常用電源電路設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：常用電源電路設(shè)計范文

作者：陸召振 周樹艷 陸偉宏 王寧 單位：無錫油泵油嘴研究所

共軌系統(tǒng)通常正常工作電壓選擇28~30V，即需要滿足Ur≧30V。2）最小擊穿電壓UbUb分為5%和10%兩種。對于5%的Ub來說，Ur=0.85Ub；對于10%的Ub來說，Ur=0.81Ub。當(dāng)電壓高于此值后，TVS發(fā)生雪崩擊穿，此后，TVS兩端電壓將一直保持在鉗位電壓Uc。3）最大鉗位電壓Uc當(dāng)TVS管承受瞬態(tài)高能量沖擊擊穿后，管子中流過大電流，峰值為IP，端電壓由Ur值上升到Uc值就不再上升了，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)作用。Uc與Ub之比稱為鉗位因子，一般在1.2~1.4之間，計算多代入為1.3。其他諸如反向漏電流、結(jié)電容等參數(shù)也需要考慮電路靜態(tài)電流以及信號頻響等因素進(jìn)行擇優(yōu)選擇。最大允許瞬時功率Pp根據(jù)車用電源系統(tǒng)電路抗干擾標(biāo)準(zhǔn)要求須至少大于6000W。防反接保護(hù)電路設(shè)計防反接保護(hù)使用一個普通二極管就可以實(shí)現(xiàn)，或者采用其他MOS管防反接電路。普通二極管防反接保護(hù)電路優(yōu)點(diǎn)是電路簡單，器件少，但由于受二極管額定功耗的限制，這種防反接不能承受長時間的反接故障。圖3為防反接保護(hù)二極管在電路中的設(shè)計位置，二極管選擇時考慮ECU的整體功耗，選擇正向?qū)娏鞔笥谡９ぷ髯畲箅娏鳎瑫r防反接保護(hù)二極管盡量選擇低壓降快恢復(fù)二極管，反向耐壓滿足電路要求。過電流保護(hù)電路ECU電源電路在過載或者負(fù)載短路等故障發(fā)生時，需要在外部線束中或電源處理電路回路中設(shè)計過流保護(hù)電路，否則電路將損毀不能正常工作。通常在開關(guān)電源設(shè)計中采用自恢復(fù)熔斷絲串聯(lián)在回路中，或設(shè)計電路采樣閉環(huán)控制電路等。

從以上自恢復(fù)熔斷絲的原理可以看出，當(dāng)電路發(fā)生過流時，可能存在大量熱量的產(chǎn)生，由于ECU通常安裝在相對封閉的空間內(nèi)，熱量無法快速消散，因此可能會對ECU其他電路的工作產(chǎn)生影響，再加上自恢復(fù)熔斷絲存在不好安裝及精度不高的問題，因此ECU過流保護(hù)電路通常不選用這種方案。圖4為一種閉環(huán)電流采樣控制保護(hù)電路，T1用來檢測負(fù)載電流IL，采樣電阻R1產(chǎn)生成比例的電壓。電流過載發(fā)生時，電容C1充電電壓會增加到穩(wěn)壓二極管Z1的導(dǎo)通電壓，此時三極管Q1導(dǎo)通，集電極輸出信號關(guān)閉后續(xù)電路的控制級，從而切斷電源電路的工作。類似過流保護(hù)電路設(shè)計時，需要注意變壓器的設(shè)計選型，由于車用ECU對成本的要求越來越高，此電路設(shè)計成本較高，且占用ECU體積大，目前在ECU上采用較少。綜上，我們似乎沒有非常完美的過流保護(hù)電路方案，幸運(yùn)的是目前世界上一些著名半導(dǎo)體公司都提供帶有過流自動保護(hù)的電路控制芯片。比如美國國家半導(dǎo)體公司的汽車DC/DC控制芯片，德國英飛凌公司的汽車級LDO電源處理芯片，這些芯片都能提供過流自動保護(hù)功能。因此在ECU電源電路設(shè)計時，盡量選用類似集成芯片作為電路核心元件，這些芯片通常都經(jīng)過汽車等級的測試，可以放心采用。共模抑制電路設(shè)計ECU電源系統(tǒng)電路通常采用共模扼流圈設(shè)計共模抑制電路。共模扼流圈，也叫共模電感（Com-monmodeChoke），是在一個閉合磁環(huán)上對稱繞制方向相反、匝數(shù)相同的線圈。

在電源電路設(shè)計時，采用共模扼流圈能夠有效地消除共模干擾，提高ECU電磁兼容性能。目前一些著名的無源器件生產(chǎn)廠家均提供ECU專用的電源系統(tǒng)電路共模扼流圈，比如TDK公司的ACM-V系列主要用于ECU電源線設(shè)計，TDK公司提供的這種共模扼流圈通過專用磁芯設(shè)計而成的方形閉磁路磁芯，在保持原有特性的同時實(shí)現(xiàn)了小型化，便于安裝。同時具有高阻抗特性，可發(fā)揮優(yōu)異的共模噪聲抑制效果，最大電流可高達(dá)8A。濾波電路設(shè)計共軌系統(tǒng)ECU電源電路的輸入是從汽車蓄電池直接引入的。由于汽車上所有電子設(shè)備都共用這一個電源，其他電子設(shè)備的干擾可能通過電源耦合到ECU。另外，車用蓄電池的電源高頻干擾、汽車電機(jī)的啟動停止以及負(fù)載的突然變化均會將干擾帶入ECU。在設(shè)計電源處理電路時必須設(shè)計濾波電路來濾除這些干擾。通常采用∏形濾波電路設(shè)計串聯(lián)在電源處理回路中，主要對差模干擾起到抑制作用，圖6為基本的∏形濾波電路。在實(shí)際的∏形濾波電路設(shè)計時，需要根據(jù)ECU實(shí)際使用需求進(jìn)行電感L及電容C1和C2的參數(shù)選擇，電容C3根據(jù)負(fù)載功率的大小調(diào)整容值及耐壓參數(shù)。電源系統(tǒng)設(shè)計方案總結(jié)共軌系統(tǒng)ECU電源系統(tǒng)電路設(shè)計時需要綜合以上的各種保護(hù)電路的設(shè)計，同時選擇合適的DC/DC控制芯片。控制芯片的PWM調(diào)制頻率設(shè)置需要綜合考慮電源處理的效率和EMC性能。常用的ECU電源系統(tǒng)電路設(shè)計方案如圖7所示。ECU通過點(diǎn)火鑰匙開關(guān)處理電路，將汽車蓄電池電源輸入，然后通過各種保護(hù)電路將穩(wěn)定的電壓輸入DC/DC處理電路，最后通過汽車專用低壓降線性穩(wěn)壓電源（LDO）處理成多路電源分別給ECU各電路模塊供電。

在設(shè)計電源系統(tǒng)處理電路時，不僅應(yīng)考慮基本電壓處理電路的精度和效率，還應(yīng)設(shè)計不同的保護(hù)電路，應(yīng)對各種可能出現(xiàn)的干擾和故障情況。保護(hù)電路的設(shè)計需要考慮整個電源系統(tǒng)電路的工作原理，合理的布局保護(hù)電路在整個電源系統(tǒng)電路中的位置；各種保護(hù)電路的器件選擇則需要綜合電路原理、成本、安裝及廠家品牌等諸多因素進(jìn)行合理選擇。除了本文提到的幾種保護(hù)電路設(shè)計外，或許還有其他應(yīng)對整車復(fù)雜故障情況的電路選擇，這就需要在ECU的實(shí)際使用過程中進(jìn)行不斷的積累和研究。

第2篇：常用電源電路設(shè)計范文

關(guān)鍵詞： 沃爾曼電路； MOS管； 閾值電壓； 鏡像電流源

中圖分類號： TN710?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）10?0125?03

0 引 言

所謂沃爾曼電路，就是將場效應(yīng)管縱向堆積起來，將下面器件的漏極與上面器件的源極連接起來，將上面器件的柵極交流接地，這樣連接的場效應(yīng)管看作一個器件、并以源極接地來使用的電路[1]。

沃爾曼電路因?yàn)槟軌虼蟠筇岣叻糯箅娐返脑鲆?，以及無需增加額外的電流消耗級就可得到高性能的鏡像電流源，從而得到廣泛的應(yīng)用。為了減小在動態(tài)損耗，管子最好工作于臨界飽和的區(qū)域，所以沃爾曼電路管子的偏置電壓很重要。

隨著場效應(yīng)管技術(shù)的進(jìn)步，大規(guī)模集成電路的特征尺寸越來越小，但是即使在低電壓的情況下也會帶來溝道長度調(diào)制效應(yīng)和載流子的倍增效應(yīng)等諸多問題，而最大直流電壓增益的減小會直接影響總的放大電路的增益。用最小特征尺寸場效應(yīng)管實(shí)現(xiàn)的沃爾曼電路可以同時實(shí)現(xiàn)輸入/輸出高隔離，高輸出電阻，寬頻帶，高直流電壓增益和良好的頻率響應(yīng)等特征。鏡像電流源任何時候它的輸出電流僅僅取決于輸入電流，而與輸出端的電壓無關(guān)。輸入電流與輸出電流的比例取決于場效應(yīng)管的尺寸比例[2?3]。電流源電路經(jīng)常用于模擬電路中，為各級放大電路提供合適的靜態(tài)電流，或者作為有源負(fù)載取代高阻值的電阻，從而提高放大電路的放大能力。

1 常規(guī)的MOS沃爾曼電路

常規(guī)的MOS沃爾曼電路如圖1所示，場效應(yīng)管T3相當(dāng)于一個放大器，其引入的負(fù)反饋穩(wěn)定輸出端場效應(yīng)管T2偏置電壓。為了達(dá)到穩(wěn)定效果，必須讓管子工作于合適的區(qū)域，T1管開始工作于可變電阻區(qū)，電路沒有調(diào)節(jié)功能；進(jìn)入飽和區(qū)后，當(dāng)輸出電壓接近0.5 V時，T3管開始起調(diào)節(jié)作用[4]。即使T2進(jìn)入可變電阻區(qū)依然有調(diào)節(jié)作用，但是輸出信號的動態(tài)范圍變大。

2 改進(jìn)的MOS沃爾曼電路

2.1 電路設(shè)計

可以看出，所設(shè)計的沃爾曼電路達(dá)到了減小調(diào)節(jié)閾值電壓的目的。常規(guī)沃爾曼電路開始調(diào)節(jié)的門檻電壓接近0.5 V，而改進(jìn)的沃爾曼電路幾乎從一開始就開始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)電壓接近0 V。

3 用改進(jìn)的MOS沃爾曼電路設(shè)計的鏡像電流源

電流源的電路特點(diǎn)是輸出電流穩(wěn)定，輸出交流電阻大。電流源電路經(jīng)常用于模擬電路中，為各級放大電路提供合適的靜態(tài)電流，或者作為有源負(fù)載取代高阻值的電阻，從而提高放大電路的放大能力[6?7]。

用改進(jìn)的沃爾曼電路設(shè)計的鏡像電流源如圖4所示。

當(dāng)輸入電壓為0～5 V變化時輸出電流與輸入電流的關(guān)系如圖5所示，可以看得出該電路是一個性能良好的電流源。該電路無論是正電源還是負(fù)電源情況下性能都很良好。

4 結(jié) 語

從仿真結(jié)果可以看出，動態(tài)范圍不變的情況下，改進(jìn)的沃爾曼電路開始調(diào)節(jié)的閾值電壓減小了。用改進(jìn)的沃爾曼電路設(shè)計的鏡像電流源當(dāng)是一個性能良好的電流源。改進(jìn)的沃爾曼電路可以用來實(shí)現(xiàn)鏡像電流源電路和電壓放大電路從而獲得較好的性能。

參考文獻(xiàn)

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第3篇：常用電源電路設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：LM2596 STM32 反饋閉環(huán) 數(shù)控開關(guān)電源 遠(yuǎn)程控制

中圖分類號：Tp302 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2015）04-0080-02

1 數(shù)控開關(guān)電源的方案設(shè)計及電路設(shè)計

本設(shè)計中的數(shù)控開關(guān)電源[1，2]主要為了輸出1.2～24V，負(fù)載電流不低于3A，并且實(shí)現(xiàn)連續(xù)精確可調(diào)，調(diào)整分辨率不低于0.1V。通常，一個開關(guān)電源需要接入220V交流電，并通過變壓器AC/DC整流轉(zhuǎn)換，以輸出低壓直流電，然后再利用反饋型降壓穩(wěn)壓開關(guān)芯片進(jìn)行控制和電壓調(diào)整。由于市場上現(xiàn)有的220V轉(zhuǎn)24V技術(shù)已經(jīng)非常成熟，比如常見的開關(guān)電源和電源適配器，因此本設(shè)計中將著重設(shè)計后端數(shù)控降壓部分，前段整流部分將用常用開關(guān)電源替代。為了實(shí)現(xiàn)輸出電壓的數(shù)字控制，必須使用單片機(jī)來控制降壓穩(wěn)壓開關(guān)芯片，單片機(jī)再通過串口跟PC主機(jī)通信。單片機(jī)將使用目前較為流行的32位單片機(jī)STM32。

1.1 反饋腳的數(shù)控設(shè)計

由于單片機(jī)主要完成的工作是對比功能，即將LM2596的輸出電壓值與所需值對比，然后進(jìn)行相應(yīng)的反饋腳控制，因此，可以使用運(yùn)放來替代這部分工作?？梢允褂眠\(yùn)放減法器電路來實(shí)現(xiàn)對比做差。由于一般單片機(jī)的DAC輸出不會高過工作電壓，如5V或3.3V，因此在運(yùn)放減法器前，還必須進(jìn)行線性放大，也可以使用運(yùn)放搭建。

1.2 LM2596與運(yùn)放[4]構(gòu)成的電路

其中，LM2596引腳1接24V開關(guān)電源輸入，右端端子JP2的1，2分別接單片機(jī)DAC輸出以及開關(guān)OFF控制。

1.3 STM32最小系統(tǒng)

系統(tǒng)中的STM32單片機(jī)最小系統(tǒng)包括STM32單片機(jī)芯片、復(fù)位電路、石英晶振時鐘電路。

除此之外，最小系統(tǒng)中還包含JTAG仿真、下載電路，用于程序測試仿真以及下載；4個LED燈電路，用于顯示STM32運(yùn)行狀態(tài)，或者其他需要顯示的用途。

2 下位機(jī)程序設(shè)計

本設(shè)計中的下位機(jī)STM32所需完成的功能主要為以下幾個：

（1）與PC主機(jī)串口通信[3]；

（2）控制LM2596輸出的開和關(guān)；

（3）控制LM2596輸出的電壓值；

（4）保存和讀取設(shè)定的電壓值，以便下一次啟動后默認(rèn)輸出電壓為關(guān)機(jī)前的輸出電壓；

（5）由于電源需要很高的可靠性，而STM32也有可能會死機(jī)，因此需要加入看門狗，讓它死機(jī)自動重啟[5]。

對于功能1，采用MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，然后用串口轉(zhuǎn)USB線轉(zhuǎn)為USB接入PC機(jī)。單片機(jī)通過該串口即可進(jìn)行通信。由于串口屬于底層的通信方式，因此單片機(jī)軟件中需要做串口數(shù)據(jù)的校驗(yàn)、格式對準(zhǔn)、自動應(yīng)答等功能。

對于功能2，采用一個單片機(jī)IO管腳和一個開關(guān)三極管來控制LM2596的ON/OFF管腳，即可實(shí)現(xiàn)輸出控制。

對于功能3，根據(jù)前一章電路設(shè)計的原理，單片機(jī)只要改變相連DAC的電壓輸出，即可直接改變LM2596的輸出電壓。這里需要注意，并不是所有STM32都有DAC輸出，需要選擇具體的型號。本設(shè)計中，使用的是STM32F103RC，帶有兩個DAC輸出。

對于功能4，由于沒有外接片外EEPROM芯片，因此只能利用STM32片內(nèi)的FLASH進(jìn)行數(shù)據(jù)掉電保存。同時，F(xiàn)LASH中也會保存有程序本身，因此必須要將兩塊數(shù)據(jù)區(qū)域隔離開，否則會進(jìn)行數(shù)據(jù)覆蓋。通常，程序數(shù)據(jù)從FLASH的低段開始寫入，因此保存的數(shù)據(jù)可以寫入在FLASH最高段，這樣就不會互相覆蓋。同時，燒錄程序時，也需注意不要將整個FLASH擦除，否則燒錄前保存的數(shù)據(jù)也會被擦除。

對于功能5，可以打開STM32的獨(dú)立開門狗，并設(shè)置喂狗時間，超時后自動重啟。

當(dāng)DAC的參考電壓為VREF的時候，DAC的輸出電壓是線性的從0～VREF，12位模式下DAC輸出電壓與VREF以及DORx的計算公式如下：

DACx輸出電壓=

3 測試結(jié)果與分析

由上述分析可得VOUT與數(shù)字量DA中間的關(guān)系表達(dá)式：

實(shí)際輸出電壓如圖4所示，為20.5V，與理論值很接近。

證明該電路設(shè)計輸出電壓精度已達(dá)到設(shè)計要求。

參考文獻(xiàn)

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[3]盧超.單片機(jī)同PC機(jī)通信的一種新方法田.礦山機(jī)械[J]，2007.04.

第4篇：常用電源電路設(shè)計范文

電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，其中電子電路設(shè)計是一個重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，掌握單元電路的設(shè)計方法是每個電子工程師必備的能力。具體介紹了單元電子電路設(shè)計步驟及幾種重要單元電路的設(shè)計方法。

電子技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，加強(qiáng)技能的訓(xùn)練及培養(yǎng)，是提高工程人員的素質(zhì)和能力的必要手段。在電子信息類教學(xué)中，電子電路設(shè)計是一個重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，著重讓學(xué)員從理論學(xué)習(xí)過渡到實(shí)際的應(yīng)用，為以后從事技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

設(shè)計電子電路系統(tǒng)時，首先必須明確系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)，根據(jù)任務(wù)進(jìn)行方案選擇，然后對方案中的各個部分進(jìn)行單元的設(shè)計，參數(shù)計算和器件選擇，最后將各個部分連接在一起，畫出一個符合設(shè)計要求的完整的系統(tǒng)電路圖。因此，掌握單元電路的設(shè)計方法和實(shí)際設(shè)計電路的能力，是電子工程師必備的能力。

一、電子技術(shù)及單元電路概念

所謂電子技術(shù)是根據(jù)電子學(xué)的原理，運(yùn)用電子器件設(shè)計和制造某種特定功能的電路以解決實(shí)際問題的一門學(xué)科。包括信息電子技術(shù)和電路電子技術(shù)兩大分支。信息電子技術(shù)包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)。電子技術(shù)是對電子信號進(jìn)行處理的技術(shù)，處理的方式有信號的發(fā)生、放大、濾波、轉(zhuǎn)換。

電子電路是由兩部分組成，即電子元件和電子器件。電子原件是指電子設(shè)備中的電阻器、電容器、變壓器和開關(guān)等，而電子器件通常由電子管、離子管、晶體管等構(gòu)成。電子電路按組成方式可分為分立電路和集成電路。單元電路是整個電子電路系統(tǒng)的一部分，常用的單元電路有放大電路，整流電路，震蕩電路，檢波電路，數(shù)字電路?？傮w來說是與門，非門，或門及其組合的計數(shù)電路，觸發(fā)器，加減運(yùn)算器等。單元電路的設(shè)計訓(xùn)練是為了能提高整體電子電路的設(shè)計水平。

二、單元電路的設(shè)計步驟

1.明確任務(wù)

單元電路設(shè)計前都需明確本單元電路的任務(wù)，詳細(xì)擬定出單元電路的性能指標(biāo)，這是單元電路設(shè)計最基本的條件。通過計算電壓放大的倍數(shù)、輸入及輸出電阻的大小，并且根據(jù)電路設(shè)計的簡單明了、成本低、體積小、可靠性高等特點(diǎn)進(jìn)行單元電路的設(shè)計。

2.參數(shù)計算

參數(shù)計算是為了保證單元電路的功能指標(biāo)達(dá)到所需的要求，參數(shù)計算需要電子技術(shù)知識，對這方面的理論要求很高。例如，放大器電路中我們通常需要計算各電阻值以及他們的放大倍數(shù)；振蕩器中我們通常需要計算電阻電容以及震蕩頻率。進(jìn)行參數(shù)計算時，同一個電路可能得出不止一組數(shù)據(jù)，我們要注意選擇數(shù)據(jù)的方法，選擇的這組數(shù)據(jù)需要完成電路設(shè)計的要求，并且在實(shí)踐中能真正可行。

3.畫出電路圖

為詳細(xì)表述單元電路與整機(jī)電路的連接關(guān)系，設(shè)計時需要繪制完整的電路圖。通過單元電路之間的相互配合和前后之間的關(guān)系使得設(shè)計者盡量簡化電路結(jié)構(gòu)。例如對于單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計，在各單元電路確定以后，還要認(rèn)真仔細(xì)地考慮它們之間的級聯(lián)問題，從而到達(dá)減少浪費(fèi)，從而降低工作量。注意各部分輸入信號、輸出信號和控制信號的關(guān)系，模擬輸入、輸出，使得輸入、輸出、電源、通道間全隔離，將

轉(zhuǎn)貼于

直流電流、電壓信號分成多路相同或不同的電流、電壓信號，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備同時采集控制。

（1）注意電路圖的可讀性

繪圖時盡量把主電路圖畫在一張紙上，比較獨(dú)立和次要部分畫在令一張紙上，圖的端口和兩端做好標(biāo)記，標(biāo)出各圖紙之間信號的引入及引出。

（2）注意信號的流向及圖形符號

一般從輸入端和信號源畫起，又左至右或者由上至下按信號的流向依次畫出單元電路。圖中應(yīng)加適當(dāng)?shù)臉?biāo)注，并且圖形符號要標(biāo)準(zhǔn)，

（3）注意連接線畫法

各元件之間的連接線應(yīng)為直線，并且盡量減少交叉。通常情況下連接線應(yīng)水平或垂直布置，無特殊情況不畫斜線，互相連接的交叉用原點(diǎn)表示。

三、幾種典型單元電路的設(shè)計方法

單元電路的設(shè)計是否合理，能夠關(guān)系到整個電子電路的設(shè)計是否能夠正常運(yùn)行。因此，各個單元設(shè)計的工程師紛紛致力于單元電路的設(shè)計。

1.對于線性集成運(yùn)放組成的穩(wěn)壓電源的設(shè)計

穩(wěn)壓電源設(shè)計的一般思路是讓輸入電壓先通過電壓變壓器，再通過整流網(wǎng)絡(luò)，然后經(jīng)過濾波網(wǎng)絡(luò)最后經(jīng)過穩(wěn)壓網(wǎng)絡(luò)。在單元電路中，對于串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路大體上可分為調(diào)整部分、取樣部分、比較放大電路、基準(zhǔn)電壓電路等。經(jīng)過這樣設(shè)計的線路，具有過流及短路保護(hù)功能，當(dāng)負(fù)載電流到達(dá)限額是能起到保護(hù)電路的功能工作。其具體設(shè)計方法為：對于整流出來的直流電是很少用來直接帶動負(fù)載，還必須濾波后降低其紋波系數(shù)，但這種電路不能起到穩(wěn)壓的作用。所以穩(wěn)壓電源都應(yīng)滿足一定的技術(shù)指標(biāo)。

2.單元電路之間的級聯(lián)設(shè)計

各單元電路確定以后，還要認(rèn)真仔細(xì)地考慮它們之間的級聯(lián)問題。如電器特性的相互匹配、信號耦合方式、時序配合以及相互干擾等問題。

對于電氣性能相互匹配的問題有些涉及到的是模擬單元電路之間的匹配，有的涉及到的是數(shù)字單元電路之間的匹配，有的則需要兩者兼顧。從提高放大倍數(shù)和負(fù)載能力考慮，希望后一級的輸入電阻要大，前一級的輸入電子要小，但從改善頻率響應(yīng)角度考慮，則剛好相反。

信號耦合方式有直接耦合、間接耦合、阻容耦合、變壓器耦合和光耦合。直接耦合方式最簡單，但是在靜態(tài)情況下，存在兩個單元電路的相互影響，因此在電路分析時應(yīng)加以考慮。

時序配合的問題比較復(fù)雜，先對系統(tǒng)中各個單元電路的信號關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)的分析，來確定系統(tǒng)的時序，以確保系統(tǒng)正常工作下的信號時序。最后設(shè)計出實(shí)現(xiàn)該時序的方法。

3.對于運(yùn)算放大器電路的設(shè)計

運(yùn)算放大器是具有很高放大倍數(shù)的電路單元，在實(shí)際電路中通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。運(yùn)放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實(shí)現(xiàn)，也可以實(shí)現(xiàn)在半導(dǎo)體芯片當(dāng)中。運(yùn)算放大器的設(shè)計中，其基本參數(shù)應(yīng)當(dāng)選擇單、雙電源供電，電源電流。而且應(yīng)當(dāng)輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入電阻。并且轉(zhuǎn)換速率、建立時間。設(shè)計中應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識、對待各種參數(shù)，不盲目片面追求指標(biāo)的先進(jìn)。其中值得引起重視的是：依據(jù)推薦參數(shù)在規(guī)定的消振引腳之間接入適當(dāng)?shù)碾娙菹?，這是為了消除運(yùn)放的高頻自激，同時為了減小消振困難這一情況，應(yīng)盡量避免兩級以上放大級級連。

第5篇：常用電源電路設(shè)計范文

【關(guān)鍵詞】電動執(zhí)行器；小型化；智能化；開度；Atma128單片機(jī)

1.引言

1.1 電動執(zhí)行器的發(fā)展

電動執(zhí)行器，又稱電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電裝、電動頭，是一種自動控制領(lǐng)域的常用機(jī)電一體化設(shè)備，是自動化儀表終端三大組成部分（檢測設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備）中的執(zhí)行設(shè)備，主要作用是對一些閥門、擋板等設(shè)備進(jìn)行自動操作，控制其開關(guān)和調(diào)節(jié)，代替人工作業(yè)。

1.2 研究背景及意義

我國目前的電動執(zhí)行器還以角行程、直行程和多轉(zhuǎn)式這些傳統(tǒng)的電動執(zhí)行器為主，現(xiàn)有的執(zhí)行器在使用時還會遇見各式各樣的問題，需要專業(yè)的技術(shù)員去鉆研改進(jìn)，與國際水平相比還存在結(jié)構(gòu)上簡單，功能弱、智能化程度低等缺點(diǎn)。目前上海沃電、溫州瑞基、溫州澳托克、英國rotork等產(chǎn)品在市場上均有很強(qiáng)的影響力，但市場上銷售的基本型電動執(zhí)行器功能單一，而功能強(qiáng)大的執(zhí)行器價格又很高，基于以上原因，本文討論設(shè)計一臺性價比高的智能電動執(zhí)行器。

1.3 系統(tǒng)功能描述

本設(shè)計力求執(zhí)行器在功能上齊全，在性能上穩(wěn)定，在價格上便宜。

執(zhí)行器具體功能：

（1）本地操作：本地點(diǎn)動操作；本地保持操作。

（2）遠(yuǎn)方操作：遠(yuǎn)方手動操作；遠(yuǎn)方自動操作。

（3）液晶界面顯示：開度顯示；狀態(tài)顯示；報警顯示；菜單顯示。

（4）數(shù)據(jù)保存：將用戶設(shè)置后的數(shù)據(jù)存入單片機(jī)的EEPROM。

1.4 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)總體框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體框圖

2.系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

2.1 系統(tǒng)電源電路設(shè)計

本系統(tǒng)需要的電源主要有三種：

（1）+5V：用于CPU板卡供電

（2）+12V_D：用于換相繼電器

（3）+12V_A：用于4-20mA電流產(chǎn)生

要將380V交流電變?yōu)橹绷魇紫纫儔骸⒄?、穩(wěn)壓，所以電源部分就會包括變壓器、整流電路、穩(wěn)壓電路這三個部分。

整流電路：可采取最通用最可靠的橋式整流。

穩(wěn)壓電路：可使用ST公司的LM78XX系列三端穩(wěn)壓芯片。

2.2 380V電源鑒相電路設(shè)計

鑒相電路目的是想判別輸入信號的相位差，將相位差轉(zhuǎn)換成不同的信號以便后級使用。根據(jù)這一原則，首先輸入信號要為方波，而本設(shè)計使用的380V正弦信號，所以第一步要做的就是將正弦信號轉(zhuǎn)為方波。由于系統(tǒng)控制器采用的是單片機(jī)，其供電為5V直流信號，需要鑒相的信號是380V高壓信號，為了避免在控制的時候收到高壓信號的干擾，在電路設(shè)計時還要考慮前后級之間的隔離。在鑒別相序的時候采取軟件來進(jìn)行相序分析。本設(shè)計采用Atmega128單片機(jī)作為處理器，資源富裕完全有空間來完成鑒相功能，而且采取軟件處理可以減少硬件電路的設(shè)計調(diào)試，也可減小最后PCB的面積。

鑒相前級采樣電路由兩部分組成：正弦信號變換為方波，電源隔離。

2.3 紅外遙控發(fā)射電路設(shè)計

通用紅外遙控系統(tǒng)由發(fā)射和接收兩大部分組成。發(fā)射部分包括鍵盤、編碼調(diào)制、LED紅外發(fā)送器；接收部分包括LED紅外接收器、光電放大器、解調(diào)和解碼電路。

紅外遙控系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 紅外遙控系統(tǒng)框圖

2.4 交流電機(jī)控制電路設(shè)計

交流電機(jī)控制電路如圖3所示。

圖3 交流電機(jī)控制電路

繼電器驅(qū)動電路：

繼電器驅(qū)動電路采取互鎖的形式，防止電路在換相的時候出現(xiàn)短路的狀況。繼電器線圈上要加蓄流二極管，否則線圈中的電不能及時的放干凈，在切換相序的時候也容易短路。二極管要選取開關(guān)速度快的肖特基二極管。繼電器選型只要滿足耐壓和蓄流能力就可以了。

2.5 顯示電路設(shè)計

液晶顯示采用O12864SGD14CFNE型號，此種液晶體積小，但也是128X64個顯示點(diǎn)，并且功耗低、驅(qū)動簡單。

2.6 4-20mA電流產(chǎn)生電路設(shè)計

目前最普遍使用的電流產(chǎn)生原理是電壓/電流轉(zhuǎn)換即V/I轉(zhuǎn)換，將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換為具有一定關(guān)系的電流信號，通過轉(zhuǎn)換的電流相當(dāng)于一個輸出可調(diào)的恒流源，其輸出電流應(yīng)能夠保持穩(wěn)定而不會隨負(fù)載的變化而變化。

針對本設(shè)計來說使用PWM占空比來控制4-20mA電流輸出，而且也減少了電路的設(shè)計，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.7 保護(hù)電路設(shè)計

鑒于電源電路存在一些不穩(wěn)定因素，用來防止此類不穩(wěn)定因素影響電路效果的回路稱作保護(hù)電路。比如有過流保護(hù)、過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、空載保護(hù)、短路保護(hù)等。

電機(jī)過流檢測設(shè)計采用電流互感器來檢測電流過載。在供電用電的線路中電流電壓相差懸殊。線路上的電壓都比較高如直接測量是非常危險的。電流互感器的作用就是變流和電氣隔離。電流互感器原理其實(shí)就是電磁感應(yīng)原理。

本電路使用的是380V交流電，所以用電流互感器來檢測較為安全，經(jīng)過電流互感器將大電流變?yōu)樾‰娏魅缓笤谧儞Q為電壓，再送入單片機(jī)處理。

3.系統(tǒng)軟件的設(shè)計

3.1 系統(tǒng)總體流程圖

系統(tǒng)總體流程圖如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)總流程圖

3.2 鑒相處理及電機(jī)控制

鑒相采集的原理其實(shí)很簡單，380V交流電已由外部硬件電路轉(zhuǎn)換為方波，單片機(jī)只需處理輸入兩路信號超前與滯后的關(guān)系就可以了，這里使用外部中斷來捕捉外部輸入的方波的信號。

電機(jī)控制包括正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停止，這里就需要換相和電源通電控制。

注意：一定要先進(jìn)行換相然后再對電機(jī)通電，否則在電機(jī)動作的時候進(jìn)行換相會發(fā)生短路的情況。

3.3 反饋及遠(yuǎn)程信號處理

反饋信號主要是檢測電動執(zhí)行器當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，其中包括閥門開度反饋、開關(guān)到位、過力矩檢測、過電流和過熱反饋。

過流檢測：通過互感器將電流變換為電壓然后通過A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行處理。

過熱檢測：通過熱敏電阻檢測，反饋回開關(guān)量。

過力矩檢測：通過外部限位開關(guān)讀取閥門過力矩信號，返回開關(guān)量。

開度采集：開度通過于轉(zhuǎn)動閥門連接的電位器反饋信號，由A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)進(jìn)行處理。

3.4 按鍵及紅外遙控器信號處理

按鍵主要是用于執(zhí)行器本地操作和遠(yuǎn)程切換操作，安裝在執(zhí)行器的外殼上，主要實(shí)現(xiàn)本地點(diǎn)動和本地保持動作。

此處要注意的是按鍵消抖采用定時器延時來做，不要使用等待延時，可以提高單片機(jī)的運(yùn)行速度。

紅外遙控器接收管連接到單片機(jī)的外部中斷，當(dāng)有信號的時候進(jìn)入中斷處理，可以提高遙控器的執(zhí)行效率，處理的方法是將發(fā)送部分信號進(jìn)行解碼，軟件處理是將發(fā)送的碼字破譯成二進(jìn)制的0和1，由0和1組合成不同的字節(jié)即可破解遙控器按鍵。

3.5 液晶顯示驅(qū)動軟件設(shè)計

液晶顯示部分顯示的內(nèi)容主要有三種，第一種是開度顯示，第二種是電動執(zhí)行器狀態(tài)顯示，第三種的設(shè)置菜單顯示。

液晶驅(qū)動程序的液晶顯示部分的基礎(chǔ)，我們使用的液晶是不帶字庫的液晶，所以在使用的時候需要把要顯示的字用取模軟件轉(zhuǎn)換成字模。液晶驅(qū)動采用串行數(shù)據(jù)模式，這樣可以減少外部管腳的占用。

本設(shè)計已完成整機(jī)裝配，各個模塊運(yùn)行正常。已完成電動執(zhí)行器各項(xiàng)功能，性能良好。各個模塊采用的電路都很簡單，使用的元器件也都很普通，但完全實(shí)現(xiàn)了電動執(zhí)行器該有的功能。由于采用的電路簡單使用的元器件便宜，所以大大降低了電動執(zhí)行器的成本。

參考文獻(xiàn)

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[3]曉喻.電子制作[J].北京：電子制作，2003.

第6篇：常用電源電路設(shè)計范文

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽至今已成功舉辦了十余屆，參賽學(xué)校和學(xué)生逐年遞增。各省、市積極配合，大力宣傳，也成為每年對各高校的教學(xué)成果的一次檢閱標(biāo)志。

2培訓(xùn)學(xué)生的選擇及參賽選手的選定

首先，新生入校后，對其大力宣傳大學(xué)生電子競賽的目的和意義，讓學(xué)生樹立信心。以自愿和培訓(xùn)指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)教師推薦方式相結(jié)合進(jìn)行廣泛、初級選拔。在指導(dǎo)老師的培訓(xùn)下，對一些理論扎實(shí)，善于動手，具有創(chuàng)新能力的學(xué)生進(jìn)行全方面進(jìn)培養(yǎng)。在參賽的五至六個月前，從眾多的培養(yǎng)學(xué)生中再次選擇寫作水平較好的，理論和電路設(shè)計制作能力強(qiáng)的三人小組參加全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽的培訓(xùn)。在報名參賽時，選擇一個最佳小組隊(duì)伍參賽。

3培訓(xùn)內(nèi)容

全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽分本科組和大專組?？v觀歷屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽題目類型：有電源類、信號源類、高頻無線電類、放大器類、儀器儀表類、數(shù)據(jù)采集與處理類和控制類七大類。其知識范圍廣，涉及電子技術(shù)、傳感器應(yīng)用、電機(jī)控制、電子測量、單片機(jī)應(yīng)用、電子CAD技術(shù)等內(nèi)容。培訓(xùn)具體內(nèi)容包含以下一些內(nèi)容：A/D、D/A轉(zhuǎn)換器，專用集成放大器，信號變換電路，開關(guān)電源知識；各種集成傳感器，霍爾元件等及傳感器調(diào)理電路知識；混頻器、模擬乘法器，鎖相環(huán)，鎖相頻率合成器，DDS技術(shù)知識；各種交、直流電動機(jī)的控制，驅(qū)動電路的設(shè)計知識；各種計量電路、測量電路等測量知識；單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計，仿真軟件的使用知識；電子CAD、電子電路輔助設(shè)計軟件進(jìn)行電路圖繪制，PCB板圖設(shè)計，EDA技術(shù)應(yīng)用知識等。電子系統(tǒng)的基本方法、制作步驟，硬件、軟件設(shè)計，制板裝配，調(diào)試與測試等知識；電子設(shè)計競賽設(shè)計總結(jié)報告寫作的方法與要求等。

4培訓(xùn)方式與方法

高等職業(yè)院校的學(xué)制為三年，時間緊湊，為了能使培訓(xùn)工作順利進(jìn)行，通常采用課外分散培訓(xùn)和短期集中培訓(xùn)相結(jié)合方式進(jìn)行。

4.1課外分散培訓(xùn)

常設(shè)一個實(shí)驗(yàn)室，配有齊全的電子測量儀器和設(shè)備，常年對培訓(xùn)學(xué)生開放。按學(xué)生的層次不同，分別制訂培訓(xùn)計劃，周一下達(dá)培訓(xùn)設(shè)計內(nèi)容，周末檢查。指導(dǎo)老師每周按時對學(xué)生指導(dǎo)，采用老帶新的方法。新生的培訓(xùn)從基本技能開始，進(jìn)行一些常用電路安裝、調(diào)試培訓(xùn)，由淺入深。老生的培訓(xùn)則采用個人和小組相結(jié)合的方法進(jìn)行，培訓(xùn)、設(shè)計制作的內(nèi)容相對復(fù)雜、難度較大。定期下達(dá)一個與全國大學(xué)生電子競賽試題難度相近的電子系統(tǒng)設(shè)計制作任務(wù)，指導(dǎo)老師定時進(jìn)行檢查指導(dǎo)。

4.2暑期集中培訓(xùn)

對參加每年一屆的省級競賽的同學(xué)，其培訓(xùn)時間一般為期2-3個月，其中用一個月時間對常用電路設(shè)計知識進(jìn)行培訓(xùn)。每周進(jìn)行2次校內(nèi)模擬競賽，電路設(shè)計難度和制作時間與省級歷屆的題目相近。對參加每兩年舉行一屆的全國小組競賽的學(xué)生，其培訓(xùn)時間一般為3-5個月，充分利用暑期進(jìn)行培訓(xùn)。要求每小組分工合作進(jìn)行資料查閱，電路系統(tǒng)設(shè)計，程序設(shè)計，電路安裝、調(diào)試，設(shè)計報告等工作。培訓(xùn)后2個月，每2周進(jìn)行一次模擬競賽，進(jìn)行電路設(shè)計制作，充分提高各小組成員的協(xié)作能力。

4.3加強(qiáng)培訓(xùn)指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)

學(xué)校建立大學(xué)生競賽培訓(xùn)指導(dǎo)教師的培育與團(tuán)隊(duì)建設(shè)中心。在競賽組織方面，通過開展各種形式和規(guī)模的研討，集體討論競賽大綱、編寫培訓(xùn)教材、完善培訓(xùn)方式。通過培訓(xùn)指導(dǎo)教師的共同參與，確定培訓(xùn)目標(biāo)、內(nèi)容及定位。支持培訓(xùn)指導(dǎo)教師開展各項(xiàng)科研工作，以教學(xué)為基礎(chǔ)，以科研促進(jìn)教學(xué)，全面提升競賽水平。

4.4競賽技巧培訓(xùn)

設(shè)計總結(jié)報告的撰寫能力培訓(xùn)。競賽最后提交的成果形式除設(shè)計作品之外還有設(shè)計總結(jié)報告部分。其撰寫質(zhì)量直接關(guān)系著競賽的成績，進(jìn)行技術(shù)設(shè)計報告的規(guī)范性訓(xùn)練是很有必要的，包括結(jié)構(gòu)安排、格式、文法與表達(dá)等。資料查閱能力培訓(xùn)。電子設(shè)計大賽涉及面廣，哪些信息對競賽更有效與有用，以及如何選擇信息。進(jìn)行資料查閱能力的培訓(xùn)，讓學(xué)生明確自己需要的和必須掌握的信息，將對培訓(xùn)工作起到事半功倍的效果。團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培訓(xùn)。要求隊(duì)員充分發(fā)揮聰明才智、群策群力、默契配合，要求隊(duì)員平時在學(xué)習(xí)上和生活上都能相互幫助、團(tuán)結(jié)協(xié)作，便于競賽時能有條不紊。

5結(jié)語

第7篇：常用電源電路設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：波紋；開關(guān)電源；晶體管

引言

在用電控制的儀器設(shè)備中，都需要穩(wěn)壓電源，由于價格、功率等的要求，因此設(shè)計人員更傾向于使用開關(guān)電源，而很少使用線性電源。開關(guān)電源的優(yōu)勢在于轉(zhuǎn)換效率高，最高可以達(dá)到將近97%，另外開關(guān)電源重量輕、體積小。開關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是輸出的紋波和噪聲電壓較大，而這一性能影響到儀器設(shè)備的運(yùn)行，特別是對于需要處理小信號的儀器中，電源產(chǎn)生的噪聲可能會干擾輸入的信號，使得儀器無法正確運(yùn)行。如何處理好電源的噪聲，有很多方法[1][2]，本文通過一個典型電源電路分析開關(guān)電源產(chǎn)生紋波和噪聲的原因及減小紋波和噪聲的措施，并詳細(xì)探討了電源各部分電路的原理功能和實(shí)現(xiàn)的方法。

1干擾產(chǎn)生分析

電信號干擾分為：噪聲（nois）和紋波（ripple）兩種，其表現(xiàn)形式為圖1形式。噪聲的定義是指在直流電壓或電流中，疊加了振幅和頻率上完全無規(guī)律的交流分量。該分量會干擾電路的分析、邏輯關(guān)系，影響其設(shè)備正常工作。紋波是指疊加在直流電壓或電流上的交流信號，會降低電源的效率，嚴(yán)重的波紋更有可能會損壞用電設(shè)備，另外波紋還會干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響設(shè)備工作狀態(tài)。通常的開關(guān)電源輸出的直流電壓中疊加了由噪聲和波紋引起的交流信號。波紋主要是由于開關(guān)電源的開關(guān)動作造成的，而波動的頻率跟開關(guān)的頻率是一致的，大小取決于輸入、輸出電容的參數(shù)。作為開關(guān)的元件都有寄生的電感與電容，當(dāng)元件在電流流動變化工作時，會產(chǎn)生電壓與電流的浪涌，這些浪涌信號都會在電源產(chǎn)生干擾信號。浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流，這種瞬時過電流稱為浪涌電流，是一種瞬變干擾。噪聲電壓主要跟電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電路中的寄生參數(shù)、工作的電磁環(huán)境以及印制電路板的布線有關(guān)。當(dāng)信號較小的時候，會產(chǎn)生干擾的信號。圖2（a）是實(shí)驗(yàn)信號波形，（b）是小信號上疊加了干擾的波形。干擾可以表現(xiàn)為尖峰、階躍、正弦波或隨機(jī)噪聲，干擾的產(chǎn)生來自多方面，電路設(shè)計不合理、器件使用不當(dāng)、工作環(huán)境干擾、電源噪聲等，其中電源產(chǎn)生的噪聲是常見主要的原因，而這些干擾信號會造成后續(xù)電路一系列的處理誤差，所以在要求較高的場合，這樣的噪聲是必須要解決的。

2解決措施

開關(guān)電源電路一般由整流平滑電路、集成開關(guān)電路、浪涌電壓吸收電路、電壓檢測電路、次級側(cè)整流平滑電路等構(gòu)成。其工作原理：開關(guān)電路供應(yīng)穩(wěn)定電壓和平滑的電流，是本電路的主要部分，開關(guān)晶體管的集電極電流決定電源的輸出電流。紋波的解決措施[3][4]主要有：調(diào)整電感和電容參數(shù)、增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)。

2.1調(diào)整電感和電容參數(shù)

電流波動與電感參數(shù)、以及輸出電容大小有關(guān)，通常電感值越小，波動越大，輸出電容值越小，波紋越大。因此可以通過增大電感值和輸出電容值來降低波紋。在這里以BUCK型開關(guān)電源為例，當(dāng)開關(guān)電源工作時，提供的電壓不變，但是電流會變化，為了穩(wěn)定電源的輸出電流，在如圖4（a）的指示位置并聯(lián)一個電容C+。通過增加電感值的方法來減小波紋的做法是受限的。因?yàn)殡姼性酱?，體積就越大。電感的取值可以這樣計算：假定輸入電壓為Vin，輸出電壓為Vo，工作頻率為f，輸出電流為I，電感中電流的波動值為駐I的話，有：在電路調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，隨著C+不斷增加，減小波紋的效果會越來越差，同時增加f，會增加開關(guān)損失。因此可以通過再加一級LC濾波器的方法來改善，如圖4（b）所示。LC濾波器抑制波紋的效果較好，只要根據(jù)需要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容即可。

2.2增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)

在二極管高速導(dǎo)通截止時，要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間，等效電感和等效電容成為一個RC振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻與電容取值要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)才能確定，一般選擇電阻為10Ω-100Ω，電容取4.7pF-2.2nF。如果選用不當(dāng)，反而會造成更嚴(yán)重的振蕩。

3電路設(shè)計及實(shí)測

根據(jù)以上分析，設(shè)計出了一種開關(guān)穩(wěn)壓電源如圖5所示，采用可控硅觸發(fā)方式。通過整流放大后的波紋去觸發(fā)可控硅的導(dǎo)通，當(dāng)整流電壓值為零時，可控硅自動關(guān)斷。只要用輸出電壓的變化來控制觸發(fā)信號的前沿，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電路主要由可控硅、4個晶體管和1個變壓器等組成，如圖5所示。我們在multisim環(huán)境下對該電路進(jìn)行仿真，效果非常好。再用實(shí)際電路搭試，并加上30歐姆純電阻阻抗后，選取了7個測試點(diǎn)，測試波形見圖6所示。圖中變壓器T、二極管D1～D4和電容器C1-4組成整流濾波電路，測試點(diǎn)1電壓紋波波形見圖6中1的圖像，顯然是在全波整流后的紋波出現(xiàn)；電阻R2、R3和隔直電容C5組成取樣電路，測試點(diǎn)2電壓紋波波形見圖6中2的圖像；控制可控硅的紋波信號測試點(diǎn)3、4電壓紋波波形見圖6中的3、4的圖像；隔直后的測試點(diǎn)5電壓紋波波形見圖6中的5的圖像；線圈T2控制信號的初級波形見圖6中7的圖像；線圈T2次級控制可控硅信號見圖6中6的圖像。當(dāng)電壓沒有紋波時，線圈T2不發(fā)揮作用，但當(dāng)電壓有波動時（紋波），則自動控制可控硅工作，抑制電壓的波動。在電路中的電感對抑制電壓的波動也起到了良好的作用，其電感值可以根據(jù)電壓的大小和對紋波的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。該電路在最后的輸出功率可以達(dá)到110W，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化10-104歐姆時，電壓變化的范圍大約是1毫伏。

4結(jié)束語

本文對開關(guān)電源噪聲與紋波的產(chǎn)生原因和抑制方法進(jìn)行了分析和討論，并設(shè)計出了一種晶體管開關(guān)穩(wěn)壓電源電路，觀察仿真實(shí)驗(yàn)，可以得出該設(shè)計能夠抑制一定的電源噪聲與波紋。在實(shí)際中，需要依據(jù)產(chǎn)品的參數(shù)，如體積、成本等問題綜合考慮，選擇合適的設(shè)計方法。

參考文獻(xiàn)：

第8篇：常用電源電路設(shè)計范文

關(guān)鍵詞aber;反激式開關(guān)電源;仿真

中圖分類號TM359.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1673-9671-(2010)042-0020-01

開關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能電源,它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向。目前,隨著各種新科技不斷涌現(xiàn),新工藝被普遍采用,新產(chǎn)品層出不窮,開關(guān)電源正向小體積、高功率密度、高效率的方向發(fā)展,開關(guān)電源的保護(hù)電路日趨完善,開關(guān)電源的電磁兼容性設(shè)計及取得突破性進(jìn)展,專用計算機(jī)軟件的問世為開關(guān)電源的優(yōu)化設(shè)計提供了便利條件。

Saber是美國Analogy公司開發(fā),現(xiàn)由Synopsys公司經(jīng)營的系統(tǒng)仿真軟件,被譽(yù)為全球最先進(jìn)的系統(tǒng)仿真軟件,也是唯一的多技術(shù),多領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真產(chǎn)品,現(xiàn)已成為混合信號、混合設(shè)計技術(shù)和驗(yàn)證工具的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn),可用于電子、機(jī)電一體化、機(jī)械、光電、光學(xué)、控制等不同類型系統(tǒng)構(gòu)成的混合系統(tǒng)仿真,與其他由電路仿真軟件相比,其具有更豐富的元件庫和更精致的仿真描述能力,仿真真實(shí)性更好。

1反激式開關(guān)電源基本原理

反激式開關(guān)電源其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1。

其電磁能量儲存與轉(zhuǎn)換關(guān)系如下

如圖2(a)當(dāng)開關(guān)管導(dǎo)通,原邊繞組的電流Ip將線形增加,磁芯內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度將增大到工作峰值,這時可以把變壓器看成一個電感,逐步儲能的過程。

如圖2(b)當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷,初級電流降到零。副邊整流二極管導(dǎo)通,感生電流將出現(xiàn)在復(fù)邊。從而完成能量的傳遞。按功率恒定原則,副邊繞組安匝值與原邊安匝值相等。

2基于UC3842的反激式開關(guān)電源電路設(shè)計

由Buck-Boost推演并加隔離變壓器后而得反激變換器原理線路。多數(shù)設(shè)計中采用了穩(wěn)定性很好的雙環(huán)路反饋(輸出直流電壓隔離取樣反饋外回路和初級線圈充磁峰值電流取樣反饋內(nèi)回路)控制系統(tǒng),就可以通過開關(guān)電源的PWM(脈沖寬度調(diào)制器)迅速調(diào)整脈沖占空比,從而在每一個周期內(nèi)對前一個周期的輸出電壓和初級線圈充磁峰值電流進(jìn)行有效調(diào)節(jié),達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。這種反饋控制電路的最大特點(diǎn)是:在輸入電壓和負(fù)載電流變化較大時,具有更快的動態(tài)響應(yīng)速度,自動限制負(fù)載電流,補(bǔ)償電路簡單。以UC3842為控制芯片設(shè)計一款50W反激式開關(guān)電源,其原理圖如圖3所示。

2.1高頻變壓器設(shè)計

1)原邊匝數(shù)

因?yàn)樽饔秒妷菏且粋€方波,一個導(dǎo)通周期的伏秒值與原邊匝數(shù)關(guān)系如式(1)

Np=(1)

式中 Np――原邊匝數(shù);

Vp――原邊所加直流電壓(V);

ton ――導(dǎo)通時間(us);

Bac――交變工作磁密(mT);

Ae――磁心有效面積(mm2)。

2)副邊繞組

由原邊繞組每匝伏數(shù)=母線電壓/原邊匝數(shù)可得

副邊繞組匝數(shù)=(輸出電壓+整流二極管壓降+繞組壓降)/原邊繞組每匝伏數(shù)

3)氣隙

實(shí)用方法:插入一個常用氣隙,例如0.5mm,使電源工作起來在原邊串入電流探頭。注意電流波形的斜率,并調(diào)整氣隙達(dá)到所要求的斜率。

也可用式(2)計算氣隙。

lg=(2)

式中l(wèi)g ――氣隙長度(mm);

u0 ――4n×107;

Np――原邊匝數(shù);

Lp――原邊電感;

Ae ――磁心面積(mm2)。

2.2反饋環(huán)節(jié)

圖3中反饋環(huán)節(jié)由光耦PC817和TL431組成,適用于電流控制模式。輸出電壓精度1%。電壓反饋信號經(jīng)分壓網(wǎng)絡(luò)引入TL431的Ref段,裝換為電流反饋信號,經(jīng)過光耦隔離后輸入UC3842的控制段。

TL431是由美國德州儀器生產(chǎn)的2.5V-36V可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器。內(nèi)有參考電壓2.5V,它與參考端一起控制內(nèi)部的比較放大器。在輸出陰極和參考端可加反饋網(wǎng)絡(luò),影響整個開關(guān)電源的動態(tài)品質(zhì)特性。

2.3控制芯片電路

UC3842由4腳外接RC生成穩(wěn)定的振蕩波形,振蕩頻率=1.8/R12×C15。6腳輸出驅(qū)動脈沖,驅(qū)動MOSFET在導(dǎo)通和截至之間工作。8腳提供一個穩(wěn)定的5V基準(zhǔn)源。

3Saber電路仿真

利用 Saber 軟件進(jìn)行仿真分析主要有兩種途徑,一種是基于原理圖進(jìn)行仿真分析,另一種是基于網(wǎng)表進(jìn)行仿真分析?；谠韴D進(jìn)行仿真分析的基本過程如下:

1)在Saber Sketch中完成原理圖錄入工作;

2)然后使用net list命令為原理圖產(chǎn)生相應(yīng)的網(wǎng)表;

3)在使用simulate命令將原理圖所對應(yīng)的網(wǎng)表文件加載到仿真器中,同時在Sketch中啟動Saber Guide界面;

4)在Saber Guide界面下設(shè)置所需要的仿真分析環(huán)境,并啟動仿真;

5)仿真結(jié)束以后利用Cosmos Scope工具對仿真結(jié)果進(jìn)行分析處理。

在這種方法中,需要使用Saber Sketch和Cosmos Scope兩個工具,但從原理圖開始,比較直觀。所以,多數(shù)Saber的使用者都采用這種方法進(jìn)行仿真分析。但它有一個不好的地方就是仿真分析設(shè)置和結(jié)果觀察在兩個工具中進(jìn)行,在需要反復(fù)修改測試的情況下,需要在兩個窗口間來回切換,比較麻煩。

4系統(tǒng)仿真及實(shí)測

在Saber Sketch中完成原理圖。并進(jìn)行DC/AC分析。

如圖4(a)為開關(guān)電源在220V交流輸入時的MOSFET驅(qū)動電壓波形仿真結(jié)果(b)為實(shí)測樣機(jī)MOSFET驅(qū)動電壓波形。作為專業(yè)級開關(guān)電源仿真軟件,Saber在控制環(huán)路設(shè)計上,能夠真實(shí)且直觀的檢驗(yàn)設(shè)計的穩(wěn)定性。

如圖5(a)為開關(guān)電源電流采樣電阻上的電壓波形的仿真結(jié)果(b)為實(shí)測波形。涉及開關(guān)電源部分器件選型的重要參數(shù)也同樣可以通過仿真波形得到,例如開關(guān)器件MOSFET額定工作時通態(tài)最大電流等參數(shù),同樣可以從仿真波形中得出。

5結(jié)束語

在電路設(shè)計初期,借用Saber的電路級仿真可以很直觀的對開關(guān)電源電路設(shè)計進(jìn)行的評估,并在控制環(huán)路的設(shè)計上會有很大的幫助。在完成樣機(jī)的初步測試后,同樣可以借助仿真對電路功能進(jìn)行校驗(yàn)。該電路廣泛應(yīng)用于小功率場合,具有體積小,成本低,結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。

(a)仿真(b)實(shí)測

圖4MOSFET驅(qū)動電壓波形

(a)仿真 (b)實(shí)測

圖5電流采樣電阻電壓波形

測試結(jié)果(圖5b)為220V,50Hz交流輸入時,實(shí)驗(yàn)樣機(jī)測試波形。

參考文獻(xiàn)

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[2]王建秋,劉文生.Saber仿真在移向全橋軟開關(guān)電源研發(fā)中的應(yīng)用,2009.

[3]張占松,蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計,2000.

[4]Saber.仿真中文教程.

[5]張煜.基于Saber的Boost APFC仿真分析及DSP實(shí)現(xiàn).2009.

第9篇：常用電源電路設(shè)計范文

關(guān)鍵詞： 秒表；Atmega16；定時器/計數(shù)器

中圖分類號：S241 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2011）1210059－01

0 前言

秒表是一種常用的測時儀器，常規(guī)的秒表的制作方法有兩種，一種是采用電子電路搭建而成，這種電路的搭建需要制作者具有一定的模擬和數(shù)字電子電路基礎(chǔ)，另外這種秒表的定時時間范圍較為固定。還有一種方法就是使用智能芯片，通過編程來實(shí)現(xiàn)定時功能，從而實(shí)現(xiàn)秒表的制作。這種方法制作的秒表，可以通過軟件更改程序參數(shù)靈活的調(diào)節(jié)定時范圍及定時精度，使用較為靈活，且簡單易懂。本文采用AVR單片機(jī)作為主控芯片，配以相應(yīng)的電路，實(shí)現(xiàn)簡易秒表的設(shè)計與制作。

1 硬件電路設(shè)計

本系統(tǒng)的硬件構(gòu)成主要有單片機(jī)的主控模塊、顯示模塊以及主令模塊。主控模塊以ATmega16單片機(jī)為控制核心，配以最小工作系統(tǒng)必要的電路，如復(fù)位電路、晶振電路、電源電路等；顯示模塊采用5個LED數(shù)碼管，主要用于定時顯示，顯示內(nèi)容為“秒值-百分之N秒”；主令模塊主要由按鍵組成，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的人機(jī)交互功能。

其系統(tǒng)組成如圖所示。

簡易秒表系統(tǒng)框圖

1.1 ATmega16單片機(jī)。ATmega16單片機(jī)的美國Atmel公司生產(chǎn)的AVR系列單片機(jī)的高檔產(chǎn)品之一，是一款基于AVR RISC的低功耗COMS的8位高性能單片機(jī)。通常在一個時鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條指令，ATmega16可以取得接近1MIPS/MHz的性能，在功耗和執(zhí)行速度之間取得平衡[1]。同時，該型號單片機(jī)采用Flash技術(shù)，具有在線編程功能，調(diào)試系統(tǒng)非常方便，程序的存儲空間達(dá)16k字節(jié)，I/O口均可進(jìn)行位尋址。該單片機(jī)有TQFP封裝和PDIP封裝兩種封裝形式。其中PDIP雙列直插封裝由于焊裝簡單而被初學(xué)者廣泛使用。ATmega16單片機(jī)具有PA、PB、PC和PD共4個8位的并行I/O口，每個接口除了都可以作為普通的輸入輸出接口使用。

1.2 晶振電路。單片機(jī)要工作必須配有晶振電路以產(chǎn)生時鐘脈沖。ATmega16單片機(jī)的時鐘晶振最高可達(dá)到16MHz，可產(chǎn)生精確到μs級的時隙，方便定時操作。晶振電路是在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳之間，接入石英晶體和微調(diào)電容，配合單片機(jī)內(nèi)部的放大電路，產(chǎn)生時鐘脈沖信號。單片機(jī)內(nèi)部定時器的計數(shù)對象就是這個頻率恒定的脈沖。

1.3 電源與復(fù)位電路。ATmega16單片機(jī)的工作電壓是4.5～5.5V的直流電源，復(fù)位電路是在復(fù)位引腳接入復(fù)位按鈕，按下該按鈕，將復(fù)位引腳加到低電平上，實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。

1.4 數(shù)碼管電路。數(shù)碼管由8個發(fā)光二極管組成，因此也稱為8段數(shù)碼顯示器。數(shù)碼管中的8個發(fā)光二極管有共陰極和共陽極兩種連接方法。共陽極接法是把8個發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成一個公共的陽極。共陰極接法是把8個發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成一個公共的陰極[2]。為了在數(shù)碼管上顯示數(shù)字或符號，必須給LED提供合適的字形代碼，使發(fā)光二極管按給定的組合發(fā)光。實(shí)際應(yīng)用的數(shù)碼管顯示器都具有較多的個數(shù)，常用的控制方法有兩種，一種是采用單片機(jī)的并行接口動態(tài)掃描顯示，還有一種是采用專用的數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片進(jìn)行串行口控制。對比來說，并行接口控制動態(tài)掃描顯示方法較為簡單，尤其適用于單片機(jī)外部設(shè)備不多的場合下，初學(xué)者使用更為容易掌握。本方案中就采用簡單易懂的并行接口控制。將5個數(shù)碼管的字形控制端接在一起連接到單片機(jī)的PA接口上，各字位控制端單獨(dú)引出接在單片機(jī)的PB口上。

1.5 按鍵的處理。按鍵電路設(shè)計較為簡單，與單片機(jī)的PD接口的PD2和PD3引腳上。不按下按鍵時，單片機(jī)對應(yīng)引腳上接的是高電平，按下按鍵時，單片機(jī)引腳接入低電平。通過判斷引腳狀態(tài)既可以檢測按鍵的工作狀態(tài)，從而選擇執(zhí)行對應(yīng)的功能。

2 軟件設(shè)計

定時控制在單片機(jī)中常用方法主要有兩種，一是采用循環(huán)執(zhí)行語句進(jìn)行延時，但這種延時是不精確的，誤差較大。另一種就是使用單片機(jī)內(nèi)部的定時器/計數(shù)器進(jìn)行精確定時。在ATmega16單片機(jī)中有3個定時器/計數(shù)器，分別是T/C0、T/C1和T/C2。其中T/C0和T/C2是兩個8位的定時器/計數(shù)器，T/C1是16位的定時器/計數(shù)器。位數(shù)不同就決定了它們的計數(shù)范圍不同，對于8位的T/C，計數(shù)范圍是0～255，而16位的T/C計數(shù)范圍是0～65535?？梢愿鶕?jù)具體的應(yīng)用場合，選擇合適的定時器/計數(shù)器。本方案中使用8位定時器/計數(shù)器T/C0，采用溢出中斷方式進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)0.01秒和秒的定時。程序流程如圖所示：

參考文獻(xiàn)：