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串联稳压电源设计范文1
关键词:直流稳压电源 线性电源 开关电源 基本类型
一、线性直流稳压电源
(一)晶体管串联式直流稳压电源。其在线性放大状态工作,具备反应快,电压稳定度高,负载稳定度高,输出纹波电压小,噪声较小等特点。针对电路技术而言,其控制电路使用元件较少。针对调整管的开关特性,滤波器的高频性能等要求较少,因此可靠性较高。其最大缺点是工作效率较低。只能通过降低调整管上的压降,减少调整管上的损耗来提高效率。具体解决策略为:一是PNP和NPN晶体管互补:串联式稳压电源输出电源电流较大时,通常调整管都要接成共集电极的达林顿组合管。因为在晶体管电参数相同情况下在保持电流放大倍数相等的情况下,互补连接的组合调整管的集射极压降减少了,因而电源的效率得到提高;二是偏置法:一般共集电极组合管集射间的压降一定程度上取决偏置电流。采用偏置连接法当输出电流一定时可以有效的提高电源效率;三是开关稳压器作前置予调节:在输入-输出电压差比较大,输出电流也比较大的场合,采用开关稳压器作串联式稳压器的前置予调节也是提高电源效率的有效办法。开关予调节还可以设置在电源变压器的原边。
(二)集成线性稳压器。集成稳压器在早期市场上应用较多,产量较大,主要分为半导体单片式集成稳压器、混合式集成稳压器两类。两类集成稳压器的电路形式、封装、电压、电流规格各不相同。集成稳压器分为定电压、可调、跟踪、浮动集成稳压器多种。然而无论何种形式,其大都由基准电压源、比较放大器、调整元件即功率晶体三极管和某种形式的限流电路组成。部分集成稳压器内部还有逻辑关闭电路和热截止电路。集成稳压器与由分立元件组成的稳压器比较,集成稳压器的优点非常明显,成本低,体积小,使用方便,性能好,可靠性高。
(三)恒流源网络稳压电源。恒流网络稳压是串联稳压电源的基本特点之一,其能够有效提高电源稳定性,在集成稳压器中应用较为广泛。分立元件组成的串联稳压器大都应用了恒流技术。应用晶体管场效应管与恒流二极管等元件能够实现恒流。恒流二极管在分立元件的串联稳压器中应用较为便利。
二、开关直流稳压电源
开关直流稳压电源主要指功率调整元件以“开、关”方式工作的直流稳压电源。早期的磁放大器开关直流稳压电源是利用铁芯的“饱和”、“非饱和”两种状态进行“开、关”控制,是一种低频磁放大器。此期间出现的可控硅相控整流稳压电源也属于开关直流稳压电源。之后,高频开关功率变换技术得以迅猛发展,出现了变换器方式的高频开关直流稳压电源。
(一)去除工频变压器。去除工频电源变压器而采用直接从电网整流输入方式,是开关电源减少体积和重量的重要举措之一。去除工频变压器已成为当代先进开关电源的基本特点。无工频变压器的开关电源与各种有工频变压器的直流稳压电源相比,其具有体积小、重量轻、效率高等优点。开关电源的电路形式已实现多种多样。从调制技术来看,其包括脉宽调制型、频率调制型、混合调制型几类,其中脉宽调制占绝大多数。目前出现了完全无变压器的开关电源,即连高频变换器都不需要。这种电源的最大特点是体积还可比现在的无工频变压器开关电源小的多,而且没有绕制的变压器等器件,能够集成电路工艺制作。
(二)提高开关电源频率。现代开关电源的最显著特点是开关频率不断提高,无论是晶体管开关电源、可控硅开关电源、场效应管开关电源,均在实现向高频化方向发展。随着功率IGBT和MOSFET的出现,开关电源的工作频率已从早期典型的20KHz逐步提高到兆赫范围甚至G赫范围。
(三)控制电路实现集成。早期开关电源的控制电路由分立元件构成,电路设计和调试维修都较为复杂,不利于开关电源的推广应用。为了适应开关电源的迅速发展,集成化的开关电源控制电路被研制成功,而且功能日益完善。开关电源控制电路集成化,极大地简化了开关电源的设计,提高了开关电源的电性能和可靠性,并且具有体积小、成本低等优点。
(四)关键元器件高频化。为适应开关电源快速发展需要,开关电源应用的主要元器件也在快速发展,高频化是其基本目标。开关电源中的开关元件-功率晶体管、可控硅、场效应管等均在提高工作频率上发挥着重要作用。特别是功率管IGBT复合管,MOSFET场效应管的出现,最为引人注目,其不仅把开关频率提高到1MHz-lGHz,并且具有开关特性好、驱动功率小、不存在二次击穿、避免热奔等特殊优点。此外,大电流肖特基势垒的出现极大地改善了低电压电流开关电源的整流效率,其具有开关速度快、反向恢复时间短,正向压降地等优点。在滤波过程中,电容器等器件也要在材料、结构工艺诸方面进行研制,以适应开关电源高频化需求。
(五)实现全数字化控制。开关电源的控制已从模拟控制,模数混合控制,发展为全数字控制阶段。全数字控制是未来的发展趋势所在,并且已在许多功率变换设备中得到广泛应用。然而,过去数字控制在DC/DC变换器中应用较少。近年来,开关电源的高性能全数字控制芯片已经逐步开发应用,欧美已有多家公司开发并制造出开关变换器的数字控制芯片及软件。全数字控制数字信号与混合模数信号相比能够标定更小量,芯片价格较低;针对电流检测误差能够实现精确数字校正,电压检测更为精准;能够实现快速灵活的控制设计等。
串联稳压电源设计范文2
【关键词】直流;稳压电路;原理分析
稳压电路是指在输入电压、负载、环境温度、电路参数等发生变化时仍能保持输出电压恒定的电路。这种电路能提供稳定的直流电源,对各种电子设备能够稳定工作起到了重要的作用。常见直流稳压电路主要有四种,分别为:稳压二极管稳压电路、串联晶体管稳压电路、并联晶体管稳压电路和开关型稳压电路。
一、稳压二极管稳压电路
稳压二极管,又叫齐纳二极管,是一种直到临界反向击穿电压前都具有很高电阻的半导体器件。在这临界击穿点上,反向电阻降低到一个很小的数值,在这个低阻区尽管流过二极管的电流变化很大,而其两端的电压却变化极小,并且这种现象的重复性很好,从而起到稳压作用。因为这种特性,稳压管主要被作为稳压器或电压基准元件使用。
图1为稳压二极管稳压电路,由限流电阻RS和稳压二极管DZ组成。
Us为未稳压的输入直流电压, UO为经过稳压的直流电压, RS为DZ的限流保护电阻, 又起电压调整作用, DZ为稳压二极管, RL为负载电阻。其工作原理是: 此电路主要利用稳压二极管的稳压特性, 即DZ反向导通后其两端的压降基本保持不变。当US增大引起RS上的电流增大, 但UO 即DZ两端的电压保持恒定不变, 这样US的增大量全部降在RS上, 以保持UO不变, 反之亦然。在实际应用中RS的特性和DZ的特性对整个稳压过程起关键作用。
这种稳压电路的工作范围受稳压管最大功耗的限制,Iz不能超过一定数值。其关键是:在US、RL及UO均为给定的条件下,Rs值的选取应保证在输入电压为最大值USmax时,稳定电流Iz和稳压管允许的功耗不超过规定的最大值;在输入电压为最小值时,又能保证Iz不低于最小的稳定电流。
二、并联晶体管稳压电路
晶体管是一种固体半导体器件,可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。晶体管作为一种可变开关,基于输入的电压,控制流出的电流,因此晶体管可做为电流的开关。
图2为并联晶体管稳压电路。其中T是调整管、DZ是基准稳压管,Rs是Dz的限流电阻,RO是负载。这个稳压电路的输出电压约等于稳压管DZ的稳压值(实际上要加上T发射结电压,一般锗管取0.3V,硅管取0.7V)。这是由于电源在工作时,T发射结导通,发射极电压与基极电压连结一致,而基极电压被DZ稳定在一个固定值。这个电路可以看作T将DZ的稳压作用放大了β倍,相当于接入一个稳压值为DZ稳压值,稳压效果为β倍DZ稳压效果的稳压管。
并联稳压电路稳压性能有所提高,线路也不复杂,其优点是:有过载自保护性能,输出断路时调整管不会损坏;在负载变化小时,稳压性能比较好;对瞬时变化的适应性较好。 但并联稳压电路也有比较大的缺点:效率较低,特别是轻负载时,电能几乎全部消耗在限流电阻和调整管上;输出电压调节范畴很小;稳定度不易做得很高。这些固有的缺点很难改进,所以现在普遍利用的都是串联稳压电路。
三、串联晶体管稳压电路
图3为简单的串联晶体管稳压电路。调整管T与负载电阻RO相串联,当由于供电或用电发生变化引起电路输出电压波动时,它都能及时地加以调节,使输出电压保持基本稳定,因此它被称做调整管。稳压管DZ为调整管提供基准电压,使调整管基极电位不变。RS 是DZ的保护电阻,限制通过DZ的电流,起保护稳压管的作用。
电路稳压过程是这佯的:如果输人电压US增大,使输出电压UO增大时,由于Ub=Uw固定不变,调整管基射集间电压Ube =Ub-US将减小,基极电流Ib随之减小,而管压降Uce 随之增大,从而抵消了US 增大的部分,使UO基本稳定。如果负载电流IO增大,使输出电压UO减小时,由于Ub固定,Ube 将增大,Uce 减小,也同样地使UO基本稳定。
从上面分析中可以看到,调整管既象是一个自动的可变电阻:当输出电压增大时,它的“阻值”就增大,分担了大出来的电压;当输出电压减小时,它的“阻值”就减小,补足了小下去的电压。无论是哪种情况,都使电路保持输出一个稳定的电压。这种稳压电路也能输出较大的电流,而且输出电阻低,稳压性能好;电路也易于制作,但其也有输出电压不可调等缺点。
四、开关型稳压电路
基于上述线性稳压电路的线性稳压电源虽然电路结构简单、工作可靠,但它存在着效率低(只有30%-50%)、体积大、铜铁消耗量大,工作温度高及调整范围小等缺点。为解决线性型稳压电源功耗较大的缺点,研制了开关型稳压电源。开关稳压器的转换率可达60%~85%以上,而且可以省去工频变压器和巨大的散热器,体积和重量都大为减小,具有体积小,效率高的优点。这种开关型电路已在各种电子设备中获得广泛的应用。
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种,在实际的应用中,调宽式使用得较多,在目前开发和使用的开关电源集成电路中,绝大多数也为脉宽调制型。
开关式稳压电源的基本电路框图如图4所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后,变成含有一定脉动成份的直流电压,该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波,最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。控制电路为一脉冲宽度调制器,它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化,制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例,以达到稳定输出电压的目的。
常用的实现开关控制的方法;有自激式开关稳压器、脉宽调制式开关稳压器和直流变换式开关稳压器等。开关型稳压电路体积小,转换效率高,但控制电路较复杂。随着自关断电力电子器件和电力集成电路的迅速发展,开关电源已得到越来越广泛的应用。
参考文献:
[1]张立荣.一种改进太阳能计算器芯片二极管稳压电路设计[J],电子与封装,2012(10).
[2]李向东,刘伟. 串联型稳压电路的设计,周口师范高等专科学校学报[J],2001(09).
串联稳压电源设计范文3
【关键词】仿真;虚拟电工电子实验室;Multisim
1.引言
在现代教育中,实验教学占有非常重要的地位,它是对学生进行创新素质教育的一个重要手段,也是对学生动手能力培养的必要途径。
现在,随着国家对职业教育的重视,学校对各类技术的培训也逐渐增多。职业类学校对实验课的教学,在实验形式、内容上的要求越来越高,而同时在实验设备、器材、场地、经费的保障相对滞后的情况下,一定程度上影响了学校实验教学的开展和学生实践创新能力的培养。虚拟实验作为传统实验的一个必要的有益补充,既能节约大量的教育经费,也可以圆满地完成实验教学任务。
所以我们设想来利用“虚拟仪器”、“虚拟器件”在计算机上进行电子电路设计和实验的新方法。
2.MULTISIM的发展与优势
3.1.2 电路原理
在学习电工基础时,最先要学习的就是基尔霍夫定律。基尔霍夫定律的内容是:在任意时刻,对于任意节点来说,流入或流出该节点的电流之和为零,电路中任意一个回路的电压降之和为零。
3.1.4 实验数据及结论
3.2 电子实验应用实例-串联型稳压电路
3.2.1 要求
(1)建立串联型稳压电路.
(2)分析串联型稳压电路的性能
3.2.2 电路原理
在稳压电源电路里,应用的最多、最广泛的就是串联型稳压电源。
串联型稳压电源主要由基准电压产生电路、取样电路、放大电路和调整环节组成。在实际电路中,为了保证调整管的安全,还必须设有保护电路。在如图所示的电路中,稳压管构成的电路作为基准电压产生电路;R1、R2和RW构成取样电路;集成运算放大器作为比较放大电路;晶体管为调整管。
电路工作时,经过从输出电压取样—与基准电压比较-误差放大-调整管进行调整,完成稳压的过程。由于调整管和负载电阻串联,故称电路为串联型稳压电路。
3.2.3 MULTISIM操作步骤
(1)建立如图3-3-1的串联型稳压电源电路。220v的交流电经变压、整流、滤波进入稳压环节。电路中,运放采用741,稳压管采用IN4372A,示波器通道A设为10v/DIV,通道B的输入设为5v/DIV,选择DC方式。
(2)打开仿真开关,调节电位器的阻值,将输出电压调至5v,利用万用表来测量输出电压和电流,并用示波器来观察串联型稳压电路的输入输出波形。
(3)计算该电路的输出电压的最大值和最小值,并与理论值进行对比。
3.2.4 实验结论
4.存在的问题
(1)本文的题目中提到了虚拟实验室,但论述的内容只是罗列了几个典型的实验,简述了MULTISIM软件在电工电子实验方面的应用。但是如果真的构建一个虚拟的实验室,仅仅靠软件本身是无法实现的,应配合数据库的建设和网络来进行完善。通过网络不但可以进行在线教学,还可以对实验进行整体批改和实验报告的生成。
(2)虚拟的设备和元件并不能完全地代替实物教学,应该是作为一种辅助的实验设施。应该让学生会实际操作实物,而对于损耗大、破坏性强的实验尽量采用虚拟设备。
5.结论
从以上列举的仿真试验中可以看出,用MultiSim进行电工电子虚拟实验非常方便,现象直观,结果精确。我们认为在职业类学校教学经费不足的情况下,通过仿真实验可以大大缓解实验仪器设备不足等问题,提升实验教学对学生创新能力和实践能力培养的力度,同时降低实验教学对客观物质条件的依赖都有积极的促进作用。
参考文献
[1]熊伟,梁青.MULTISIM电路设计及仿真应用[M].清华大学出版社,2005,7.
[2]郑步生.Multisim2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.
[3]康华光.电子技术基础(模拟部分)[M].北京:高等教育出版社.
串联稳压电源设计范文4
摘要:《低频电子技术》是以高职应用电子技术专业的学生就业为导向,按照“以能力为本位,以职业实践为主线,以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求,以形成掌握低频电子技术的基本知识和操作技能为基本目标,紧紧围绕工作任务完成的需要来选择和组织课程内容,突出工作任务与知识的联系,让学生在完成职业任务的过程中,掌握知识、技能;养成适应电子企业的职业素养。
关键词:教学内容;课程设计;组织与安排
一、传统教学中存在的问题
(一)教材内容安排不合理。有些地方该详的不详,该简的不简,学生学习难度大,造成厌学情绪。教学内容没有做好基础课程与后续专业课程的衔接,也未能针对学生毕业后可能从事的工作进行相应的调整。课程单调,缺少实践性题目,课程内容大部分比较陈旧,多年的老习题不变,已跟不上时代的要求。
(二)教学方法没能跟上时代的步伐。一些教师习惯在“粉笔+黑板”的教学模式下发挥其聪明才智,教学方法基本采用灌输式,他们不熟悉和不适应新的教学方法和教学手段,课堂教学讲得过多、过细,并且缺乏新意,没有给学生充分的思考空间。学生学起来一点兴趣也没有,兴趣是最好的老师,没兴趣也就没有学习的动力。
二、课程设计思路
对电子企业生产一线的元器件检测、电子产品调试、电子产品开发、测试技术员、物料采购与准备、品质检验与管理等岗位群的典型工作任务进行所需低频电子技术的相关知识和技能的分析,选取“两级小信号放大电路的组装与测试”、“正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试”、“实用音频功率放大电路的组装与测试”、“实用直流稳压电源的组装与测试”、“实用功放的制作与综合测试”等五个项目为载体实施教学。项目按照由简单到复杂,从相对单一到综合应用的逻辑关系排序。综合项目以完成一个有实用价值的产品为目标成果,以提高学生学习的兴趣和完成工作任务的成就感。
三、教学内容组织与安排
1、会用万用表测量二极管的电阻,判断正负极。
2、会分析使用二极管的恒压降和理想模型。
3、会选用二极管 活动1:二极管参数简单测试。
活动2:二极管应用电路。
半导体三极管特性及测试 1、会用万用表测量三极管电阻。
2、会用图示仪对三极管性能参数进行测试。 活动1:用万用表测量三极管电阻,判断极性和性能。
活动2:用图示仪对三极管性能参数进行测试
两级放大电路组装测试 1、会元器件参数测试。
2、会多级放大电路的组装。
3、会多级放大电路静态、动态参数的测量。
4、会对多级放大电路进行调整。 活动1:两级放大电路组装。
活动2:两级放大电路性能测试。
活动3:最大不失真输出信号的测试。
活动4:通频带的测试
正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试 无源滤波电路 1、会半波整流电路的分析和测量。
2、会全波整流电路的分析和测量。 活动1:测量半波整流电路、全波整流电路对输出信号的影响。
活动2:测量滤波电容容量变化对输出信号的影响。
活动3:测量滤波方式变化对输出信号的影响。
有源滤波电路 1、会低通、高通、带通、带阻滤波电路的分析和参数测试。 活动1:测量二阶低通滤波器频响特性。
活动2:测量二阶高通滤波器频响特性。
活动3:测量带通滤波器频响特性。
音调控制电路 1、会音调控制电路分析。
2、会音调电阻的变化对输出电压影响的测量。
3、掌握衰减式、反馈式音调控制电路电路的特性和测试方法。 活动1:测量衰减式音调控制电路在低频出(100Hz)和高频处(5KHz)音调电位器的变化对输出电压的影响。
活动2:测量反馈式音调控制电路在低频出(100Hz)和高频处(5KHz)音调电位器的变化对输出电压的影响。
正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试 1、会元器件特性测试。
2、会电路组装。
3、会正弦波、方波、三角波变换电路的参数测试。 活动1:正弦波、方波、三角波变换电路的组装。
活动2:正弦波、方波、三角波变换电路的测试。
实用音频功率放大电路的组装与测试 OCL和OTL放大电路 1、能对甲类、乙类、甲乙类功率放大电路的放大性能进行比较。
2、会乙类、甲乙类功率放大电路的最大不失真输出功率、效率的计算。
3、会OTL、OCL功率放大电路的参数测试。 活动1:OCL功率放大电路的电路连接、静态工作点调试、最大不失真输出功率、效率测量。
活动2:OTL功率放大电路的电路连接、静态工作点调试、最大不失真输出功率、效率测量。
常用集成功率放大电路 1、了解常用功率放大器。
2、会用LA4100构成功率放大电路。
3、会集成功率放大电路参数的测试。 活动1:LA4100构成的集成功率放大电路的装接。
活动2:LA4100构成的集成功率放大电路的最大不失真输出功率、效率和频响曲线测量。
实用音频功率放大电路的组装与测试 1、会元器件特性测试。
2、会电路组装。
3、会音频功率放大电路的测试与调整。 活动1:一款实用音频功率放大电路的组装。
活动2:一款实用音频功率放大电路的测试与调整。
实用直流稳压电源的组装与测试 串联型线性直流稳压电源测试 1、会分析串联型线性直流稳压电源电路。
2、会串联型线性直流稳压电源性能指标的测试。 活动1:串联型线性直流稳压电源性能指标的电路连接。
活动2:串联型线性直流稳压电源性能指标的测试(纹波电压、输出电阻等)。
线性集成稳压器 1、掌握常用三端集成稳压器电路的结构。
2、会三端集成稳压器电路性能指标的测试。 活动1:三端集成稳压器电路性能指标的电路连接。
活动2:三端集成稳压器电路性能指标的测试(纹波电压、输出电阻等)。
开关集成稳压器 1、掌握开关集成稳压器电路的结构。
2、会开关集成稳压器电路性能指标的测试。 活动1:开关集成稳压器的使用及性能指标的电路连接。
活动2:开关集成稳压器的使用及性能指标的仿真分析(纹波电压、输出电阻等)。
实用直流稳压电源的组装与测试 1、会元器件特性测试。
2、会电路组装。
3、会实用直流稳压电源电路的测试与调整。 活动1:实用直流稳压电源电路的组装。
活动2:实用直流稳压电源性能指标的测试纹波电压、输出电阻等)。
通过几年来的探索和教学实践,我们在《低频电子技术》教学内容组织与安排方面取得了一些效果,探索出了一个行之有效的教学方法。但如同科技的进程是无止境一样,课程的建设也是一个长期、艰巨的过程。在这个长期艰巨的任务中,为达到“让学生满意的课程”这一目的,还应有每一时期的阶段性建设目标,这就是先建设“合格课程”,再进一步建设“精品课程”,即使某一阶段结束了,也还要进一步完善和改进,各个环节也要不断地补充和修改。我们希望通过持续不断的努力,使课程建设取得最佳效果,为培养适应时代,具有高素质的技术人才做出应有的贡献。
文献参考:
⑴付植桐. 电子技术(第2版)〔M〕北京:高等教育出版社,2004
⑵贾立新. 电子技术课程建设探索与实践〔J〕电子电气学报,2004,
串联稳压电源设计范文5
一、教学做合一课程的内涵
教学做合一教学模式,是陶行知先生所创建的“生活教育”理论体系中最富有建设性、最具有可操作性的分支理论。教学做一体化教学模式,是通过设计和组织,将理论教学与实践教学有机融合于一体的一种教学模式。一体化教学模式应该充分体现“以学生为中心,以教师为主导,以培养学生的技能为目标”的教学理念,师生双方共同参入教学的全过程,在教中学、学中做,做中学,融教、学、做于一体。笔者通过在教学一线的实践探索经历,来介绍航空电子技术与应用课程在教学做合一教学模式下项目———串联稳压电源的制作的具体实施过程。
二、串联稳压电源项目的教学过程及内容
通常对于原理图的学习对高职院校的学生是一个难点,传统教学按照半导体二极管、三极管等等的介绍完了之后,学生仍然不能识读原理图。教学做合一的方法运用到原理图的识别这个知识点时,笔者采用倒推法教学,先给出原理图,让学生先查找、归纳元器件,进而带着问题学习图中元器件性能,识读单元电路,最终完成原理图的学习任务。下面介绍项目具体如何通过5个任务模块进行实施。
1、任务一元器件符号的认知如图一所示,学生先查找元器件符号、归纳元器件的种类,并且列表,教师分类讲解这些元器件,使学生带着问题学习元器件性能及作用。比较传统教学,学生学习兴趣大大增强了。
2、任务二单元电路的认知学生学习完元器件的认知后,老师把图一勾出原理图中的单元电路:桥式全波整流电路、电容滤波电路、调整电路、基准电路、取样电路。让后引导学生逐一学习,画出每部分单元电路处理后的信号波形,讲解清楚电路的原理图结构。
3、任务三元器件的识别与检测参照原理图一,以小组为单位发放电路板中所需要的元器件,进行元器件的识别与清点学习任务。通过元器件的识别完成元器件符号与实际元器件的对照,然后结合元器件的性能与作用,进行元器件检测的教学任务。
4、任务四电路板的安装与焊接指导学生按照工艺要求进行电路板的安装:小功率元件贴底板安装,色环电阻顺序一致,先装配矮的元件再装配高的元件,元件安装前必须先矫形,有极性的元器件安装前必须要注意正负极等等。这些工艺要求在任务实施的过程中以投影的方式打出来,提醒学生边做边学。电路板的焊接需要学生由老师指导焊接要领练习4学时再进行项目电路板的焊接。
5、任务五电路板的调试与参数测试电路板安装完成之后,引导学生对电路板的好坏进行调试,并对电路中关键参数进行测量。直流稳压电源的调试需要外接变压器输出12伏交流电对电路进行供电,整流滤波后输出15伏的直流电,经过取样电路中RP1中心抽头的调节可以实现输出8-14伏可调的直流电压。根据这些基本参数,引导学生找到电路板上对应点进行测试。
三、串联稳压电源项目的实施结果及评价
串联稳压电源设计范文6
论文关键词:稳压电源,干扰,抑制,设计
电源是智能大厦各种电子设备必不可少的重要组成部分。电源性能的优劣直接影响电子系统的性能指标。由于智能大厦中电子计算机、微处理器以及其它电子仪器设备普遍存在绝缘强度低、对供电电源的质量要求高、过电压耐受能力差等弱点,一般都承受不了±5 V电压波动,使得这些高灵敏的电子系统在运行时,经常出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重新启动甚至造成用电设备的永久性损坏,因而造成巨大损失。
1 稳压电源的干扰方式
智能大厦稳压电源的干扰主要包括电磁干扰和射频干扰。电磁干扰的缩写是“EMI”,而“RFI”是射频干扰的缩写。长期以来,一直有过分强调开关型电源固有emi的倾向,而忽视了线性电源产生电气噪声的可能。因为开关电源工作时,其内部的电压和电流波形都是以非常短的时间上升和下降的,所以开关电源本身是一个射频干扰源;另一方面是由于片面的认为线性电源的各部分都工作于平滑状态,实际上,线性电源也产生开关瞬变。另外若按噪声干扰源种类来分,可分为尖峰和谐波干扰两种;若按耦合通路来分,可分为传导干扰和辐射干扰两种。
2 稳压电源中的干扰源
3.1 智能大厦开关电源中开关管工作时产生的谐波干扰
在智能大厦开关电源中,功率开关管在导通时流过较大的脉冲电流。例如反激型变换器的输入电流波形近似为三角波,而正激型、推挽型和桥式变换器的输入电流波形在阻性负载时近似为矩形波,其中含有丰富的高次谐波分量。利用傅氏级数分解上述电流波形可知:近似矩形波电流高次谐波分量的振幅是以20db每十倍频的速率下降;近似三角波电流高次谐波分量的振幅是以40db每十倍频的速率下降。因此,正激型、推挽型和桥式变换器的谐波干扰比反激型变换器大些。当采用零电流和零电压开关时,这种谐波干扰将会很小。另外功率开关管在截止期间,高频变压器绕组漏感引起的电流突变,也会产生尖峰干扰。
3.2 智能大厦交流输入回路产生的干扰
无工频变压器的开关电源输入端整流管在反向恢复期间也会引起高频衰减振荡产生干扰。一般整流电路后面总要接比较大的平滑滤波电容,因而整流管的导通角较小,会引起很大的充电电流,使交流输入侧的交流电流发生畸变,影响了电网的供电质量。另外,平滑滤波电容的等效串联电感也有较大的影响。开关电源产生的尖峰干扰和谐波干扰能量,通过开关电源的输入输出线传播出去而形成干扰和干扰的再辐射;而谐波和寄生振荡的能量,通过输入输出线传播时,都会在空间产生电场和磁场。这些电磁场也会干扰附近的电子设备。
3.3 高压电源中的电噪声
高压电源也传播和辐射电气噪声。这种与电压有关的噪声,从几千伏开始出现,当电压高达几十千伏时变得更加明显。高压整流堆的“辐射”是这种噪声来源之一。这种噪声主要包含射频能量,它是因组成整流堆的许多二极管的迅速通断而产生的。第二种情况是高压电源特有的电晕。电晕是气体的电离。电晕放电激发由电路寄生参数引起的各种谐振,并经常产生杂乱的背景噪声干扰。这种干扰不是连续的,而是随温度、大气状况和电源使用方法的变化而改变。
4 智能大厦电源抑制干扰的基本方法
干扰源、传播途径和受扰设备是智能大厦电源形成电磁干扰的三要素,因而抑制智能大厦电源中电磁干扰也应该从这三个方面着手。首先应该抑制干扰源,直接消除干扰原因;其次是消除干扰源和受扰设备之间的耦和辐射,切断电磁干扰的传播途径;三是提高受扰设备的抗扰能力,降低对噪声的敏感度。
(1)关电源本身就是一个电磁干扰发生源,产生电磁干扰的主要原因是电压和电流急剧变化。因此需要尽可能地降低电路中电压和电流的变化率(du/dt、di/dt)。通过增大开关时间,降低开关频率的办法可以减少电磁干扰,但这些办法都与开关电源体积小的特点相违背。近年来,已经研制成功的谐振式、准谐振式、PWM控制的软开关等功率变换器使功率开关在电压或电流过零时关断和开通,从而不仅降低了开关的动态损耗,也减少了电路中的动态du/dt、di/dt,抑制了电路中的电磁干扰强度。
(2)采用屏蔽技术可以有效的抑制开关电源的电磁辐射干扰。屏蔽的基本思想就是把电磁干扰波引到阻抗比波阻抗低得多的屏蔽导体表面上。在这种情况下电磁波的一部分能量被导体反射,一部分被导体吸收,只有少部分穿过屏蔽层。通常所说的电场容易被较薄的金属壁或隔板反射,甚至在塑料表面喷涂一层导体也能有效的反射电磁波。虽然屏蔽作用主要依靠反射,但是吸收作用也随频率和这种电屏蔽层的厚度增加而增加。
(3)优化电路设计结构。电路结构紧凑,元件小巧和采用印刷电路为特点的现代电源装置比老设备优越得多。在老式设备中,过长的连线起了谐振回路(或“天线”)的作用。因此增加了来自二极管(或开关管)的电磁干扰。一般来说,反向恢复特性所包围的那部分面积越小,整流过程开关瞬变产生的电磁干扰所带能量越少。因此在电路设计中,一定要考虑整流电路在满足散热条件下,尽量缩短线路,减少空间。
参考文献:
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[2]陈有卿,刘海平.新颖集成电路应用手册[M].北京:人民邮电出版社,1997.
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