低压电源

低压电源（精选十篇）

低压电源 篇1

第一部分:这部分是用555定时器接成一个多谐振荡器, 产生占空比可调频率为40千赫兹的超音频矩形波。充电时间常数由RA、C1决定, 充电时V1输出高电平。放电时间常数由C1、RB决定, 放电时V1输出低电平, 宽度为Tw, 输出脉冲占空比为q=RA/RA+RB。图A是V1的输出波形。

第二部分:这部分是由JK触发器CD4027 (只用一个) '和四个输入或非门CD4001 (只用2个) 组成。这部分电路完成脉冲信号的逻辑关系。V1作为JK触发器的时钟信号。每当时钟信号的下降沿到来时, JK触发器的Q端和Q端电平都将发生反转, 如图B和图C。因为或非门的2角和5角信号为Vl, 1角信号为Q, 6角信号为Q, 我们知道或非门只有输入端同时为低电平时, 输出才为高电平。所以3角输出波形V2如图D, 4角输出波形V3如图E, 它们的脉冲宽度为Tw。

第三部分:这部分是双驱动变压器推挽变换器, 主变压器B, 原边绕组接成推挽形式, 副边绕组接成全波桥式整流形式R8、C7、C8、R9为阻容缓冲电路, D7、D8为T3、T4关断时提供交流通路。T1与T2提供一定的控制电流, 控制变压器B1或B2接成正向导通正反馈驱动, 这样有利于T3、T4导通与关断时下降沿和上升沿陡峭。R5、D3、R6、D4的作用是当Tl和T2截止时存储在线圈中的能量通过D3、D4消耗在电阻凡和R6上, 避免产生寄生振荡使T3与T4关断时再次导通。

低压电源 篇2

关键词：电涌保护器;电涌能量承受能力;电压保护水平

Abstract: Analyzed the important role of surge protection device and its classification and characteristics, according to the relevant norms, this paper elaborates the selection principle of buildings’ first low-voltage power SPD, puts forward corresponding check and calculation process of surge energy capacity and voltage protection level, and designs the electronic form to make automatic calculation.

Key words: city track traffic;stray current; harm;prevention measures

引言

雷击电磁脉冲会对周围环境产生强烈电磁辐射干扰，对电子信息设备造成重大危害。其防护措施之一是将雷电流的主要泄放通道和建筑物内所有金属物做等电位联结，以减小建筑物内各金属物与各系统之间的电位差，从保护电子设备。对于不能直接联结的带电体应采用暂态联结的办法，即采用电涌保护器SPD(Surge Protective Device)联结。

对SPD的正确设计选型是对电子设备和系统进行有效防护的必要前提，尤其是建筑物第一级低压电源SPD，需泄放掉进户低压电力线路上绝大多数的雷电流，其作用至关重要。然而，在实际工程实践中经常出现建筑物内从室外引来的低压线路上安装的`第一级SPD采用限压型金属氧化物压敏电阻产品、忽略SPD的电涌能量承受能力和电压保护水平校验计算等现象，对有效防护带来负面效应。本文将依据相关规范，阐述第一级低压电源SPD的选型原则和计算过程。

1.SPD的选型

低压电源 篇3

关键词：低压电源技术；电力电子；自动控制

电力电子技术发展非常迅速，具有广阔的发展前景。现代电源技术是一种多学科的边缘交叉技术，其集成了电子技术、计算机微处理器技术、综合自动控制和电力电子半导体器件。低频技术处理逐渐向低压高频技术处理的方向发展，从而不断推动电力电子技术的发展。

1 电力电子技术的发展历程

20世纪五六十年代开始出现电力电子技术，具体表现为硅整流器件的出现。上世纪八九十年代开始进入现代电力电子时代，具体表现为功率半导体复合器件的出现，其具有大电流、高压、高频的特点。电力电子技术的发展经历了3个时代阶段；最初的整流器时代、逆变器时代以及上世纪80年代之后的变频器时代。

由于80年代之后超大规模、大规模的集成电路技术的发展，现代电力电子技术发展非常迅速，能够将高压大电流技术、电路技术的精细加工技术结合起来，产生了一批新的全控型功率器件，包括功率MOSFET和IGBT。新型器件极大地提高了交流电机变频调速的性能，推动了现代电子技术的发展[1]。

2 现代电力电子的应用领域

2.1 通信用高频开关电源

通信电源推动了通信业的高速发展，供电系统积极应用低压高频小型化开关电源。通信领域中的一次电源主要指的是整流器，二次电源主要指的是直流-直流（DC/DC）变换器，通过一次电源可以对三相交流电网或单相交流电网进行转化，使其成为直流电源。低压高频开关已经完全取代了通信领域中的相控式稳压电源。

由于通信设备中需要用不同种类的集成电路造成了电源电压的不同。为了进一步减小损耗，可以使用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，其具有安装、维护便利的优点。通信电源的容量也会随着通信容量的增加而增加[2]。

2.2 计算机高效率绿色电源

计算机技术发展非常迅速，全面使用了开关电源，从而进入了电子电气领域。计算机技术对绿色电源和绿色电脑有着一定的要求，要求使用高效省电的绿色电源。绿色电源能够极大的降低电源消耗、提高电源效率，台式电脑及其相关的外围设备在睡眠状态下的耗电量不得高于30W。

2.3 不间断电源

通信系统和计算机等领域要求电源能够具有高性能和高可靠性，从而催生了不间断电源。经整流器能够将交流电变成直流，一部分能量通过逆变器变为交流，另一部分能量存储在蓄电池组中，转换开关会将交流送到负载之中。运用电源转换开关作为另一路备用电源，即使逆变器出现故障，负载仍然能够得到相应的能量。现代电力电子器件IGBT、功率MOS-FET，以及脉宽调制技术在现代不间断电源中都得到了广泛的应用，进一步提高了不间断电源的可靠性和效率，降低了电源的噪声。而且运用微处理器软硬件技术还能够实现远程诊断和远程维护，对不间断电源进行智能化管理。

2.4 变频器电源

作为交流电机的变频调速，变频器电源是电气传动系统的一个重要组成部分，具有良好的节能效益。使用交流-直流-交流方案作为变频器，整流器会对工频电源进行转化，使其成为直流电压，并由PWM高频变换器、大功率，晶体管对直流电压进行逆变，完成交流输出。例如日本某公司就在空调器中率先用了交流变频调速技术，并取得了良好的应用效果，该变频空调具有节能、舒适的优点[3]。

2.5 高频逆变式整流焊机电源

作为一种高效、高性能的焊机电源，高频逆变式整流焊机电源具有广阔的发展前景。一般情况下，交流-直流-交流-直流是逆变式变焊机电源的主要变换方式。运用全桥整流可以将50Hz交流电转变为直流，直流电可以通过PWM高频变换部分转化成为高频矩形波，使用高频变压器对其进行耦合，使其成为稳定的直流。对滤波器及整流之后，滤波就会成为稳定的直流。由于焊机电源具有比较恶劣的工作环境，因此必须不断提高高频逆变式整流焊机电源的可靠性。如果脉冲宽度调制的相关控制器选择微处理器，则可以对系统的工作状态进行预知。

2.6 大功率开关型高压直流电源

在CT机、医用X光机、水质改良、静电除尘等方面都要用到大功率开关型高压直流电源，其功率一般能够超过100kW电流能够超过0.5A，电压为50-159 kV。通过逆变技术能够使市电整流成为中频， 该技术发展非常迅速，研制了静电除尘高压直流电源。主要是通过整流将市电变为直流，直流电压通过谐振逆变电路和全桥零电流开关的串联，能够成为高频电压，通过升压之后得到直流高压。

3 低压高频开关电源技术的发展

开关电源是电力电子技术的核心内容，随着低压高频开关电源技术的出现与发展，开关电源的重量等于减轻，体积也得到缩小，而且电源的利用效率得到了极大的提高。开关电源能够对变频传动和电动汽车中的用电频率进行改变，使驱动控制和负载匹配达到理想的状态。低压低高频开关电源技术的发展趋势为高频化、模块化和数字化。高频化指的是将频率提高，从而降低用电设备的体积和重量。根据该原理能够将直流电源改造成为开关变换的电源，达到节电、节约材料的目的，同时也能够有效地提高功率电子器件的工作频率上限。模块化指的是电源单元和功率器件的模快化，以芯片的形式在一个模块中安装一台整机的所有硬件，从而对系统进行有效的优化。数字化指的是将数字电路、数字式信号技术引进电力电子技术。

4结语

随着时代的发展和相关技术的进步，电力电子及低压电源技术也在不断向前发展，不仅其产品不断更新换代，而且其应用领域也在不断拓展，高品质用电、高效率用电成为电子及低压电源技术成熟的重要标志。当前我国正在积极运用开关电源对传统的相控电源和线性电源进行代替，积极推动电力操作电源系统市场的发展与成熟。

参考文献：

[1]薛玉翠，盛桂敏，李美丽，等.应用型人才培养模式下“电力电子技术”实践教学改革研究[J].科技与企业，2015（24）.

[2]郭建.电力电子技术在新能源领域的应用研究[J].科技与企业，2015（24）.

高压隔离的多路低压直流电源 篇4

目前,在高压控制系统中(特别是10 k V以上的高压系统),由于大功率电力半导体器件(比如晶闸管、MOSFET、IGBT等)的材料和制造工艺的限制,在许多场合往往需要多只大功率电力半导体器件的串并联以解决高耐压和大电流的限制。有时为了节约成本,也采用低耐压、小电流的电力半导体器件串并联替代大功率高耐压、大电流的电力半导体器件[1,2,3,4,5,6]。而每个串并联的电力半导体器件需要独立的驱动电路,即同时需要独立的驱动供电电源。

本文所设计的高压(10 k V以上)隔离多路低压直流电源从总体思路上采用电磁送能方式,通过高频脉冲变压器、高压绝缘线和高频电流互感器传递能量,实现多路高压驱动电路的供电,它不仅能解决高低压隔离的问题,用一个电源同时解决多路高压驱动供电的问题,还能够大幅缩小高压驱动电路的体积,节约成本,更重要的是它提高了驱动电路的可靠性。

1 高压大功率电力半导体器件驱动供电方式比较

1.1 驱动电路供电方式要求

在高压控制系统中,经常会出现大功率电力半导体器件的串并联,以满足实际的高耐压和大电流的要求,因此对高压控制系统中驱动电路的电源有4点要求[7,8,9],以电力半导体串联解决高耐压为例进行说明。

a.由于高压电力半导体器件的驱动系统连接了处于高电位的半导体器件和处于低电位的控制系统,因此必须实现高、低电位的隔离。

b.由于高压电力半导体器件的触发脉冲是加在控制极和阴极之间,所以同一串联臂中的电力半导体器件电位不相同,因此必须保证串联电力半导体器件驱动电路的供电电源之间要相互独立,臂与臂之间的供电电源也要相互独立。

c.为了实现串联半导体器件导通的同时性,同一臂中多个半导体器件的驱动电路应具有较好的一致性,因此也必须保证高电位的驱动电路的供电一致性、同时性和稳定性。

d.高压电力半导体器件的供电必须保证足够高的驱动电压和驱动电流,即足够的电源功率。

1.2 驱动供电方式比较

目前,在高压大功率电力半导体器件的驱动控制系统中,电路的供电方式有高压侧取能和低压侧送能。高压侧取能是从高电位的电力半导体器件两端取得驱动电路所需的能量,一般可分为分压电阻取能、RC回路取能和电流互感器取能3种方式;低压侧送能方式是把低电位的能量通过适当的方式送到高压侧的驱动电路中,低压侧送能可分为电磁送能和光电送能2种方式[10,11,12]。下面以晶闸管串联为例加以介绍。

a.分压电阻取能。由于晶闸管的伏安特性不同,串联之后在阻断条件下往往出现元器件上稳态电压不均匀,这种现象属于静态不均压。为了达到静态均压,首先选用伏安特性比较一致的元器件,另一方面需要用均压电阻均压,每个均压电阻的阻值应比任何一个串联元件阻断时的正(反)向电阻都小得多。分压电阻取能回路就从均压电阻上取能,然后经过整流、滤波、电压转换供给驱动电路。这种电路结构简单,但电路参数优化困难,供电可靠性差,如果电路参数选择不合理,可能导致晶闸管不能正常触发导通。同时当主回路导通时,分压电阻取能方式失效。

b.RC回路取能。由于串联晶闸管的伏安特性不一致,在导通(关断)时刻,总存在先后之分,于是全部电压都由尚未导通(关断)的元件承担,如果动态均压不良,可对元件造成损伤,甚至是损坏,这就需要每个串联晶闸管并联RC支路作动态均压。而RC取能回路就是从此回路获得。这种电路结构的优缺点与分压电阻取能方式相同。

c.电流互感器取能。当主回路连续导通时,晶闸管两端电压为零,无法采用上述2种取能方式,此时,由于主回路始终存在电流,可通过电流互感器从主回路取能量。但是当主回路关断时,电流互感器取能方式失效。因此可采用电流互感器取能与上面2种取能方式组合使用,为驱动电路供电。但是这种取能方式体积庞大,造价昂贵。

d.电磁送能。电磁送能方式是通过高频脉冲变压器把低电位的能量送到高压侧的晶闸管触发电路。高频脉冲变压器具有能量传递和高、低电位隔离的要求。其优点是直接把低电位的能量送到高电位的晶闸管触发电路中,不受主回路工作状态的影响,供电能量充足,可获得足够长度的触发脉冲,可靠性高。但是当装置的电压等级很高时,脉冲变压器的设计具有一定的难度。

e.光电送能。光电送能方式是通过光纤把低电位的光能送到高电位的晶闸管触发电路,之后再通过光电池转化为晶闸管触发的能量。该方式具有很好的绝缘性能,但光电转换效率低,功率小,仅适用于对能量需求较小的晶闸管触发电路。

通过比较上述不同驱动电路供电方式的优缺点,本文提出的高压隔离多路低压直流电源设计方案,从思路上采用电磁送能的方式,不但克服了当电压等级很高时,脉冲变压器设计难的要求,还保留了其优点。它比RC回路取能方式易优化参数,供电可靠性高;比分压电阻取能方式功耗低;比电流互感器取能方式体积小、造价低;比光电送能方式效率高,但其良好的绝缘性与其相似。

2 高压隔离多路低压直流电源设计

本文所设计的高压隔离多路低压直流电源主要由主回路、控制回路、高低压隔离电路和高压供电电路4部分组成,其中主回路是典型的单端反激电路;控制回路是由控制器UC3842组成的双闭环控制系统;高低压隔离电路采用高压绝缘线和高频电流互感器实现;高压供电电路由整流、滤波和电压转换电路组成。

2.1 主回路

单端反激电路的原理图如图1所示,其中变压器T起着储能元件的作用,当开关管VT1导通时,二极管VD处于断态,原边绕组W1的电流Ip线性增长,变压器存储能量;当开关管VT1截止时,绕组W1的电流被切断,变压器中的磁场能量通过副边绕组W2和二极管VD向输出端释放。其中,绕组W3为辅助绕组。单端反击电路可以工作在电流断续和电流连续2种模式[13,14]:

a.如果当VT1导通时,变压器副边绕组W2中的电流尚未下降到零,则称为电路工作于电流连续模式;

b.如果当VT1导通时,变压器副边绕组W2中的电流已经下降到零,则称为电路工作于电流断续模式。

本文设计的电源主回路采用如图1所示的电路结构,其中输入电压Ui由220 V市电整流滤波获得,变压器的功率设计为50 W,工作频率为50 k Hz,变压器副边输出2 V的低电压、25 A的大电流,同时为提高电源的效率,使单端反激电路工作于电流连续模式,占空比为0.5。其中,变压器T为高频变压器,采用EI40铁氧体磁芯和骨架绕制,原边绕组77匝、采用AWG28号导线;副边绕组1匝、采用宽18 mm、厚0.2 mm的铜箔,目的是增加原、副边的线圈耦合,减小变压器漏感;辅助绕组6匝、AWG20号导线,主要为控制器提供16 V的供电电压。变压器绕制采用原边1/2副边原边1/2辅助绕组的工艺,变压器原边电感量为4.8 m H,变压器气隙0.19 mm。

2.2 控制回路

控制回路采用美国Unitrode公司生产的高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片UC3842,这是一种8引脚的具有代表性的高性价比的电流型定频PWM控制器,它具有外接元件少、接线简单、可靠性高、成本低等特点[15]。

UC3842内部集成了可微调的精密带隙基准电源、欠电压锁定电路、高频振荡电路、低阻抗误差放大电路、电流检测比较电路、PWM锁存器以及大电流图柱式输出电路,其内部结构如图2所示。

控制器UC3842的欠电压锁定电路具有过压保护和欠压锁定功能。控制器启动电压为16 V,当电压大于34 V时,稳压管稳压,使内部在小于34 V电压下可靠工作,当输入电压低于10 V时,芯片被锁定,控制器停止工作。

高频振荡电路由定时电阻RT和定时电容CT设定。4脚与8脚之间接RT,4端通过CT接地,8脚输出5 V的基准电压,5 V基准电源经过RT向CT充电。充、放电时间分别为tc和td,频率fo=1/(tc+td),当RT>5 kΩ时,td远小于tc,忽略td,则可得:

误差放大电路是指反馈电压与芯片内基准电压Uref比较之后产生误差电压,然后通过电流测定比较器、PWM锁存器和输出电路调节PWM波占空比,实现对稳压控制。

电流检测比较电路是通过变压器初级电感中的电流在采样电阻RS产生的电压,与误差电压进行比较之后产生调制脉冲宽度的脉冲信号。只要RS上电平达到1 V,PWM输出就立即关闭,故能形成逐个脉冲限制电路,这种峰值电感电流感应检测技术可以灵敏地限制输出的最大电流。

本文设计的控制回路电路,采用双闭环控制电路,第1路反馈为电流反馈,控制变压器初级电感中的电流,也即变压器副边输出的最大电流。第2路反馈为电压反馈,控制辅助绕组的电压输出,也即控制器UC3842的电源电压,保证控制器的正常工作。振荡器的振荡频率设定为50 k Hz,由定时电阻RT和定时电容CT决定。

2.3 高低压隔离电路

高低压隔离电路采用脉冲变压器、高压绝缘线和高频电流互感器实现,从主回路副边输出的脉动大电流通过高压绝缘线、高频电流互感器,实现将低压的能量传递给高压供电电路。其中高频电流互感器的规格视需求而定,要求能够通过足够高频率的脉冲电流,同时根据不同的电压等级要求,还要求足够高的耐压,高耐压可通过增加穿心电流互感器的中心孔径,增加原副边的空气绝缘距离实现。高频电流互感器原边采用高压绝缘线单匝从中心孔穿过电流互感器。多路相互隔离的供电电源是通过高压绝缘线穿过多个高频电流互感器实现。按照安全规范要求高频变压器副边应良好接地。本文设计的高压隔离低压直流电源变压器副边可带5~10组高频电流互感器,即每个电源有5~10路高压供电电路。

2.4 高压供电电路

高压供电电路是将高频电流互感器副边输出的脉冲电流通过桥式整流、滤波、电阻升压、分压电路组成,根据不同驱动电路要求,可以输出不同等级的电压和电流,例如±15 V、±12 V、±5 V的电源,每路能够提供至少300 m A的电流。该电路配合单片机控制系统的光电隔离控制信号,就可以组成完整的高压驱动电路,在任何时刻都可驱动、关断大功率电力半导体器件。

3 应用实例及效果

目前,在10 k V以上高压电网的控制系统中,由于大功率电力半导体器件的广泛应用,高压隔离多路低压直流电源系统应运而生,该电源系统配合单片机控制系统,可以准确、快速、可靠地控制高压大功率电力半导体器件。这种控制方案可以广泛应用在电力系统、高压整流装置、轧钢厂无功补偿系统等不同场合。该高压隔离多路低压直流电源控制系统已在10 k V电网的晶闸管投切电容器系统中得到检验,并在2007年通过鉴定获得国家专利。

4 结语

低压电源 篇5

中国数控信息网 2011年5月24日 地区：吉林阅读：20次

双花园小区开闭站、1#配电室及外电源工程高低压柜设备采购招标公告

所属行业:能源化工

标讯类别:国内招标

资源来源:其它

所属地区:北京

就双花园小区开闭站、1#配电室及外电源工程所需的高压柜、低压柜进行国内公开招标，本次采购招标采用资格后审。现邀请对此项目感兴趣的制造商、供货商前来报名。

一、招标内容

序号 名称 规格型号 单位 数量 要求交货时间高压中置柜 KYN28 台 16 合同签订之日起二十日内低压配电柜 GFB2 台 11

二、合格投标人条件

1.中华人民共和国境内注册的企业法人，注册资本须达到1000万元人民币及以上。

2.不接受国内设备/材料的代理商投标。

3.具有国家规定的认证机构颁布的低压柜3C认证证书。

4.法定代表人为同一个人的两个及两个以上法人，母公司、全资子公司及其控股公司，只能有一家参加同一招标编号的投标。

5.投标人应有良好的财务状况和商业信誉。

6.近三年所提供的同类设备/材料未因该设备/材料原因出现过事故（或出现过事故，但已采取了有效的整改措施及善后处理，并得到验证）。

7.近三年在国内设备/材料供货合同执行过程中，未因严重质量问题而造成批量退货（指同一合同中10％及以上）或严重影响施工（或出现过问题，但已采取了有效的整改措施及善后处理，并得到验证）。

8.近三年在国内设备/材料供货合同执行过程中，未因货物或投标人图纸的交付拖延问题而严重影响施工和工程进度。

9.近三年在国内设备/材料招投标活动、供货合同履行、售后服务及产品运行过程中，未受到电力系统省级及以上部门公开通报批评。

10.投标产品须具有三年以上安全运行业绩，这些设备应在与规范条件相同或较规范条件更为严格的条件下成功地投入商业运行。

11.近三年高、低压柜在国内累计销售业绩在4000万元及以上，提供业绩证明并加盖法人

公章（附合同文本或发票复印件）。

12.供应商须提供10kV全绝缘型SF6环网柜型式检验报告及与招标产品相符的低压柜型式检验报告。

13.不接受联合体投标。

三、报名及获取招标文件须知：报名及获取招标文件时须本人身份证、企业法人授权委托书，企业营业执照（复印件并加盖公章）。

1、报名及获取招标文件时间：2011年5 月24日～2011年5 月 30 日

上午9：00～11：00下午1：30～4：30（逢周六、日及节日休息）

项目联系人：张明哲

手机: ***

电话: 010-59764183

传真: 010-59313558

邮箱: cnzbcg@126.com(业绩资质发到此邮箱）

地址: 北京市丰台区南三环东路27号

邮编: 100168

一种低压待机电源的设计与研究 篇6

待机能耗是指产品在关机或不行使其原始功能时的能源消耗,待机能耗在整个电器能量消费中占有较高的比例。研究显示,在经济合作与发展组织成员国中,家用电器待机损耗占到家庭用电总量的3%~ 13%,约占整个国家用电量的1.5%;而家居生活和商业活动中的待机损耗总和可达到国家用电量的2.2%,由此相应产生的二氧化碳占二氧化碳排放总量的1%。待机用电量不仅造成了经济上的浪费,也对环境形成影响[1]。因此,国际能源署和我国中标认证中心都有降低电器待机损耗、将待机损耗降到1W以下的要求,分别于2000年和2002年制定了“1W计划”,同时将“待机能耗为1W”升级为行业标准。

将市电直接降压整流获得低压直流电源是待机电源最常用的取电方式,目前实现从交流市电到低压直流作为待机电源的方法主要有三种,即变压器降压型、开关电源型和电容限流降压型[2,3]。最常用的获得直流稳压电源方法是变压器降压型和开关电源型。 但就待机低功耗要求来说,这两种方法都无法满足 “1W计划”的要求。变压器降压型直流电源需要使用工频变压器降压,而工频变压器存在铁损与铜损, 本身会发热,降低了变压器的效率,这是不可避免的, 而降低铜损和铁损的方法是优化变压器的设计,这对设计提高了要求,并且提升空间有限。因此即使变压器空载时损耗也会达到好几瓦,明显不能达到低损耗要求。开关电源型电源是将市电直接整流滤波获得较高电压的直流,然后通过DC-DC变换获得低压直流电,通过改变脉冲占空比调节输出功率,虽然省去了变压器空载损耗,但是它的缺点在于当负载很小或者空载时,开关脉冲的占空比也很小,此时仍需从高电压直流处取电,因此即使很小的静态电流以及开关器件的损耗都会造成不小的待机损耗。第三种方法是电容限流降压法,即利用电容的漏电流从市电获得直流电源的方法,它采用电容限流降压,经整流滤波后再由稳压电路稳压获得直流电源,其最大的缺点在于当负载较小时,其大部分功率消耗在稳压管或者其他并联稳压电路上,待机损耗很大,效率很低,而且因为稳压电路消耗功率较大,这限制了电源的输出功率, 所以基于电容限流分压的稳压电源的功率做不大;另外一个缺点是整流滤波后,直流电压实际上全由稳压管承受,一旦稳压管失效,直流电压将直接加到负载上,有可能立即将负载电路烧坏,这种电容限流降压型电源既无法满足高效率的要求,也不适合用来做待机电源[4,5]。

由此可见,上述三种类型的电源电路都无法满足低损耗的要求,不适合作为待机电源。目前大多数使用的电源都存在轻载或者待机状态下效率急剧下降的问题,但轻载或者待机状态又是电器很常见的工作状态[6,7,8,9]。因此本文提出了一种电容分压型低功耗待机电源,其空载能耗可以低于1W,优于常见的待机电源, 并且在实现降低待机损耗功能的同时还能无功补偿。

1待机电源原理分析

本设计从降低待机损耗出发,原理如图1所示, 其核心部分是电容分压整流,它由分压电容C1和C2、 整流电路、保护电路(压敏电阻VDR1)、稳压滤波电路(二极管DW1)和电解电容C3组成。

220V市电ACin经过分压电容C1和C2分压,获得低压交流电,根据电容分压原理,其有效值为

式中,ACin为交流输入市电有效值,ACin经全桥整流滤波后,得到未经稳压和隔离的直流电压V0,不考虑整流二极管的压降,则空载时直流电压为

通过分析可知,短路时,最大短路电流为

式中,ω为交流市电角频率。电路带负载时,由最大传输原理,输出功率逐渐增大时,其最大功率输出发生在0.5V0时,此时电流

当输出电压V0较高时,由于电容C1两端的电压微降,会产生系数K。如果想要把电容分压电路应用到稳压电源作为待机电源,只需要将输出电压控制在0.5V0和V0之间[10,11,12]。图中的稳压管DW1和压敏电阻VDR1都是用来保护电路。在实际应用中DW1的取值比V0最大值略高一些,用来吸收电路分压后可能出现的脉冲电压,或者电源电路在极端情况下(例如刚断电又通电情况下)所产生的瞬态电压,以保护IC不会超过极限电压而损坏[13,14]。在正常工作时,由于取值比V0的最大值略高,所以DW1上没有电流流过,即DW1并不耗电。

2电路设计与仿真验证

2.1应用电路设计

在图1的基础上,设计了一个实例应用电路,按照常规的待机电路,一般是通过驱动继电器将家用电器与交流市电接通,从而使其由待机状态进入正常工作状态。在本设计中采用电容分压整流滤波,在隔离型开关电源电路之前为继电器供电,为了保证继电器能可靠吸合,在继电器吸合之前,该电压应略高于继电器的额定电压。此外,一旦继电器吸合,会引起整流电路的输出电压略有下降,这将使继电器的工作电流随之减少,这也刚好满足继电器吸合后维持电流要比吸合电流小的情形。最重要的一点在于继电器吸合后,维持电压电流同时降低,这就大大降低了维持继电器吸合所消耗的功率。待机状态节能,进入正常工作后时也节能,这正是本设计最大的优点。

在分析上述低功耗待机电源工作原理的基础上, 设计了一个驱动继电器以接通电器的交流电源的实用待机电路。这个待机电路工作待机电压为5V,最大工作电流为20m A的,继电器选用24V,驱动电流约为30m A。因此在设计电路时,电容分压取电电路的最大工作电流I0取(30+20)m A,即整流输出50m A, 空载输出电压选为30V(略高于继电器额定电压)即可满足要求继电器和待机电路电流要求,电路如图2所示。

根据式(3)得到C1=1.45μF,取C1=1.5μF。根据式(2)得到C2=15μF,二极管D1和电容C4构成典型的RCD缓冲吸收电路,负责吸收开关管Q1关断时线圈上的感应过电压,从而保护开关管防止因为过压而导致击穿。通过控制Q1的开断来控制一次绕组L1与电源间的通断,这也是最常见的开关电源工作原理,当一次绕组的电流不停地通断时,根据电磁感应原理就会在开关变压器T1中形成变化的磁场,从而在二次绕组中感应出电压;R1为开关管导通的启动电阻,启动电阻的电压为开关管提供基极电流;L2是取样绕组,感应出的电压经整流二极管整流、C6电容滤波后形成取样电压,通过合理设计电路,使这个取样电压为负值,取样电压经过稳压二极管DW2稳压后,加至开关管Q1的基极,当二次输出电压越高时,取样电压的绝对值越大即负的越多,当这个负电压的绝对值大到一定程度后,稳压二极管会被击穿,拉低开关管的基极电位,这将推迟开关管的导通甚至关断开关管,实现控制了能量输入变压器的目的,同时控制了变压器输出电压的升高,实现了稳压输出的功能;电阻R5和电容C5串联构成正反馈支路, 通过从取样绕组中取出感应电压,加到开关管基极上,以维持振荡。二次绕组L3中的感应电压经过二极管D3整流以及C7、C8电容滤波后输出5V的电压, 就构成设计的待机电源。

此待机电路输出直流电压DCout最大工作电流为20m A,输出电压为5V,当继电器吸合时电流最大为50m A,待机损耗不到1W,已经满足要求“1W计划” 的要求。这个电路有三个明显的优点:

1)电路在空载时没有任何消耗功率的元件,空载零损耗;

2)电路能够自动限流,一旦发生短路,功耗急剧下降;

3)电路显容性,具有功率因数补偿的作用。

2.2电路仿真与分析

为了检验电路的稳定性和可靠性,在电源电压的一个周期内的不同时刻对待机电路进行投入使用,投入时间分别为0s、0.005s、0.01s、0.015s、0.02s。仿真结果如图3所示。

通过仿真可以发现,在不同的时间投入待机电路均不会引起过电压。同时,对待机电路掉电再上电过程进行了仿真,负载为感性负载,断电时间为0.1s, 即掉电时间分别为1s、1.005s、1.01s、1.015s、1.02s, 间隔0.1s上电,即上电时间为1.1s、1.105s、1.11s、 1.115s、1.12s,其结果如图4所示。

通过仿真发现,待机电路掉电再上电过程会有暂态电压出现,暂态电压的大小与上电相位有关。为了抑制这个暂态电压,在整流桥前加了压敏电阻VDR1, 在整流桥后加了稳压二极管DW1,从而抑制过电压带来的损坏。

3结束语

基于PLC低压双电源智能开关设计 篇7

双电源切换控制主要用于三相交流(380V/220V 3N 50Hz)供配电控制。这类电源切换控制多数采用继电器逻辑控制电路实现,其特点是:其输入有两路供电电源A和B对负载供电。正常工作时,只电源A对负载供电,电源B作为备用电源;当电源A发生故障时,控制系统能快速切断故障电源A,使备用电源B接通。由此存在的问题是:1)无缺相保护功能。当发生任一相或两相缺相时,由于控制系统没有缺相检测和保护切换措施,造成缺相的故障电源不能切断,正常供电电源不能及时投入,又没有相应的信号提示,这样会导致负载长时间缺相运行,造成严重后果。2)故障电源恢复正常时,系统不能自动进行反切换,要靠人工操作反切换到正常工作状态。3)由于采用继电器逻辑控制电路实现,器件和电路的故障率高。采用PLC控制时,其缺相保护主要采取的技术方案是:设置有三相缺相检测信号回路,该三相缺相检测信号回路直接取自于三相电源的主回路,即用中间继电器分别接于电源主回路A和B的U相、V相和W相单相回路中,中间继电器常开触点分别作为PLC的输入信号,即作为编制PLC的A和B三相缺相检测逻辑控制程序时的输入条件。其次,利用PLC的特殊功能模块,可以实现对电源电压的精确的检测,从而又可以实现对电源的欠压和过压检测。

1 系统方案确定

PLC的双电源开关工作时,必须只能有一个电源与负载接通,且在一路电源故障时要实现自动切换。又由于在重要的会议室、机场、宾馆等紧急供电场所,各用电设备的总功率较大,必须使用发电机设备供电。那么根据设计要求,可设计总体结构方案如图1所示。

在图1中,A为主电源,B为备用电源,分别与PLC连接,作为PLC输入检测信号。首先进行主电源A的输入检测,当PLC检测A无任意相缺相时,相应的逻辑开关会闭合,使FX2N-4A/D接受经过PLC基本单元检测后传过来的无缺相的电压信号,则随后进行A电源的三相回路欠压检测,如果此时主电源A良好的话,相应的状态指示灯会亮,说明此刻主电源状态良好,同时主电源与负载接通。在主电源A出现故障后(即主电源A出现缺相或者欠压时),此时会启动发电机,使备用电源B启动,同时主电源会自动断开。备用电源B启动后,同样要进行三相回路的缺相检测和欠压检测,检测过程同A。检测无故障后,随即实现备用电源与负载的接通。

2 系统硬件设计

2.1 电气控制方案设计

电气控制过程分析:根据总体方案框图,设计电气控制方案如图2、图3、图4和图5所示。又如图2的电气控制过程图中,KA1,KA2,KA3分别作为主电源A的三相检测(如图2所示),有且当KA1,KA2,KA3线圈同时得电时(即无任意相缺相),才会驱动KM3线圈,使动和触点KM3闭合,从而进行A的三相欠压检测(如图5所示)。又当三相欠压检测后,电压在设定范围内时,驱动KA4,使触点KA4闭合,此时主电源状态显示灯HL1亮,说明此时A电源状态良好,同时驱动KA5线圈,使动合触点KA5闭合,允许A电源的投入使用。而后KA5闭合时,使KM1得电,负载与电源A接通。其次,主电源输入检测回路(图2)中的常闭触点KA5分别与发电机启动控制回路(图3)中的延时继电器线圈和备用电源检测回路(图4)中的三相检测回路相连接。目的是,如果主电源A状态良好的话,那么常闭触点KA5会得电断开,同时发电机启动控制回路(图3)中的延时继电器线圈便不会得电,则不会启动发电机;同时在备用电源检测回路(图4)中的三相检测回路中也会由于KA5的作用,不会进行备用电源的输入检测,避免备用电源的误动,从而实现控制系统的连锁保护作用。

如图3所示的发电机启动控制回路中,在主电源故障后,由于在主电源检测回路中的KA5不能得电,KA5常闭触点不能断开,所以延时继电器线圈会得电延时闭合。在这里延时继电器的作用是防止在主电源电压波动的情况下,发电机会产生误动的动作,使发电机启动。在延时时间到了以后,即确认主电源故障无误,延时闭合触点闭合,从而实现对发电机的启动。

图4所示的备用电源检测回路,KA6,KA7,KA8分别作为备用电源B的三相检测时,有且当KA6,KA7,KA8线圈同时得电时(即无任意相缺相),才会驱动KM4线圈,使动合触点KM4闭合,从而进行B的三相欠压检测(如图5所示)。又当三相欠压检测模块FX2N-4A/D检测到电压在设定范围内时,驱动KA9,使触点KA9闭合,此时备用电源B状态显示灯HL2亮,说明此时B电源状态良好,同时驱动KA10线圈,使触点动合KA10闭合,允许B电源的投入使用。

2.2 I/O口设计

I/O口分布如表1所示。

控制(工作)状态说明:正常工作时,对于A电源,成立的条件是,三相任意相无缺相现象,同时电压的范围在指定的工作电压范围之内,此时状态指示灯HL1亮,在此情况下,即使电源B状态良好,也会因为B电源控制回路动断触点KM1的作用使B电源不会投入使用。又如果A电源出现故障的话,在A电源控制回路的KM1线圈则不会得电,那么连接在B控制回路的动断触点KM1不会动作,使B投入使用。此后,如果A电源恢复正常的话,A电源控制回路KM1线圈得电,使电源B断开,如此循环。

2.3 系统外部连线电路设计

作为输入信号的KA1、KA2、KA3、KA6、KA7、KA8分别接在PLC的X0~X6,作为输出信号的KA4、KA10、KM1、KM2、KM3、KM4分别接在PLC的Y0~Y6,对应的接线如下图6所示。FX2N-4A/D在接受外部电路经降压和整流的电压信号后,转换成相应的数字信号传送到PLC中,PLC在经过相应的数字处理以实现电源的过压与欠压的检测。

3 系统软件设计

3.1 PLC控制系统程序设计主要步骤

PLC控制系统程序设计步骤主要主要可以分为五个步骤,分别为:

1)对于较为复杂的控制系统,需要绘制系统流程图,用以清楚地表明动作的顺序和条件。对于简单的控制系统可省去这一步。

2)设计梯形图。这是程序设计的关键一步。要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定得实践经验。

3)根据梯形图编制语句表程序清单。

4)用程序编程器键入到PLC得用户存储器中,并检查键入的程序是否正确。

5)对程序进行调试和修改,直到满足要求为止。

主电源检测过程:PLC初始化→判断主电源A输入是否缺相→无缺相则进行主电源A的过压与欠压检测→主电源状态良好→主电源投入使用→与负载接通。备用电源的检测过程:A有缺相或有过压与欠压现象时,经延时后确认无误,起动发电机→进行备用电源B的缺相检测→进行备用电源B的过压与欠压检测→备用电源状态良好→备用电源投入使用,与负载接通。相应控制软件流程图如图7所示:

3.3 梯形图设计

PLC梯形图如图8所示(选用FX2N系列PLC),三相缺相检测采样信号回路中,作为U1和U2的三相缺相检测的开关量采样信号的KA1-KA3和KA6-KA8,其常开触点分别作用于PLC的输入端的XO-X2、X3-X5。在PLC梯形图程序中,辅助继电器Y0作为三相电源U1的三相缺相检测,其接通条件为常开输入XO、X1和X2的“与”逻辑;同理,内部中间继电器Y3作为三相电源U2的三相缺相检测,其接通条件为常开输入X3、X4和X5的“与”逻辑。

4 结束语

在满足控制要求的前提下,力求使控制系统简单、经济,使用及维修方便;保证控制系统的安全、可靠;考虑到生产的发展和工艺的改进,在选择PLC时,应适当留有裕量。其次,如果以提高产品产量和安全为目标,则应将系统可靠性放在设计的重点;如果要求系统改善信息管理,则应将系统通信能力与总线网络设计加以强化。并且系统可以扩展无线发射模块,将检测的信息及时地发到安全控制中心,能为保护人生和财产安全做到很好的保障。

参考文献

[1]张鹤鸣,刘耀元,张辉先.可编程控制器原理及应用教程(第二版)[M].北京大学出版社,2011.

[2]赵全利.PLC基础及应用教程(三菱FX2N系列)[M].机械工业出版社.2011.

[3]李海,崔雪.电工技术[M]..武汉大学出版社2011.

[4]张宪.电工技术(电工学I)[M].国防工业出版社,2003.

低压电源在口腔技工桌中的应用研究 篇8

关键词：口腔实训,技工桌,低压供电,用电安全,节能

1 引言

各种导线常被电蜡刀烫坏,普通电蜡刀在使用过程中常会发生短路,酒精灯长时间连续使用有爆炸的危险,技工打磨机的主机由于过负荷而烧坏等,这些是口腔修复实训室常遇到的安全问题。因此,将口腔修复修复技工桌设计为24V低压的供电系统,减少口腔技工桌上的电源线的数量,避免220V的电源线存在,以保证口腔修复实训用电安全,同时可以直接使用清洁的太阳能及风能,达到节能、环保、安全的目的。

2 口腔技工桌上常使用的电器参数分析

2.1 技工打磨机

牙科技工打磨机由主机及手柄组成,手柄是0～32V的,主机具有供电及控制的功能,供电系统是将220V的生活用电变为30V的低压电,满足打磨机手柄的需要,控制系统由调速、调极及过流保护装置组成。

2.2 电蜡刀

电蜡刀是电能及热能转换器,目前普通的电蜡刀由电烙铁改造而成,一般不可调温;专用电蜡刀可调温,使用220V的电源,有降压供电装置,及调温装置,输出电源为5.0～12.0V,功率为1.5～6.0W,但价格较高。

2.3 台灯

使用220V的节能灯管照明,一般在30W左右。

2.4 吸尘器

使用220V的电机,功率一般数百瓦。

2.5 总功率

总功率为800～2000W。

3 口腔技工桌供电的改进思路

现在的技工使用的是220V电源供电,配有220V吸尘器及220V的节能灯,留有220V的电源接口供220V的电器(打磨机、蜡刀等)使用。但是口腔技工使用的电器基本上使用低压直流输出电源,吸尘器及照明也可以改用低压产品,尤其是照明可以使用LED灯,是直流电源驱动,驱动电压低,功率小,耗电量少,节能省电,同时LED灯照明具有无闪烁,无紫外线,热辐射极低,对人眼无危害等优点[1]。由于成本的原因,现在常用的普通电蜡刀多由电烙铁改装而成,一般为15W以上,由于电烙铁是设计用来焊接金属的,须达到金属焊料的温度,常用焊锡的熔点一般在180～300℃之间[2];而常用的牙用蜡的熔点在42～95℃[3],远低于焊锡的熔点,将电烙铁当做蜡刀使用,则非常浪费能源,而且由于温度过高会使蜡气化产生有毒气体,而专用电蜡刀使用的是直流小功率的发热元件,不仅节能省电,而且调温方便。

打磨机、LED灯及低压电蜡刀都有变压装置所以可以将这些电器的变压装置进行合并,使用同一变压装置供电,减少口腔技工桌上的电源线的数量,避免220V的电源线存在,保证口腔修复实训用电安全。吸尘器也可以采用12V或24V直流吸尘器电机,这样可以使修复技工桌直接使用太阳能及风能电源供电,无需逆变器,达到安全、节能、环保、健康的用电目的(图1)。

4 口腔技工桌采用低压供电后各种电器参数设计

一台技工桌设计为:5V、5WLED节能灯,0～30V、65W技工打磨机手柄(用24V供电能够满足一般打磨需要,同时可避免初学者在使用抛光轮时忘记调速导致抛光轮破裂残片飞出导致人身伤害。使用30V的参数,主要是使手柄与其他打磨机能通用),12V、100W 吸尘器,12V、6W电烙铁,预留5V、500mA(2.5W)的USB接口,可供手机等充电用,共计总功率小于200W。

由一个220V转换为24V的直流电源适配器供电,技工桌内的电路分为DC-DC降压模块、LED灯控制模块、打磨机控制模块、低压电蜡刀调温模块及吸尘器控制模块组成,DC-DC降压模块将24V直流电源转换为12V及5V的直流电源,LED灯及USB接口由5V电源供电,打磨机直接用24V直流电源供电,低压蜡刀及吸尘器由12V直流电源供电。

控制面板上有电源指示灯、LED灯开关、打磨机手动开关、打磨机调速开关、打磨机正反转开关、吸尘器手动开关,在技工桌下方设有打磨机脚控开关接口及吸尘器膝控开关。

由于采用24V直流供电,故很容易与光风互补发电系统匹配,无需逆变器。一台技工桌可以由一台300W风力发电机及100W光伏组件配上相应的控制器给两个100Ah、12V蓄电池充电,即可满足需要。多台技工桌,可以使用一个较大功率的电源适配器供电、或使用大功率的光风互补发电系统供电。

5 讨论分析

根据《安全电压JB 3805-83》标准规定,安全电压的定义为防止触电事故而采用的由特定电源供电的电压系列。安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V、6V。通常说的安全电压,是指36V以下的电压。本设计采用的是24V直流电供电,相对220V生活用电来说更安全,但是当出汗的手或湿润的手接触24V电还是有危险的,另外口腔技工打磨金属等产生的金属粉尘导电也会增加触电的危险,所以24V不是绝对安全电压,故在电路中必须采取防直接接触带电体的保护措施[4]。

控制模块与降压模块放在一起,由于降压模块产热大,影响控制模块的工作。将降压模块与控制模块分开,保证控制模块正常工作。

由于使用统一的电源适配器,故在口腔技工桌上减少电源线的的数量,尤其是220V的电源线存在,保证了口腔修复实训用电安全,同时可以直接使用清洁的太阳能及风能,达到节能、环保、安全的目的。由于减少了打磨机主机及其电源线、调温电蜡刀的主机及其电源线,可以使技工桌桌面更简洁。

由于节能电器的使用,使得总功率可以控制在200W以下,远低于一般技工桌800～2000W的总功率。

6 结语

将口腔技工桌220V的交流电源供电改为24V直流电源供电,减少了口腔技工桌上的电源线的数量,尤其是避免220V的电源线存在,避免引发人身触电事故,保证了口腔修复实训用电安全,使技工桌桌面更简洁,使技工桌的总功率大幅度降低,同时可以直接使用清洁的太阳能及风能,最终达到节能、环保、安全、健康的目的。

参考文献

[1]宋冬灵.LED灯应用及展望[J].科技之窗,2011(9):123～124.

[2]李德涛.量具修理[M].沈阳:辽宁人民出版社,1963.

[3]张敏,陈治清.口腔材料学[M].3版.北京:人民卫生出版社,2003.

低压电源 篇9

在线性稳压器中, 电源控制端起开关作用。当电源控制端为高电平时, 稳压器处于正常工作状态;为低电平时, 稳压器处于待机节电状态。

1 电路结构

低压差线性稳压器如图1所示。电路主要包括以下几部分:电源控制电路、电压基准电路、误差放大电路、取样电阻、输出调整管M0和短路保护电路。VIN是线性稳压器的输入端, 也是整个电路的电源。电源控制端VON/OFF控制电路的开启和关闭。当VON/OFF端为高电平时, 电路处于正常工作状态;当VON/OFF端为低电平时, 整个内部电路停止工作, 由于在输出端VOUT和地VSS之间取样电阻的存在, VOUT端将输出VSS电平, 稳压器处于待机节电状态。

图2是电源控制电路内部电路图。它由一组反相器组成, 与普通反相器不同的是, 为了降低反相器中NMOS和PMOS同时导通时电路的功耗, 减小VON/OFF从高电平向低电平转换时输出的延迟时间, 加入了M3管、M5管、电阻R1和R2。另外, 由于VON/OFF端没有内部上拉和内部下拉电路, 因此VON/OFF端不能悬空。不使用电源控制功能时, 应当把VON/OFF端连接到VIN端, 以避免M6漏端的负逻辑。

2 电路工作原理

2.1 M75管的作用

对于一个普通反相器, 当输入电平高于NMOS阈值电压VTHN而又低于PMOS阈值电压VTHP时, NMOS和PMOS管都处于导通状态, 漏电流会比较大。而在本电路中, 当M1、M50管同时导通时, M75管和电阻R2一起对M50管的漏端电位起下拉作用, 使得M50管的漏端电位低于NMOS阈值电压, 使M51管截止, 然后经过下级反相器反相, M6漏端输出为高电平 (VIN) 。此时稳压器其他模块电路正常工作。

M75管是耗尽型的MOS管。它在这里起到两个作用。一个作用是和电阻R2一起下拉M 5 0管的漏端电位, 在M 1、M50管同时导通的情况下, 使M50管的漏端电位为低。另一个作用是限制M 1、M50同时导通时的电流。

2.2 M3管的作用

当VON/OFF端从高电平向低电平转变过程中, 电阻R1下拉M51管漏端电位, 使M3管迅速导通, M50管的漏端由低电平迅速变为高电平, 内部电路停止工作。M3管的存在减小了VON/OFF从高电平向低电平转换时输出的延迟时间。

2.3 反相器链的设计

图2中, M4～M6、M52～M54组成了三级反相器。用多个反相器级联是为了提高驱动容性负载的能力, 同时又使延迟时间最小。M7～M10、M21、M22、M35管是电压基准电路和误差放大电路中的MOS管, 工作在线性区, 它们相当于电源控制电路的电容负载。

设计M4～M6、M52～M54管的尺寸, 使电路延迟最小。用单个反相器驱动负载电容, 延迟时间为

如果采用N级反相器来驱动, 每一级反相器的尺寸比前一级增大A倍 (即每一个MOS管的宽度增大A倍) , 也就是每一级反相器的输入电容比前一级增大A倍。选择合适的A和N, 就可以得到最小延迟。

假设负载电容Cload是最后一级反相器的输入电容的A倍, 则

最后一级反相器的负载电容=Ci n 1·

其中, Cin1是第一级反相器的输入电容。整理 (2) 式得到

反相器链的总延迟为

把式 (3) 代入式 (4) 得到

将式 (5) 对N求导, 可以得到最小延迟时的N值为

对于本电路, Cl o a d为M 7～M 1 0、M21、M22、M35管的等效输入电容:

设第一级反相器中NMOS的宽长分别为W、L, PMOS的宽长分别为2.2W、L, 则第一级输入电容为, Cin1=[ (2.2W×L) P+ (W×L) N]×COX。如果设计成三级反相器, 据式 (6) , 得到

计算得W×L=1。第一级反相器的NMOS管取W=2μm, L=0.5μm, PMOS管取W=4.4μm L=0.5μm。把结果带入 (3) 式, 得A=2.7。所以第二级反相器的NMOS管取W=8μm, L=2μm, PMOS管取W=17.5μm, L=2μm。得到M4～M52、M6～M54管的新尺寸为

3 仿真结果

对R2=90KΩ进行仿真, 结果如图3所示。在图3中, 曲线 (1) 表示VO N/OFF电压从0～5V线性变化。曲线 (2) 表示流过M75管上的电流与电压VON/OFF的关系。可以看到, A段:M50管处于截止状态, 流过M75管上的电流为零;B段:电源从关闭到开启的瞬间, 存在一个瞬间充电电流, 峰值约为33 uA;C段:M1、M50管都处于导通状态, 电流被M75和R2限制在1.8μA;D段:M1处于截止状态, 流过M75管上的电流为零。

根据上面的分析和计算结果, 图4给出了电源控制端的仿真结果。在图4中, 曲线 (1) 表示VON/OFF电压从0～5V线性变化。曲线 (2) 表示当V O N/OFF=1V时, VOUT端电压迅速从低电平VSS翻转为高电平VIN。

4 结论

根据计算得到的器件宽长比, 采用0.5μm标准CMOS工艺, 通过Hspice仿真, 在典型工作条件下仿真结果:当电源控制端电压大于1V时, 稳压电路处于正常工作状态, 当电源控制端电压小于1V时, 稳压电路处于待机节电状态。电源控制电路静态功耗小于2μA, 响应延迟小于10ns。

摘要：设计了一种应用于低压差线性稳压器的电源控制电路。该电路结构简单, 功耗低, 响应迅速, 可采用0.5μm标准CMOS工艺实现。仿真结果表明, 当电源控制端电压大于1V时, 稳压电路处于正常工作状态, 当电源控制端电压小于1V时, 稳压电路处于待机节电状态。电源控制电路静态功耗小于2μA, 响应延迟小于10ns。

关键词：低压差,线性稳压器,电源控制

参考文献

[1]P.E.Allen.CMOS模拟电路设计.北京:电子工业出版社.2002

低压电源 篇10

1 工艺要求

正常情况下,两台变压器分列运行,母线I、II段均带电,1ZK、2ZK都保持在合闸状态。电压继电器1~4YJ得电。3ZK处于热备用状态,通过转换SA来实现3ZK自动投入或手动投入。SA接通LOGO!,母联开关实现自动投入,SA断开LOGO!,母联实现手动电动操作。1ZK、2ZK可以实现手动合闸自动跳闸,操作电源采用两段相互交叉供电。母线分段空气开关3ZK,由电动机操作实现自动合闸,其操作电源可由两段母线中任一母线段供电。断路器接线图如图1所示。

2 LOGO!接线及I/O地址分配

控制元件采用西门子公司的LOGO!230RC,8输入4输出。I1~I4为I、II段母线的电压检测,由电压继电器1~4YJ的常闭触点进行输入。I5~I7为断路器的位置检测,由其本身的常闭辅助触点1ZK、2ZK、3ZK进行输入。输出触点Q1驱动3ZK的电动机转动,带动机构储能,设定输出为10s;Q2驱动3ZK的合闸电磁铁吸合;Q3、Q4驱动1ZK、2ZK的分闸线圈吸合。Q1、Q2、Q3均设定输出时间为3s,使合闸电磁铁和分闸线圈能及时断电。

3 LOGO!内部编程

LOGO!内部程序如图2所示。LOGO!输入输出及CFW15断路器端子接线图如图3所示。

当I段线路出现故障时,母线I段电压消失,其常闭触点1YJ、2YJ闭合,I1、I2输入为1,使Q3输出为1,驱动I段断路器跳闸。当II段保持足够的电压时,即3YJ、4YJ无失电,使I3、I4输入为0,通过逻辑电路使Q2输出为1,驱动3ZK的合闸电磁铁吸合,实现备用电源自动投入。如果线路为持续性故障,3ZK再次分断,则I段母线的分断使逻辑块B008无法再次输出为1,使得3ZK不能再次合闸,保证只动作一次。3ZK每次分断后,Q1都会有10s的输出为1,使3ZK的电动机转动,带动机构储能,以实现下一次的快速自动投入。

4 应用效果