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常用電源電路設(shè)計(jì)范文第1篇

>> 一種簡(jiǎn)易的自動(dòng)開／關(guān)機(jī)電路設(shè)計(jì) 一種自動(dòng)報(bào)靶的電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 一種基TAT89C51單片機(jī)閥島控制系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì) 一種智能燈光控制器的設(shè)計(jì) 一種自動(dòng)檢測(cè)設(shè)置死區(qū)時(shí)間的電路設(shè)計(jì) 一種用于學(xué)生寢室的自動(dòng)化節(jié)能電路設(shè)計(jì) 一種新型的低紋波DC/DC變換器電路設(shè)計(jì) 一種46 MHz Gm―C復(fù)數(shù)濾波器及其自動(dòng)頻率調(diào)諧電路設(shè)計(jì) 一種232轉(zhuǎn)紅外的電路設(shè)計(jì) 智能通電控制器電路設(shè)計(jì)研究 CAN總線溫度控制器電路設(shè)計(jì) 一種基于單片機(jī)控制的逆變電源電路設(shè)計(jì) 數(shù)字B超中時(shí)間增益控制器的硬件電路設(shè)計(jì) 分室溫控在采暖工程中的應(yīng)用設(shè)計(jì) 一種基于TMS320F2812 DSP的傳感器信號(hào)采集電路設(shè)計(jì) 一種新的二步法高速A/D轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì) 一種壓力傳感器檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 一種數(shù)字電位器電路設(shè)計(jì)與軟件實(shí)現(xiàn) 基于單片機(jī)技術(shù)的自動(dòng)定量水溫控制器的設(shè)計(jì) 一種應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)的PID控制電路設(shè)計(jì) 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：

關(guān)鍵詞：室溫控制器；采暖控制器；掉電開閥；MSP430；H橋

DOI： 10.3969/j.issn.1005-5517.2013.12.019

整個(gè)產(chǎn)品的框圖大體如圖1所示，電源部分支持12～24V交流/直流輸入，MCU采用TI的低功耗單片機(jī)MSP430，M-BUS通訊芯片采用TI的TSS721A，并做光電隔離。電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用分立的H橋方案，測(cè)溫則選用市場(chǎng)上常見的NTC熱敏電阻。

電源是基礎(chǔ)，為了能實(shí)現(xiàn)交直流兼容，適應(yīng)不同的工程電壓總線的需要（常見的有DC12V，DC24C，AC12V，AC24V等），則在電源的輸入位置（標(biāo)識(shí)L，N），加入整流橋電路，將輸入的電源全部變成直流；電源的輸入位置也引入保險(xiǎn)絲，防止工作時(shí)產(chǎn)生過流。

由于本產(chǎn)品輸入電源可以是12～24V的交/直流供電，而單片機(jī)實(shí)際需要的工作電壓低，則前后壓差大，因此為了讓單片機(jī)系統(tǒng)正常工作，本設(shè)計(jì)先將經(jīng)過橋路整流過的電源，輸入到DC/DC轉(zhuǎn)換電路后，再經(jīng)過一個(gè)LDO，轉(zhuǎn)成單片機(jī)所需的3.0V電壓。

D C / D C芯片，這里推薦使用利爾達(dá)的DC/DC芯片LSD2DC-6401ADJ，輸出電壓可調(diào)，根據(jù)VOUT=1.23*（1+R0/R11），這里Vpower輸出大約在6V左右，這個(gè)電壓主要給后端閥門工作使用。

LDO選擇：對(duì)MSP430而言，工作電壓只需要3.0V ，Vpower有6V，不能直接輸入，故在Vpower后端通過一個(gè)LDO降壓成MSP430所需要的電壓，這里選HT7530-1，HT7530-1是盛群的一款低功耗的LDO，性價(jià)比也不錯(cuò)，其特性足以滿足溫控器的需求，具體應(yīng)用電路如圖3所示。

本方案以MSP430F4152為例（也可以選用其他的MCU），利用其內(nèi)部的硬件UART與M-BUS電路通訊，軟件通訊協(xié)議，市場(chǎng)上在供熱計(jì)量領(lǐng)域應(yīng)用最多的是CJ/T188-2004規(guī)約與EN13757規(guī)約，可以根據(jù)自身的需要添加，復(fù)位電路采用普通的RC組合方式即可。

暖通領(lǐng)域里面，為了與熱量表系統(tǒng)能兼容，大多數(shù)工程采用M-Bus通訊，所以，本設(shè)計(jì)里面有線遠(yuǎn)傳通訊里面也采用此方案，具體電路如圖6所示，在M-Bus總線輸入端，加入TVS管保護(hù)；M-Bus通訊芯片采用TI的TSS721A方案；TSS721A與單片機(jī)MSP430之間的通訊用光耦隔離，由于TSS721A通訊時(shí)數(shù)據(jù)有反射，這里硬件沒有做處理，反射的數(shù)據(jù)會(huì)直接進(jìn)入MSP430，因此在對(duì)MSP430進(jìn)行通訊操作時(shí)，需對(duì)這些反射數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便保證數(shù)據(jù)通訊的正確性。

本設(shè)計(jì)選用的閥門采用的是市場(chǎng)常見的5V電動(dòng)球閥，球閥驅(qū)動(dòng)采用的是分立器件搭成的H橋驅(qū)動(dòng)，如圖7所示。H橋分為兩個(gè)半橋并分開接不同的電源，Q60的E極與Vmotor相接，Q61的E極與Vpower相接；Vmotor與Vpower用一個(gè)二極管1N4007相接。C13為1F的超級(jí)電容，用于存儲(chǔ)掉電開閥所需的能量。

常用電源電路設(shè)計(jì)范文第2篇

[關(guān)鍵詞]消防電源消防電路電路安全

中圖分類號(hào):X9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1110034-01

目前居民住宅已由實(shí)用型轉(zhuǎn)向小康型,人民生活水平不斷提高,大功率電器也逐步普及,但由于在電氣線路設(shè)計(jì)過程中忽略了安全問題,致使電氣火災(zāi)時(shí)有發(fā)生,給居民帶來了極大的損失。根據(jù)2008年火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。住宅電氣火災(zāi)占全區(qū)電氣火災(zāi)總數(shù)的60%,而且在住宅火災(zāi)起因中居于第一位。電氣線路的主要用途是用來輸送電能,其特點(diǎn)是線路長(zhǎng)、分支多,應(yīng)用范圍廣,易于接觸可燃物,一般故障較為隱蔽,難以發(fā)現(xiàn)。往往由于短路、過負(fù)荷、接觸電阻過大等原因。產(chǎn)生電火花、電弧或引起電線、電纜過熱,從而造成火災(zāi)。近年來隨著我國(guó)住宅建設(shè)和電力事業(yè)的飛速發(fā)展,住宅電氣火災(zāi)的數(shù)量也在迅速上升。

一、消防電路設(shè)計(jì)的載流里取值偏大

我國(guó)電氣設(shè)計(jì)中線路載流量和負(fù)載電流量值的選用往往失當(dāng)而偏于不安全,為此常導(dǎo)致線路過載。國(guó)際上權(quán)威性的線路載流量數(shù)值是IEC364-5-523標(biāo)準(zhǔn),但我國(guó)還沒有線路載流量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),一般電氣設(shè)計(jì)規(guī)范中線路載流量數(shù)值偏大,因此選用的線路截面與實(shí)用情況相比往往過小,留下線路過載的隱患。例如,在墻上明敷單相線路,采用常用的2.5rnm2銅芯塑料絕緣電線配電,按IEG364-5-523標(biāo)準(zhǔn),此四路的載流量應(yīng)為26A,而按我國(guó)的設(shè)計(jì)資料,這一回路的載流量卻為32A,高出25%沒有正確的線路載流量數(shù)據(jù),則很難保證線路不發(fā)生過載的危險(xiǎn)。

二、線路負(fù)荷估算偏小

我國(guó)長(zhǎng)期存在線路負(fù)荷估算偏小而導(dǎo)致線路過載短路起火的問題,這一問題尚未得到充分認(rèn)識(shí)。住宅用電的特點(diǎn)之一是負(fù)荷難以估算,隨著生活水平的迅速提高,我國(guó)住宅用電還將持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)外經(jīng)驗(yàn),必須對(duì)住宅用電增大給予充分的估計(jì),留有足夠發(fā)展余量,否則將給電氣消防安全留下無窮后患。

三、缺乏專門的電路設(shè)計(jì)規(guī)范

國(guó)際上電氣安全技術(shù)不斷完善和提高,而一些行之有效的電氣安全基本要求在我國(guó)新建和改建線路規(guī)定中卻未見到,設(shè)計(jì)與施工只能參考電力設(shè)計(jì)規(guī)范和防火手冊(cè)中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行,內(nèi)容零散,不易操作。這些都將會(huì)在我國(guó)新住宅線路和舊住宅改造線路中留一些不安全因素。

四、電路設(shè)計(jì)存在的問題

隨著用電水平不斷提高,為用電方便,避免亂拉臨時(shí)線或亂接抽座板,住宅內(nèi)電源插座的設(shè)置數(shù)量不斷增多,電源插座成了影響用電安全的主要因素。據(jù)北京市對(duì)住宅插座使用情況的一項(xiàng)調(diào)查,居民普遍反映住宅設(shè)計(jì)的固定插座數(shù)最偏少,長(zhǎng)期使用插座板的人占85.5%。插座板影響居室美觀,給日常生活帶來了很多不便,而且由于居民缺乏電氣安全知識(shí),多用雙芯單層絕緣線來接抽座板,這種電線沒有護(hù)套,易因擠壓損傷而破壞絕緣。又因不注愈加接PE線,使所接家用電器不能接地,而且市場(chǎng)銷售的插座板多為不合格產(chǎn)品。據(jù)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局公布對(duì)插頭插座的抽查結(jié)果顯示:有近四成產(chǎn)品不合格,其接觸壓力和接觸面積均不足,負(fù)荷電流稍大插座板即因接觸不良而產(chǎn)生異常高溫。因此,住宅內(nèi)亂拉電線常引起電氣火災(zāi)事故。線路分支回路過少回路過少致使每個(gè)回路所帶的負(fù)荷增大,實(shí)際上等于減小了線路截面,其結(jié)果會(huì)造成線路溫度升高,當(dāng)溫度超過導(dǎo)線的耐熱溫度時(shí)導(dǎo)線的壽命就會(huì)急劇縮短。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)字,PVC絕緣工作溫度每超過耐熱溫度8℃,其使用壽命約減少一半。舊住宅改建的電氣線路往往不是由專業(yè)人員設(shè)計(jì)的,施工隊(duì)伍更不規(guī)范,一些用戶為了舒適、安全、實(shí)用而進(jìn)行的二次電氣裝修相反比第一次更不安全,隱患更多。如,現(xiàn)在次裝修中的布線是穿PVC管,走地板下。裝地板時(shí)往往不小心破壞PVC管的保護(hù)作用,致使電線短路的現(xiàn)象較普遍。我國(guó)頒布了有關(guān)建筑室內(nèi)電氣線路必須安裝漏電保護(hù)裝置的強(qiáng)制性規(guī)定的,但住宅樓許多都未裝設(shè)漏電保護(hù)裝置,有些甚至沒有布設(shè)專用地線(E)或保護(hù)零線(PE),即使有也是虛設(shè)的或者不符合規(guī)范,特別是在中、小城鎮(zhèn)、這類問題相當(dāng)普遍。可是這些數(shù)量眾多的舊的住宅核門前仍在使用。舊樓房的電氣線躋容量小,線路老化嚴(yán)熏,部分地區(qū)的住宅中仍然使用鋁導(dǎo)線,許多建筑電氣設(shè)計(jì)都不符合現(xiàn)行的安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),存在著許多用電安全隱患,如火災(zāi)、觸電及損壞用電設(shè)備等,已遠(yuǎn)不能適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需要,這些住宅樓電氣線路安全性問題日益突出。

五、消防泵故障電路

我國(guó)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,消防控制設(shè)備應(yīng)具有顯示消防水泵工作、故障狀態(tài)的功能。為了顯示各消防泵的開、停工作狀態(tài),通常的做法是將各消防泵交流接觸器的輔助觸點(diǎn)作為工作狀態(tài)(開或停)信息輸出(輔助常開觸點(diǎn)閉合為開泵,斷開為停泵)。考慮到消防泵故障,可能是機(jī)械方面的,也可能是電氣方面的;目前,國(guó)內(nèi)外尚沒有能給出各種故障信息的傳感器;因此,準(zhǔn)確給出水泵故障信息的技術(shù),目前尚不能解決。從流體力學(xué)來說,消防水泵故障當(dāng)消防水壓不足,用PLC輪流切換各臺(tái)主消防泵進(jìn)行查找。應(yīng)當(dāng)指出,如果消防泵故障多于一臺(tái)或消防水壓不足是由于實(shí)際用水流量人于設(shè)計(jì)值引起,則用上述方法也查找不出有故障的水泵。實(shí)用上,通常把某此水泵動(dòng)力供應(yīng)電路上空開跳閘作為消防泵故障的信息。空開跳閘信息可由空開上的輔助觸點(diǎn)方便地給出。

六、火災(zāi)事故時(shí)切除非消防電源的措施

在火災(zāi)情況下,為防止可能發(fā)生的線路短路故障,防止由電氣線路造成火勢(shì)蔓延擴(kuò)大,以及消防員撲救之前應(yīng)切斷起火部位的非消防用電。但如何正確實(shí)施,還有一些問題值得研究探討。

(一)按防火分區(qū)切除非消防電源。很明顯,火災(zāi)時(shí)需要切除的,僅僅是“起火部位”的非消防用電,所以切除非消防用電應(yīng)按防火分區(qū)實(shí)施分區(qū)控制,盡可能地縮小強(qiáng)切電源的范圍,盡可能地減少因強(qiáng)切電源造成的意外損失。工程中曾見過不少?gòu)?qiáng)切非消防電源不進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì),如二十幾層的高層住宅,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)若毫無區(qū)別和毫無選擇地一次切除電源,造成全樓人為斷電。為防止上述情況的發(fā)生,火災(zāi)時(shí)切除非消防用電應(yīng)按防火分區(qū)實(shí)施分區(qū)控制,對(duì)高層住宅宜按樓層分組,以二十四住宅為例,筆者認(rèn)為每3-4層為一組為好。

(二)組合電源。即由以上任意兩種或兩種以上電源的組合的供電方式,由于上述幾種電源的結(jié)構(gòu)、可靠程度都不同,對(duì)系統(tǒng)的要求和應(yīng)用范圍也不同。所以在實(shí)際當(dāng)中選擇某一種應(yīng)急照明電源有時(shí)是很難滿足要求的,這時(shí)就有必要選擇兩種或兩種以上的應(yīng)急照明電源。當(dāng)應(yīng)急照明電源是取自電網(wǎng)的獨(dú)立電源時(shí),要求由外部引用兩路、獨(dú)立電源供電,確保一路故障時(shí),另一路仍繼續(xù)工作。應(yīng)急照明配電系統(tǒng)自成體系,保證在火災(zāi)情況下,切除非消防負(fù)荷后,系統(tǒng)仍可供電。此種方式供電容量和供電時(shí)間不受限制,轉(zhuǎn)換時(shí)間容易滿足要求。

參考文獻(xiàn):

常用電源電路設(shè)計(jì)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】推挽電路 全橋逆變 正弦脈寬調(diào)制

1 前言

汽車已經(jīng)是普遍交通工具，方便汽車生活的電器設(shè)備需要可靠的電源供電，車載儲(chǔ)能設(shè)備電壓一般為12V或24V，而用電設(shè)備一般需要220V/50HZ交流電源供電。因此，需要將12V低壓直流電變換為220V交流電?，F(xiàn)有產(chǎn)品大多為方波或準(zhǔn)正弦波輸出，效率低，諧波含量高。因此，研究效率高、可靠性高的正弦波車載逆變器具有重要意義。

2 正弦波逆變器的結(jié)構(gòu)

根據(jù)車載逆變器輸入和輸出的要求，逆變器的整體結(jié)構(gòu)由兩部分組成，第一部分實(shí)現(xiàn)直流升壓功能，第二部分實(shí)現(xiàn)逆變功能。實(shí)現(xiàn)升壓和逆變功能的方案很多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)。

（1）DC-DC變換部分：Boost電路可以實(shí)現(xiàn)升壓，但升壓能力有限，輸入輸出沒有隔離，效率低；半橋變換器的等效輸入電壓為實(shí)際輸入電壓的一半，電壓利用率很低；全橋變換器所用器件多、控制復(fù)雜、成本高；推挽逆變加全橋整流電路升壓能力比boost電路強(qiáng)，輸入電壓利用率比半橋電路高，所用元器件比全橋電路少且控制電路相對(duì)簡(jiǎn)單，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了輸入輸出隔離。因此，本次設(shè)計(jì)采用推挽升壓加全橋整流的設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)直流升壓。

（2）DC-AC變換部分：逆變部分一般采用全橋逆變電路，控制電路設(shè)計(jì)多種多樣，輸出電壓波形各不相同，采用模擬芯片如SG3524等可以得到方波輸出電壓，采用移相控制、多重結(jié)構(gòu)等可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)正弦波輸出，實(shí)現(xiàn)正弦波輸出常用方法是單片機(jī)控制，但電路復(fù)雜、成本高、可靠性差。此次設(shè)計(jì)采用集成控制芯片TDS2285，該芯片是一款專門用來制造高純正弦波逆變電源的控制芯片，它是用程序來產(chǎn)生SPWM波的，所以不需要基準(zhǔn)源，也不需要調(diào)制電路，穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)單，不用考慮相移補(bǔ)償。

3 具體電路設(shè)計(jì)

按上述設(shè)計(jì)方案，完成電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算及器件選型、變壓器制作等工作。

（1）推挽升壓電路設(shè)計(jì)。推挽升壓電路由推挽電路，升壓變壓器，高頻整流電路及TL494構(gòu)成的控制電路組成。TL494控制電路如圖1所示。

推挽電路在每次電流回路中只有一個(gè)開關(guān)管，通態(tài)損耗較小，適于低電壓輸入場(chǎng)合。開關(guān)管根據(jù)功率及工作頻率要求選用功率MOSFET，通過參數(shù)計(jì)算選擇NEC4145。

變壓器設(shè)計(jì)是升壓電路的難點(diǎn)，首先根據(jù)電路參數(shù)要求選擇磁芯材料確定B，然后計(jì)算core的AP值，再查閱TDK數(shù)據(jù)手冊(cè)選用core。通過計(jì)算查表選擇ER35，材質(zhì)選PC40；根據(jù)輸入輸出電壓值及占空比計(jì)算變壓器初級(jí)和次級(jí)的繞組匝數(shù)，根據(jù)功率要求計(jì)算電流大小，依據(jù)電流選擇導(dǎo)線直徑，初級(jí)6T加6T，導(dǎo)線用銅箔，次級(jí)選0.71線一根繞180T，變壓器制作過程中應(yīng)注意絕緣設(shè)計(jì)。

高頻整流電路選用全橋結(jié)構(gòu)，根據(jù)頻率要求整流器件選用超快恢復(fù)二極管SF28。

（2）全橋逆變電路設(shè)計(jì)。逆變電路采用全橋形式，根據(jù)電壓及電流要求，開關(guān)管選用IRPF460。其控制信號(hào)由逆變控制芯片TDS2285產(chǎn)生。為了防止逆變器發(fā)生“直通”現(xiàn)象，必須設(shè)置一段死區(qū)時(shí)間。用非門MM74HC04、與非門74HC00、RC微分電路構(gòu)成死區(qū)電路設(shè)計(jì)。由于控制芯片輸出的SPWM脈沖波電壓值有限，不能直接驅(qū)動(dòng)MOS開關(guān)管，同時(shí)為了防止主電路對(duì)控制電路的影響，它們之間必須進(jìn)行隔離。

4 焊接和調(diào)試

PCB版圖制作焊接完成無誤后進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試分兩步進(jìn)行，分別對(duì)前級(jí)DC-DC變換器和后級(jí)DC-AC變換器進(jìn)行測(cè)試。

前級(jí)調(diào)試：在輸入端接一個(gè)15A的保險(xiǎn)絲，后級(jí)功率電路的高壓保險(xiǎn)絲不要安裝。把萬用表直流電壓檔接在高壓電解電容兩端，接電源，調(diào)試驅(qū)動(dòng)電路的電位器，使高壓輸出在340-380V之間。

后級(jí)調(diào)試：調(diào)好前級(jí)后，在后級(jí)功率電路的高壓保險(xiǎn)絲座上，裝上一個(gè)1A的保險(xiǎn)絲，在高壓電解電容兩端接上一個(gè)60V左右的電壓，作為母線電壓，在AC輸出端加上適當(dāng)電阻做負(fù)載，可以測(cè)到正弦波電壓大約在40V左右。

聯(lián)機(jī)：在前后級(jí)都正常的情況下，可以把前后級(jí)聯(lián)起來，完成整機(jī)調(diào)試。AC輸出端的負(fù)載去掉，接上示波器，調(diào)整SPWM驅(qū)動(dòng)電路電位器，把它調(diào)在220V左右停下。

5 結(jié)論

通過以上分析、設(shè)計(jì)、制作和測(cè)試說明：前級(jí)采用TL494控制推挽升壓電路，后級(jí)采用TDS2285輸出SPWM信號(hào)控制全橋逆變電路，可以實(shí)現(xiàn)輸入直流12V到輸出交流220V正弦波的變換，輸出電壓基本穩(wěn)定，效率基本達(dá)到要求。經(jīng)實(shí)驗(yàn)論證，該逆變電源穩(wěn)定，性能可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]劉鳳君.實(shí)用電源技術(shù)叢書-正弦波逆變器（第一版）[M].北京：科學(xué)出版社，2002.

[2]楊成明.車載逆變電源的研究與設(shè)計(jì)[D].大連：大連海事大學(xué)，2005.

[3]丁成偉，高鶴，趙一忠等.一種實(shí)用車載逆變器的設(shè)計(jì)[J].電子產(chǎn)品世界，2008.

常用電源電路設(shè)計(jì)范文第4篇

北京工商大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院 付 揚(yáng)

【摘要】設(shè)計(jì)一種多路輸出的直流穩(wěn)壓電源。通過對(duì)220V電網(wǎng)電壓進(jìn)行降壓、整流、濾波，并以三端可調(diào)和固定輸出的集成穩(wěn)壓器穩(wěn)壓，得到多路電壓輸出。設(shè)計(jì)中依據(jù)Multisim仿真，通過不斷調(diào)試修改電路參數(shù)，取得了理想的設(shè)計(jì)效果。該電源可以滿足多種工作電壓系統(tǒng)的需求，并在實(shí)際中得到很好地使用，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】Multisim仿真;穩(wěn)壓電源;多路輸出

1.引言

在電子電路和電子設(shè)備中常常需要各種不同電壓的直流電源，但有些電源只有某一固定電壓輸出，或有些電源體積偏大，給一些便攜式電子產(chǎn)品及小型的電子系統(tǒng)使用帶來不變，基于此本設(shè)計(jì)研究一種多輸出便于攜帶的直流穩(wěn)壓電源，它將電網(wǎng)交流電變?yōu)楦鞣N需要的直流穩(wěn)壓電源。

為保證設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，電路基于Multisim仿真進(jìn)行設(shè)計(jì)。Multisim是美國(guó)國(guó)家儀器公司推出的原理電路設(shè)計(jì)、電路功能測(cè)試的虛擬仿真軟件，它具有較為詳細(xì)的電路分析功能，可以設(shè)計(jì)、測(cè)試和演示各種電子電路。

2.設(shè)計(jì)任務(wù)及方案

設(shè)計(jì)多路輸出直流穩(wěn)壓電源，即輸出±（1.25V～20V）任意可調(diào)電壓;輸出±12V電壓;輸出±5V電壓。

設(shè)計(jì)的直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成，如圖1所示。其各部分主要完成的作用是：電源變壓器將交流電網(wǎng)電壓u1變?yōu)楹线m的交流電壓u2;整流電路將交流電壓u2變?yōu)槊}動(dòng)的直流電壓u3;濾波電路將脈動(dòng)直流電壓u3轉(zhuǎn)變?yōu)槠交闹绷麟妷簎4;穩(wěn)壓電路清除電網(wǎng)波動(dòng)及負(fù)載變化的影響，保持輸出電壓uo的穩(wěn)定。

圖1 直流穩(wěn)壓電源框圖

3.單元電路設(shè)計(jì)

3.1 變壓器降壓和整流電路

220V交流電首先要降壓，以得到合適的電壓值，其降壓和整流電路如圖2所示。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，需要降壓電路具有2路輸出，電源變壓器可選一次輸入220VAC，二次輸出2個(gè)繞組均為20V，其A點(diǎn)仿真波形如圖3所示，圖中兩條曲線分別為輸入交流電壓波形和降壓后的波形，A點(diǎn)相位與輸入相同，B點(diǎn)相位與輸入相反。

圖2 降壓和橋式全波整流電路

圖3 輸入波形和A點(diǎn)降壓波形

利用整流二極管的單向?qū)щ娦?，將降壓后雙向變化的交流電變成單向脈動(dòng)的直流電，常用的整流電路有單相半波整流電路與單相橋式整流電路兩種，本設(shè)計(jì)采用單相橋式整流電路，其仿真結(jié)果如圖4所示，圖中上面曲線為C點(diǎn)整流波形，下面曲線為D點(diǎn)整流波形。

圖4 整流電路仿真波形

設(shè)變壓器副邊電壓為：

（1）

整流輸出電壓平均值Uo：

（2）

由于每個(gè)周期內(nèi)，D1、D4串聯(lián)與D2、D3串聯(lián)各輪流導(dǎo)通半周，所以每個(gè)二極管中流過的平均電流只有負(fù)載電流的一半，二極管截止時(shí)，每個(gè)二極管承受的最高反向電壓就是變壓器次級(jí)交流電壓u2的最大值。

3.2 濾波

整流輸出的直流電壓脈動(dòng)分量比較大，為減小脈動(dòng)，在整流電路之后加上濾波電路。本設(shè)計(jì)采用電容濾波，電容在高頻時(shí)容抗小，和負(fù)載并聯(lián)，從而達(dá)到減小紋波的目的，電容濾波電路如圖5所示。

圖5 整流濾波電路

若濾波電路負(fù)載開路，則輸出電壓為。接入負(fù)載后，其輸出電壓取決于時(shí)間常數(shù)RLC，RLC 越大，Uo越高，脈動(dòng)越小，同時(shí)負(fù)載電流的平均值越大，整流管導(dǎo)電時(shí)間越短，二極管 iD的峰值電流越大，當(dāng)時(shí)，工程上常?。?/p>

（3）

仿真波形如圖6所示，濾波后輸出電壓的脈動(dòng)程度大大減少，而且輸出電壓平均值U0提高了，上面曲線是C點(diǎn)波形，此時(shí)C為10μF電容，下面近乎直線是D點(diǎn)波形，C為4700μF電容濾波波形。

圖6 10μF和4700μF電容濾波波形

3.3 穩(wěn)壓電路

穩(wěn)壓電路采用三端集成穩(wěn)壓器，三端集成穩(wěn)壓器只有三個(gè)引腳，即輸入端、輸出端、公共端。輸出電壓固定的三端集成穩(wěn)壓器有正輸出（LM78××）和負(fù)輸出（LM79××）兩個(gè)系列，以上各型號(hào)中的××表示輸出固定電壓值，一般有5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V等8種。輸出電壓可調(diào)的三端集成穩(wěn)壓器有LM317、LM117（輸出正電壓），LM337、LM137（輸出負(fù)電壓），其最大輸入電壓40V，輸出電壓范圍為⒈25～37V。

4.整體電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

整體電路設(shè)計(jì)如圖7所示，輸出±可調(diào)電壓由LM317和LM337的E、F輸出，其通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RW，輸出電壓可調(diào)，其輸出電壓計(jì)算公式：

（4）

LM7812和LM7912輸出G、H分別為±12V，LM7805和LM7905輸出M、N分別為±5V，其正電壓E、G、M點(diǎn)輸出仿真如圖8所示，負(fù)正電壓F、H、N點(diǎn)輸出仿真如圖9所示，由仿真可見，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的設(shè)計(jì)。

圖7 多路輸出穩(wěn)壓電源電路

圖8 分別為E、G、M點(diǎn)輸出電壓

圖9 分別為F、H、N點(diǎn)輸出電壓

5.結(jié)論

基于multisim的實(shí)現(xiàn)了直流穩(wěn)壓電源的降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多種穩(wěn)壓輸出，其設(shè)計(jì)調(diào)試方便，達(dá)到理想設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)已經(jīng)使用到我們電子技能實(shí)訓(xùn)的各種電子系統(tǒng)中，使用方便，效果很好。

參考文獻(xiàn)

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[2]雷躍，譚永紅.用Multisim10提升電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2009（4）：24-27.

常用電源電路設(shè)計(jì)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程；自動(dòng)抄表；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；分析；研究

1 系統(tǒng)功能描述

在遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)中，最值得研究的就是其系統(tǒng)內(nèi)的三部分。一般而言，主站端的作用就在于能夠有效地收集好多種計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，并采納有效數(shù)據(jù)，而客戶端則是在單片機(jī)的抄表模塊的和依據(jù)有效的串行數(shù)據(jù)通信接口的基礎(chǔ)上構(gòu)建的一種電能計(jì)量?jī)x表。而其運(yùn)作模式就是通過RS-485串行通信接口來不斷滿足客戶端的各類需求，從而促使客戶端的超標(biāo)模塊能夠真正地做到與數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接在一起，最終實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的有效傳輸。眾所周知，數(shù)據(jù)進(jìn)行相互的交換，這一過程實(shí)際就是使用人終端的智能電表在RS-232協(xié)議的作用下，實(shí)現(xiàn)將具體的數(shù)據(jù)和信息實(shí)現(xiàn)傳達(dá)和輸送，最終到達(dá)抄表終端模塊，而抄表終端在接受到具體的信息指令以后，就會(huì)執(zhí)行相關(guān)的操作，將已經(jīng)保存好的數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息，及時(shí)發(fā)送給 上一級(jí)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采納和處理系統(tǒng)，這就是遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)工作的普遍或基本的規(guī)律。

通過以上這些分析，給這個(gè)終端單片機(jī)抄表模塊明確肯定了下面的功能。

第一，在具體的運(yùn)行過程中，首先要選用220V的交流電作為主要的供電方式，而這樣也可以促使終端模塊的各類數(shù)據(jù)運(yùn)行等工作正常進(jìn)行。為了在沒有外部電力得情況下正常供電，要配備一塊備用電池。

第二，斷電系統(tǒng)關(guān)閉以后，并不是將信息鎖定或者刪除，而是能偶針對(duì)用戶的用電量，將信息進(jìn)行全面的存儲(chǔ)與儲(chǔ)存。

第三，事實(shí)上，對(duì)于抄表終端以及智能電表在利用RS-232開展相應(yīng)的通訊工作的時(shí)候，RS-485才是真正的能夠?qū)⑦h(yuǎn)方的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的信息采集和整理的比給工具。

第四，實(shí)現(xiàn)了終端模具的時(shí)時(shí)鐘功能得以實(shí)現(xiàn)，而這一功能的實(shí)現(xiàn)，無疑就是對(duì)于使用人的用電數(shù)據(jù)的檢測(cè)提供了更為便利的條件。

2 系統(tǒng)分析

對(duì)于遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)而言，最為主要的就是兩個(gè)種類的電能表，主要是沖脈電能表以及智能電能表，針對(duì)這兩種電能表，筆者進(jìn)行以下幾個(gè)方面的說明：

脈沖電能表：輸出的脈沖串與轉(zhuǎn)盤數(shù)目是成正比的。 智能電能表：按照智能表的輸接口，將通信方式分成了兩大種類，而智能電表之所以能夠?qū)崿F(xiàn)通訊，實(shí)際是因?yàn)榇锌谵D(zhuǎn)換成了具體的編碼樣式。

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)供電方式設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)的輸入電源和輸出電壓分別是220V以及+5V，220～5V的電壓轉(zhuǎn)換是供電模塊具有的功能。設(shè)計(jì)計(jì)劃如同下面所敘述的：準(zhǔn)備220V的電壓同時(shí)要確保交流電能夠抗干擾、能夠防雷，隨后，利用220/18V變壓器降壓，在降壓完成后要利用過橋式整流電路實(shí)現(xiàn)18V左右的直流電壓，最后經(jīng)過一列的隔離濾波等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)正常運(yùn)作應(yīng)有的5V電壓。

3.1.1 正常條件下供電電路

主要采用交流電源供電方式，實(shí)現(xiàn)+5V電源。在取得了18V直流電壓后要注意轉(zhuǎn)換穩(wěn)壓器件，從而獲得+5V電壓。

3.1.2 備用電池充電電路

事實(shí)上，系統(tǒng)的外部電源對(duì)于系統(tǒng)的正常供電以及對(duì)備用電池進(jìn)行充電是同步的，充電管理芯片可以完成充電電路的主要功能，1-16節(jié)的鎳氫電池或者鎳鎘電池均可以適用。在失去了外部供電后，依然可以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)切換備用電池供電。

3.2 系統(tǒng)基本電路設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)收集和通訊，依靠的是抄表終端的兩個(gè)必備的串口，這樣才促使RS-232、電表以及RS-485相互連通。實(shí)際上，有兩種方案可以選擇，下面對(duì)這兩種計(jì)劃方案進(jìn)行對(duì)照比較。

方案一，選用增強(qiáng)型單片機(jī)（兩個(gè)串口驅(qū)動(dòng)器的W77E58）在雙串口功能的基礎(chǔ)上，比單串口單片機(jī)花費(fèi)少的同時(shí)穩(wěn)定性也增強(qiáng)了。

方案二，選用單串口驅(qū)動(dòng)器，但是單片機(jī)要外加拓展芯片16C550，這一方案的硬件的成本要高同時(shí)，穩(wěn)定性也差一些。

3.2.1 控制核心W77E58單片機(jī)

在上文中，筆者提到，單片機(jī)的功能以及具體的要求，在于際的計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比時(shí)，我們可以看到，在本設(shè)計(jì)中，采用雙串口的單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)還是很大的。這種雙串口的單片機(jī)實(shí)際是華邦公司生產(chǎn)的，是W77E58，其比較顯著的特點(diǎn)是指令集和51系列的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了多方位的兼容，而這就意味著，在智能化的監(jiān)督控制系統(tǒng)中，使用該系列的單片機(jī)配合整體而言還是比較成功的，事實(shí)上，單片機(jī)共有兩個(gè)加強(qiáng)型串口以及具有32KB的大存儲(chǔ)容量的存儲(chǔ)器，是Flash的專門存儲(chǔ)器。而對(duì)于始終振蕩電路而言，必要的就是控制時(shí)間的定時(shí)控制信號(hào)單元，而單片機(jī)的時(shí)鐘脈沖序列Y主要是時(shí)鐘震蕩的電路給予提供支持的。對(duì)于復(fù)位電路而言，電阻（1K）、電容（22UF）以及IN4149二極管是主要的三部分。其優(yōu)勢(shì)在于不僅可以滿足可靠復(fù)位，而且能夠降低相應(yīng)的對(duì)地阻抗，抗干擾能力得以提升，值得說明的是，二極管能夠快速釋放電容電量，為短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)復(fù)位提供了有利條件。

3.2.2 W77E58單片機(jī)核心電路

之所以在使用中一般情況下選擇地址鎖存器為單片機(jī)系統(tǒng)總線進(jìn)行擴(kuò)展，是因?yàn)閱纹瑱C(jī)的I/O引腳受到了限制。在本設(shè)計(jì)中，采用了鎖存器74LS373作為單片機(jī)擴(kuò)展的系統(tǒng)總線，實(shí)際是為了實(shí)現(xiàn)單片機(jī)以及機(jī)存儲(chǔ)器SRAM6264，這一存儲(chǔ)器實(shí)際是有8KB的存儲(chǔ)容量的。同時(shí)，在5V的單電源的狀態(tài)下，它的輸出端以及輸入端和TTL的電路能夠?qū)崿F(xiàn)全方位的兼容。

3.3 掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)

在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，為了當(dāng)系統(tǒng)再次上電后能夠正確地讀取一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)，一般情況下要確保這些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電后不會(huì)消失，。所以，對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行斷電系統(tǒng)關(guān)閉之后的保護(hù)，要在本設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來。對(duì)于掉電數(shù)據(jù)保護(hù)，主要是用系統(tǒng)擴(kuò)展易失性的RAM并配合電池的方法，當(dāng)然，采用系統(tǒng)擴(kuò)展非易失性的ROM也可以實(shí)現(xiàn)。而EEPROM為能夠擦除能夠編寫程序ROM ，技術(shù)的發(fā)展，會(huì)推動(dòng)EEPROM擦寫速度的加快和容量的提高，將來可以把它當(dāng)作非易失性的RAM使用。

3.4 基于RS-232、RS-485串行通信接口電路設(shè)計(jì)

在實(shí)際使用中，單片機(jī)要與另外的單元進(jìn)行通訊，一般不當(dāng)作獨(dú)立的控制單元存在。

對(duì)于單片機(jī)而言，主要的通訊接口就是串行接口，而在人們的日常生活中，對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)通訊而言，TTL電平實(shí)際是使用比較普遍的電平，盡管，在單片機(jī)中，串口的輸出信號(hào)并沒有比較明顯的差異，但是，對(duì)于RS-485而言，串行通訊是行業(yè)內(nèi)常用的協(xié)議，而最大的不同就在于電平不同，電平必須要外接口進(jìn)行相應(yīng)的電平匹配。

RS-232既是電氣和物理的雙重標(biāo)準(zhǔn)，但RS-485只是電氣標(biāo)準(zhǔn)，沒有限定現(xiàn)實(shí)其電氣特性所必需的物理環(huán)境，所以可以選用RS-232的物理標(biāo)準(zhǔn)。所以這很顯然使得單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)RS-485通信變得方便。為了使其能夠完成較長(zhǎng)距離的傳輸，使用時(shí)依然使用單片機(jī)的串口，但是信號(hào)傳遞過程中要使用RS-485協(xié)議。

4 結(jié)語

總而言之，在遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，想要體現(xiàn)出智能化的效果，就需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候必須要掌握相關(guān)的核心技術(shù)，并且按照實(shí)際的情況進(jìn)設(shè)計(jì)，唯有如此，才能將完整的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來。

【參考文獻(xiàn)】