電壓比較器精選(九篇)

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第1篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞：比較器 脈寬調(diào)制 電源管理

中圖分類號：TN386 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0137-02

1 引言

電壓比較器是一種常用的模擬信號處理電路，能夠?qū)陕冯妷盒盘栠M(jìn)行比較，并判斷哪個(gè)電壓信號大（或小）。電壓比較器常用于自動控制、波形產(chǎn)生與變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及越限報(bào)警等許多場合。電壓比較器通常由集成運(yùn)放構(gòu)成，且大多處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)。比較器的種類有多種，如零電平比較器、任意電平比較器、滯回電壓比較器等[1]。在PWM模式的電源管理芯片中[2，3]，為了克服必須使用集成運(yùn)放來構(gòu)成比較器的問題，設(shè)計(jì)了一種電壓比較器，該比較器結(jié)構(gòu)簡單，且轉(zhuǎn)換速度快、鑒別靈敏度高，能夠滿足電源管理芯片的使用需求，并已被應(yīng)用在實(shí)際電源管理芯片中。

2 電壓比較器的基本原理

圖1給出了電壓比較器的符號及傳輸特性。其反相輸入端加信號，同相輸入端加參考電壓。比較器一般是開環(huán)工作，其增益很大。所以，當(dāng)時(shí)，輸出為“高”。而當(dāng)接近時(shí)，輸出電平發(fā)生轉(zhuǎn)換。其它時(shí)刻與可能差得很遠(yuǎn)（即）。電壓比較器的輸入為模擬量，可作為模擬和數(shù)字電路的接口電路，也可作為一位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，在實(shí)際中有著廣泛應(yīng)用。

電壓比較器可以用運(yùn)放構(gòu)成，也可用專用芯片構(gòu)成。作為比較器的另一個(gè)重要特性就是轉(zhuǎn)換速度，即比較器的輸出狀態(tài)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間。通常要求轉(zhuǎn)換時(shí)間盡可能短，以便實(shí)現(xiàn)高速比較。比較器的轉(zhuǎn)換速度與器件壓擺率有關(guān)，越大，輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間就越短，比較器的轉(zhuǎn)換速度越高。電壓比較器一般為開環(huán)應(yīng)用或正反饋應(yīng)用，不需要相位補(bǔ)償電容[4，5]

3 電壓比較器的設(shè)計(jì)與仿真

電壓比較器模塊在電源管理電路中起著非常重要的作用，是電路的使能輸入部分，表1是此模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)：

電壓比較器的“2”輸入端是電路的使能控制端，只有當(dāng)“2”端輸入電壓高于3V時(shí)，比較器輸出一個(gè)高電平使能信號，使驅(qū)動開關(guān)開啟，讓整個(gè)電路開始工作。圖2是此比較器模塊的電路圖，其中Vin-和Vin+分別是比較器的反向和同向輸入端，Vref-3是來自基準(zhǔn)的偏置電壓，R1和R2是輸入端負(fù)載電路，Vand1，Vand2，S及g端均為同向輸出端，c和d為反向輸出端。其中，Vin-端接固定的3.7V穩(wěn)定電壓，當(dāng)Vin+端輸入大于3V時(shí)，T21管導(dǎo)通同時(shí)T22管截至，從而T68管導(dǎo)通，此時(shí)由于鏡像作用，T67，T69，T70及T71均導(dǎo)通，且T63，T64，T65及T66均截至。導(dǎo)通的晶體管在各自的負(fù)載電阻上產(chǎn)生壓降，從而同向輸出端Vand1，Vand2，S及g端輸出均為高電平，而c和d端輸出為低電平。當(dāng)Vin+端輸入電壓低于3V時(shí)，情況剛好相反。圖3和圖4分別為此電路同向端和反向端輸出波形圖。

通過以上的設(shè)計(jì)及電路仿真，得到其電參數(shù)仿真結(jié)果如表2所示。

4 結(jié)語

按照表1所示的設(shè)計(jì)要求，并通過對表1和表2的比較，電路的仿真結(jié)果在允許的誤差范圍內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求，并且該電路模塊在實(shí)際PWM電源管理芯片中運(yùn)行良好。對于該電路的進(jìn)一步優(yōu)化將是深入研究的重點(diǎn)問題。

參考文獻(xiàn)

[1]吳運(yùn)昌.模擬電子線路基礎(chǔ).廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005.

[2]鐘國華，吳玉廣.PWM芯片分析及其振蕩器電路的簡化設(shè)計(jì).半導(dǎo)體技術(shù)，2004，29（2）. 65-68.

[3]BryantBrad， Kazimierczuk MarianK.Open-Loop Power-State Transfer Function Relevant Current-Mode Control of Boost PWM Converter Operation in CCM. IEEE Transactions on Circuits and Systems.，2005， 52（10）. 2158-2164.

第2篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞 充油電纜；變壓器；氣相色譜分析；絕緣油

中圖分類號TM40 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）87-0126-02

0 引言

隨著科技的快速發(fā)展，氣相色譜這種分析方法在很多生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了充分的應(yīng)用，特別是在電力系統(tǒng)的高壓充油設(shè)備方面，這個(gè)分析方法更是得到廣泛的應(yīng)用和充分的認(rèn)可。對于電力系統(tǒng)高壓充油設(shè)備中所出現(xiàn)的局部缺陷以及那些早期潛伏性故障問題，諸如電力系統(tǒng)的變壓器鐵心局部出現(xiàn)溫度過高、因能量不足產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象等等，如果應(yīng)用常規(guī)的電氣實(shí)驗(yàn)方法來進(jìn)行分析，是無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)出來的，如果采用氣相色譜分析法進(jìn)行相應(yīng)的分析，就可以成功地把這些缺陷和故障問題發(fā)現(xiàn)出來。在現(xiàn)階段，我國很多電力系統(tǒng)的充油設(shè)備，已經(jīng)把油氣分析的在線診斷和檢測應(yīng)用到整個(gè)生產(chǎn)過程中。眾所周知，在電力系統(tǒng)中，其最重要的充油設(shè)備，就是高壓充油電纜和變壓器；隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，現(xiàn)在這兩種重要的充油設(shè)備，在對設(shè)備絕緣狀況進(jìn)行檢測時(shí)，都已經(jīng)采用了氣相色譜分析法這種檢測方法，但是，由于高壓充油電纜和變壓器這兩種重要的充油設(shè)備，不管是在它們的所用材料方面、還是它們的結(jié)構(gòu)方面，存在著很多的差異，這樣就帶來了在應(yīng)用氣相色譜分析法對高壓充油電纜和變壓器進(jìn)行檢測時(shí)，不管是在進(jìn)行分析、還是進(jìn)行相應(yīng)的判斷，這二者都有著較大的不同；以下就結(jié)合本人的工作實(shí)踐，對高壓充油電纜和變壓器因材料、結(jié)構(gòu)上的不同而帶來氣相色譜分析上的差異這個(gè)問題進(jìn)行一些初步的分析和探討。

1 什么是氣相色譜分析法

所謂氣相色譜分析，實(shí)際上就是一種進(jìn)行色譜分離分析的技術(shù)，通常它是把氣體作為流動相來進(jìn)行相關(guān)的操作；這種分析技術(shù)是基于以下原理而建立起來的：第一，在不同的兩相之間，被分析物質(zhì)具有不同的分配系數(shù)；第二，在作相對運(yùn)動的兩相之間，被分配物質(zhì)會反復(fù)多次地進(jìn)行重新分配，直至把不同組分完全分離為止。在當(dāng)前技術(shù)條件下，通常把純度極高的氮?dú)猓∟2）作為進(jìn)行絕緣油氣相色譜分析的載氣，把TCD（熱導(dǎo)檢測器）和FID（氫火焰檢測器）作為其檢測儀器。其檢測方法和過程通常是這樣的：

第一，關(guān)于油中氣體的檢測。對于低級的烴類，諸如甲烷、乙烷、乙炔等，通常是以氫火焰檢測器來進(jìn)行檢測；對于氫氣，用（熱導(dǎo)檢測器進(jìn)行檢測；而對于一氧化碳和二氧化碳這類氧化物，則需先轉(zhuǎn)化為可燃性氣體（以Ni轉(zhuǎn)換器來進(jìn)行轉(zhuǎn)換），然后再用氫火焰檢測器來進(jìn)行檢測。

第二，關(guān)于油中氣體的分離。通常以不完全分離這種方法來對絕緣油中的氣體進(jìn)行分離，配合頂空取氣和震蕩分離這兩種途徑來得到所要檢測的氣體。

2 關(guān)于油中氣體形成的分析

不管是高壓充油電纜，還是變壓器，這兩種重要的充油設(shè)備的結(jié)構(gòu)，都是屬于油紙絕緣結(jié)構(gòu)，所用的絕緣材料通常有兩大部分：第一，油浸紙，第二，絕緣油；有關(guān)這兩種充油設(shè)備所用的油在組成和結(jié)構(gòu)上的差異，具體如下表所示：

在絕大多數(shù)情況下，高壓充油設(shè)備中絕緣油的化學(xué)鍵，不會因電力設(shè)備所產(chǎn)生的熱量而遭到破壞，所以因這個(gè)原因而生成的氣體是極其有限的；但是一旦高壓充油設(shè)備內(nèi)部有局部的故障問題生成或者缺陷出現(xiàn)，諸如設(shè)備個(gè)別部位溫度過高、或者出現(xiàn)電弧放電等等缺陷，那么在這些有存在局部缺陷的部位，其所生成的熱量足以讓這些烴類化合物的化學(xué)鍵出現(xiàn)斷裂而生成大量的氫氣或者低分子烴類氣體，這些烴類化合物的裂解過程，具體可表示如下：

在絕緣油當(dāng)中，最初是不存在著以上這些低分子氣體，所以從某種程度上講，可以把絕緣油當(dāng)中是否存在著以上這些低分子氣體，做為判斷高壓充油是否存在潛伏性缺陷的一個(gè)重要依據(jù)，也就是說在行設(shè)備潛伏性缺陷檢測時(shí)，其中的一個(gè)檢測對象就是這些低分子氣體。

通過以上分析，可知高壓充油設(shè)備中的絕緣油在設(shè)備出現(xiàn)故障或者局部缺陷時(shí)，將有氣體生成；在多數(shù)情況下，出現(xiàn)故障或局部缺陷，產(chǎn)生氣體的不僅僅是絕緣油，高壓充油設(shè)備的另一個(gè)絕緣材料——油浸紙，在設(shè)備出現(xiàn)故障或局部缺陷時(shí)，也會有氣體的生成。在通常情況下，絕緣紙的全部構(gòu)成，就是纖維素這個(gè)成分；例如，黃酸纖維，就是變壓器所用絕緣紙的主要構(gòu)成部分，而電纜紙的制成，主要也是以硫酸纖維素為主；因此，這些絕緣紙的制成，都是以木質(zhì)纖維素為原料的。纖維素的結(jié)構(gòu)是由線形巨分子所組成，眾多D-吡喃葡萄糖酐（1-5）相互通過β（1-4）進(jìn)行連結(jié)就產(chǎn)生了組成纖維素結(jié)構(gòu)的線形巨分子，這些線形巨分子的化學(xué)式可用C6H10O來表示。眾多實(shí)踐表明，在高溫條件下，纖維素也會通過斷裂而生成碳的氧化物，諸如一氧化碳、二氧化碳等等；通常情況下，一氧化碳和二氧化碳這兩種氧化物，不會出現(xiàn)于絕緣油的裂解過程，因此，在進(jìn)行固體絕緣缺陷的相關(guān)檢測時(shí)，就可以通過判斷絕緣油中是否含有一氧化碳、二氧化碳以及這二者的含量變化來作為檢測依據(jù)。

3 關(guān)于充油電纜和變壓器在氣相色譜分析上存在差異的分析

3.1 所用的絕緣油不相同

高壓電纜所用的絕緣油為合成油，而變壓器采用礦物油，因合成油和礦物油具有不同的分子結(jié)構(gòu)和組分，故它們不僅產(chǎn)生氣體量不相同，產(chǎn)生氣體條件也不一致。與充油電纜油相比，變壓油不僅分子比較大，而且均勻度和純凈度都比電纜油差；例如，在變壓油中常常含有一些氮化物、硫化物等雜質(zhì)，它們在適當(dāng)條件下也會生成氣體，所以，在相同檢測條件和相同作用下，變壓油和電纜油所生成的氣體類型、數(shù)量也會存在著差異。此外，若變壓油出現(xiàn)老化，則x蠟這種雜質(zhì)，將在固態(tài)絕緣表面出現(xiàn)而影響油中熱量的散失，這就讓絕緣熱分解速度得到大大加快，而電纜油在老化時(shí)很少有這類物質(zhì)出現(xiàn)，因此在這方面顯然比變壓油要來得好。

3.2 氣體分配系數(shù)以及油紙比例存在著差異

當(dāng)前凡是涉及到絕緣油氣體分配系數(shù)測量的，多以不完全脫氣法測量為主，由于油品不同，其氣體分配系數(shù)也不相同，在變壓器和充油電纜中，因所用的絕緣油不同，故具有不同的氣體分配系數(shù)；所以，有關(guān)在變壓器和充油電纜的氣相色譜檢測結(jié)果中，不管是各氣體成分的相對含量還是絕對含量，其可比性都不具備。此外，對于變壓器和充油電纜而言，其內(nèi)部油紙?jiān)诒壤线€存在著很大差別；不管是重量比還是體積比，充油電纜內(nèi)部油紙比例都遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于變壓器，故在固體絕緣所出現(xiàn)缺陷相同及產(chǎn)氣相同情況下，檢測二者，其氣體含量也會有所差異，充油電纜中固體絕緣缺陷檢測理論上要比變壓器來得靈敏。

3.3 油在流動性方面不相同

把紙絕緣在最外層，這是充油電纜所采用的，其油滲進(jìn)紙絕緣是通過中心油道的縫隙來實(shí)現(xiàn)的；而變壓器的絕緣是在油的中間浸泡絕緣紙，對于較大型變壓器來說，都具備油循環(huán)冷卻系統(tǒng)，這對于油的流動起到了強(qiáng)制加速作用；而對于電纜油而言，有關(guān)循環(huán)流動性這一特征并不具備，其油的運(yùn)動狀況主要由負(fù)載的變化開決定，通常電纜油流動距離很有限；所以從油的流動性來看，變壓器和充油電纜具有很大的差別，表現(xiàn)在充油電纜油中有關(guān)氣體的擴(kuò)散是相當(dāng)緩慢的，而變壓器油中氣體的擴(kuò)散顯然要快得多，這也就使得充油電纜在氣相色譜分析法方面發(fā)展要比變壓器來得慢。

3.4 判斷測試結(jié)果的依據(jù)不相同

由于變壓器和充油電纜這兩個(gè)系統(tǒng)有著不同的幾何分布及工作環(huán)境，所以對于很多在變壓器系統(tǒng)已經(jīng)建立起來并且能夠成功應(yīng)用的檢測標(biāo)準(zhǔn)，對于充油電纜來說，卻不一定能夠適用。

4 結(jié)論

總之，氣相色譜分析檢查絕緣在變壓器和充油電纜中有著很大的差異，對于變壓器來說，有關(guān)這一檢測方法已經(jīng)運(yùn)用得十分成熟，而色譜分析在線監(jiān)測也已成功運(yùn)行；而對于充油電纜來說，有關(guān)氣相色譜分析的應(yīng)用，其進(jìn)展卻比較緩慢，有關(guān)色譜分析在線監(jiān)測也未能實(shí)現(xiàn)；有關(guān)這二者在應(yīng)用氣相色譜分析法上的差異，相關(guān)人員在具體操作上必須予以足夠的重視和加以區(qū)別對待。

參考文獻(xiàn)

[1]王文華.氣相色譜分析在變壓器上的應(yīng)用[J].變壓器，2009.

第3篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞：液力耦合器 變頻器 調(diào)速 節(jié)能

一、引言

在發(fā)電廠和熱電車間里，大型風(fēng)機(jī)和水泵耗電總量占全廠耗電量的50%以上，是電量消耗份額最大的部分，因此大型風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能對全廠的節(jié)能降耗顯的猶為重要。風(fēng)機(jī)和泵的額定容量設(shè)計(jì)時(shí)均按最大可能值考慮，平時(shí)大部分運(yùn)行時(shí)間里均是處于大馬拉小車的狀態(tài)。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式是采用擋板或者閥門條件風(fēng)量或者流量，能源浪費(fèi)十分嚴(yán)重，節(jié)能降耗意義重大。

二、兩種裝置的工作原理

首先分別介紹一下兩種裝置的工作原理。

液力耦合器調(diào)速的原理。液力耦合器是以液體為介質(zhì)傳遞動力并實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速的液力傳動裝置，液力偶合器主要由與輸入軸相聯(lián)的泵輪，與輸出軸聯(lián)接的渦輪以及把渦輪包容在其中的轉(zhuǎn)動外殼組成。在調(diào)速型液力偶合器密封的空腔中充滿工作油，泵輪和渦輪對稱布置，它們的流道幾何形狀相同。工作輪葉片為經(jīng)向布置的直葉片，當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動泵輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，工作油在泵輪葉片的作用下由葉片內(nèi)側(cè)向外緣流動，形成高速高壓液流，該液流進(jìn)入渦輪，沖擊渦輪葉片，帶動渦輪與泵輪同向旋轉(zhuǎn)，工作油在渦輪中由外緣向內(nèi)側(cè)流動過程中減速減壓，然后再流回泵輪進(jìn)口，這里傳遞能量的介質(zhì)是工作油，泵輪的作用就是把原動機(jī)的機(jī)械能傳給被驅(qū)動機(jī)械。改變液力偶合器工作腔中工作油的充滿度就可在輸入軸轉(zhuǎn)速不變的情況下無級地改變輸出軸的轉(zhuǎn)速。

變頻器有很多種，調(diào)速原理也不盡相同。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交―直―交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機(jī)。

三、優(yōu)缺點(diǎn)比較

高壓電機(jī)液力耦合器調(diào)速和變頻調(diào)速兩種方式，兩種方式優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍如下：

（a）節(jié)能效果：

變頻裝置節(jié)能效果好，功率因數(shù)高。2液力耦合器節(jié)能效果低，在低速時(shí)，有近3/4的能量被浪費(fèi)。大容量的設(shè)備還應(yīng)添加水冷系統(tǒng)。除去設(shè)備本身的原因外，變頻裝置調(diào)速輸入和輸出端均為電的聯(lián)系，液力耦合器輸入端和輸出端之間，有機(jī)械裝置，液體，這些在運(yùn)轉(zhuǎn)中都不能100%傳遞能量，運(yùn)行中不可避免能量的損耗。

（b）安裝方式：

變頻裝置安裝方便，電機(jī)和負(fù)荷不動，將其加入電源側(cè)即可。電源側(cè)配電室或變頻室位置寬敞時(shí)可考慮變頻調(diào)速裝。但同時(shí)也需要安裝冷卻裝置，入風(fēng)扇，或風(fēng)道等。2、 液力耦合需裝在電機(jī)和負(fù)荷中間，在安裝時(shí)需將電機(jī)移位方能安裝。改建工程中，需受電機(jī)安裝場地寬窄限制。

（c）運(yùn)行安全性：

變頻裝置在出現(xiàn)問題后，可以進(jìn)行旁路的方式運(yùn)行。2、液力耦合器出現(xiàn)間題后，必需停機(jī)維修。

（d）運(yùn)行精度：

變頻運(yùn)行精度高，可以實(shí)現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，速度是由輸出頻率限定，當(dāng)負(fù)荷出現(xiàn)波動時(shí)，轉(zhuǎn)速不變。2、液力耦合器靠油量和負(fù)荷的拉動調(diào)速，調(diào)速精度低，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，轉(zhuǎn)速隨之變化。

（e）維護(hù)費(fèi)用：

變頻調(diào)速維護(hù)費(fèi)用低，在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)無消耗品。2、液力耦合器在運(yùn)行一定時(shí)間后，對液壓油進(jìn)行更換。

（f）操作性：

變頻調(diào)速操作復(fù)雜，需要對操作人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)。2、液力耦合器操作簡單，方便。

（g）經(jīng)濟(jì)性：

變頻調(diào)速裝置價(jià)格昂貴。2、 液力耦合器價(jià)格便宜。

以下以某一1X50MW發(fā)電工程中變頻器和液力耦合器價(jià)格（價(jià)格來自相關(guān)生產(chǎn)廠家報(bào)價(jià)）為例來經(jīng)濟(jì)性。

變頻器價(jià)格表：

序號 負(fù)荷名稱 功率（KW） 電動機(jī)數(shù)量 變頻器安裝數(shù)量 價(jià)格（萬元）

1 引風(fēng)機(jī) 1000 6 3

2 一次風(fēng)機(jī) 1400 3 3

3 二次風(fēng)機(jī) 710 3 3

總計(jì) 650

液力耦合器價(jià)格表：

序號 負(fù)荷名稱 功率（KW） 電動機(jī)數(shù)量 耦合器安裝數(shù)量 價(jià)格（萬元）

1 引風(fēng)機(jī) 1000 6 6 28*6=168

2 一次風(fēng)機(jī) 1400 3 3 18*3=54

3 二次風(fēng)機(jī) 710 3 3 14*3=42

總計(jì) 264

四、結(jié)論

綜上所述，變頻調(diào)速裝置整體性能優(yōu)于液力耦合器，但是價(jià)格昂貴，具體設(shè)計(jì)中需結(jié)合工程實(shí)際要求，結(jié)合各場地情況，和員工的技術(shù)水平，安裝改造難度，工程預(yù)算等實(shí)際情況具體選擇。隨著，變頻器國產(chǎn)化的推廣，變頻器價(jià)格也會相應(yīng)降低，屆時(shí)，變頻器將是電力調(diào)速最好的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張永惠 高壓變頻調(diào)速器技術(shù)的比較 變頻器世界

[2] 馬文星 液力傳動理論與設(shè)計(jì) 化學(xué)工業(yè)出版社

[3] 王喜魁 泵與風(fēng)機(jī) 中國電力出版社

第4篇：電壓比較器范文

【關(guān)鍵詞】熱敏電阻;集成運(yùn)放;電壓比較器;報(bào)警電路

引言

作為一種模擬集成電路，集成運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)簡單、用途寬廣，具有高靈敏度和功能靈活等多種優(yōu)勢。負(fù)溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，二者組合可組成溫度報(bào)警電路。溫度的檢測與控制電路在實(shí)際應(yīng)用中比較廣泛，一般用晶體管制作而成的電路，測量誤差大，且電路比較復(fù)雜。用熱敏電阻和集成運(yùn)放組成的溫度報(bào)警電路可實(shí)現(xiàn)溫度的檢測及報(bào)警功能，可以克服此類問題。

此電路實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中已經(jīng)應(yīng)用，由于電路簡單，所用的元件較少，操作容易，實(shí)驗(yàn)效果直觀、顯著，學(xué)生很感興趣，加深了學(xué)生對集成運(yùn)放的理解，提高了實(shí)驗(yàn)動手能力。

1.NTC熱敏電阻的介紹

NTC（Negative Temperature Coefficient） 的中文意思是負(fù)的溫度系數(shù)，泛指負(fù)溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件。而NTC熱敏電阻器就是指負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝加工制造而成的。此類金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，因?yàn)樗鼈兊膶?dǎo)電方式完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。在溫度低時(shí)，此類氧化物材料的載流子（電子或空穴）數(shù)目較少，導(dǎo)致其電阻值較高;當(dāng)溫度升高時(shí)，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍一般在100～1000 000，溫度系數(shù)在-2%～-6.5%[1]?？蓪TC熱敏電阻器廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度補(bǔ)償、抑制浪涌電流等場合。NTC熱敏電阻RT的溫度特性如圖1所示。雖然它的電阻與溫度變化曲線的線性度并不太好，但由于它是單值函數(shù)（即溫度一定時(shí)，其阻值也是一定的單值。）如果設(shè)定100℃時(shí)電路自動報(bào)警，則這100℃即為閾值溫度TTH，在特性曲線上可找到100℃對應(yīng)的RT的電阻值。

圖1 熱敏電阻RT的溫度特性曲線

2.集成運(yùn)放組成的單限電壓比較器

在自動化系統(tǒng)中，信號幅度的比較、信號幅度的選擇、信號的采樣和保持、信號的濾波等都是在信號處理方面經(jīng)常遇到的問題。本設(shè)計(jì)需要應(yīng)用由集成運(yùn)放組成的比較信號幅度電路――電壓比較器，集成運(yùn)算放大器是電壓比較器的核心器件[3]。電壓比較器是集成運(yùn)放在非線性工作狀態(tài)下的一種具體應(yīng)用。而電壓比較器，是一種用來比較輸入信號電壓大小的電子電路。它可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成僅有兩個(gè)高、低狀態(tài)的矩形波。集成運(yùn)放工作在非線性區(qū)時(shí)，若，則運(yùn)放輸出正向電壓;若，則運(yùn)放輸出負(fù)向電壓。這是電壓比較器的理論基礎(chǔ)。圖2為最基本的電壓比較器和其電壓傳輸特性圖。兩個(gè)輸入端中的一個(gè)端子為參考端，參考電壓為UR，另一個(gè)端子（比如同相端）作為信號輸入端，比較信號電壓與參考電壓，當(dāng)信號電壓小于參考電壓時(shí)，輸出則為高電平，反之輸出則為低電平。由此可得到電壓傳輸特性曲線[4]。電壓比較器通常用于越限報(bào)警、模數(shù)轉(zhuǎn)換和波形變換等場合。

圖2 基本電壓比較器及電壓傳輸特性曲線

3.電路原理圖及其工作原理

3.1 電路原理圖

電路原理圖如圖3所示。

圖3 基于集成運(yùn)放的溫度報(bào)警電路圖

3.2 電路工作原理

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻RT用來檢測功率器件溫度（可將其粘在散熱片上）或待測環(huán)境溫度（如置于恒溫箱），UCC為直流穩(wěn)壓電源，RT和R1串聯(lián)，A點(diǎn)電位VA為電阻R1兩端所分得的電壓。電阻R1阻值近似不變。R2和組成分壓器，調(diào)節(jié)RP可改變VB（電位器中心頭的電壓值）的電壓。

VB值為比較器設(shè)定的閾值電壓，稱為VTH。若希望100℃時(shí)電路自動報(bào)警，則VTH的值應(yīng)等于100℃時(shí)的VA值。當(dāng)，比較器輸出低電平，二極管導(dǎo)通，三極管截止，電路不報(bào)警，為正常狀態(tài)。當(dāng)，比較器輸出高電平，二極管截止，三極管導(dǎo)通，指示燈亮，同時(shí)揚(yáng)聲器發(fā)出尖銳的報(bào)警聲。

3.3 電路的保護(hù)措施

3.3.1 輸入保護(hù)

一般情況下，集成運(yùn)放工作在開環(huán)（即未引反饋）狀態(tài)時(shí)，易因差模電壓過大而損壞;在閉環(huán)狀態(tài)時(shí)，易因共模電壓超出極限而損壞。本文設(shè)計(jì)的電路原理圖中所加的二極管限幅電路就是為了限制集成運(yùn)放的差模輸入電壓，保護(hù)其輸入級，以免損壞運(yùn)放。此外，該電路只要改變VTH值，就可以很方便地改變閾值溫度，適合不同的工作要求。

3.3.2 輸出保護(hù)

電路原理圖中，在集成運(yùn)放輸出端，由限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ組成輸出端保護(hù)電路。限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ構(gòu)成限幅電路，它一方面將負(fù)載與集成運(yùn)放輸出端隔離開來，限制了運(yùn)放的輸出電流，另一方面也限制了輸出電壓的幅值。當(dāng)然，任何保護(hù)措施都是有限度的，若將輸出端直接接電源，則穩(wěn)壓管會損壞，使電路的輸出電阻大大提高，影響了電路的性能。

4.結(jié)束語

熱敏電阻的電阻率隨溫度變化而變化，本文以負(fù)溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻來進(jìn)行溫度測量，將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸送到由集成運(yùn)放工作于非線性區(qū)構(gòu)成的電壓比較器中，與閾值電壓進(jìn)行比較。若高于閾值電壓，則電壓比較器輸出為高電平，此時(shí)三極管導(dǎo)通，報(bào)警電路工作。該電路是熱敏電阻和集成運(yùn)放結(jié)合的具體應(yīng)用實(shí)例，有助于加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]錢小君.溫度報(bào)警器的設(shè)計(jì)與制作[J].物理通報(bào)，2010， 6：89.

[2]方佩敏.電壓比較器工作原理及應(yīng)用（中）[J].無線電， 2005，1：63.

[3]張小梅.集成運(yùn)放在煙霧報(bào)警器電路中的應(yīng)用[J].信息通信，2013，2.

[4]乜國荃.集成運(yùn)放和電壓比較器[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，2：48.

第5篇：電壓比較器范文

【關(guān)鍵詞】智能；自啟動；延時(shí)

1.設(shè)計(jì)背景及目的

電力的生產(chǎn)、輸送、分配和使用需要大量的各種類型的電氣設(shè)備，為了使主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地向用戶提供充足的、合格的電能，就必須盡可能地排除電力系統(tǒng)在運(yùn)行中的一切故障，以保證電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其中設(shè)備過度發(fā)熱，是破壞電力系統(tǒng)安全的主要因素，甚至?xí)＜暗缴?cái)產(chǎn)安全。因此，使整個(gè)電力系統(tǒng)處在一個(gè)相對穩(wěn)定的低溫環(huán)境十分關(guān)鍵?？照{(diào)能提供一個(gè)相對低溫和恒溫的環(huán)境，但普通空調(diào)一般不具備來電自啟動功能，即市電停電后，空調(diào)即停機(jī)；市電來電后，空調(diào)不能自行啟動，除非人工干預(yù)才能開機(jī)，而人工畢竟受到工作時(shí)間的限制，不可能24小時(shí)來監(jiān)視空調(diào)的工作情況，那么智能空調(diào)來電自啟動控制器正好解決這個(gè)問題，最大限度地減少電力設(shè)備過度發(fā)熱的時(shí)間，盡快地使設(shè)備的溫度環(huán)境恢復(fù)到正常狀態(tài)。

2.國內(nèi)研究概況

目前空調(diào)斷電來電自啟動器的研究在國內(nèi)尚屬空白，懂空調(diào)制冷的人都知道商用分體空調(diào)根據(jù)部件可分為：室外機(jī)（壓縮機(jī)、冷凝風(fēng)機(jī)）、室內(nèi)機(jī)（蒸發(fā)風(fēng)機(jī)）、空調(diào)控制板?？照{(diào)控制板協(xié)調(diào)室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)工作：1、不制冷時(shí)只有室內(nèi)風(fēng)機(jī)工作；2、制冷時(shí)室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)同時(shí)工作；3、除濕時(shí)室內(nèi)風(fēng)機(jī)停機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)工作。

空調(diào)斷電來電自啟動的目的：維持空調(diào)原來開機(jī)、制冷狀態(tài)、保障環(huán)境溫度穩(wěn)定，提高商用空調(diào)智能化，實(shí)現(xiàn)無人值守。分體商用空調(diào)要實(shí)現(xiàn)來電自啟動有兩種方法：

（1）空調(diào)斷電再次來電時(shí)給空調(diào)紅外接收器一個(gè)開機(jī)信號，類似于自動按一下遙控器開關(guān)鍵。

（2）把原來空調(diào)控制系統(tǒng)換成類似機(jī)房專用空調(diào)控制器，由控制器自身記錄空調(diào)狀態(tài)，來電時(shí)自動恢復(fù)原來狀態(tài)。

現(xiàn)在我們比較一下兩種來電自啟動控制器的優(yōu)缺點(diǎn)：

首先我們來看射頻空調(diào)自啟動工作原理：

（1）在每臺空調(diào)周圍的墻上或其他地方安裝一個(gè)紅外發(fā)射頭對準(zhǔn)原來空調(diào)紅外接收處。

（2）空調(diào)運(yùn)行控制邏輯由原來控制板完成?。

（3）當(dāng)空調(diào)斷電再次來電時(shí)接有發(fā)射頭的空調(diào)自啟動器給空調(diào)發(fā)射一個(gè)開機(jī)信號，空調(diào)重新初始化自身控制程序、根據(jù)空調(diào)檢測到的溫度及空調(diào)原來設(shè)置的工作模式來決定是否開室內(nèi)風(fēng)機(jī)、室外風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī)還是其他動作。

射頻信號來電自啟動器缺點(diǎn)：

（1）經(jīng)常出現(xiàn)開機(jī)不成功

原因：a.自啟動控制器不穩(wěn)定（由于這些控制器都是少量生產(chǎn)，基本沒有經(jīng)過嚴(yán)格全面的性能測試）；b.頻本身缺陷，信號中間不能有障礙、發(fā)射頭（接收頭）不能有灰塵——固定不動的發(fā)射頭經(jīng)常被灰塵覆蓋。

（2）容易損壞壓縮機(jī)

原因：a.射頻來電自啟動控制器無法識別空調(diào)壓縮機(jī)狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)保護(hù)。頻繁斷電的情況下，射頻自啟動控制器頻繁的向空調(diào)發(fā)送開機(jī)指令，造成空調(diào)壓縮機(jī)頻繁開關(guān)，容易引起壓縮機(jī)損壞。b.有些射頻自啟動器設(shè)計(jì)了連續(xù)開機(jī)幾次的功能，也是造成空調(diào)頻繁開關(guān)機(jī)的原因——如射頻啟動器發(fā)出開指令由于灰塵或障礙物干擾，射頻自啟動器認(rèn)為沒有開機(jī)成功，復(fù)位再次發(fā)出開機(jī)指令，使得壓縮機(jī)頻繁開關(guān)。

3.主要技術(shù)內(nèi)容

3.1 預(yù)期目標(biāo)

空調(diào)來電自啟動控制器是專門針對企業(yè)機(jī)房而設(shè)計(jì)的。這里所謂機(jī)房的特征是：需要長時(shí)間使用一般的民用空調(diào)機(jī)來調(diào)節(jié)空氣溫度，通常情況下無人值守。一旦遇到斷電情況，空調(diào)機(jī)即停止工作，即使外界電網(wǎng)恢復(fù)供電，一般的普通空調(diào)機(jī)都不會自動檢測來電并自動啟動。本產(chǎn)品就是用來解決這個(gè)問題的。

3.2 應(yīng)用領(lǐng)域

空調(diào)來電自啟動控制器適用在需要空調(diào)24小時(shí)開機(jī)的場所，比如：電腦機(jī)房、自動銀行換鈔間、移動聯(lián)通等運(yùn)營商戶外基站、電力系統(tǒng)變電站、戶外箱站、溫室、倉庫、生物制藥廠、無菌室、潔凈廠房、學(xué)校圖書館、檔案館、文物館、倉儲中心、醫(yī)院血站、疾病防控中心、環(huán)保監(jiān)測部門的冷庫、智能樓宇等需要溫度監(jiān)測的場所和領(lǐng)域。

3.3 創(chuàng)新點(diǎn)及特色

智能控制器來電自啟動工作原理：當(dāng)空調(diào)斷電再次來電時(shí)，智能控制系統(tǒng)自動恢復(fù)斷電前運(yùn)行狀態(tài)。采用專業(yè)空調(diào)智能控制器優(yōu)點(diǎn)：采用單片工控專用芯片和低頻率信號線路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最精簡的硬件電路方案，能夠有效抵抗各種電氣干擾，減少了元器件數(shù)量，降低了故障率，延長了使用壽命；同時(shí)也控制了功耗、體積；并且開機(jī)成功率非常高，有效地保護(hù)空調(diào)壓縮機(jī)等核心部件。

3.4 電路原理圖

圖1

3.5 電路簡介

本控制器圖1由變壓器、橋式整流器、延時(shí)電容、穩(wěn)壓芯片、電壓比較器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、開關(guān)三極管及常開繼電器構(gòu)成。

變壓器T1初級通過保險(xiǎn)器F1接220V市電，實(shí)現(xiàn)電壓220V轉(zhuǎn)換為12V，變壓器T1次級跨接橋式整流器D的輸入端，橋式整流器D跨接于穩(wěn)壓芯片IC1的輸入端及地端間，穩(wěn)壓芯片IC1輸入端、輸出端分別接有第一濾波電容C1及第二濾波電容C2，第一電阻R1與延時(shí)電容C3串聯(lián)支路跨接于穩(wěn)壓芯片IC1輸出端及地端間，構(gòu)成RC延時(shí)電路，中間接點(diǎn)接電壓比較器IC2電壓負(fù)端輸入端腳2。第一電阻R1是延時(shí)微調(diào)電阻，用以調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間。第二電阻R2、第三電阻R3串聯(lián)支路跨接于穩(wěn)壓芯片IC1輸出端及地端間和電壓比較器IC2腳8及腳4間，中間接點(diǎn)接電壓比較器IC2電壓正端輸入端腳3，電壓比較器IC2輸出端串接第四電阻R4后接三極管Q1基極，開關(guān)三極管Q1發(fā)射極接常開繼電器K1，第五二極管D5跨接于三極管Q1發(fā)射極與地端間。常開繼電器輸出應(yīng)接空調(diào)面板的啟動開關(guān)。

本設(shè)計(jì)穩(wěn)壓芯片IC1采用7809穩(wěn)壓芯片，R1是延時(shí)微調(diào)電阻（3296精密電位器）；R4是限流偏置電阻；第五二極管D5是保護(hù)二極管（1N4007）

本設(shè)計(jì)可以在自動啟動空調(diào)的同時(shí)，不需要人工干預(yù)，控制器中僅采用常用電子元件，且設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作安全可靠。

3.6 電路原理

220V市電經(jīng)過一變壓器降壓、整流器整流、穩(wěn)壓、濾波后輸入到電壓比較器，電路通電一段時(shí)間后電壓比較器的同相輸入端電壓大于反向輸入端電壓，電壓比較器輸出高電平，使一常開繼電器吸合，使空調(diào)自動啟動，空調(diào)啟動后繼電器釋放并復(fù)位。

3.7 工作原理

220V市電經(jīng)過220V/12V電源變壓器（T1）后輸出12V交流電。經(jīng)過（D1—D4）橋式整流器后輸出脈動直流電，再經(jīng)過第一濾波電容（C1）濾波，再經(jīng)過穩(wěn)壓芯片輸出+9V。穩(wěn)壓芯片再經(jīng)過第二濾波電容（C2）濾波，此電源輸出為直流+9V。

電路接入+9V電源后，當(dāng)電路通電時(shí)，第二電阻R2、第三電阻R3組成串聯(lián)分壓電路使電壓比較器IC2的同相輸入基準(zhǔn)電壓為4.5V；由R1和C3構(gòu)成RC延時(shí)電路，T= R1 C3，R1是延時(shí)微調(diào)電阻，控制電壓比較器的反向輸入基準(zhǔn)電壓。當(dāng)電壓比較器同相輸入端電壓高于反向輸入端電壓時(shí)，電壓比較器輸出高電平使開關(guān)三極管S8050導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合。（當(dāng)繼電器線圈沒通電時(shí)動觸點(diǎn)1和靜觸點(diǎn)3處于常開狀態(tài)；當(dāng)繼電器線圈通電時(shí)動觸點(diǎn)1和靜觸點(diǎn)3之間由常開狀態(tài)轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)。）當(dāng)R1給C3充電過程中，此過程中電壓比較器的反相輸入端的基準(zhǔn)電壓慢慢升高，當(dāng)電容C1兩端電壓充電至4.5V以上時(shí)，此時(shí)電壓比較器同相輸入端電壓小于反相輸入端電壓，電壓比較器輸出低電平，從而繼電器線圈失電釋放。

本設(shè)計(jì)可以調(diào)節(jié)R1的大小可改變繼電器閉合時(shí)間。（R1阻值增大延時(shí)時(shí)間增長。一般空調(diào)通電時(shí)內(nèi)部電路復(fù)位時(shí)需0.3S）。

4.重要技術(shù)難點(diǎn)

4.1主控板信號完整性設(shè)計(jì)

信號在傳輸路徑上的質(zhì)量，傳輸路徑可以是普通的金屬線，可以是光學(xué)器件，也可以是其他媒質(zhì)。信號具有良好的信號完整性是指具有所必需達(dá)到的電壓電平數(shù)值。差的信號完整性不是由某一單一因素導(dǎo)致的，而是板級設(shè)計(jì)中多種因素共同引起的，所以信號完整性設(shè)計(jì)是電路板可靠運(yùn)行的關(guān)鍵因素。

4.2主控板的抗干擾設(shè)計(jì)

干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可能成為干擾源。傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。敏感器件，指容易擾的對象。

抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。

5.結(jié)束語

本設(shè)計(jì)可以在自動啟動空調(diào)的同時(shí)，不需要人工干預(yù)，控制器中僅采用常用電子元件，且設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

第6篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞：DC/DC轉(zhuǎn)換器；誤差放大器；軟啟動；斜坡補(bǔ)償；PWM比較器

Design of A High-efficient PWM

Control Circuit Application for DC/DC Converter

CHEN Cheng，WANG Hui-fang，XU Xiang-zhu，ZHOU Ze-kun，ZHANG Bo

（State Key Lab of Electronic Thin Films and Integrated Device, University

of Electronic Science & Technology of China, Chengdu, 610054, China）

Abstract: A High-efficient PWM control circuit which is applied to DC/DC converter is presented in this paper. Based on current-mode control, good transient response has been realized in wide range. Superimposed signal of slope compensation and error amplifier output is compared with the signal of current sense, then produce a duty cycle to control the power transistor off. Meanwhile, This PWM control circuit combine error amplifier with soft-start, which realize the voltage of output smooth and steady increase. It is effective to reduce input current and output voltage overshoot, and protect the system security.

Key words: DC/DC converter; error amplifier; soft-start; slope compensation; PWM comparator

1 引言

DC/DC轉(zhuǎn)換器因其低靜態(tài)電流、高效率和體積小的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備。隨著集成電路的發(fā)展，應(yīng)用廣泛的筆記本電腦、手機(jī)、PAD等便攜式設(shè)備對電源管理芯片體積、轉(zhuǎn)換效率、可靠性的要求越來越高。PWM控制電路的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到DC/DC轉(zhuǎn)換器的性能，因此設(shè)計(jì)出高效的PWM控制電路至關(guān)重要[1]。

本文根據(jù)參考文獻(xiàn)[2]的斜坡補(bǔ)償原理及轉(zhuǎn)換器功能要求，結(jié)合工程實(shí)際，設(shè)計(jì)出了一款應(yīng)用于DC/DC轉(zhuǎn)換器PWM控制電路（如圖1所示）。電路主要包括功率管M1和M2、儲能電感L、輸出電容C、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)（R1和R2）以及PWM控制電路。PWM控制電路實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的反饋控制，包括誤差放大器（ Error Amplifier, EA）、軟啟動、電流采樣電路、振蕩器、PWM比較器、基準(zhǔn)源電路和驅(qū)動電路等。文獻(xiàn)[2]中是斜坡補(bǔ)償信號與電流采樣信號疊加，然后與EA輸出信號比較，促使PWM比較器的反轉(zhuǎn)，從而控制功率管的通斷。而本文采用的是斜坡補(bǔ)償信號與EA輸出進(jìn)行疊加，疊加得到的信號與電流采樣信號比較，進(jìn)而控制PWM比較器的反轉(zhuǎn)，有效地實(shí)現(xiàn)了功率管M1、M2的通斷時(shí)長，對電感進(jìn)行充放電來得到穩(wěn)定的輸出電壓，保證了PWM控制電路的高效。

本文第二節(jié)將介紹該P(yáng)WM控制電路的重點(diǎn)模塊的具體電路及其工作原理；第三節(jié)分析仿真結(jié)果，第四節(jié)給出最后的結(jié)論。

2實(shí)際電路分析

2.1誤差放大器

在DC/DC 轉(zhuǎn)換器中，誤差放大器是輸出電壓檢測模塊的一部分，它主要用于將反饋信號VFB與基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行比較，并輸出誤差放大信號后級PWM 比較器，與電流采樣信號進(jìn)行比較，從而產(chǎn)生一個(gè)脈沖以確定功率管通斷時(shí)長[3]。

誤差放大器的實(shí)際電路如圖2所示，該誤差放大器是一個(gè)三端輸入的兩級運(yùn)放，采用套筒式結(jié)構(gòu)。三個(gè)輸入端由兩個(gè)正端（SS,VREF）和一個(gè)負(fù)端（VFB）組成。EA輸出由RC和CC組成的系統(tǒng)補(bǔ)償電路，對環(huán)路進(jìn)行補(bǔ)償。誤差放大器的輸出端由限壓電路進(jìn)行鉗位，使得其在允許的范圍內(nèi)變化。限壓電路有一個(gè)上拉電路和一個(gè)下拉電路。

上拉電路由MN9、MN10、MN11、MN12、MP10和MP11組成，其中MN9、MN10、MP10和MP11組成一個(gè)電流比較器。正常情況下，電流比較器上路MP10、MP11流過的電流小I1，下路MN9和MN10流過的電流和I2+I3大，為了維持電流平衡，迫使MN9和MN10工作在線性區(qū)，使得節(jié)點(diǎn)VA電位下降，從而MN12不開啟，EA輸出端Ve電位不被拉高。當(dāng)輸出端Ve電位較低時(shí)，電流比較器中上路I1大，下路電流和I2+I3小，迫使MP10、MP11工作在線性區(qū)來保持電流平衡，節(jié)點(diǎn)VA電位抬高即MN12柵電位被拉高，這樣MN12導(dǎo)通，由于Vbias1是高電平MN11始終開啟，EA輸出端Ve電位被拉高。

下拉電路由MP12、MN13和MN14三個(gè)管子組成的，正常情況下，Ve端電位不是很高，偏置電壓Vbias2較高，MP12不開啟，由于Vbias3較高M(jìn)N13始終開啟，所以節(jié)點(diǎn)VB電位被拉低，從而MN14不開啟，這樣不對Ve電位拉低。當(dāng)Ve電位較高時(shí)，MP12導(dǎo)通，Ve高電位送進(jìn)來，節(jié)點(diǎn)VB電位抬高即MN14柵電位升高，這樣MN14開啟，將其漏端電位拉低，即把EA輸出端Ve電位拉低。

由圖2中的誤差運(yùn)放和系統(tǒng)補(bǔ)償電路產(chǎn)生一個(gè)主極點(diǎn)ωp 1=1/ROCC（RO為誤差放大器的輸出電阻），次極點(diǎn)ωp 2=1/RCC1，零點(diǎn)ωZ 1=1/RCCC。主極點(diǎn)ωp 1處的頻率很低，次極點(diǎn)ωp 2和零點(diǎn)ωZ 1位于較高頻處，合理設(shè)置主次極點(diǎn)以及零點(diǎn)的位置，可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的環(huán)路中，也有一個(gè)極點(diǎn) ωp 3=1/RLOADCout，和一個(gè)零點(diǎn)ωZ 2=1/RESRCout（RESR為輸出電容的Cout寄生電阻）。由于誤差放大器的輸出電阻RO很大，所以ωp 1為整個(gè)系統(tǒng)的主極點(diǎn)。同時(shí)，調(diào)節(jié)誤差放大器輸出處的次極點(diǎn)ωp 2來抵消RESR產(chǎn)生的零點(diǎn)ωZ 2來改善系統(tǒng)的相位裕度。

2.2 軟啟動電路

DC/DC轉(zhuǎn)換器是通過將誤差信號轉(zhuǎn)換成占空比驅(qū)動功率管而工作的，在啟動階段，誤差放大器處于非平衡狀態(tài)，使得環(huán)路處于100%占空比工作，因此會有很大的浪涌電流灌入輸出電容，使得輸出電壓產(chǎn)生較大的過沖，浪涌電流也有可能損耗功率管和其它器件[4]。因此，DC/DC轉(zhuǎn)換器中加入軟啟動電路可以避免上述現(xiàn)象發(fā)生，軟啟動是通過限制占空比或限制開關(guān)電流來消除浪涌電流，防止輸出電壓過沖。

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本文的軟啟動電路是通過限制占空比來實(shí)現(xiàn)輸出電壓平滑穩(wěn)定上升，其實(shí)際電路如圖3所示，其中CSS是軟啟動外掛電容。Ibias是基準(zhǔn)鏡像過來的能使cascode結(jié)構(gòu)電流源MP 19、MP 20和MP 21、MP 22和MP 23、MP 24產(chǎn)生較恒定的電流。芯片上電時(shí)，SSCTRL是低電平，通過INV 1、INV 2兩次反相后，作用在MP 25和MN 40上，使得MP 25開啟同時(shí)MN 40關(guān)閉，這樣從MP 21、MP 22流出來的電流I1給CSS充電，節(jié)點(diǎn)SS電壓從零緩慢上升。當(dāng)SS電壓上升到大約兩個(gè)閾值電壓時(shí)，MN 43開啟， MP 23、MP 24、MN 43、MP 26、MN 44形成電流通路，MN 43漏端電位被拉低，通過INV 3后SSOVER由低翻高。當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)異常時(shí)，SSCTRL會翻轉(zhuǎn)為高，MN 40開啟同時(shí)MP 25關(guān)閉，MP 19、MP 20流入MN 41的電流鏡像給MN 42，CSS將電流I2通過MN 40、MN 42放電到地，SS電壓逐漸降低。

對圖3所示的軟啟動電路，充電電流和放電電流滿足：

CU=∫I（t）dt （4）

其中C為CSS的大小，U為CSS兩端電壓變化值，（t）為充放電電流瞬時(shí)值，t為充放電時(shí)間。

軟啟動時(shí)，誤差放大器中SS和VFB比較，VREF不起作用，由于SS和VFB差壓小，產(chǎn)生較小的占空比，所以誤差放大器控制輸出電壓緩慢上升。隨著SS和VFB上升，VREF慢慢地起比較作用。當(dāng)VFB上升到VREF值左右時(shí)，SS端電位繼續(xù)上升，慢慢地失去比較作用，表明軟啟動完成，輸出電壓上升到正常值。最終VFB和VREF比較，電路正常工作。

2.3 補(bǔ)償疊加及電流采樣電路

在設(shè)計(jì)DC/DC轉(zhuǎn)換器時(shí)，通常可以采用的拓?fù)溆须妷悍答伜碗娏鞣答亙煞N控制模式[2,5]。本文的DC/DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路結(jié)構(gòu)采用的是電流控制模式。由于電流控制模式存在抗干擾能力差的缺點(diǎn)，我們又采用斜坡補(bǔ)償消除噪聲干擾，以期使系統(tǒng)工作在穩(wěn)定狀態(tài)。疊加電路及電流采樣電路如圖4所示。

振蕩器產(chǎn)生一個(gè)斜波信號VRAMP作用在MN 15上，把電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號。通過MP 13鏡像，斜波電流IRAMP轉(zhuǎn)移到MP 14上。同樣，誤差放大器的輸出電壓Ve作用在MN 16上，產(chǎn)生一股電流Ie。兩股電流疊加（即Ie -IRAMP）后得到Im，該電流流過電阻R5產(chǎn)生電壓Vm送到PWM比較器，和電流采樣信號比較，PWM比較器輸出一個(gè)控制占空比的邏輯信號VPWML。

3.4 PWM比較器

PWM比較器把誤差放大器輸出與斜坡補(bǔ)償疊加后的信號和電流采樣信號進(jìn)行比較，當(dāng)采樣電路的電流在檢測電阻上產(chǎn)生的電壓達(dá)到疊加后的電流在電阻上產(chǎn)生的電壓時(shí)，PWM比較器的輸出就會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個(gè)很窄的脈沖信號，控制功率管通斷 [6]。

本文設(shè)計(jì)的PWM比較器如圖5所示，VSSP是一個(gè)相對Vin的低電平。電流源采用cascode結(jié)構(gòu)，偏置電流模塊中電流I流過MN 19、MN 20后通過鏡像給PWM比較器各個(gè)部分提供電流源。全差分放大器中，R8、R9是不匹配的電阻，MN 20、MN 24是匹配的，這樣設(shè)計(jì)的目的是放大后面比較器需要的輸入信號，起到加快比較器翻轉(zhuǎn)的作用。放大的差動信號輸入到源極跟隨器MN 25、MN 26中，通過電平移位，再輸入到比較器中。比較器輸出一個(gè)邏輯信號，通過反相器反相。輸出級中給MP 18、MN 38提供一個(gè)初始低電平，使得PWM比較器剛開始就輸出一個(gè)邏輯高電平VPWML。當(dāng)PWM比較器翻轉(zhuǎn)后，輸出一個(gè)邏輯低電平VPWML。整個(gè)PWM比較器的增益AV不難得出：

3仿真結(jié)果及分析

3.1誤差放大器

圖6為誤差放大器帶系統(tǒng)補(bǔ)償電路的增益和相位裕度曲線圖，其中g(shù)ain和phase margin分別代表誤差放大器開環(huán)狀態(tài)下的增益和相位裕度。從圖中容易看出，開環(huán)狀態(tài)下，誤差放大器的增益達(dá)到50db，并且3db帶寬100Hz。并且從圖中可以看出電路有一個(gè)主極點(diǎn)和一個(gè)零點(diǎn)位于低頻處，主極點(diǎn)在100Hz處，零點(diǎn)大約在10KHz處。

3.2軟啟動電路

圖7為軟啟動過程中占空比變化曲線。由圖中可以看出，軟啟動與誤差放大器結(jié)合有效控制占空比緩慢增加，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出電壓較平穩(wěn)上升。

圖8中Vout、IL分別為輸出電壓和電感電流隨時(shí)間變化曲線，不難看出軟啟動很好控制了輸入電流和輸出電壓過沖，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓緩慢平穩(wěn)上升，直到輸出穩(wěn)定。當(dāng)負(fù)載電流由0A跳到3A時(shí)，輸出電壓有瞬間跌落和過沖，但很快就穩(wěn)定在恒定值。

3.3 補(bǔ)償疊加與電流采樣電路

補(bǔ)償疊加與電流采樣電路的波形如圖9所示，其中，SW、VS、VM和 RAMP分別為占空比波形、電流采樣波形、疊加輸出波形和斜坡補(bǔ)償波形。在上管功率管關(guān)閉時(shí)，采樣點(diǎn)已沒有電流信號,其電壓等于電源電壓。從圖中波形可以看出，已經(jīng)很好的實(shí)現(xiàn)了對采樣電流信號的斜坡補(bǔ)償。

3.4 PWM比較器

圖10 為PWM比較器增益曲線，從圖中可以看出其增益達(dá)到120db以上，3db帶寬1MHz，單位增益帶寬將近1GHz，具有較快反應(yīng)速度，滿足了系統(tǒng)要求。圖11為PWM比較器整體仿真，當(dāng)輸入端VM與VS碰撞時(shí)，輸出VPWML就翻轉(zhuǎn)，起到了及時(shí)控制功率管通斷的作用。

4結(jié)論

本文對比了文獻(xiàn)[2]中補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，提出了一種用于DC/DC轉(zhuǎn)換器的高效PWM控制電路。詳細(xì)分析了誤差放大器、軟啟動電路、斜坡疊加和電流采樣電路、PWM比較器。其中，誤差放大器輸出采用限壓結(jié)構(gòu)和軟啟動結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了輸出電壓平滑穩(wěn)定上升，防止了輸入電流和輸出電壓過沖現(xiàn)象；斜坡補(bǔ)償信號與誤差放大器的輸出疊加，再與電流采樣信號進(jìn)行比較，促使PWM比較器產(chǎn)生一個(gè)控制功率管通斷的脈沖信號，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定。

參考文獻(xiàn)

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[2] 徐祥柱, 王易, 陳程. 一種DC/DC斜坡補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)[J]. 中國集成電路, 2011, 20（7）, 31-36.

[3] Ke-Horng Chen, Hong-Wei Huang, and Sy-Yen Kuo.Fast-Transient DC-DC Converter With On-Chip Compensated Error Amplifier IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS, 2007, 54（12）, 1150-1154.

[4] 李演明, 來新泉, 袁冰, 葉強(qiáng), 賈新章. 一種DC/DC開關(guān)電源片上軟啟動電路[J]. 半導(dǎo)體學(xué)報(bào), 2008, 29（6）, 1210-1215.

[5] Kimio SHIBATA and Cong-Kha PHAM. A Compact Adaptive Slope Compensation Circuit for Current-Mode DC-DC Converter[C]//Circuits and Systems. Pairs, 2010:1651-1654.

[6] Yie-Tone Chen and Cing-Hong Chen . A DC-DC Buck Converter Chip with Integrated PWM/PFM Hybrid-Mode Control Circuit[C]//Power Electronics and Drive Systems .Taipei, 2009:181-186.

作者簡介

陳程，碩士研究生，主要從事模擬集成電路與功率集成電路的研究設(shè)計(jì)。

張波，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事功率半導(dǎo)體技術(shù)、電源管理集成電路及專用集成電路的研究設(shè)計(jì)。

第7篇：電壓比較器范文

研制背景：

在儀表自動化控制系統(tǒng)中，普遍采用PLC（可編程邏輯控制器）控制設(shè)備，該設(shè)備的各個(gè)輸入輸出端口模塊與現(xiàn)場設(shè)備的連接回路通常都是通過一個(gè)保險(xiǎn)絲來連接（主要是為了保護(hù)PLC設(shè)備的安全），尤其是一些開關(guān)量輸入輸出回路，一旦該保險(xiǎn)絲因?yàn)楦鞣N原因被熔斷（例如雷擊或者在常規(guī)測試過程中不小心造成回路短路或接地），及不易被人發(fā)現(xiàn)，以開關(guān)量輸入回路為例（如圖一），當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出開關(guān)閉合指令后，PLC開關(guān)量輸入模塊接收不到24V指令信號，因此就會嚴(yán)重影響整個(gè)控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為此研制了該裝置，加裝在PLC設(shè)備機(jī)柜內(nèi)，時(shí)刻監(jiān)視每個(gè)保險(xiǎn)絲的通斷狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)回路保險(xiǎn)絲熔斷后，就會立即發(fā)出報(bào)警信號，通知維護(hù)人員立即維護(hù)。

圖一 、PLC設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備連接示意圖

設(shè)計(jì)思路

從圖一可見，當(dāng)保險(xiǎn)絲未熔斷時(shí)，接線端子排上連接保險(xiǎn)絲的一端有24V電壓存在，當(dāng)保險(xiǎn)絲熔斷后，接線端子排上連接保險(xiǎn)絲的一端24V消失，因此就可以根據(jù)端子排上的24V電壓的有和無來判斷保險(xiǎn)絲是否熔斷。單路基本電路如圖二所示。

圖二、單路基本電路

核心部件采用LM339比較器集成電路，當(dāng)保險(xiǎn)絲Fuse1未熔斷時(shí)，LM339的同相輸入端（7腳）電壓（8V）高于反相輸入端（6腳）電壓（5.5V）,比較器LM339輸出（1腳）為開路狀態(tài)（因LM339為集電極開路輸出型），指示燈DS1不亮，D1截止，Q1截止，繼電器J1不動作。當(dāng)保險(xiǎn)絲Fuse1熔斷后，LM339的7腳電壓（0V）低于6腳電壓（5.5V）,1腳電壓為0V，此時(shí)指示燈DS1點(diǎn)亮，D1、Q1導(dǎo)通，J1動作，從P1送出短路信號，P2送出24V電壓信號，去啟動遠(yuǎn)端有人值守的報(bào)警器。

因此就可以采用多個(gè)比較器單元，通過二極管與門D1-D12組合到一起，來同時(shí)監(jiān)視多個(gè)保險(xiǎn)絲的完好狀態(tài)，

整體電路原理（如圖三所示）：

本電路主要采用的核心部件是電壓比較器集成電路LM339，每一塊集成電路里有四個(gè)比較器單元，在這里我們采用了三塊集成電路，一共可以監(jiān)視十二個(gè)回路的保險(xiǎn)絲狀態(tài)。

本電路從P2端口接入24V工作電壓，每個(gè)比較器單元的反相輸入端都接到R37和R38的分壓電路，使每個(gè)反相輸入端的電壓固定為5.5V。每個(gè)比較器單元的同相輸入端通過R1-R12和R25-R36利用P1端口接到PLC機(jī)柜內(nèi)連接保險(xiǎn)絲的端子排的相應(yīng)端子。R13-R24為每個(gè)同相輸入端的下偏置電阻。

當(dāng)PLC機(jī)柜內(nèi)保險(xiǎn)絲未熔斷時(shí)，每個(gè)同相輸入端的電壓為8V，高于反相輸入端電壓5.5V，因此，每個(gè)比較器單元的輸出為開路狀態(tài)，D1-D12都處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管Q1截止，蜂鳴器Y1不鳴響，繼電器K1不動作，發(fā)光二極管DS1-DS12都不點(diǎn)亮。

當(dāng)PLC機(jī)柜內(nèi)某個(gè)保險(xiǎn)絲熔斷后，該比較器的同相輸入端電壓為0V，低于反相輸入端電壓5.5V，因此該比較器的輸出為OV，DS1-DS12當(dāng)中連接至該比較器輸出端的發(fā)光二級管點(diǎn)亮，指示為某個(gè)保險(xiǎn)絲熔斷，同時(shí)D1-D12當(dāng)中連接至該比較器輸出端的二級管導(dǎo)通，三極管Q1導(dǎo)通，蜂鳴器Y1鳴響，繼電器K1動作，通過P3端口送出24V電壓，通過P4端口送出一短路信號。

P3和P4的作用是把報(bào)警信號延伸到有人值守的地方，去啟動遠(yuǎn)端的報(bào)警器鳴響，提醒維護(hù)人員。電阻R54可根據(jù)遠(yuǎn)端報(bào)警裝置的要求來選取，在此暫定為1K。

開關(guān)S1-S12的作用為：當(dāng)PLC機(jī)柜內(nèi)需要監(jiān)視的保險(xiǎn)絲不足12個(gè)時(shí)，把多余的輸入端子通過S1-S12閉合接至24V，來屏蔽掉不需要的輸入端子。

發(fā)光二極管DS13，為本裝置的電源指示燈，當(dāng)24V電源接通后，該燈點(diǎn)亮。

主要元件選擇

電阻：所有均采用1/4W金屬膜電阻

比較器：LM339

開關(guān)S1-S12：采用腳距為2.54mm排針，加短路帽

保險(xiǎn)F1：100mA自恢復(fù)保險(xiǎn)

繼電器J1：HK19F-DC 24V

蜂鳴器：24V-Ф12mm

本裝置的特點(diǎn)：

本裝置的接入，對原來的PLC設(shè)備幾乎沒有影響，從電路可見，由于采用高輸入阻抗集成電路，

對監(jiān)視點(diǎn)的影響僅決定于輸入偏置電阻，在此我們選用的偏置電阻很大，可以計(jì)算出來對檢測點(diǎn)的分流僅為8uA。

能夠直觀顯示某個(gè)保險(xiǎn)絲被熔斷

體積小，12.5mm×80mm×25mm

監(jiān)測路數(shù)多，便于安裝

自身功耗低，靜態(tài)電流小于20mA，發(fā)生報(bào)警時(shí)最大電流小于100mA

制作安裝

根據(jù)整體電路原理圖，制作印刷電路板

在印刷電路板上焊接所有電子元件

在塑料殼上相應(yīng)位置打孔，把焊接好的印刷電路板裝在一個(gè)塑料殼內(nèi)（如圖四、圖五所示）

圖四、印刷電路板放在塑料殼內(nèi)

圖五、整體外觀圖

4、如果被監(jiān)視的保險(xiǎn)絲不足12個(gè)，用短路帽把不用的輸入端屏蔽掉

5、在每個(gè)指示燈旁貼上對應(yīng)某個(gè)被監(jiān)視的保險(xiǎn)絲的標(biāo)簽

6、在PLC機(jī)柜內(nèi)合適的位置固定該裝置，連接相應(yīng)的連線

7、如果被監(jiān)視的保險(xiǎn)絲超過12個(gè)，可以增加多個(gè)這樣的裝置

8、本裝置的24V供電電源，要從PLC機(jī)柜內(nèi)的主電源引出或采用獨(dú)立電源

七、模擬調(diào)試

1、接通24供電電源，電源指示燈應(yīng)該點(diǎn)亮

2、各輸入端懸空時(shí)，所有報(bào)警指示等點(diǎn)亮，蜂鳴器鳴響，用萬用表測量P3端口有24V電壓，P4端口為短路狀態(tài)

3、把某一輸入端用短路帽接通時(shí)，對應(yīng)的報(bào)警指示燈熄滅

第8篇：電壓比較器范文

1　引言

美國CMC半導(dǎo)體公司推出的單片PFC＋PWM控制器CM68xx和CM69xx系列產(chǎn)品，由于采用了LETE（上升沿調(diào)制PFC／下降沿調(diào)制PWM）和TM（增益調(diào)制技術(shù)）等專利技術(shù)?從而使CM68xx和CM69xx這兩種系列芯片的增升電容可以做到非常小，從而節(jié)省無功功耗和元件成本。另外，也可提供全面保護(hù)（如電壓保護(hù)、過壓保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)及過熱保護(hù)等）功能，其主動式的PFC（功率因子校正）可使功率因子接近1。CM68xx系列和CM69xx系列涵蓋了從50W到5000W的應(yīng)用，這使得它們可以廣泛地應(yīng)用于PC電源、空調(diào)、大屏幕彩電、監(jiān)視器、UPS、AC adaptor等眾多需要開關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域。CM6800與CM6903的軟啟動電流僅為100μA，其中CM6800采用DIP16封裝，CM6903為SIP9封裝，它們均具有極高的性價(jià)比。本文僅介紹大功率產(chǎn)品CM6800的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用。

2 CM6800／1的主要特點(diǎn)

CM6800／1內(nèi)含脈寬調(diào)制控制器，能促進(jìn)小型低成本大容量電容在開關(guān)電源設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。同時(shí)該產(chǎn)品還可降低電力線路負(fù)載，減小場效應(yīng)管的應(yīng)力，從而設(shè)計(jì)出完全符合IEC－1000－3－2規(guī)范的開關(guān)電源產(chǎn)品。

CM6800／1的主要特性如下：

PWM部分添加了反向限流；

23V Bi－CMOS處理；

圖2

    通過VIN OK可保證以2．5V而不是1．5V運(yùn)作PWM；

具有同步的前沿PFC及后沿PWM；

為超快PFC響應(yīng)提供有高轉(zhuǎn)換率誤差放大器；

具有低啟動電流(100μA type．)和低工作電流(3．0mA type．)特性；

低THD、高PF；

利用PFC與PWM之間的存儲電容可減小紋波電流；

    具有平均電流控制模式，同時(shí)具有連續(xù)或非連續(xù)工作模式的boost型前沿PFC；

內(nèi)含VCC OVP 比較器，可低功率檢測；

PWM電路既可以采用電流模式，也可以采用電壓模式工作；

可通過電流反饋增益調(diào)節(jié)器改善電路的噪聲影響；

內(nèi)部含有斷電保護(hù)、過壓保護(hù)、欠壓鎖定(UVLO)、軟啟動及電壓參考電路。

3　CM6800／1的引腳功能及參數(shù)

3．1 引腳功能

CM6800／1電源控制器具有SOP－16（S16）和PDIP－16(P16)兩種封裝形式，兩種封裝的工作溫度范圍均為－40℃～＋125℃，圖1所示是CM6800／01的引腳排列圖。表1給出了它們各引腳功能及該腳的工作電壓。

表1 CM6800/1引腳功能及工作電壓

引腳編號名  稱引腳說明工作電壓Min.Typ.Max.Unit1IEAOPFC電流誤差放大器輸出0　4.25V2IACPFC增益控制參考輸入0　1mA3ISENSEPFC限流比較器的電流監(jiān)測輸入-5　0.7V4VRMSPFC RMS線上的電壓補(bǔ)償輸入0　6V5SSPWM軟軟啟動電容的連接點(diǎn)0　8V6VDCPWM電壓反饋輸入0　8V7RMP1（RTCT）振蕩器頻率設(shè)定，可由外部RTCT電路設(shè)定頻率1.2　3.9V8RMP2(PWM RAMP)當(dāng)采用電流模式時(shí)，該引腳為測試電流輸入；當(dāng)采用電壓模式時(shí)，該引腳為從PFC輸出的PWM輸入（斜坡電壓）0　6V9DC ILIMITPWM限流比較器輸入0　1V10GND接地腳

11PWM OUTPWM驅(qū)動信號輸出0　VccV12PFC OUTPFC驅(qū)動信號輸出0　VccV13VCC芯片正電源101520V14VREF內(nèi)部7.5V參考電壓緩沖輸出端　7.5　V15VFBPFC電壓誤差放大器輸入02.53V16VEAOPFC電壓誤差放大器輸出0　6V

3．2 主要參數(shù)

CM6800／1的主要參數(shù)如下：

器件最高工作電壓Vcc為23V；

PFC最大輸出電流為1A；

PWM最大輸出電流為1A；

IAC最大輸入電流為1mA；

IREF最大輸入電流為10mA；

PFC、PWM的輸出電壓范圍均為(GND－0．3)～(VCC＋0．3)V；

IEAO 腳的電壓為0～4．5V；

    片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率：66～75．5kHz(TA＝25℃)；

PFC占空比范圍為0～95％；

PWM占空比范圍為0～49．3％；

軟啟動電流典型值為100μA；

操作電流典型值為3．0mA；

欠壓鎖定門限電壓典型值為13V。

圖5

4　CM6800／1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理

CM6800／1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，它由一個(gè)平均控制電流以及連續(xù)的boost同步前沿PFC和后沿PWM組成，其中PWM既可用于電流模式又可用于電壓模式。而在電壓模式中，與PFC輸出相接的前饋控制電路可改善PWM的線性控制規(guī)則；在電流模式中，PWM通常用下降沿（后沿）調(diào)制方式，而PFC則用上升沿（前沿）調(diào)制。這種前、后沿調(diào)制專利技術(shù)的運(yùn)用使得PFC的誤差放大器具有較寬的帶寬，而且能夠有效地減小與PFC DC端相連的電容的尺寸。

CM6800／1具有功率因數(shù)校正和大量的保護(hù)功能，其中包括軟啟動、PFC過壓保護(hù)、峰值電流限制、斷電保護(hù)、占空比限制及欠壓鎖定等。

由圖2可知，PFC部分由增益調(diào)節(jié)器、電壓誤差放大器、電流誤差放大器、過壓比較器、PFC限流比較器、電壓參考電路及振蕩器等組成。其中增益調(diào)節(jié)器是PFC的主要部分，它可以對干線電壓波形、頻率、RMS線上電壓、PFC輸出電壓以及整個(gè)電流反饋的響應(yīng)進(jìn)行控制。PWM部分由脈寬調(diào)制器、PWM限流比較器、VIN OK比較器、PWM控制（RAMP2）電路（電流模式及電壓模式）、軟啟動電路、占空比限制電路及直流限流比較器等組成。這一部分最重要的問題是和PFC部分的內(nèi)部同步問題，其同步特性簡化了PWM的補(bǔ)償電路，它主要靠PFC的輸出電容（即PWM輸入電容）來對紋波進(jìn)行控制，而且PWM的工作頻率與PFC相同。

圖6

    CM6800／1突出的優(yōu)點(diǎn)是采用了同步的前沿PFC和后沿PWM調(diào)制技術(shù)。PWM的后沿調(diào)制是在系統(tǒng)時(shí)鐘的后沿開關(guān)將要接通時(shí)進(jìn)行的。其方法是將誤差放大器的輸出和調(diào)制的斜坡電壓進(jìn)行比較，然后在開關(guān)接通期間確定其后沿調(diào)制的有效占空比，圖3所示是其后沿調(diào)制示意圖。而前沿調(diào)制是在系統(tǒng)時(shí)鐘的前沿開關(guān)斷開時(shí)進(jìn)行的，其方法是當(dāng)調(diào)制斜坡電壓達(dá)到誤差放大器輸出電壓時(shí)，開關(guān)接通，并在開關(guān)斷開期間確定前沿調(diào)制的有效占空比，圖4所示是其前沿調(diào)制原理示意圖。

這種控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是只需要一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘，開關(guān)1（SW1）斷開和開關(guān)2（SW2）接通可在同一瞬間將瞬時(shí)的“no－load”周期減至最小，從而通過開關(guān)作用得到較低的紋波電壓?同時(shí)在同步開關(guān)作用下減小前端的紋波電壓。采用這種方法，可將120Hz的PFC的輸出紋波電壓改善30％。

第9篇：電壓比較器范文

【關(guān)鍵詞】雙電源；控制系統(tǒng)；負(fù)載

1.引言

當(dāng)今社會，電子技術(shù)快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，許多的電子產(chǎn)品都離不開電源，而對電源的要求也越來越高，電源的研發(fā)也是現(xiàn)在人們關(guān)注的問題之一。電源輸出電流按比例對負(fù)載供電控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以DC/DC并聯(lián)降壓電源為基礎(chǔ)研究并聯(lián)的降壓模塊的電流自動分配問題，該系統(tǒng)能使24V電壓通過降壓電路輸出8V電壓，并對負(fù)載進(jìn)行供電，當(dāng)總電流達(dá)到一定條件時(shí)，實(shí)現(xiàn)電流按預(yù)先設(shè)定的比例進(jìn)行自動分配。該系統(tǒng)的具有一定實(shí)用性。

2.系統(tǒng)工作原理

并聯(lián)雙電源輸出電流按比例對負(fù)載供電控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，該系統(tǒng)由電源模塊、電壓采樣模塊、電壓放大模塊、電壓比較模塊等組成。系統(tǒng)由兩個(gè)DC/DC降壓電源對共同對負(fù)載進(jìn)行供電，當(dāng)負(fù)載電流低于1.6A時(shí)，系統(tǒng)使兩個(gè)電源的電流自動按1：1的比例對負(fù)載供電；當(dāng)負(fù)載電流超過1.6A時(shí)，兩個(gè)電源模塊的電流自動按1：2對負(fù)載供電。本系統(tǒng)通過電壓進(jìn)行采樣模塊對負(fù)載電流采樣獲得隨負(fù)載電流變化的電壓，通過信號放大模塊對采樣電壓進(jìn)行放大，放大后的采樣電壓送入電壓比較模塊與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，使電壓比較器按設(shè)定的負(fù)載電流（即是否高于1.6A）輸出高低電平，利用輸出的高低電平控制繼電器工作，選擇兩個(gè)電源降壓支路，從而實(shí)現(xiàn)使電源電流自動據(jù)負(fù)載電流的變化按設(shè)定的比例即：負(fù)載電流低于1.6A時(shí)，兩個(gè)電源模塊自動按1：1的比例對負(fù)載供電；當(dāng)負(fù)載電流超過1.5A時(shí)，兩個(gè)電源的電流自動按1：2對負(fù)載供電。

3.電路模塊

3.1　電源電路模塊及工作原理

電源電路模塊原理圖如圖2所示，LM2596芯片是一種降壓型電源集成電路，它輸出的驅(qū)動電流是3A，具有負(fù)載調(diào)節(jié)特性，該電路的外接元件很少，只需要7個(gè)外接元件，極大地簡化了降壓電路的設(shè)計(jì)。該電路是通過控制脈寬來達(dá)到降壓效果。在電路中，我們選擇SK36續(xù)流二極管來使輸出端形成回路。輸出電壓的計(jì)算可由下式給出：

，其中：VREF=1.23V，

改變分壓去路或的阻值可改變電壓的同時(shí)，還可以改變兩個(gè)并聯(lián)電源對負(fù)載供電電流的比例。本系統(tǒng)兩個(gè)并聯(lián)電源按預(yù)先設(shè)定的負(fù)載電流，自動改變對負(fù)載供電電流的比例是通過對負(fù)載電流取樣獲得的電壓處理后產(chǎn)生的高低電平，利用高低電平來控制降壓支路中的繼電器從而選擇和二者中的一個(gè)實(shí)現(xiàn)。

3.2　采樣及信號放大模塊及工作原理

采樣和信號放大模塊原理圖如圖3所示，選取一個(gè)比較小的電阻對負(fù)載支路中的電流進(jìn)行采樣，將采樣獲取的電壓輸入到LM358芯片的輸入端，通過放大電路對采樣電壓進(jìn)行放大，使輸出電壓達(dá)到電壓比較電路的要求。

3.3　電壓比較模塊

電壓比較模塊原理圖如圖4所示，將經(jīng)圖2.2采樣及信號放大模塊放大的電壓信號輸入LM393芯片的輸入端，通過電壓比較電路，與參考電壓進(jìn)行比較，輸出高低電平信號，經(jīng)三極管構(gòu)成的放大電路放大后送去控制繼電器工作，實(shí)現(xiàn)通過繼電器工作來選擇電源模塊降壓支路，以達(dá)到電流按比例分配。

4.主要元件介紹

4.1　LM2596芯片

LM2596是一個(gè)開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，是用來作為降壓型電源管理單片集成電路，輸出的驅(qū)動電流是3A，同時(shí)具負(fù)載調(diào)節(jié)特性?？梢暂敵?.2V～37V之間的各種電壓。該元件與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，能使用更小規(guī)格的濾波元件來濾波。該器件只需7個(gè)外接元件，也可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這就使LM2596的使用效果更加好，極大地簡化了電路的設(shè)計(jì)。

LM2596芯片的主要特色有以下幾個(gè)方面：它的最大輸出電流是3A，而最高輸入電壓是40V，輸出電壓有3.3V、5V、12V及（ADJ）幾種，它最大輸出電壓37V，該芯片的震蕩頻率是LM2596芯片的主要特色有以下幾個(gè)方面：它的最大輸出電流是3A，而最高輸入電壓是40V，輸出電壓有3.3V、5V、12V及（ADJ）幾種，它最大輸出電壓37V，該芯片的震蕩頻率是150KHZ，而轉(zhuǎn)換效率是75%至88%，不同電壓輸出時(shí)的轉(zhuǎn)換效率有所不同，工作溫度范圍是-40℃至+125℃，它的工作模式是低功耗模式和正常模式，也可以外部進(jìn)行控制，工作模式控制是TTL電平相容，所需外部組件很少，具有器件保護(hù)功能，即熱關(guān)斷及電流限制。它的封裝形式有TO-220（T）和TO-263（S）兩種。

4.2　LM358芯片

LM358內(nèi)部有兩個(gè)高增益、獨(dú)立的、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，該芯片主要適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，它也適用于雙電源工作模式。該芯片的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。LM358的內(nèi)部頻率補(bǔ)償：直流電壓增益高約100dB，單位增益頻帶寬約為1MHz，電源電壓范圍寬：單電源為3至30V；雙電源為±1.5至±15V，低功耗電流，而且適合于電池供電。

4.3　LM393芯片

電壓比較器是對輸入信號進(jìn)行比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的單元電路?；旧想妷罕容^器就是一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，但這個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器只有一個(gè)比特的輸出。電壓比較器有兩個(gè)輸入端，當(dāng)輸入端的電壓為一定的時(shí)候，我們稱它為參考電壓，另一輸入端電壓若高于參考電壓，輸出端就為高電平，輸入端電壓若低于參考電壓-，輸出端則為低電平。利用這一特性，電壓比較器可以用于監(jiān)測電壓的變化，并可以控制一個(gè)電路的開關(guān)。常用的電壓比較器有單限比較器、滯回比較器、窗口比較器、三態(tài)電壓比較器等。當(dāng)然，電壓比較器也可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運(yùn)算放大器。我們也可用輸出電壓的高或低電平，表示兩個(gè)輸入電壓的大小關(guān)系。

4.4　SK36肖特基二極管

在電路中，我們要用到續(xù)流二極管，通常一般選擇快速恢復(fù)二極管或者肖特基二極管就可以了，用來把線圈產(chǎn)生的反向電勢通過電流的形式消耗掉，由此可見“續(xù)流二極管”并不是一個(gè)實(shí)質(zhì)的元件，它只不過在電路中起到的續(xù)流作用，經(jīng)比較，我們選擇貼片式SK36肖特基二極管作為續(xù)流二極管，續(xù)流二極管經(jīng)常和能夠儲能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路。續(xù)流二極管并聯(lián)在電感兩端使用，電感可以經(jīng)過續(xù)流二極管給負(fù)載提供持續(xù)的電流，以免負(fù)載電流突變。當(dāng)LM2596內(nèi)部斷開時(shí)，不能持續(xù)供電的情況下，續(xù)流電路可以釋放掉線圈中儲存的能量，防止感應(yīng)電壓過高。

線圈有電流通過時(shí)，會在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)線圈上的電流消失時(shí)，線圈上的感應(yīng)電動勢會對電路中的元件產(chǎn)生反向電壓。如果反向電壓高于元件的反向擊穿電壓時(shí)，會造成元件損壞。當(dāng)續(xù)流二極管并聯(lián)在線圈兩端時(shí)，如果流過線圈中的電流消失，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過續(xù)流二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。從而保護(hù)了電路中的其它元件不被損壞。

5.系統(tǒng)測試

5.1　系統(tǒng)測試使用的儀器（如表1）

5.2　系統(tǒng)特性測試

兩個(gè)模塊并聯(lián)供電測量數(shù)據(jù)如表2。

6.結(jié)論

系統(tǒng)性能達(dá)了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，當(dāng)總電流低于1.7A時(shí)，兩個(gè)并聯(lián)電源的電流基本達(dá)到1：1，在總電流超過1.7A時(shí)，兩個(gè)并聯(lián)電源模塊的電流基本保持1：2。

但該系統(tǒng)還存在一定偏差，系統(tǒng)中的起跳電流是1.7A，只有總電流達(dá)到1.7A以上，兩個(gè)電源的電流才能基本達(dá)到1：2，兩電源對負(fù)載供電電流達(dá)到1：2時(shí)，調(diào)節(jié)減小負(fù)載，降低總電流，繼電器跳回常閉狀態(tài)，兩個(gè)并聯(lián)電源對負(fù)載的供電電流返回到1：1的比例的總負(fù)載電流不是1.7A，實(shí)測值比1.7A低一些。系統(tǒng)的特性還有侍于進(jìn)一步完善。該系統(tǒng)有一定的實(shí)用價(jià)值。

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作者簡介：

吳東，現(xiàn)就讀于楚雄師范學(xué)院物理與電子科學(xué)系。