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1、电源系统设计 电器和电子产品中常用的直流稳压电源有两种： A、线性直流稳压电源 B、非线性直流稳压电源(开关电源) 稳压电源的主要技术指标: A、额定输出电压 B、最大输出电流 C、输出电压容差 D、输入电压范围 E、输出电压纹波 F、负载效应 G、源效应 H、输入功率因数PF I、输入电流谐波THD J、工作环境条件：如温度、湿度等,线性电源的主要特点可归纳为： 1主要优点： 输出纹波电压小。 电路结构简单，成本低。 工作可靠性较高。 无高频开关噪声。 电源稳定度较高。 瞬态响应速度较快。 2主要缺点： 转换效率低，一般只有4050%左右。 体积大，重量重，不便于微型化。 输入电压动态范围小
2、，线性调整率低。 电容滤波效率低，必须具有较大的输入和输出滤波电容。 输出电压不能高于输入电压。,开关电源的特点可归纳为： 1主要优点： 内部功率损耗小，转换效率高。 体积小，重量轻，便于使产品微型化。 输入电压范围宽，线性调整率高。 开关频率高，滤波电容的容量和体积大大减小。 电源形式灵活多样，选择余地大。如既可降压，也可升压或极性反转。 2主要缺点 输出电压纹波大。 电路结构相对复杂，抗输入端浪涌电压的能力相对较差。 存在较严重的开关噪声和EMI干扰，对电网的电磁污染大。 电路元件多，相比线性电源成本要高一些。,常用的稳压管有：On semi公司（安森美），ST公司等的IN5000系列：I
3、N5333 3.3V 5W, IN5338 5.1V 5WIN5919B 5.6V 3W, IN5925 10V 3WNXP公司：BZX84系列：BZX84B5V6 5.6 0.25W BZX84C15 15V,0.25W常用功率有:1/4,1/2W,1W,2W,3W,5W,一、线性直流电源 1、常用稳压器件 1)稳压二极管参数：a、稳压电压 b、额定功率 c、稳定电流范围,IZ取稳压管最大工作电流的中间值,2）三端稳压器78系列，最大输入电压35V，输出电流1A，输出电压误差5%常用型号: 7805，7806，7808，7809，7812，7815，7818，7824（40V)78M系列，最
4、大输入电压35V,输出电流500mA, 78L系列，最大输入电压32V,输出电流100mA, 78系列三端稳压器要求输入与输出间压差在3V以上。否则输出电压不能稳定。78系列为正极性稳压器与之对应的有负极性稳压器79系列。如：7905(-5V),7909（-9V）,7912(-12V),79L05(-5V,100mA)等78，79系列内部具有过流过温等保护功能，可靠性高，价低，最致命的缺点，所需入、出压差大，即功耗大。,3）输出电压可调三端稳压器常用三端可调稳压器有：LM317,调节RW大小，即可方便的改变输出电压。 最大输入电压40V，最大输出电流1.5A，最大输出电压32V,最小输出1.2
5、5V，电压调节范围：1.25V32V/1.5A。,4）低压差稳压器78、79系列稳压器价格低，但缺点入出间所需压差大，从而引起功率耗大，电源效率低，尤其对电池供电产品非常不利。常用低压差稳压器生产公司:TI公司、ONSEMI、MAXIM、NATIONAL，如TI产品：A、750系列，TL750L05 2.55元/每片输出稳压值5V,最大输出电流150mA ,最大输入26V,精度4%。典型压差电压VIN-VOUT-=0.2V-0.6V , 最大压差0.6V该系列有:TL750L08,750L10,750L12B、TPS7350 5V/500mA 12.5元/每片输出稳压值5V,最大输出电流500
6、mA ,最大输入10V,精度2%。I0=10mA， 5mV压差I0=100mA， 50mV压差I0=500mA， 270mV压差,C、LM2940/ 5V/1A最大输入电压为26V,正常输出为5V,输出电流为1A时，压差为0.5V,D、NCP1117,C、MAXIM产品：MAX8556,E、MAX8556,5)基准稳压电源A/D转换器，D/A转换器常需用高精度基准电压即要求基准参考电压不仅稳定，温度系数也要求小，时漂也要求小。只有这样才能保证有较高的电压采样精度。 常用电压基准片有：输入均4.530V左右 LM336B-2.5 2.5V, 1%, 10mA , 温度系数:20ppmv/ LM3
7、85B-2.5 2.5V, 1.5%, 10mA, 温度系数: 20ppmv/ MC1403 2.5V, 0.025V, 10mA , 10ppmv/ AD580 2.5V0.4%, 10mA, 10ppmv/ 以上稳压电路的 输入电压范围：4.5V30V,TL431是输出电压可调的基准电压源：IOUT=100150mA, VREF=2.5V,电压温漂30ppm/,最大输入电压36V.,上式中Vref=2.5V红线输出:2.5V,高精度基准芯片：,6)负电源输出 对于用电池供电的产品如何减少电池数量，为整机线路的某些IC（如双电源供电的运放）提供一组负电源是电子产品设计经常会碰到的一个小问题。
8、 对于小电流产品可用ICL7660(max1044)解决。 ICL7660主要技术指标： 工作电压范围：1.5v10v 转换效率:98% 正电源输入，负电源输出 最大输出电流: 50mAC1和C2称为泵电容，一般取10uF，耐压电源供电电压V+对于大电流输出可用开关电源中的CUK电路解决。,二、开关电源设计 开关电源分二类：A、DC/DC B、AC/DC A、DC/DC 直流电源设计：非隔离式和隔离式 1、直流降压斩波电路（BUCK）：,Uout=DUin=UinTon/T,2、直流升压斩波电路（BOOST）,Uout=Uin T / Toff,3、升降压和极性反转电路（CUK电路）,Uo=-
9、E Ton/Toff,4、多功能DC/DC控制芯片:,三、智能车直流电源技术 1、电源需求 A、智能车主直流电机 ： 7.2V , 1A B、单片机及外围电路 ： 5.0V 200mA C、 舵机：6V，1A 、传感器供电：摄像头:12V,光电组：3.3V4.0V电磁组：5V 、转换器基准电源：.V, 10mA,2、供电方案 、摄像头组：,B、光电组：,C、电磁组：,三、程控电源设计 1. 设计任务设计一个输出电压步进可调的数控电压源，并由数码管或LCD显示其电压输出值。具体要求如下： 输入电压：10 输出电压：1.55V 输出步进单位：0.02V 输出纹波电压：mV 输出额定电流：1A 输出
10、电压由数码管显示 由“+”、“-”键分别控制输出电压的步进增减 具有输出过流保护功能，输出电流达1.5A时，切断输出回路,2. 设计方案一 主要由线性三端可调稳压器、单片机、数控电位器等组成，结构如下图所示。其核心设计思想是由数控电位器代替传统的机械结构电位器，再由单片机控制数控电位器的阻值大小，从而实现输出电压的步进。,图4-23 用LM317构成的程控电压源,（1）电位器阻值计算,这里 IR=50A，为使负载开路时，也能使输出电压稳定，输出静态电流必须大于5mA。,为此可得：,另外：,故当输出电压为1.5V时，令，代入上式可得R2值：,当输出电压为20V时，又可得：,所以=3750-50=
11、3700,(2)数控电位器选择由于输出电压调节步进单位为0.02V，故1.55V可调输出至少需有175个调节单位，为此可选128级双通道10K的数控电位器ISL22326，用其内部两只10K的电位器并联。ISL22326的内部结构如图4-25所示。ISL22326主要技术参数：电源电压：2.7V5V 工作电流：mA 电位器阻值：双路10k，阻值位置掉电后保存 抽头级数：128级 抽头接触电阻：70 控制接口：I2C串行通信 操作寿命：1000000次,图4-25 ISL22326的内部结构图,表4-4 ISL22326引脚描述,上述方案具有电路结构简单、成本低、易实施等优点，但是它的缺点也是明
12、显的，那就是电源效率太低，尤其当输出电压为1.5时，其系统效率最低。,设计方案二,（1） 单片机选择 考虑到BUCK电路的开关工作频率需在20Khz以上，故选用总线频率高，并自身带发生器的单片机较合适，为此选用reescale公司的单片机，单片机引脚排列如图4-27所示。,图4-27 单片机引脚排列,SH8主要技术参数： 电源电压2.7V5V 总线频率20MHz 12通道10位ADC 2通道PWM发生器 SPI、I2C、UART通信接口各1个 最多18个外部I/O接口 程序存贮器8KB，512B RAM I/O口最大工作电流25mA 通过VDD的最大工作电流120mA,本设计方案所需单片机的口
13、分配： 通道路 输出路 “”、“”按键路 过流保护继电器1路 或显示需个普通I/O口 故SH8实际共用根，选其内置振荡器工作方式，频率选，选位，此时单片机实际产生的频率可达。,（2） MOS管驱动电路 本设计方案中驱动电路IC2起两个作用，一是实现电平转移，二是增大驱动电流，降低开关管功率损耗。常用的驱动芯片有、等公司生产，在本电路中选用公司的，利用其高端（HO）驱动。,（3）显示 LED动态扫描电路中三极管处于开关状态，故：,（4） 主电路电感设计 为使电流连续，临界电感量为：,故实取电感为33u,（5）输出滤波电容实取滤波电解电容 E2为100UF/16V。 （6）管选择由于输入电压为10
14、，而最大额定输出电流为，故可选ONSEMI公司管NTJS4160：30，3.2，60m,（7）续流二极管选择选MBRS230肖特基二极管，其技术参数为：V2，30，40，.（V2时） （8）过流保护电路选过流保护采样电阻R5为0.1，R6和R7为10K，R8为220K，R15为1K，驱动三极管选S8050，过流保护继电器选12V/5A。,B、AC/DC开关电源设计 1.1 设计要求已知条件：输入电压 AC：85256V 输出功率PO=15W输出电压：7.5V 纹波电压: 50mV 1.2 电路结构选择考虑功率较小,可选择单端反激式,主要选择Advanced Power Integration
15、公司集成控制芯片: TOP202VDS=700V, DMAX=0.6 P=15W30W, FS=100KHZ主要参数和电路结构见手册,1.3高频变压器设计 A、计算最大和最小输入电压:,1.3 高频变压器设计A、计算最大和最小直流输入电压（加到变压器初级）:,Vmin=1.1Vacmin=1.185=93 V Vmax=1.4142Vacmax=1.4142265 =375 V,B、输入电流平均值,C、输入电流峰值取1， DMAX取0.6 D、输入电流有效值,E、计算变压器初级电感量,F、计算变压器原副边匝比,选PC40 RM6磁芯。 其饱和磁通密度BT=390mT，有效截面积Ae=37mm2 ，电感系数AL=1600nH/N2,由初级电感量LP估算原边匝数：考虑实际使用时变压器须加气隙，故单位匝数的电感量将下降, 故可取： NP=225=50匝,副边实取4匝，则对应原边调整为15.34=61匝,
