鋰芯電壓高于過(guò)放電壓的最大值，放電鎖存狀態(tài)也不會(huì)被釋放，這就保證了電池組在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間放電，電壓下降到2.3V之后，能鎖存在過(guò)放狀態(tài)，隔離低能量電池組持續(xù)放電。只有當(dāng)過(guò)放時(shí)，接上充電電源，鋰芯電壓開(kāi)始高于過(guò)放電壓時(shí)，過(guò)放鎖存狀態(tài)才會(huì)被釋放，同時(shí)引腳DOUT的電壓重新變?yōu)楦唠娖?，HAT2027的1、3引腳雙向?qū)?，鋰芯既能工作在放電狀態(tài)，又能工作在充電狀態(tài)。

當(dāng)鋰芯短路時(shí)，DOUT跳到低電平。此時(shí)，鋰芯受HAT2027控制無(wú)法放電，起到鋰芯保護(hù)作用。與此同時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲由于短路的大電流，會(huì)受熱膨脹，電路切斷，起到最后一層保護(hù)的作用。當(dāng)短路故障排除，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲恢復(fù)，R5402檢電器釋放，DOUT重新恢復(fù)高電平。

該電路還增設(shè)了“休眠”的功能。當(dāng)電路工作在過(guò)放狀態(tài)，補(bǔ)充電流將會(huì)保持非常低的值，從而停止內(nèi)部電路的工作，使低能量的鋰芯不會(huì)被R5402和系統(tǒng)后級(jí)回路繼續(xù)消耗能量。

該電路還具有瞬時(shí)監(jiān)控功能。在鋰芯負(fù)極取一個(gè)電壓接到R5402的V引腳，內(nèi)置檢電器的延時(shí)可以減少大概1/57秒。因此，可以監(jiān)測(cè)電池容量瞬時(shí)狀態(tài)。

DC-DC升壓電路

本系統(tǒng)中，DC-DC升壓電路主要由MAX1771構(gòu)成，該控制器采用獨(dú)特的控制方案，結(jié)合PFM(脈沖頻率調(diào)制)及PWM(脈沖寬度調(diào)制)的優(yōu)越性，提供一個(gè)高效、較寬電壓調(diào)節(jié)范圍的電源。前者具有較小的靜態(tài)電流，負(fù)載小的情況下效率較高，但紋波較大。后者在負(fù)載大的情況下具有較高的效率，噪聲小。該控制器采用的是一種改進(jìn)型的限流PFM控制方式，控制電路限制電感充電電流，使其不超過(guò)某一峰值電流。既保持了傳統(tǒng)PFM的低靜態(tài)電流，同時(shí)在較大負(fù)載的情況下，也具有很高的效率。而且由于限制了峰值電流，采用很小體積的元件就可獲得滿意的輸出紋波，這樣便于降低電路成本及尺寸。

將4腳接地，可使其工作在閉環(huán)狀態(tài)。芯片由引腳2上的電壓供電，同時(shí)也是輸出電壓。輸入電壓可以進(jìn)行從2V到輸出電壓的變化。外接MOS管柵極1腳上的電壓，從輸出電平到零電平跳變，這樣可以提供更大的柵極驅(qū)動(dòng)，從而減小外接MOS管的開(kāi)啟電阻。

MAX1771外接MOS管平時(shí)是關(guān)閉的，此時(shí)電感儲(chǔ)能。關(guān)閉期間，MAX1771會(huì)檢測(cè)外部輸入電壓，一旦降低到了一定限度，MAX1771就會(huì)開(kāi)啟外部MOS管，電感釋放能量，重新提供驅(qū)動(dòng)電壓。開(kāi)關(guān)頻率隨負(fù)載電流和輸入電壓而定。5V電壓通過(guò)兩個(gè)反饋電阻分壓得到。

此外，續(xù)流二極管選用肖特基二極管SS34，該器件正向?qū)妷盒?，響?yīng)時(shí)間短。

鋰芯容量指示電路

本系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)采用了一種比較簡(jiǎn)單且實(shí)用的方法，即通過(guò)測(cè)試鋰芯電池放電的時(shí)間電壓特性曲線，選取整個(gè)放電過(guò)程的四個(gè)位點(diǎn)電壓，用電壓來(lái)估算電池的容量。

當(dāng)按下電壓容量指示的功能按鍵，鋰芯的電池電壓會(huì)加到XC61系列芯片的VIN與VSS引腳上。當(dāng)電壓高于4.1V，四個(gè)芯片同時(shí)工作，電池與限流電阻、LED發(fā)光管形成四個(gè)回路。此時(shí)四個(gè)發(fā)光管同時(shí)發(fā)亮，表示電池容量飽和。當(dāng)電池電壓在4.1V-3.8V之間，只有三個(gè)芯片工作，4102不工作，此時(shí)形成三個(gè)回路，三個(gè)發(fā)光管發(fā)亮，表示電池容量有所下降。同理可知其它的兩種情況。

充電管理電路

充電管理電路由CN3066和繼電器構(gòu)成。當(dāng)隨身電源監(jiān)測(cè)到有充電器對(duì)其充電時(shí)，繼電器令CN3066開(kāi)始工作，CN3066將整個(gè)充電管理過(guò)程分為四個(gè)部分，即預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電以及維護(hù)充電。

當(dāng)CN3066開(kāi)始工作時(shí)，CN3066會(huì)檢測(cè)電池電壓是否較低， 如果是，則采用涓流充電，即一個(gè)比較小的恒定電流對(duì)電池進(jìn)行充電，直至電池電壓上升到一個(gè)安全值。之后，充電電流保持較大值不變，通常是涓流充電電流的10倍或更大。1000mAh的電池采用700mA電流充電，這可以避免大電流充電對(duì)鋰芯的損壞。在恒流充電和涓流充電狀態(tài)下，充電管理芯片連續(xù)監(jiān)控電池的電壓，當(dāng)單節(jié)鋰電池的電壓達(dá)到4.2V，恒流充電狀態(tài)結(jié)束，轉(zhuǎn)入恒壓充電狀態(tài)。在該狀態(tài)下，充電電壓恒定在4.2V。當(dāng)鋰芯的電流下降為原來(lái)的1/10之后，恒壓充電狀態(tài)結(jié)束。在維護(hù)充電狀態(tài)，電池充足電后，若移動(dòng)電源仍插在充電器上，電池會(huì)由于自放電而損失電量。CN3066以非常小的電流對(duì)鋰芯充電或監(jiān)測(cè)電池電位，以備對(duì)鋰芯再充電，這種狀態(tài)稱(chēng)為維護(hù)充電狀態(tài)。

在本電路中，CN3066會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋰芯的電壓、溫度、充電電流和充電時(shí)間。一旦電池的溫度達(dá)到60℃，或鋰離子電池的電壓達(dá)到4.2V，恒壓充電狀態(tài)自動(dòng)終止。此外，還應(yīng)設(shè)置最長(zhǎng)恒壓充電時(shí)間。在溫度和電壓檢測(cè)失敗的情況下，可以保證鋰電池安全充電。

當(dāng)拔掉充電器，CN3066關(guān)閉，隨身電源處于預(yù)放電狀態(tài)。

多功能擴(kuò)展電路

高亮照明功能

戶外活動(dòng)時(shí)，特別是夜間活動(dòng)，需要一個(gè)高亮的光源。夜行高亮照明系統(tǒng)，在USB輸出口可得到5V電壓，加上高亮發(fā)光二極管和一個(gè)小的限流電阻共同組成。高亮管足夠5米內(nèi)的照明光程。

戶外報(bào)警功能

戶外出行，個(gè)人財(cái)物的防盜至關(guān)重要。安全可靠的報(bào)警系統(tǒng)有助于保障個(gè)人財(cái)物的安全，特別是戶外野營(yíng)，靈敏的防盜措施在夜間將發(fā)揮其巨大功效。

當(dāng)按下預(yù)報(bào)警功能鍵時(shí)，USB輸出電壓加載在報(bào)警系統(tǒng)上，此時(shí)移動(dòng)隨身電源處于“預(yù)報(bào)警”狀態(tài)。當(dāng)水銀開(kāi)關(guān)B1位置偏移正常的斷開(kāi)位置，將觸發(fā)繼電器工作，使KD9561音樂(lè)片工作，發(fā)出報(bào)警響聲，提醒注意安全。

野外驅(qū)蚊功能

由左邊555合成的振蕩頻率約為22KHz,再由右邊555單穩(wěn)態(tài)電路產(chǎn)生一個(gè)50Hz，占空比為50％的方波輸入左邊555的5腳，合成一種噪聲，用于驅(qū)趕蚊子。

電路測(cè)試

DC-DC電路測(cè)試

移動(dòng)電源連續(xù)放電的總能量在2200mAh以上，輸出穩(wěn)定。

擴(kuò)展功能模塊的測(cè)試

夜行高亮燈管的有效光程為6米。報(bào)警系統(tǒng)能夠正常工作。驅(qū)蚊系統(tǒng)發(fā)出21KHz的噪聲，對(duì)蚊子具有明顯的驅(qū)趕作用。

總體測(cè)試

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，多功能隨身電源能對(duì)市面上大多數(shù)手機(jī)連續(xù)充電5次以上，對(duì)MP3、MP4充電12次以上，表明隨身電源在戶外活動(dòng)中有充足的能量?jī)?chǔ)備。

結(jié)語(yǔ)

電源設(shè)計(jì)范文第4篇

1汽車(chē)車(chē)載系統(tǒng)對(duì)電源的要求

1.1要求蓄電池的內(nèi)阻要小，大電流輸出時(shí)的電壓穩(wěn)定，以保證有良好的起動(dòng)性能。

1.2要求蓄電池的充電性能良好、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便或少維護(hù)，以滿足汽車(chē)使用性能要求。

1.3要求發(fā)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍內(nèi)都能正常發(fā)電且電壓穩(wěn)定，以滿足用電設(shè)備的用電需求

1.4要求發(fā)電機(jī)的體積小、重量輕、故障率低、發(fā)電效率高、使用壽命長(zhǎng)等，以確保汽車(chē)使用性能要求。

2.汽車(chē)車(chē)載系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

2.112V汽油車(chē)車(chē)載系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

2.1.1分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)車(chē)載電源管理系統(tǒng)中，12v穩(wěn)壓控制模塊可用作12V可控穩(wěn)定電壓和12V常通電源。在這電源系統(tǒng)中，常通穩(wěn)定電源主要功能是給一些車(chē)載電器進(jìn)行供電，譬如儀表盤(pán)的時(shí)鐘，某些需要供電的內(nèi)存等等，汽車(chē)處于行駛狀態(tài)下時(shí)，ECU數(shù)字電路的電力主要來(lái)源于12v可控穩(wěn)定電壓。另外，霍爾電流傳感器的使用能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池充電、放電過(guò)程的監(jiān)視，并能大概估計(jì)出蓄電池的SOC值?？傮w而言，汽車(chē)的電源管理系統(tǒng)中供應(yīng)電能的形式主要是以電源通道的形式進(jìn)行，其中，在每一個(gè)通道之內(nèi)，都應(yīng)該設(shè)計(jì)一個(gè)配套的智能繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)其的有效控制。

2.1.2基于智能繼電器的電源通道設(shè)計(jì)所謂的“電源通道”，就是一種具有控制電流以及能夠保護(hù)過(guò)電流的電能傳輸通道。而隨著智能繼電器在車(chē)載電源系統(tǒng)中的應(yīng)用，電源通道的電流保護(hù)和電流控制等功能在某種程度上得到了有效的強(qiáng)化。目前，隨著科技的發(fā)展，汽車(chē)電源系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的繼電器已經(jīng)漸漸難以滿足對(duì)電流的有效控制，因而我們引入了模擬半導(dǎo)體功率器件（如IGBT、MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管等等）。實(shí)際上，有些半導(dǎo)體功率器件甚至還能實(shí)現(xiàn)過(guò)熱、過(guò)壓和過(guò)電流等方面的保護(hù)功能，但由于其內(nèi)部導(dǎo)通電阻相對(duì)較大，所產(chǎn)生的焦耳效應(yīng)會(huì)伴隨著大量的熱量散失，所以，模擬半導(dǎo)體功率器件在車(chē)載大直流電源開(kāi)關(guān)控制方面的應(yīng)用目前還難以真正實(shí)現(xiàn)。因而，本設(shè)計(jì)所選用的是一種普通車(chē)載繼電器，設(shè)計(jì)過(guò)程中，為輔助其運(yùn)行，還特別設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)，這一系統(tǒng)中主要包括電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路以及初級(jí)線圈驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)然，還有連接車(chē)載總線通信的總線接口。該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中，為了保證智能繼電器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)檢測(cè)電路上電流的實(shí)時(shí)保護(hù)，以及對(duì)總線電流大小形成過(guò)載保護(hù)，我們通常會(huì)在檢測(cè)電路中設(shè)置低通運(yùn)算和霍爾傳感器兩大部分來(lái)對(duì)電路進(jìn)行放大。智能繼電器主要是通過(guò)LIN總線的設(shè)計(jì)保證與車(chē)載網(wǎng)絡(luò)之間實(shí)現(xiàn)信息交換，而普通繼電器的主要功能就是要一定限度內(nèi)的過(guò)載電流確保分?jǐn)?，而如果是短路狀況下形成的大電流，該繼電器則難以發(fā)揮作用。正是因此，在短路保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，往往還需要設(shè)置相關(guān)的短路保護(hù)器件，例如自恢復(fù)熔絲等等。

2.224V柴油車(chē)車(chē)載電源設(shè)計(jì)

2.2.1正電源設(shè)計(jì)通過(guò)采用開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓轉(zhuǎn)換器，在輸入端接入24V直流，使得輸出端輸出5V直流。作為所輸入直流電源的載體，供電線路設(shè)計(jì)上還需要設(shè)置濾波電路。為了保護(hù)電源芯片，防止電源接反和電源過(guò)壓等情況的發(fā)生，往往要通過(guò)加二極管進(jìn)行控制，輸入端和輸出端的電容是濾波電容，則在輸出端要加上發(fā)光二極管DS1進(jìn)行+5V電源指示。

2.2.2負(fù)電源設(shè)計(jì)一般情況下，通過(guò)采用開(kāi)關(guān)電源轉(zhuǎn)換器ICL7660AMJA，能夠容易實(shí)現(xiàn)-5V電源。ICL7660的工作溫度范圍在-55℃至+125℃之間，輸入電壓范圍在1.5V至10V之間，設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)使用CMOS工藝所制成的小功率、高效率的低壓直流轉(zhuǎn)換器，一方面可以保證由單電源到對(duì)稱(chēng)輸出雙電源轉(zhuǎn)換的順利進(jìn)行，另一方面還能保證倍壓和多倍壓的輸出。

3.結(jié)語(yǔ)：

電源設(shè)計(jì)范文第5篇

關(guān)鍵詞 LED 設(shè)計(jì) 技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)： TN312 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

LED電源的要求主要有：高效率、小尺寸，以及可以調(diào)節(jié)LED亮度。當(dāng)我們選擇一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功率時(shí)，必須有高效率的升壓轉(zhuǎn)換器。在本文中，我們用白光LED為例進(jìn)行了討論，并探討其對(duì)電力的需求。

以大功率白光LED為例，其主要要求是，高效率的整體解決方案，其有重要的EMI（電磁干擾）性能。

鋰離子電池的電壓范圍在2.7V～4.2V之間。主要任務(wù)是提供白色LED和一個(gè)典型的正向電壓為3.5V的恒定電流。

與電荷泵的解決方案相比，升壓轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)更高的效率，開(kāi)關(guān)電容器和升壓轉(zhuǎn)換器，用于驅(qū)動(dòng)白色LED的電源拓?fù)?。這兩種解決方案提供更高的輸出和輸入電壓。其主要的差別是，轉(zhuǎn)換增益M = Vout / Vin和增益效率將直接影響轉(zhuǎn)換增益。

一個(gè)真正的電壓電荷泵具有非常低的效率（例如低至40%），其增益（增益為1.0和1.5）的組合可轉(zhuǎn)換出更好的結(jié)果。這樣一個(gè)電荷泵從增益M = 1.0 M = 1.5的轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)換，這是因?yàn)樵鲆孓D(zhuǎn)換效率將下降到60%的范圍內(nèi)。降低（轉(zhuǎn)化率）運(yùn)行時(shí)，電池正常的時(shí)間效率，整體效率將會(huì)降低。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)換發(fā)生在低電池電壓3.5V附近時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)高效率。然而，在轉(zhuǎn)變點(diǎn)的壓降取決于LED的正向電壓時(shí)，LED電流，電荷泵I2R損耗。這些參數(shù)將被轉(zhuǎn)換到更高的電池電壓。因此，在特定的系統(tǒng)中，操作電荷泵必須十分小心。

如果使用的是一款升壓轉(zhuǎn)換器，則屏蔽電感器將擁有一個(gè)更為有力的磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)更好的EMI性能。應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換頻率加以選擇，以最小化所有對(duì)該系統(tǒng)無(wú)線部分產(chǎn)生的干擾。PCB布局將對(duì)EMI產(chǎn)生重大影響，尤其將要承載開(kāi)關(guān)或AC電流的EMI放射。

粗線應(yīng)先完成布線，且必須使用一個(gè)星形接地或接地層以最小化噪聲。輸入和輸出電容應(yīng)為低ESR陶瓷電容以最小化輸入和輸出電壓紋波。

結(jié)論：在大多數(shù)應(yīng)用中，與充電泵相比，升壓轉(zhuǎn)換器顯示出了更高的效率。使用一個(gè)升壓轉(zhuǎn)換器（其電感大小與1210外殼尺寸一樣）降低了充電泵的優(yōu)勢(shì)。

總之，對(duì)于許多系統(tǒng)而言，尤其在器件擁有一個(gè)從1.0到1.5的靈活轉(zhuǎn)換增益的時(shí)候，充電泵解決方案將是一個(gè)不錯(cuò)的解決方案。在稍微高于LED正向電壓處發(fā)生從1.0到1.5的轉(zhuǎn)換增益時(shí)，這樣一個(gè)解決方案將實(shí)現(xiàn)絕佳的效率。在為每個(gè)應(yīng)用選擇升壓轉(zhuǎn)換器或充電泵解決方案時(shí)，需要充分考慮便攜式系統(tǒng)的要求。如果效率是主要要求，則升壓轉(zhuǎn)換器將為更適宜的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 關(guān)積珍.LED顯示屏發(fā)展綜述.國(guó)際光電與顯示.2001.（11）：177-182.