B+电源稳压电路

B+电源稳压电路（精选4篇）

B+电源稳压电路 第1篇

晋煤集团早期自主研制的一款矿用隔爆兼本安电源,其电路核心器件使用了三端稳压器LM317,基于LM317的本安电源电路结构框图见图1。

图1中,在LM317的外围电路设计上需要外接二极管用作保护电路,且后级稳压电路需连接调整端旁路电容来抑制纹波。当输入为AC127 V(+10%,-25%),工频变压器(额定输出AC30 V)输出电压变化范围约为AC22.5 V～33 V,经过整流滤波后,输出DC32 V～46 V。根据LM317三端稳压器输入输出压差不小于3 V,按照直流本安输出12 V计算,当电源电压为额定输入时,预稳压三端稳压器的压差约为18 V,功率消耗达到40%以上,限流与稳压单元约耗能30%,此时,电源整体效率不足30%,并且加装的散热片大大增加了电源电路板尺寸,进而影响了电源体积。因此,虽然该电路实现简单,但电源体积大、效率低。

2基于TOP234Y的本安电源电路设计

为了提高电源效率,我们对该电源进行了改进设计。电路设计中,主要应用了PI公司生产的集成电力电子开关器件TOP234Y作为电源的前级稳压电路核心器件,应用LINEAR公司生产的LT1086作为电源两级限流、两级稳压电路的核心器件。

TOP234Y器件功能非常强大,可实现电源电压的过压和欠压保护,当电源发生短路故障(直流输出或变压器原边短路)时,能够自动封锁PWM输出,直到故障消除。LT1086是低压差正向可调三端稳压器,其输出电流可达1.5 A,最大电流条件下,压差不超过1.5 V,该三端稳压器内部包含短路保护,并且引脚完全兼容LM317三端稳压器件[1]。

基于TOP234Y和LT1086的电源电路结构框图见图2。图2中增加的EMI滤波器模块为电磁兼容设计;包括高频变压器与TOP234Y等器件的前级稳压电路能够提供不小于40 W的直流稳定输出,其效率可以达到80%以上。由于前级稳压电路输出直流电压范围宽,因此可设计实现多种电压等级直流本安输出,能够满足煤矿井下对直流本安电源的各种规格需求。此外,由于TOP234Y的固有特性,使得交流输入电压范围拓宽至85 V～265 V。按照输出本安12 V电压计算,主要以LT1086组成的限流稳压单元耗能30%左右,设计的电路板效率可达到50%以上。

3基于集成开关稳压器件的本安电源电路设计

当今,电子技术、电源技术发展日新月异,半导体集成工艺、水平不断提高,由国际知名厂商推出的具有优越性能的集成开关稳压器件逐步成为用户使用的首选。其中,像TI公司的PT系列、国家半导体公司的易电源系列集成开关稳压器件都具有规格全、集成度高、可靠性好等特点。图3为基于集成开关稳压器件的本安电源电路结构框图。

集成开关稳压器件一般都具有输入直流电压范围宽(18 V～70 V)、集成度高、体积小、效率高(80%以上)等优点,采用该类器件设计的前级稳压电路具有结构简单的显著特点。同时,典型的低压差三端稳压器件在电流800 mA时压差减小到1 V左右,使用低压差三端稳压器设计的限流稳压环节消耗功率大幅度减小[2]。但是从实际应用来看,一方面高的集成度限制了器件的最大功率输出,另外,相对较高的成本也是不容忽视的问题。目前,从总体上来看,使用该原理设计的矿用本安电源在低功率输出应用场合取得了较好的实验效果。

4结论

综上所述,基于线性原理设计的矿用本安电源电路结构简单、易于实现且纹波指标小,但是体积相对较大,效率明显较低;虽然开关电源电路结构复杂,但其在体积、效率等方面的优势较为明显。煤矿井下实际应用中,在矿用电源的设计选型上,应综合考虑性能、参数、体积、价格等因素,选择相匹配的方案。

摘要：介绍了晋煤集团自主开发研制并成功应用于煤矿井下的矿用隔爆兼本安电源,给出了该电源的两种改进设计方案,结合电源的电路原理结构简图,在分析几种不同设计方案电源参数和电路特点的基础上,得出了相关结论。

关键词：本安电源,稳压器件,易电源

参考文献

[1]阎蕾.TOP234Y在矿用本安电源中的应用[J].电子元器件应用,2009,11(12):26-28.

直流稳压电源整流电路工作原理浅述 第2篇

电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成了直流稳压电源。如图1所示:

电网供给的交流电压u1 (220V, 50Hz) 经电源变压器降压后, 得到交流电压u2, 再由整流电路变换成大小随时间变化、方向不变的脉动电压u3, 其交流分量用滤波器滤去, 即可得到较平直的直流电压u1。

2 直流稳压电源整流电路

2.1 单相桥式整流电路

单相桥式整流电路由四个二极管接成电桥, 如图2所示, 我们先来分析它的工作情况。

2.1.1 工作原理

将交流转换为直流的电路就是单相桥式整流电路, 如图3示。

在分析整流电路时, 整流电路中, 具有单向导电性的二极管起开关的作用。根据电路图3可知:

当正半周时, 二极管D1、D3导通, 在负载电阻上得到正弦波的正半周。当在变压器副边电压u的正半周时, 其极性为上正下负, 即a电位高于b点, 二极管D1和D3导通, D2和D4截止, 电流i1的通路是a~D1~R2~D3~b。这时, 负载电阻RL上得到一个半波电压。

当负半周时, 二极管D2、D4导通, 在负载电阻上得到正弦波的负半周。当在电压u的负半周时, 变压器副边的极性为上负下正, 即b点的电位高于a点。因此, D1和D3截止, D2和D4导通, 电流i2的通路是b→D2→RL→D4→a。同样, 在负载电阻上得到一个半波电压。

在负载电阻上正、负半周经过合成, 得到的是同一个方向的单向脉动电压。单相桥式整流电路的波形图见图4。

2.1.2 参数计算

根据图4可知, 等效输出电压是单相脉动电压, 其平均值与直流电压等效。

流过负载的脉动电压包含直流分量与交流分量, 用傅里叶分析脉动电压, 此时谐波分量中的二次谐波幅度最大。脉动系数S定义为二次谐波的幅值与平均值的比值。

2.1.3 单相桥式整流电路的负载特性曲线

单相桥式整流电路的负载特性曲线是指输出电压与负载电流之间的关系

该曲线如图5所示, 曲线的斜率代表了整流电路的内阻。

2.2 电容滤波器

2.2.1 滤波的概念

滤波电路是通过利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同, 实现滤波。电容器C对直流开路, 对交流阻抗小, 故C应与负载两端并联。电感器L对直流阻抗小, 对交流阻抗大, 故L应与负载串联。经滤波电路既可保留直流分量, 又可滤掉部分交流分量, 改变了直交流成分的比例, 减小了电路的脉动系数, 提高了直流电压的质量。

2.2.2 电容滤波电路

现以单相桥式整流电容滤波电路为例来说明。电容滤波电路如图6所示, 在负载电阻上并联了一个滤波电容C。

2.2.3 滤波原理

若v2处于正半周, 二极管D1、D3导通, 变压器次端电压v2给电容器C充电。此时C相当于与v2并联, 其输出波形与v2一致, 是正弦波。

当v2到达ωt=π/2时, 开始下降。先假设二极管关断, 电容C就要以指数规律向负载RL放电。指数放电起始点的放电速率很大。刚过ωt=π/2时正弦曲线下降的速率很缓慢, 二极管仍然出于导通状态。超过ωt=π/2后的某个点时正弦曲线下降的速率越来越快, 当刚超过指数曲线起始放电速率时二极管关闭。故在t2到t3时刻, 二极管导电, C充电, Vi=Vo按正弦规律变化;t1到t2时刻二极管关断, Vi=Vo按指数曲线下降, RLC为放电时间常数。电容滤波过程如图7示。

需要指出的是, 当放电时间常数RLC增加时, t1点要右移, t2点要左移, 二极管关断时间加长, 导通角减小;反之, RLC减少时, 导通角增加。显然。当RL很小, 即IL很大时, 电容滤波的效果不好, 见图8滤波曲线中的2。反之, 当RL很大, 即IL很小时, 尽管C较小, RLC仍很大, 电容滤波的效果也很好, 见滤波曲线中的3。所以电容滤波适合输出电流较小的场合。

2.2.4 电容滤波电路参数计算

由于决定输出电压的因素较多, 对于电容滤波电路的计算比较繁琐。实际工程中有详细的曲线可供参阅, 估算方法为:

一种是用锯齿波近似表示, 即

另一种是在的条件下, 近似为VO=1.2V2。

2.2.5 外特性

整流滤波电路中, 输出直流电压VO随负载电流IO的变化关系曲线如图9所示。

摘要：直流稳压电源通常是利用二极管等单向导电器件, 将电网输送的50HZ、220V的交流电整流为单向流动的脉动直流电, 再经滤波电路将脉动电压中的交流成分量滤除, 然后经稳压电路输出电压大小可调稳压性能优良的直流电源。

关键词：直流稳压电源,单相桥式整流电路,整流

参考文献

[1]秦曾煌.电工学[M].北京:高等教育出版社, 2002.

B+电源稳压电路 第3篇

1系统总体设计

其系统方框图如图1所示。

本设计选用推挽式功率变换器[1],该功率变换器主要由开关管和高频变压器组成,其工作原理是利用开关管的交替导通和截止使高频变压器原边产生交变电流, 以电磁耦合的方式将能量传递给高频变压器副边,用以驱动直流负载。

AC输入220 V(经过整流滤波之后大约是DC 20~ 29 V),输出20~36 V,这是一个DC-DC升压过程。

如图2所示为推挽式开关电源的典型电路。电路使用两个开关管VT1和VT2,两个开关管在脉宽调制集成控制器SG3525的控制下交替的导通与截止,在变压器T次级绕组得到升压的方波脉冲,经整流滤波后变为所需要的直流电压。这种电路结构的特点是:对称性结构,脉冲变压器的原边是两个对称线圈,两只开关管对称且轮流通断。

2电路设计

设计思路:利用AT89S51单片机扩展D/A转换器, 不断检测电源的输出电压,根据电源输出电压与基准电压值之差,由单片机控制PWM芯片调整D/A转换器的输出,间接控制电源的工作。这种方式中单片机已加入到电源的反馈环中,代替原来的比较放大环节。该开关电源以AT89S51单片机为控制芯片,通过单片机调节控制开关电源输出电压的步进,步进增减为1 V。单片机输出的数字信号通过DAC0832转换为模拟信号,该模拟信号作为开关控制芯片SG3525第二管脚的基准电压,SG3525根据基准电压的变化自动产生PWM控制脉冲,调节开关管的输出脉宽,从而达到调节输出电压的目的[2]。实现了开关电源的可靠工作。如图3所示为控制部分电路连接图。

由于本设计采用AT89S51单片机,它本身不带D/A转换器,经转换后输出信号为数字信号,而PWM芯片SG3525采用模拟信号控制,故需要经过D/A转换,再把模拟信号与SG3525的第二引脚即同相输入端相连给SG3525提供基准电源。本设计采用P0口为8位数据传输口,单片机的振荡电路采用内部时钟电路:利用AT89S51单片机的内部一个高增益的反相放大器,把一个晶振和两个电容器组成自激振荡电路,接于XTAL1和XTAL2之间。这样振荡器发出的脉冲直接送入内部时钟电路,该系统中晶振选用石英晶体,振荡频率为12 MHz,电容器为33 p F电容,XTAL1,XTAL2为单片机提供频率为12 MHz的频率,RST是系统复位,系统复位后使单片机开始工作。由于输出单极性模拟电压为-5 V, 参考基准点电压为+5 V,还需要加一个运算放大器LM741,R13和R14都取10 kΩ,其电路图如图3所示。

控制芯片SG3525的应用电路如图4所示,电源控制芯片SG3525的第11,14脚交替输出触发脉冲,控制VT1,VT2交替导通,实现电源的工作。

此过程将前端的直流信号转变成交流信号,再经过输出整流和滤波电容将交流转变成直流[3],完成整个变换过程。

输出电压的可调整与稳压控制:开关电源是借助晶体管的开/关来实现能量交换的,其输出控制由晶体管的导通时间决定,本文采用PWM控制晶体管导通的占空比。单片机输出的数字信号通过DAC0832转换为模拟信号, 该模拟信号作为开关控制芯片SG3525第二管脚的基准电压,SG3525根据基准电压的变化自动产生PWM控制脉冲,调节开关管的输出脉宽。要提高输出电压,只需调宽控制脉冲有效电平的宽度即可。同理,其稳压过程也是基于此原理。

3软件程序的设计

软件流程图如图5所示。AT89S51单片机内部具有2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口,看门狗(WDT)电路,片内时钟振荡器。可以灵活地配置给各模块使用以及工作于低功耗模式,大大降低控制电路的功耗提高整体效率;SG3525作为单片集成PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出驱动为推拉输出形式,增加了驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能, 频率可调,同时能限制最大占空比。使得整个电路不需要任何扩展就能完成对电源输出电压的实时采集、 PWM输出。

本设计的电路结构极为简单。软件采用C语言编写,整个程序包括的子模块有:按键消抖模块、A/D电压采集模块和PWM波控制模块等几个部分。

开机时单片机初始化,两数码管均显示0,负载上没有电压,当按下键盘上任一键,就使单片机的程序进入外部中断1,在此中断服务程序中,先延时消除按键的抖动,再判断是否有键按下,无键按下就返回主程序, 有键按下了,根据按下键的键号来产生相应的操作,执行完后返回主程序。按K1键来判断要调整的数位,每按一次,数码管显示00和01不断的交替,00表示要调整的是十位,01表示要调整的是个位。按K2键,使相应的数位加1,按K3键,使相应的数位减1,两数码管分别显示电压的调节的过程,用寄存器R3保存十位数值,用寄存器R5保存个位数值。通过按K2和K3调出一个数据,当按下K4时,将R3和R5两个寄存器中的数组成一个十进数送DAC0832,完成数模转换。在程序中用寄存器R3和R5存数,有利于十进制数的两位分别调试和组合[5]。程序中用到外部中断0和外部中断1,外部中断0用来在数控电源的输出电流过大时,起保护作用。关闭D/A转换。由于过流保护作用的重要性,它的中断优先等级设为高级。外中断1用在4个按键的操作上,分别是数位选择键K1,增加键K2,减少键K3和D/A转换键K4[5]。

按键消抖模块:当检测到按键状态变化后,先等待10 ms左右的延时时间,让抖动消失后再进行1次按键状态检测,如果与刚才检测到的状态相同,就可以确认按键已经稳定的动作。通过AT89S51实现负载电压的设定与显示。A/D电压采集模块:通过DAC0832的8位A/D转换模块,对系统输出的电压值进行采集。

PWM波控制模块:利用AT89S51单片机的RAM定时计数器的比较功能,产生驱动MOSFET的信号,对系统输出电压进行控制,使输出电压稳定。

4实验结果

本文设计了基于AT89S51控制的一种开关电源。 该电路可以将交流电变换成直流电,通过SG3525芯片的控制实现自动稳压的功能,得到幅度稳定、波形优良、 频率稳定的电压。采用脉宽调制(PWM)方式。为了降低电磁干扰,开关频率设计为53 k Hz。在设计中控制芯片采用SG3525、驱动电路采用脉冲变压器隔离的推挽功率放大电路,实验得到波形如图6所示。输出电压Uo为2~36 V可调,最大输出电流Imax=1.8 A。DC-DC转换器的效率η==8899%。

5结语

B型超声诊断仪器电源电路故障检修 第4篇

目前常用的B超系统的扫描方式可分为线阵扫描和相控扇扫两种。线阵扫描B超系统的基本原理是将若干组超声换能器依直线排列, 由控制系统控制, 连续依次激励各组换能器, 形成扫描波束。同时, 换能器接收回波信号。当前一组换能器完全接收回波后, 下一相邻组换能器, 才开始工作。同时, 采用相控技术进行波束聚焦, 使得回波信号得到增强, 并将其送到信号处理系统, 信号处理系统再将回波信号根据需要进行处理后, 变成视频信号输出, 供给显示器, 图像记录仪进行记录。相控扇扫B超系统的原理与线阵扫描B超系统的原理相同, 不同之处只是换能器的扫描控制方式。相控扇扫是利用控制器, 按特定的时差规律顺序, 使换能器被等级差时间延迟的激励脉冲激发发射超声波, 通过不同相位超声波的功率叠加, 形成特定角度的波束, 改变各换能器的发射相位差, 可以使波束角度改变, 形成扇扫波束。下面就以相控阵超声系统为例, 分析B型超声系统的主要结构和原理;可分为两大部分, 即控制系统部分和成像系统部分。控制器系统部分是整个系统控制中心, 它接受操作者的控制命令。成像系统又由扫描器子系统和扫描转换器子系统两部分组成, 在扫描器子系统分配器单元及前端处理器单元能根据需要选择相应的探头, 对探头发送激励电压, 并且接受相应的回波信号, 延时电路是扫描器的心脏部分, 它分成粗延时和细延时两部分, 提供发射和接收时聚焦和相控所需要的延时, 图像检测电路和多普勒检测电路包括二维M方式下成像所需要的所有滤波和检测电路, 以及对多普勒信号和血流信号进行检测处理, 产生的超声回波合成信号供给扫描转换器子系统进行进一步处理。TGC电路产生对应于TGC前控制面版上设定的电压并为延时电路提供时钟信号。

2 B型超声诊断仪器电源电路分析

任何一台机器的正常工作, 需要相应的可靠电源支持。电源质量的好坏直接决定了机器的工作稳定性。作为B超这样的高档诊断显像设备, 电源质量的好坏更决定了其图像质量的高低。在此, 以东芝SAL-32BB超电源系统为例进行分析。东芝SAL-32BB超电源系统采用的是开关式直流稳压电源供电。使机器电源效率高、结构紧凑、整机重量轻、体积小、携带方便。

(1) 初级输入电路分析

滤波器及整流电路:交流电源经保险丝F1、F2、电源开关SWl送人由L1、L2、L3组成的电源噪声滤波器, 电源噪声滤波器将来自电源的高频噪声干扰滤除掉, 又通过双向可控硅SCRl送人整流电路D1。J1的作用是通过将其接人和断开, 使B超工作在l OOV或220V电源上。若电源电压为100V时, J1按虚线接人。由电路分析可知, 输出电压提高一倍。当电源电压为220V时, J1断开, 这就是正常的全波整流电路。软起动电路:软起动电路是为防止电源接通瞬间, 由于大容量电容的存在, 而产生浪涌电流的抑制电路。这个电路主要由元件SCRl、R1、L3组成。其原理是:双向可控硅SRCl的导通与截止由开关变压器中L3绕组中的反电势控制。电源接通瞬间双向可控硅SCRl呈断开状态, 这时流经整流桥D1的电流由于R1的存在抑制了电路浪涌电流的产生, 减少开机时大电流对元件的冲击。电阻R1的阻值只有10Ω左右, 与R4、R5 (200kΩ) 相比可忽略不计, 因此, 在双向可控硅开关操作过程中, 对电压波动的影响可忽略不计, D1的直流输出电压大约是300V。逆变器:所谓逆变就是一个由直流到交流的转变。东芝32B机逆变振荡频率大约为40k Hz。逆变电路主要由晶体管开关TRl、TR2和高频变压器T1组成。高频变压器T1采用的是具有磁饱和特性的电磁材料。利用电磁饱和性质来维持晶体管TRl、TR2的轮换开关操作。将300V直流变成约40k Hz的交变电压, 通过开关变压器的次级降为多路直流输出所需要的电压值。

(2) 次级输出电路分析

开关稳压器 (CHl-CH5) :输出电路由CHlCH6六个通道组成, 除300V电压外, CHl-CH5电路基本相同, 工作原理也基本相同。采用的是脉宽控制直流开关稳压电路。各路中都有一个集成电路IC。IC的作用是将输出电压与参考电压进行比较, 放大信号由IC的 (2) 脚采集到并通过IC的 (12) 脚将开关变压器的工作频率采集到, 同步经由IC的 (9) 脚输出。控制调整管TRl的工作状态。起到稳定调整工作电压的作用。IC还具有过流保护的作用, 当电路产生过流时, IC的 (7) 、 (8) 脚将产生在R13上的过流信号采集到, 通过IC的 (9) 输出, 使TR1截止, 以保护整个电路。各路输出的过高电压还由各路中的ZDl保护, 如5V输出电路中, 当输出电压上升到5.6V时, 则ZDl被击穿, 以保护后级负载免受损坏。300V电压电路:采用串联稳压控制电路。稳压控制电路由运算放大器ICl完成, TR3、R16-R18组成过流保护电路。CHl-CH6各路输出经L、C平滑滤波, 其中CH1-CH5又经EMI电磁滤波后送到各级负载。

3 B型超声诊断仪器电源电路故障检修

故障一:一台东芝32B B超开关电源不启动。按照机器图纸上元器件要求, 找到损坏的元件, 换上合适的元件焊接好, 检查无误后通电试机, 开关电源仍无输出。怀疑开关变压器不好, 焊下来检查, 发现开关变压器铁氧体己碎, 从东芝维修站购得一个新的开关变压器换上, 再一次检查无误后通电试机, 开关电源振荡, 但启动困难, 开关变压器咕咕叫, 无输出。分析是机器带载启动困难。所以将±5V、±15V负载插头拔下, 再通电试机, 开关变压器吱一声顺利启动, 各组输出电压正常, 在未断电的情况下, 试着将±5V, ±15V负载插头插上, 没影响机器开关电源的工作, 屏幕显示正常, 说明开关电路启动起来以后, 带载能力没问题, 只是带载启动困难, 判断是否开关电源启动激励不够, 所以, 试着将激励电阻R10上并联一个电阻, 阻值为75Ω。通电试机, 机器启动顺利, 反复启动, 工作正常。看起来更换元件, 尤其是更换了TRl、TR2和开关变压器后, 有些元件的参数也要做相应的调整。

故障二:东芝32B B超机开机图像正常, 但不出一分钟, 图像回波区上部开始出现一无图像的噪波区, 噪波区内无图像, 渐渐整幅图像淡化, 使荧屏上无回波图像。从故障现象上分析, 应是电源工作不稳定的可能性较大, 于是打开机器盖, 通电试机, 故障出现后查各直流输出端子, -15V直流电源已变成-28V, 关机, 将电压表接在-15V输出点上, 再通电, 刚开始电压为-15V, 随时间的增长, -15V开始上升, 慢慢升至-28V。此时, 屏幕上无回波, 于是关机, 将-15V电源调整管2SC3299焊下, 放在晶体管图示仪上测量, 发现此管稳定性很差, Ib电流稍一增加, 则Ic。就变化非常大, 出现软击穿。更换2SC3299, 通电试机, 机器工作正常。

摘要：超声波是一种超出人耳听力范围的声波, 发射频率在2万Hz以上, 通过人体组织后反射回来显示在荧光屏上, 形成很多亮暗不一的光点, 构成一幅切面图像来诊断疾病。由于它采用灰度调剂, 这种切面超声显像的第一英语字母为“B”, 因此称为B型超声波。在临床诊断上, 超声诊断具有对人体无损伤, 适应范围广等优点, 目前已成为不可缺少的诊断手段, 特别是以超声图像技术为基础的B型超声系统已成为医学检查普遍使用的手段, 在临床各领域的应用较为广泛。本文对B型超声诊断仪器的基本工作原理和电源电路进行了分析;并以东芝SAL-32BB超电源系统为例对电源电路故障进行了检修。希望能给同行提供一定的借鉴。

关键词：超声诊断仪,原理分析,故障检修

参考文献

[1]李朝伟, 张良才.医疗设备的检修方法探讨[J].《医疗装备》.2004年12期

[2]孙凤国.SAL-32BB超电源电路原理及故障检修3例[J].《医疗设备信息》.2002年10期

[3]张坤毅.东芝SAL-32B手提式B超电源电路改进及修理经验[J].《医疗设备信息》.2004年09期