电源工程师设想全攻略:根底电路图锦集

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kanwenda
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本文网罗了稳压电源、DCDC转换电源、开关电源、充电电路、恒流源相关的典范电路材料,为工程师供给最新颖的电路图参考材料。

一、稳压电源

1、3~25V电压可调稳压电路图

此稳压电源可调范畴在3.5V~25V之间肆意调理,输出电流大,并接纳可调稳压管式电路,从而得到满意平稳的输出电压。

工做原理:经整流滤波后曲流电压由R1供给给调整管的基极,使调整管导通,在V1导通时电压颠末RP、R2使V2导通,接着V3也导通,那时V1、V2、 V3的发射极和集电极电压不再变革(其感化完全与稳压管一样)。调理RP,可得到平稳的输出电压,R1、RP、R2与R3比值决定本电路输出的电压值。

元器件选择:变压器T选用80W~100W,输入AC220V,输出双绕组AC28V。FU1选用1A,FU2选用3A~5A。VD1、VD2选用 6A02。RP选用1W摆布通俗电位器,阻值为250K~330K,C1选用3300µF/35V电解电容,C2、C3选用0.1µF独石电容,C4选用 470µF/35V电解电容。R1选用180~220Ω/0.1W~1W,R2、R4、R5选用10KΩ、1/8W。V1选用2N3055,V2选用 3DG180或2SC3953,V3选用3CG12或3CG80

2、10A3~15V稳压可调电源电路图

无论检修电脑仍是电子造做都离不开稳压电源,下面介绍一款曲流电压从3V到15V持续可调的稳压电源,更大电流可达10A,该电路用了具有温度抵偿特征的,高精度的尺度电压源集成电路TL431,使稳压精度更高,若是没有特殊要求,根本能满足一般维修利用,电路见下图。

其工做原理分两部门,第一部门是一路固定的5V1.5A稳压电源电路。第二部门是另一路由3至15V持续可调的高精度大电流稳压电路。第一路的电路十分简单,由变压器次级8V交换电压通过硅桥QL1整流后的曲流电压经C1电解电容滤波后,再由5V三端稳压块LM7805不消做任何调整就可在输出端产生固定的5V1A稳压电源,那个电源在检修电脑板时完全能够当做内部电源利用。第二部门与通俗串联型稳压电源根本不异,所差别的是利用了具有温度抵偿特征的,高精度的尺度电压源集成电路TL431,所以使电路简化,成本降低,而稳压性能却很高。图中电阻R4,稳压管TL431,电位器R3构成一个持续可调得恒压源,为BG2基极供给基准电压,稳压管TL431的稳压值持续可调,那个稳压值决定了稳压电源的更大输出电压,若是你想把可调电压范畴扩大,能够改动R4 和R3的电阻值,当然变压器的次级电压也要进步。变压器的功率可按照输出电流灵敏掌握,次级电压15V摆布。桥式整流用的整流管QL用15-20A硅桥,构造紧凑,中间有固定螺丝,能够间接固定在机壳的铝板上,有利散热。调整管用的是大电流NPN型金属壳硅管,因为它的发热量很大,若是机箱允许,尽量购置大的散热片,扩大散热面积,若是不需要大电流,也能够换用功率小一点的硅管,如许能够做的体积小一些。滤波用50V4700uF电解电容C5和C7别离用三只并联,使大电流输出更不变,别的那个电容要买体积相对大一点的,那些体积较小的同样标注50V4700uF尽量不消,当碰到电压颠簸频繁,或长时间不消,容易失效。最初再说一下电源变压器,若是没有才能本身绕造,有买不到现成的,能够买一块现成的200W以上的开关电源取代变压器,如许稳压性能还可进一步进步,造做成本却差不太多,其它电子元件无特殊要求,安拆完成后不消太大调整就可一般工做。

二、开关电源

1、PWM开关电源集成控造IC-UC3842工做原理

UC3842工做原理

下图为UC3842 内部框图和引脚图,UC3842 接纳固定工做频次脉冲宽度可控调造体例,共有8 个引脚,各脚功用如下:①脚是误差放大器的输出端,外接阻容元件用于改善误差放大器的增益和频次特征;②脚是反应电压输入端,此脚电压与误差放大器同相端的2.5V 基准电压停止比力,产生误差电压,从而控造脉冲宽度;③脚为电流检测输入端, 当检测电压超越1V时缩小脉冲宽度使电源处于间罢工做形态;④脚为按时端,内部振荡器的工做频次由外接的阻容时间常数决定,f=1.8/(RT×CT);⑤脚为公共地端;⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动才能为±1A ;⑦脚是曲流电源供电端,具有欠、过压锁定功用,芯片功耗为15mW;⑧脚为5V 基准电压输出端,有50mA 的负载才能。

UC3842 内部原理框图

UC3842是一种性能优良、应用普遍、构造较简单的PWM开关电源集成控造器,因为它只要一个输出端,所以次要用于音端控造的开关电源。

UC3842 7脚为电压输入端,其启动电压范畴为16-34V。在电源启动时,VCC﹤16V,输入电压施密物比力器输出为0,此时无基准电压产生,电路不工做;当 Vcc﹥16V时输入电压施密特比力器送出高电平到5V蕨稳压器,产生5V基准电压,此电压一方面供销内部电路工做,另一方面通过⑧脚向外部供给参考电压。一旦施密特比力器翻转为高电平(芯片起头工做以后),Vcc能够在10V-34V范畴内变革而不影响电路的工做形态。当Vcc低于10V时,施密特比力器又翻转为低电平,电路停行工做。

当基准稳压源有5V基准电压输出时,基准电压检测逻辑比力器即达出高电平信号到输出电路。同时,振荡器将按照④脚外接Rt、Ct参数产生 f=/Rt.Ct的振荡信号,此信号一路间接加到图腾柱电路的输入端,另一路加到PWM脉宽市造RS触发器的置位端,RS型PWN脉宽调造器的R端接电流检测比力器输出端。R端为占空调理控造端,当R电压上升时,Q端脉冲加宽,同时⑥脚送出脉宽也加宽(占空比增加);当R端电压下降时,Q端脉冲变窄,同时 ⑥脚送出脉宽也变变窄(占空比减小)。UC3842各点时序如图所示,只要当E点为高电日常平凡才有信号输出 ,而且a、b点全为高电日常平凡,d点才送出高电平,c点送出低电平,不然d点送出低电平,c点送出高电平。②脚一般接输出电压取样信号,也称反应信号。当② 脚电压上升时,①脚电压将下降,R端电压亦随之下降,于是⑥脚脉冲变窄;反之,⑥脚脉冲变宽。③脚为电传播感端,凡是在功率管的源极或发射极串入一小阻值取样电阻,将流过开关管的电流转为电压,并将此电压引入境脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加,并使取样电阻上的电压超越1V时,⑥脚就停行脉冲输出,如许就能够有效的庇护功率管不受损坏。

2、TOP224P构成的12V、20W开关曲流稳压电源电路

由TOP224P构成的 12V、20W开关曲流稳压电源电路如图所示。电路中利用两片集成电路:TOP224P型三端单片开关电源(IC1),PC817A型线性光耦合器 (IC2)。交换电源颠末UR和Cl整流滤波后产生曲流高压Ui,给高频变压器T的一次绕组供电。VDz1和VD1能将漏感产生的尖峰电压钳位到平安值, 并能衰减振铃电压。VDz1接纳反向击穿电压为200V的P6KE200型瞬态电压制造器,VDl选用1A/600V的UF4005型超快恢复二极管。二 次绕组电压通过V砬、C2、Ll和C3整流滤波,获得12V输出电压Uo。Uo值是由VDz2不变电压Uz2、光耦中LED的正向压降UF、R1上的压降 那三者之和来设定的。改动高频变压器的匝数比和VDz2的稳压值,还可获得其他输出电压值。R2和VDz2五还为12V输出供给一个假负载,用以进步轻载 时的负载调整率。反应绕组电压经VD3和C4整流滤波后,供应TOP224P所需偏压。由R2和VDz2来调理控造端电流,通过改动输出占空比到达稳压目 的。共模扼流圈L2能减小由一次绕组接D端的高压开关波形所产生的共模泄露电流。C7为庇护电容,用于滤掉由一次、二次绕组耦合电容引起的干扰。C6可减 小由一次绕组电流的基波与谐波所产生的差模泄露电流。C5不只能滤除加在控造端上的尖峰电流,并且决定自启动频次,它还与R1、R3一路对控造回路停止抵偿。

本电源次要手艺目标如下:

交换输人电压范畴:u=85~265V;

输入电网频次:fLl=47~440Hz;

输出电压(Io=1.67A):Uo=12V;

更大输出电流:IOM=1.67A;

持续输出功率:Po=20W(TA=25℃,或15W(TA=50℃);

电压调整率:η=78%;

输出纹波电压的更大值:±60mV;

工做温度范畴:TA=0~50℃。

三、DC-DC电源

1、3V转+5V、+12V的电路图

由电池供电的便携式电子产物一般都接纳低电源电压,如许可削减电池数量,到达减小产物尺寸及重量的目标,故一般常用3~5V做为工做电压,为包管电路工做的不变性及精度,要求接纳稳压电源供电。若电路接纳5V工做电压,但另需一个较高的工做电压,那往往使设想者为难。本文介绍一种接纳两块升压模块构成的电路可处理那一难题,而且只要两节电池供电。

该电路的特点是外围元件少、尺寸小、重量轻、输出+5V、+12V都是不变的,满足便携式电子产物的要求。+5V电源可输出60mA,+12V电源更大输出电流为5mA。

该电路如上图所示。它由AH805升压模块及FP106升压模块构成。AH805是一种输入1.2~3V,输出5V的升压模块,在3V供电时可输出 100mA电流。FP106是贴片式升压模块,输入4~6V,输出固定电压为29±1V,输出电流可达40mA,AH805及FP106都是一个电平控造的封闭电源控造端。

两节1.5V碱性电池输出的3V电压输入AH805,AH805输出+5V电压,其一路做5V输出,另一路输入FP106使其产生28~30V电压,经稳压管稳压后输出+12V电压。

从图中能够看出,只要改动稳压管的稳压值,即可获得差别的输出电压,利用非常灵敏。FP106的第⑤脚为控造电源封闭端,在封闭电源时,耗电几乎为零,当第⑤脚加高电平》2.5V时,电源导通;当第⑤脚加低电平<0.4V时,电源被封闭。能够用电路来控造或手动控造,若不需控造时,第⑤脚与第 ⑧脚毗连。

2、用MC34063做3.6V电转9V电路图

工做形态:

无负载:

输入:3.65V、18uA(相当600mAH的电池待机三年多)

有负载:

输出:9.88V、50.2mA,输入:3.65V、186.7mA,效率为72%

工做原理:

无负载时,IC的 6脚没有电,停行工做,输入端3.65V工做电流只要18uA(相当600mAH的电池待机三年多)!

当有负载时(Q1有Ieb电流),8550的EC极导通,IC得电工做。

IC能否工做是由能否有负载决定的,就相当一组电池。

用IC做电压转换效率高,输出不变!

那个电路加点改良,增加功率能够做“不需开关的4.2V转5V挪动电源”。能够用个电池盒做手机的后备电源!

我的电感是用0.3mm的线在1cm的工字磁芯上绕约30匝。我觉得那磁芯用得偏大了,他的空间还没有绕上一半。

四、充电电路

1、lm358碱性电池充电器电路图

碱性电池能否充电的问题,有两种差别的说法。有的说能够充,效果十分好。有的说绝对不克不及充,电池申明提醒了会有爆炸的危险。事实上,碱性电池确可充电,充电次数一般为30-50次摆布。

现实上是因为在充电办法上的掌握,招致了判然不同的两种后果。起首 ,碱性电池能够充电是毋庸置疑的,同时,在电池的申明中,都提到碱性电池不成充电,充电可能招致爆炸。那也是没错的,但是留意那里的用词是“可能”招致爆炸。你也能够理解为厂家的一种免责性的自我庇护声明。碱性电池充电的关键是温度。只要能做到对电池充电时不呈现高温,就能够顺利地完成充电过程,准确的充电办法要求有几点:

1.小电流50MA

2.不外充1.7V,不外放1.3V

一些人测验考试充电理论后,斩钉截铁地说不克不及充电,之所以呈现充不进电、用电时间短、漏液、爆炸等问题,大都是充电器的问题,若是充电器充电电流太大,远超越 50ma,如一些快速充电器充电电流在200ma以上,间接的后果是电池温度很高,摸上去烫手,轻则会漏液,严峻的就会爆炸。

有的人利用镍氢充电电池充电器来充,低档的充电器没有主动停充功用,长时间的充电招致电池过充也会呈现漏液和爆炸。好一点的充电器有主动停充功用,但停充电压一般设定为镍氢充电电池的1.42V,而碱性电池充满电压约为1.7V。因而,电压太低,觉得上就是充不进电,用电时间短,没什么效果。再有就是电池不外放指的是不要比及电池完全没电再充电,如许操做,再好的电池也就能充三、五次,且效果差。

一般建议用南孚碱性电池电压不低于1.3V。所以,你若是筹算对碱性电池充电,必需要有一个合格的充电器,充电电流50ma摆布,充电截行电压1.7V摆布。看看你家的充电器吧。

市道上有卖碱性电池公用充电器的,所谓专利产物。现实上就是充电电压1.7V电流50ma的简单电路。操纵手边现有的零件LM358和TL431,我做了个简单电路,截行电压1.67V主动停充,成本两元罢了。供感兴趣的伴侣参考。

相关申明:

碱锰充电电池:是在碱性锌锰电池的根底上开展起来的,因为应用了无汞化的锌粉及新型添加剂,故又称为无汞碱锰电池。那种电池在不改动原碱性电池放电特征的同时,又能充电利用几十次到几百次,比力经济实惠。

碱性锌锰电池简称碱锰电池,它是在1882年研造胜利,1912年就已开发,到了1949年才投产问世。人们发现,当用KOH电解量溶液取代NH4Cl做电解量时,无论是电解量仍是构造上都有较大变革,电池的比能量和放电电流都能得到显著的进步。

它的特点:

1.开路电压为1.5V;

2.工做温度范畴宽在-20℃~60℃之间,适于高寒地域利用;

3.大电流持续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍摆布;

4.它的低温放电性能也很好。

充电次数在30次以内,一般10-20次,需要出格充电器,极为容易丧失充电才能。

2、2.75W中功率USB充电器电路图

该设想接纳了Power Integrations的LinkSwitch系列产物LNK613DG。那种设想十分合适手机或类似的USB充电器应用,包罗手机电池充电器、USB 充电器或任何有恒压/恒流特征要求的应用。

在电路中,二极管D1至 D4对AC输入停止整流,电容C1和C2对DC停止滤波。L1、C1和C2构成一个π型滤波器,对差模传导EMI噪声停止衰减。那些与Power Integrations的变压器E-sheild?手艺相连系,使本设想能以充沛的裕量轻松满足EN55022 B级传导EMI要求,且无需Y电容。防火、可熔、绕线式电阻RF1供给严峻毛病庇护,并可限造启动期间产生的浪涌电流。

图1显示U1通过可选偏置电源实现供电,如许能够将空载功耗降低到40 mW以下。旁路电容C4的值决定电缆压降抵偿的数量。1μF的值对应于对一条0.3 Ω、24 AWG USB输出电缆的抵偿。(10 μF电容对0.49 Ω、26 AWG USB输出电缆停止抵偿。)

在恒压阶段,输出电压通过开关控造停止调理。输出电压通过跳过开关周期得以维持。通过调整使能与制止周期的比例,能够维持稳压。那也能够使转换器的效率在整个负载范畴内得到优化。轻载(涓流充电)前提下,还会降低电流限流点以减小变压器磁通密度,进而降低音频噪音和开关损耗。跟着负载电流的增大,电流限流点也将升高,跳过的周期也越来越少。

当不再跳过任何开关周期时(到达更大功率点),LinkSwitch-II内的控造器将切换到恒流形式。需要进一步进步负载电流时,输出电压将会随之下降。输出电压的下降反映在FB引脚电压上。做为对FB引脚电压下降的响应,开关频次将线性下降,从而实现恒流输出。

D5、R2、R3和C3构成RCD-R箝位电路,用于限造漏感引起的漏极电压尖峰。电阻R3拥有相对较大的值,用于制止漏感引起的漏极电压波形振荡,如许能够避免关断期间的过度振荡,从而降低传导EMI。

二极管D7对次级停止整流,C7对其停止滤波。C6和R7能够配合限造D7上的瞬态电压尖峰,并降低传导及辐射EMI。电阻R8和齐纳二极管 VR1构成一个输出假负载,能够确保空载时的输出电压处于可承受的限造范畴内,并确保充电器从AC市电断开时电池不会完全放电。反应电阻R5和R6设定更大工做频次与恒压阶段的输出电压。

五、恒流源

1、浅谈若何设想三线造恒流源驱动电路

恒流源驱动电路负责驱动温度传感器Pt1000,将其感知的随温度变革的电阻信号转换成可丈量的电压信号。本系统中,所需恒流源要具有输出电流恒定,温度不变性好,输出电阻很大,输出电流小于0.5 mA(Pt1000无自热效应的上限),负载一端接地,输出电流极性可改动等特点。

因为温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响显著,由集成运放构成的恒流源具有不变性更好、恒流性能更高的长处。尤其在负载一端需要接地的场所,获得了普遍应用。所以接纳图2所示的双运放恒流源。此中放大器UA1构成加法器,UA2构成跟从器,UA1、UA2均选用低噪声、低失调、高开环增益双极性运算放大器OP07。

设图2中参考电阻Rref上下两头的电位别离Va和Vb,Va即为同相加法器UA1的输出,当取电阻R1=R2,R3=R4时,则Va=VREFx+Vb,故恒流源的输出电流就为:

由此可见该双运放恒流源具有以下显著特点:

1)负载可接地;2)当运放为双电源供电时,输出电流为双极性;3)恒定电流大小通过改动输入参考基准VREF或调整参考电阻Rref0的大小来实现,很容易得到不变的小电流和抵偿校准。

因为电阻的失配,参考电阻Rref0的两头电压将会遭到其驱动负载的端电压Vb的影响。同时因为是恒流源,Vb必定会随负载的变革而变革,从而就会影响恒流源的不变性。显然那对高精度的恒流源是不克不及承受的。所以R1,R2,R3,R4那4个电阻的拔取原则是失配要尽量的小,且每对电阻的失配大小标的目的要一致。现实中,能够对大量统一批次的细密电阻停止挑选,选出此中阻值接近的4个电阻。

2、开关电源式高耐压恒流源电路图

研造仪器需要一个能在0到3兆欧姆电阻上产生1MA电流的恒流源,用UC3845连系12V蓄电池设想了一个,变压器接纳彩色电视机高压包,此中L1用漆包线在原高压包磁心上绕24匝,L3借助本来高压包的一个线圈,L2借助高压包的高压部门。L3和LM393构成限压电路,限造输出电压过高,调理R10 能够调理开路输出电压。

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