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五种经典电源电路介绍中芯巨能电子元器件

发布时间:2024/8/3 10:22:31   
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Ⅰ.电源

1、3~25V电压可调稳压电路

该稳压电源可调范围可在3.5V~25V之间任意设定,输出电流大,采用可调齐纳管电路,输出电压良好且稳定。

工作原理:R1经过整流、滤波后,向稳压管基极提供直流电压,使稳压管导通。当V1激活时,电压通过RP和R2激活V2,然后激活V3。V1、V2、V3的发射极和集电极电压此时不发生变化(其作用与稳压管相同);改变RP可以产生稳定的输出电压;R1、RP、R2、R3的比值决定了该电路的输出电压值。

元件选择:

变压器T选用80W~W,输入ACV,输出双绕组AC28V。

FU1选择1A,FU2选择3A~5A。

VD1、VD2选用6A02。

RP采用1W左右的普通电位器,阻值K~K。

C1选用0μF/35V电解电容,C2、C3选用0.1μF独石电容,C4选用μF/35V电解电容。

R1选择~Ω/0.1W~1W,R2、R4、R5选择10KΩ、1/8W。

V1选择2N,V2选择3DG或2SC,V3选择3CG12或3CG80。

3~25V电压可调稳压电路

图片13~25V电压可调稳压电路

2、10A3~15V稳压可调电源电路

如果没有稳压电源,就不可能检修计算机或电子产品。下图所示为直流电压可在3至15伏之间连续调节、最大电流为10安培的稳压电源。采用TL标准电压源集成电路,稳压更精准。如果没有特殊需要,基本可以满足典型的维护使用。该电路如下图所示。

图片A3~15V稳压可调电源电路

其工作原理分为两部分:固定5V1.5A稳压电源电路和3~15V连续可调的高精度大电流稳压电路。

第一部分的电路非常简单。C1电解电容将变压器次级8V交流电压通过硅桥QL1整流后的直流电压进行滤波,然后5V三端稳压块LM可以在输出端提供固定电压,无需任何调节。检修电脑板时,可用此5V1A稳压电源作为内部电源。

第二部分与常规串联稳压电源类似,只不过采用了具有温度补偿特性的高精度标准电压源集成电路TL,简化了电路,降低了成本,提高了稳压性能。

图中电阻R4、稳压管TL、电位器R3产生一个不断可调的恒压源,为BG2的基极提供参考电压。稳压管TL的稳定性是由稳压值决定的,稳压值是连续可调的。如果要提高压电电源的可调电压范围,可以改变R4和R3的阻值,但变压器的次级电压也要提高。

变压器的功率可以根据输出电流来调节,次级电压在15伏左右。桥式整流整流管QL采用15-20A硅桥,结构紧凑,中心有安装螺丝,可以直接放在机箱铝板上,有利于散热。

调节管采用大电流NPN型金属壳硅管。如果机箱允许的话,由于发热量大,可以买一个大的散热器来增加散热面积。如果不需要大量电流,则可以使用较低的功率。通过使用硅管可以减小体积。

滤波方面,并联了3个50V0uF电解电容C5、C7,使大电流输出更加稳定。此外,应该大量获得该电容器。50V0uF也用于识别容量较小的。最好不要使用它。当电压频繁波动或长时间不使用时,很容易出现故障。

最后,还需要考虑电源变压器。如果你没有能力自己绕线又找不到,可以用现成的W以上的开关电源来更换变压器。以这种方式可以进一步提高电压调节性能,同时保持较低的生产成本。其他电子元件没有特殊要求,安装后无需大量调整即可顺利运行。

二.开关电源

1.PWM开关电源集成控制IC-UC工作原理

UC的内部框图和引脚图如下图所示。UC采用脉宽控制调制模式,工作频率固定。共有8个引脚。以下是各个引脚的功能:

1该引脚为误差放大器的输出端,采用外接阻容元件来改善误差放大器的增益和频率特性。

反馈电压输入端位于第二引脚。该引脚的电压与误差放大器非反相端子的2.5V参考电压进行比较,以生成误差电压,该误差电压控制脉冲宽度。

3该引脚为电流检测输入端点。当检测电压超过1V时,脉冲宽度变短,导致电源间歇工作。

4、计时端为引脚,外部阻容时间常数f=1.8/(RTCT)决定内部振荡器的工作频率。公共接地端是脚。

6该引脚为推挽输出端,内部有图腾柱,上升下降持续时间仅为50ns,驱动能力为1A。

7引脚为直流电源供电端,芯片功耗15mW;具有欠压、过压锁定功能。

8该引脚为可负载50mA的5V参考电压输出端。

图3UC内部框图

UC是一款性能卓越、应用广泛、布局简单的PWM开关电源集成控制器。由于只有一个输出端子,多用于音频端子控制的开关电源。

UC的电压输入端为7脚,起始电压范围为16-34V。当电源打开且VCC为16V时,输入电压施密特比较器向5V蕨调节器提供高电平,从而产生5V参考电压。电压。Vcc可以在10V到34V之间变化而不改变电路的工作状态,直到施密特比较器翻转到高电平(芯片开始工作后)。当Vcc低于10V时,施密特比较器翻转回低电平,电路停止工作。

当参考电压源有5V参考电压输出时,参考电压检测逻辑比较器达到高电平信号至输出电路。同时,振荡器将根据引脚4外部的Rt和Ct参数,发出f=/Rt.Ct振荡信号。该信号将直接连接到图腾柱电路的输入,而另一个信号将添加到PWM脉冲中宽度到RS触发器的设置。电流检测比较器的输出端与RS型PWM脉宽调制器的位端R端连接。占空比调节控制端为R端。当R端电压升高时,Q端脉冲展宽,6脚发出的脉冲宽度也展宽(占空比增大);当R端电压下降时,Q端脉冲变窄,6脚发出的脉冲宽度也变窄(占空比减小);当R端电压下降时,Q端脉冲变窄,从6脚发出的脉冲宽度也变窄(占空比减小)。

该图描绘了UC每个点的时序。只有E点为高电平时才有信号输出,a、b点均为高电平时,d点发送高电平,c点发送低电平;否则,d点发送低电平,c点发送高电平。②输出电压采样信号,也称为反馈信号,通常与该引脚相连。当2脚电压上升时,1脚电压下降,R端电压也下降,使6脚脉冲变小;另一方面,引脚6上的脉冲变宽。

电流检测端为3脚;通常在功率管的源极或发射极串联一个微小电阻采样电阻;流经开关管的电流转化为电压,然后引入环境引脚。当负载短路或其他因素导致功率管电流增大,采样电阻上电压超过1V时,6脚停止脉冲输出,从而保护功率管不被损坏。

图4颗PWM开关电源集成控制IC-UC

2、TOPP组成的12V、20W开关直流稳压电源电路

由TOPP组成的12V、20W开关直流稳压电源电路如图所示。

该电路包括两块集成电路:TOPP三端单片开关电源(IC1)和PCA线性光耦合器(IC2)。交流电经UR、Cl整流滤波后产生直流高压Ui,为高频变压器T的初级绕组供电。

VDz1和VD1通过将漏感引起的电压尖峰钳位至安全水平来降低振铃电压。VDz1采用反向击穿电压为V的P6KE瞬态电压抑制器,VDL采用反向击穿电压为1A/V的UF超快恢复二极管。

V、C2、L1、C3对次级绕组电压进行整流滤波,产生12V输出电压Uo。VDz2稳压Uz2、光耦中LED的正向压降UF、R1上的压降之和决定了Uo值。

改变高频变压器的匝数比和VDz2的稳压设置,可得到不同的输出电压。为了协助轻负载时的负载调节,R2和VDz2为12V输出提供幻象负载。反馈绕组电压经VD3、C4整流滤波后给出TOPP所需的偏置电压。通过R2和VDz2调节控制端电流,改变输出占空比,实现电压调节。

共模扼流线圈L2可以最小化由连接到D端子的高压开关波形的初级绕组产生的共模漏电流。C7为保护电容,用于滤除原、副边绕组耦合电容产生的干扰。初级绕组电流的基波和谐波产生差模漏电流,该差模漏电流通过C6减小。C5可以确定自启动频率并滤除提供给控制端的峰值电流。它还与R1和R3一起补偿控制环路。

图5TOPP构成的12V、20W开关直流稳压电源电路

该电源主要技术指标如下:

交流输入电压范围u=85~V;

输入电网频率fLl=47~Hz;

输出电压(Io=1.67A)Uo=12V;

最大输出电流IOM=1.67A;

连续输出功率Po=20W(TA=25℃,或15W(TA=50℃);

电压调节率η=78%;

最大输出纹波电压±60mV;

工作温度范围TA=0~50℃。

三.直流-直流电源

1.3V转+5V、+12V电路

大多数电池供电的便携式电子产品都采用低电源电压,减少了电池的使用数量,有助于实现减小产品尺寸和重量的目标。因此,常用35%V作为工作电压。稳压电源对于维持电路运行的稳定性和准确性至关重要。

当电路采用5V工作电压但需要更高的工作电压时,设计人员的工作变得更具挑战性。本文介绍了一种通过组合两个升压模块和仅两块电池来解决此问题的电路。

该电路外围元件少,体积小,重量轻,能可靠地输出+5V和+12V,适合便携式电子设备的需要。+5V电源最大输出电流为60mA,+12V电源最大输出电流为5mA。

图63V转+5V、+12V电路

该电路如上图所示。它由两个升压模块组成:AH和FP。当采用3V供电时,AH升压模块具有1.2-3V输入和5V输出,可输出mA电流。FP是一款SMD升压模块,输入电压为46%,设定输出电压为V,最大输出电流为40mA。断电控制端子AH、FP均为电平控制。

两节1.5V碱性电池输出3V电压给AH,AH输出+5V电压,其中一颗为5V输出,另一颗输入到FP产生28-30V电压,再经稳压管稳压输出+12V电压。

通过改变稳压管的稳压值可以实现不同的输出电压,如图所示,应用灵活度高。FP上的控制断电端子是5pin。停电时,用电量几乎为零。当5pin加高电平2.5V时电源开启;当5pin加低电平0.4v时,电源关闭。

2.使用MC制作3.6V转9V电路

工作状态:

带负载,输出9.88V、50.2mA,输入3.65V、.7mA,效率72%(相当于mAH电池待机三年以上)。

工作原理:

IC的6脚无电源,空载时停止工作。输入端3.65V工作电流仅为18uA。(相当于mAH电池待机三年以上)。当有负载时(Q1有Ieb电流),的EC极导通,IC上电。负载(类似于电池)的存在与否决定了IC是否工作。使用IC作为电压转换器效率很高,并且输出稳定。

这个电路可以通过增加更多的功率来改进,可以用作“无需开关的4.2V转5V移动电源”。您可以使用电池盒作为手机的备用电源。

图7使用MC制作3.6V转9V电路

四.充电电路

1.LM碱性电池充电器电路

当谈到碱性电池是否可以充电时,有两种观点。有人认为它可以充电,而且效果很大。有些人声称它不应该充电,而且电池说明表明存在爆炸的风险。碱性电池可以充电,充电次数通常在30到50次之间。

事实上,掌握充电程序已经产生了两种截然不同的结果。首先也是最重要的是,碱性电池无疑是可以充电的。同时,该电池的描述指出,碱性电池不可充电,充电可能会导致爆炸。

这同样是正确的,尽管这里的短语“可能”会导致爆炸。也可以理解为制造商的自我保护免责声明。给碱性电池充电时,温度至关重要。只要电池能够在不达到高温的情况下充电,就可以有效地完成充电过程。正确的充电技术需要考虑一些因素:

小电流50MA;

但充1.7V,却放1.3V。

在尝试充电程序后,一些人明确表示无法充电。充电器通常是造成无法充电、功耗低、漏液、爆炸等问题的罪魁祸首。有些快速充电器的充电电流如果大于ma,电池温度会极高,摸起来很烫,会漏光,严重的还会爆炸。

有些人用镍氢充电电池充电器给电池充电。自动充电停止功能不适用于低成本充电器。如果电池长时间过度充电,就会泄漏并爆炸。更好的充电器提供自动充电停止功能,尽管镍氢充电电池的充电停止电压通常设置为1.42V,而碱性电池的满电压在1.7V左右。

这样一来,如果电压太低,就会出现电池无法充电的情况,而且耗电时间短,影响不大。然后是电池,这意味着您不应该等到电池完全没电才充电。结果,再好的电池,充电三五次,效果依然平平。

一般推荐使用电压不低于1.3V的南孚碱性电池。如果你想给碱性电池充电,你需要一个充电电流约为50毫安、充电截止电压约为1.7伏的充电器。看看家里的充电器。

市场上有特殊的碱性电池充电器,通常称为专利设备。实际上,充电电压为1.7V,电流为50ma,电路很简单。我使用手头的LM和TL部件创建了一个基本电路。当截止电压达到1.67V时,充电自动终止。只需要两块钱。为了那些可能感兴趣的人的利益。

图8LM碱性电池充电器电路

特征:

开路电压1.5V;

工作温度范围在-20℃至60℃之间,适合高寒地区使用;

大电流连续放电容量约为酸性锌锰电池的5倍。

它还具有优异的低温放电性能。充电次数通常少于30次,从10到20次不等。它需要独特的充电器,而且很容易失去充电能力。

2、2.75W中功率USB充电器电路

该设计中使用了PowerIntegrations的LinkSwitch系列的LNKDG。该设计适用于手机或类似的USB充电器应用,例如手机电池充电器、USB充电器或任何需要恒压/恒流特性的应用。

交流输入经二极管D1至D4整流,直流经电容器C1和C2滤波。为了降低差模传输的EMI噪声,L1、C1和C2构成了型滤波器。这些技术与PowerIntegrations的变压器E屏蔽技术相结合,使该设计能够轻松满足ENB类传导EMI要求,并具有足够的余量,而无需使用Y电容器。RF1线绕电阻器是防火、易熔的,可提供重要的故障保护以及限制启动期间的浪涌电流。

图92.75W中功率USB充电器电路

U1由可选偏置电源供电,从而将空载功耗降至40mW以下,如图所示。电缆压降补偿量由旁路电容C4的值决定。1F的补偿值对应于0.3、24AWGUSB输出电缆。(10F电容器可根据USB输出电缆的0.49、26AWG规格进行调整。)

在恒压阶段通过开关控制来调节输出电压。通过跳过开关周期,输出电压得以维持。可以调整启用与禁用周期的比率以维持调节。这也使得在整个负载范围内优化转换器的效率成为可能。轻负载(涓流充电)下的电流限制也会降低,以降低变压器磁通密度,从而减少可闻噪声和开关损耗。电流限制将随着负载电流的增加而增加,并且将跳过更少的周期。

当不再跳过任何开关周期(达到最大功率点)时,LinkSwitch-II中的控制器将切换到恒流模式。当负载电流需要增加甚至更多时,输出电压将会下降。FB引脚电压受输出电压下降的影响。

为了防止漏感引起的漏极电压尖峰,D5、R2、R3和C3构建了RCD-R钳位电路。为了消除漏感引起的漏极电压波形振荡,电阻R3具有相当大的值,这可以防止关断期间过度振荡并降低传导EMI。

次级由二极管D7整流,并由二极管C7滤波。C6和R7协同工作,通过限制D7上的瞬态电压尖峰来最大限度地减少传导和辐射EMI。当充电器与交流电源断开时,电阻器R8和齐纳二极管VR1形成输出假负载,确保空载时的输出电压在可接受的范围内,并且电池不会完全放电。反馈电阻器R5和R6设置恒压级的最大工作频率和输出电压。

Ⅴ.恒流源

1、三线恒流源驱动电路

温度传感器Pt0由恒流源驱动电路驱动,将其检测到的温度变化的电阻信号转换为可量化的电压信号。本系统所需恒流源应输出电流恒定,温度稳定性好,输出电阻大,输出电流小于0.5mA(Pt0的上限,无自热效应),负载一端接地,负载端接地。其中,输出电流的极性可以改变。

由于温度对集成运放参数的影响小于对晶体管或场效应管参数的影响,因此由集成运放组成的恒流源具有优越的稳定性和更高的恒流性能。它已被广泛采用,特别是在负载一端必须接地的情况下。因此,图2显示了双运算放大器恒流源。UA1为加法器,UA2为跟随器,UA1、UA2均采用OP07双极性运算放大器,具有低噪声、低失调、高开环增益的特点。

图10三线恒流源驱动电路

假设图2中参考电阻Rref的上端和下端电位为Va和Vb,Va是同相加法器的输出。当使用电阻器R1=R2和R3=R4时,获得Va=VREFx+Vb,从而产生恒定电流。源的输出电流为:

图11

双运放恒流源具有以下显着特点:

负载可接地;

当运算放大器由双电源供电时,输出电流为双极性。

通过改变输入参考VREF或调整参考电阻Rref0的大小,可以简单地获得稳定的小电流和补偿校准,通过改变输入参考VREF或调整参考电阻的大小,可以容易地获得恒定电流电阻Rref0。

由于阻值不匹配,参考电阻Rref0两端的电压会受到驱动负载端电压Vb的影响。同时,由于是恒流源,当负载变化时,Vb无疑会发生变化,影响恒流源的稳定性。显然,对于高精度恒流源来说,这是不可接受的。因此,四个电阻R1、R2、R3、R4之间的失配应尽可能小,并且每对电阻之间失配的量和方向应一致。实际中,可以筛选大量同批次的精密电阻,选出阻值接近的4个电阻。

2、开关电源型高耐压恒流源电路

该仪器的制造需要使用能够在0至3兆欧电阻范围内产生1MA电流的连续电流源。其中一种是使用UC和12V电池构建的。变压器采用彩电高压包,L1用漆包线在原高压包的铁芯上绕24匝,L3采用原高压包的线圈,L2采用高压元件原始高压包。为了防止输出电压过高,L3和LM组成限压电路。开路输出电压可通过调节R10来调节。

图12开关电源型高耐压恒流源电路



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