直流穩定電源設計精選(九篇)

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第1篇：直流穩定電源設計范文

【關鍵詞】電子技術；數控直流穩壓電源；設計方案

電源是保證電力電子設備持續生產提供電能的設備，電源電路中一般包含多個單元電路和系統電路，在諸多的電源中，使用的最為廣泛的是直流電源。直流電源的獲取方式，一般可以分為以下兩種：第一是將電池作為直流電源，第二利用交流降壓和濾波電流將交流電進行轉換，使其成為直流電源。如今所使用的各種電源幾乎都能夠達到同時獲取幾個不同電壓等級的要求，基于這種情況，數控制流穩定電源又成為了人們使用的最大需求，其能夠通過電壓的調節提供穩定的電壓，而且能夠將電壓的精度保持在一個較高的水平內，這樣便有效的提升了電源的使用質量，因此數控直流穩壓電源的設計也受到了越來越多專家學者的重視。筆者認為，數控直流穩壓電源的設計方案可以從以下幾個方面考慮：

1.直流穩壓電源方框圖

在圖1中所顯示的是使用交流電壓和濾波電流的方法轉換而獲得的直流電源，從中也可以看出，這一電源電路中包含的主要部分有減壓電路、整流電路、穩壓電路等，這些功能共同組成了直流穩定電流。通過上述方框圖中的程序，便能同時形成多種直流電壓形式，并且在不同的直流工作電中產生的抗壓等級也有著一定的差異，因此，其能夠同時滿足多種不同電力電器設備對工作電壓的需求。

1.1 降壓電路

降壓電路的主要功能是為了實現高壓電的降壓，為直流工作電壓的形成奠定基礎。

1.2 整流電路

整流電路是整個電源電路的核心部分，其主要的功能就是將交流電壓通過整流二極管的作用，轉化為單向的脈沖直流電壓，該轉換步驟是實現交流與直流轉換的關鍵部分。

1.3 濾波電路

通過上述整流電路轉換，輸出的電壓是單向脈沖星直流電壓，該電壓不能直接為電子電路提供直流電流的需要，因為其中含有較多的交流成分，這就需要通過濾波電路對其進行過濾，這樣才能獲得可以直接用于電路工作的穩定工作電壓。

1.4 抗干擾電路及保護電路

在一般情況下，抗干擾電路具有多方面的功能，其中最為重要的就是具有較強的抗干擾作用，能夠有效的防止交流網中的高頻信號進入到整機電路中，防止其對整機電路的穩定性產生影響。同時，抗干擾電路的另一個重要作用就是對整流二極管的保護作用，能夠在系統開始運行時防止大量的電流對整流二極管產生的沖擊作用，有效的增強二極管工作的可靠性，這種抗干擾作用的實現需要使用小容量電器實現。

1.5 保護電路

保護電路中包含了很多種了，其中電路電源中的保護電路對于電路整體的運行都有著十分重要的影響，在大多數情況下都需要使用電路電源來實現保護動作，從而保證電路電源工作的穩定性。

1.6 穩壓電路

穩壓電路的功能通常需要利用基層穩壓器來實現，在集成穩壓器中又分為三端固定式和三端穩壓電源兩種方式。

2.直流穩壓電源設計電路

在直流穩壓電源設計中，主要是為了實現穩壓電源在電路中的保護作用，并且實現對其他集成電路的持續供電，因此對于精密度的要求可以適當的降低，基于上述要求，在本次設計中使用三端固定式穩壓電路便能夠滿足基本的設計和使用需求，同時也能夠時電路的設計更加簡便。

要完成D/A的轉換以及有效的運算，必須要在以正負電源同時供電作為基礎，因此選擇15V供電電源。在數字控制電路中要求使用5V電源，可以通過7805集成三端穩壓器組成的電源實現。在該電路中，變壓器使用的是雙抽頭的18V變壓器?？梢暂敵鰞陕返?8V交流電壓（變壓器的選擇一般的標準足：輸出電壓若要滿足U0≥12V。則變壓器次級輸出的電壓一般應需要滿足Uo+2V；輸出電壓若要滿足U0≤12V。則變壓器次級輸出的電壓一般應需要滿足=U0）。

3.數顯電路

在該設計思路中，從計數器的輸出端輸出的信號通過翻譯，進入到譯碼器的輸入端，通過譯碼器外部的顯示器便能夠實現數字顯示功能。本次設計中使用的是七段譯碼器，其能夠通過信號的輸入和輸出來實現LED顯示器實現對線路的顯示和控制。從整個電路的使用需求來看，這里應當使用的輸入譯碼器為BCD碼較為科學，其在功能實現方面更加方便，也能夠提高LED顯示的穩定性。

4.輸出電路

在系統的輸出電路中，一般包括模擬加法器和電壓跟隨器兩個主要部分。當電壓通過輸入端進入到模擬加法器中，一部分作為小數位的電壓值，另一部分則作為十位上的電壓值，不同的電壓值同時存在于加法器內進行模擬計算，計算的結果以電流的方式輸出，但是這時輸出的電流較小，無法滿足外用驅動設備的需求。因此，在加法器進行運算之后，還需要將輸出的電流進行擴大，這樣才能夠滿足電子電器設備的使用要求，對電流放大的功能可以利用模擬加法器中的集成運算放大功能來實現。

5.D/A轉換電路

不同的級別輸出電路有著不同的運作方式，其通過對電阻的調節來實現輸出電壓的控制，在每一級的DAC0832電路中都存在著多種樹木模式，不同的數位連接方法也有著較大的差異，所以要通過調整端的作用來實現對啟動速度和動態抗阻的有效調節，保證其穩定性，才能將該電壓作為基準電壓電源。

6.計數器電路及控制電路的設計

計數器電路的主要功能體現在將輸入的數字值進行D/A轉換之后完成整個電路的轉換，這也是實現數控功能的急促航和前提。而控制電路的實現，則是通過對控制器的控制來實現的，一般利用“+”“-”鍵對電壓的大小進行控制，同時實現不同檔之間的轉換。

參考文獻

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[2]周述良,張玉平.數控直流穩壓電源設計[J].現代電子技術,2011(16).

[3]傅莉.數控直流穩壓電源設計[J].電子科技,2010(11).

作者簡介：

第2篇：直流穩定電源設計范文

關鍵詞：單片機；智能穩壓電源；系統原理；電源設計

1前言

隨著科學技術的發展，促進了通訊事業的發展，電氣設備和電子設備的穩壓電源性能逐漸提高，使穩壓電源逐漸向低成本、小型化和高效率方面發展，確保了穩壓電源的可靠性，不會受到低電磁的干擾，使穩壓電源逐漸向精度低和功能簡單化轉變。以單片機為系統的穩壓電源彌補了傳統電源中存在的不足，降低了制作成本，Y構更加緊湊，符合當前社會的發展要求。

2智能穩壓電源系統原理

在對智能穩壓電源進行設計時，需要以開關電源為基礎，將高性能的單片機作為控制核心，在組成數據中進行電路處理，充分利用監測與控制軟件功能，對開關電源輸出的電壓和電流進行數據處理，將采樣數據與給定數據進行比較分析，以此來達到對開關電源工作狀況進行控制和調整的目的。同時還需要加大對開關電路輸出電流大小和工作溫度的控制。送入到開關中的調整電流主要是經整流、濾波變成直流電所形成的電流，需要通過調整電路的形式，對輸入的方波信號進行控制，確保能夠輸出穩定的直流電。用戶可以對輸出的電壓值和輸出的電流值通過鍵盤給定穩壓電源進行控制，通過對單片機系統中的用戶給定數據進行比較分析的形式，結合設置的調整算法對電路開關進行控制和調整，確保輸出的電壓值符合給定值，需要對輸出電壓中的電路進行檢測，如果輸出的電流和工作的溫度超出給定值，需要重新進行保護電路的啟動。

3單片機基礎下的智能穩壓電源設計

3.1系統的總體設計

系統在設計過程中，主要是利用AT89C52單片機進行一路1V-9V連續可調電壓輸出，主要是通過外接鍵盤和串口通信連接的形式來輸出上位機的電壓值，電壓值為0.01V，電壓具有步近增減功能，可以運用數字來顯示輸出電壓值。為了確保系統的正常工作，需要配備一套備用電源，備用電源主要由電壓調整模塊、系統供電模塊、顯示模塊和人機交互模塊共同組成。

3.2硬件設計

3.2.1AT89C52程控模塊

在對硬件系統進行設計時，需要將AT89C52程控模塊作為系統設計的核心，需要明確51系列單片機型號，微處理器主要是運用8K字節閃存的高性能和低電壓處理器，將Flash存儲器與微處理器有機結合起來，需要對Flash存儲器進行反復擦寫，以此來降低系統開發成本。

3.2.2電壓調整模塊

電壓調整模塊主要是指變壓器次級輸出的交流電，交流電會通過電容濾波和全波整流后送到調整管NMIS管中。電阻R3和R4會形成不同形式的取樣電路。需要對輸出端的輸出電壓DC0進行取樣采集，運用A/D轉換器的形式對輸出端的實際電壓值送入到單片機中，通過對單片機進行計算的形式，求出電壓設定值和實際輸出值兩者之間的差額。運用調用PID做好單片機控制信號的輸出。與DAC和ADC構成閉環控制回路，做好信號的輸出控制工作，將信號控制到D/A轉換器中，將其轉換為模擬信號DA0。并將模擬信號與輸出的電壓值進行比較，來達到控制電壓和調整電路的目的，確保輸出端的電壓能夠維持在預先設定的額定范圍內，達到穩壓的目的。

3.2.3備用電源模塊

備用電源以兩節可充電鋰離子電池為主，在使用過程中主要是出于體積、電源總重量和經濟因素考慮。鋰離子自身具有優良的性能，在實際的使用過程中主要是運用單片機來發送信號，放電過程主要是利用芯片的反向，對MOS管的通斷情況進行控制。要做好鋰電池充電工作，運用LC濾波后使用MOS管導電的形式進行充電。

3.3軟件設計

智能電源系統的軟件設計由電壓輸出、電壓測量和電壓調節等閉環結構共同組成。在進行軟件設計時，需要運用模塊化思想進行設計，設計內容主要包括鍵盤、使單片機和LCD等工作內容。在智能電源初始化過程中，需要做好8031各個口復位工作，需要從EEPROM過程中對上次關機前存入的數據進行讀取，對開關電路進行控制。在初始化工作完成后，需要做好開中斷工作，中斷工作不會突然停止，會出現請求提示，可以利用數據采樣的形式進行給定值讀取，需要通過數據處理，調用報警保護子程序的形式來了解短路或過流情況。如果沒有出現短路或過流情況，需要對電壓控制算法進行重新設置，做好鍵盤和保護程序設定，將子程序作為保護報警程序中的重要組成部分。

第3篇：直流穩定電源設計范文

【關鍵詞】自動化測試系統；高可靠性； Labview

Abstract：According to the test requirement of secondary power supply in missile ，automated measurement system is designed for collecting secondary power supply module multi-channel output signal，the signal modulation circuitry is controlled by the system which converts the load and multi-switches the measuring signal through the digital switch I/O card，controlling electronic measuring instrument to measure static or transient characteristics of the secondary power output based on Angilent GPIB board .Software platform build on Labview，with a mature development process and high reliability.

Key words：automated measurement system；high reliability；Labview

1.引言

二次電源組件用于將彈體熱電池輸出的直流電變換成不同輸出電壓的多路隔離式直流穩定電源，為導彈飛行控制系統提供高可靠性的供電，在批生產時，需要對二次電源的輸出特性做具有高效率、一定精度的自動化測試并可對數據進行有效的管理[1]。本文針對二次電源的靜態和瞬態輸出特性測試指標，基于Labview虛擬儀器技術，設計出具有擴展性和高可靠性的自動化測試系統，解決了系統測試效率低，測試數據不易管理等問題[2]。

2.測試系統的硬件設計

系統硬件主要由工控機（內置基于GPIB總線的Angilent 82350B板卡和基于ISA總線的Advantech PCI-734 I/O卡）、示波器（TDS 3012B）、數字多用表（KEITHLEY 2000）、信號調理板、供電電源組成，其總體結構如圖1所示。

測試系統的控制核心單元是工控機，測控板卡和通用測量儀器通過PCI總線接收控制、調度命令，同時進行數據采集、數據分析、數據存儲、結果判斷以及結果顯示、打印報表等工作。

GPIB卡負責與示波器、多用表的通信，繼電器I/O模塊卡用于控制被測產品工作電源的輸人/輸出，以及一些控制邏輯的切換[3]。

調理板上包含三組繼電器陣列，通過 I/O控制板控制不同繼電器組達到控制目的。（提前已節）

標準儀器中萬用表用來測量產品的直流特性；示波器用來測試產品的交流特性和啟動特性；

3.測試系統軟件設計

測試系統軟件，分為測試控制、數據處理，系統設置三大功能模塊，每個模塊由不同的子功能VI組成，以實現儀器控制、數據處理和系統參數調整三大類的功能。軟件總體架構如圖2所示。

整體軟件架構采用扁平化設計風格，即將更多的操作內容表現在一個操作平面中，同時弱化界面上無用的操作干擾，可以讓操作者快速聚焦到測試軟件核心工作流程中，降低誤操作的概率和避免重復操作[4]軟件在測試流程的搭建上采用封裝流程子項VI，在框架中以靜態引用的方式進行調用，為每個流程分支進行單獨的內存管理。調用靜態VI時加入完整的內存釋放機制，防止進程間產生干擾（如圖3所示）[5]。

系統在測試時序上采用狀態位機制設計，即在每個工作循環中設置標志位，工作循環相當于整個工作流中的狀態，狀態開始或結束觸發標志位，引發下一個工作狀態的執行，以保證測試系統工作時序的準確性[6]。

3.1 測試控制

測試控制模塊負責選擇信號調理板上不同的負載，選擇產品輸出通道，控制電源給產品加載不同電壓。主要通過PCI總線改變734 I/O板的輸出，控制信號調理板上的繼電器陣列，達到控制目的?？刂颇K的框圖如圖4所示。

3.2 數據采集

數據采集模塊通過讀取示波器TDS 3012B和KE2000多用表中的值來獲取產品的測試數據。

在數據采集模塊中，使用了KE2000的儀器驅動程序來設置多用表并讀數，而示波器通過VISA庫對示波器進行直接設置，主要設置示波器通道、觸發電平、刻度、觸發位置等參數。在產品測試過程中，使用多用表測試產品的直流特性，如電壓值，使用示波器測試產品的交流特性和啟動特性，如峰-峰值、啟動過沖等。測試框圖如圖5所示[7]。

3.3 數據處理

3.3.1 數據分析

從儀器中讀取的數據是字符串類型的ASCii碼，其中包含所有的測試信息，如以科學計數法表示的數據、測試通道、數據單位等信息，需要進行處理，提取數值、單位等信息，并將數值顯示到前面板中。同時，根據預設標準值與提取數值對比，以此判斷產品測試結果是否正確，如果數據錯誤，需要在前面板中標紅顯示（如圖6所示）。

3.3.2 數據顯示

產品的測試數據較多，因此在前面板采用表格控件顯示測試數據，同時將判斷模塊的輸出作為判斷依據，改變表格的屬性節點，將錯誤數據高亮標紅。

3.3.3 數據存儲

測試數據需要根據生產實際需要，進行統一格式的存儲，方便產品狀態的跟蹤和過程控制，也可以滿足測試數據的統一上傳管理需要。

通過LabSQL擴展功能，可對整體編程風格影響很小的基礎上引入數據庫管理（如圖7所示）。

3.4 報表生成

測試結束后需根據EXCEL模板生成測試記錄卡。在EXCEL中按照測試記錄卡格式設計好模板，然后調用LabVIEW中生成報表控件，在模板對應標簽中依次添加數據

3.5 數據傳輸接口

使用LABVIEW封裝好的TCP/IP功能函數包，建立與服務器端的連接，使客戶端隨時保證可連接狀態，將測試數據按照一定封包標準實時上傳。

4.系統應用效果驗證

系統可有效完成二次電源各項電性能參數的測試以及測試數據的統一存儲和上傳。經過生產驗證，該系統可極大的縮短二次電源的生產交付周期，同時具有良好的運行穩定性，滿足二次電源組件實際生產要求。

參考文獻

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[2]王方明，林，曹景陽，等.天線間耦合度自動測試系統設計[J].國外電子測量技術，2010，29（8）：9-12.

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第4篇：直流穩定電源設計范文

為了彌補以上不足，本文提出在課程教學中引入SIMetrix仿真工具。借助該仿真軟件，學生更容易理解理論知識，還可以在課堂外對所學的知識加以驗證以及進行一些設計應用，從而激發學習的興趣并增強實踐能力。

一、SIMetrix仿真軟件介紹

SIMetrix/SIMPLIS是一款用于優化設計電力電子電路的高級仿真工具，是由美國Transim公司開發的軟件包，具有優秀的收斂性能和仿真速度，小信號分析方面獨具優勢，非常適合于開關電源產品的驗證、分析、設計和開發。其內部提供了兩種仿真模式——SIMetrix和SIMPLIS，其中SIMetrix包含了一個增強型SPICE仿真器、原理圖編輯器和波形顯示器，與其它通用仿真軟件相比，SIMetrix具有以下特點：[1，2]

特點一：包含豐富的器件模型。模型庫不僅包含了理想的電路元件，同時還提供了比較通用的、常見的半導體器件和各類應用廣泛的集成電路控制芯片，在此基礎上足以構建完整的開關電源系統。

特點二：先進的測量功能。波形可通過選擇檢測器然后點擊原理圖生成，或在原理圖上放入固定的檢測器生成，可在仿真后甚至仿真時查看波形，非常方便。

特點三：強大的波形處理功能。為波形分析提供RMS、frequency、-3dB、FFT等40多種函數，選擇這些函數可獲得計算結果并顯示在波形旁邊。

特點四：具有多種分析功能。包括瞬態分析、交流分析、直流分析、噪聲分析、傳輸函數分析等，每種分析功能下又提供多種掃描模式，如頻率掃描、器件掃描、參數掃描、模型參數掃描、溫度掃描、蒙特卡羅掃描等等。

此外，SIMetrix仿真軟件的仿真結果與實際非常接近，用戶圖形界面友好，仿真直觀，使用者容易掌握。

二、基于UC3842的反激電路仿真實例分析

反激變換器具有高可靠性、高效率、電路拓撲簡潔、輸入輸出電氣隔離、升/降壓范圍寬、易于多路輸出等優點，是小功率開關電源的理想電路拓撲。UC3842是SIMetrix仿真工具模型庫自帶的集成芯片，其外圍器件少、性能良好、價格低廉。綜上所述，以UC3842控制的反激電源為仿真實例，電路簡單且具有代表性，滿足初學者的基本學習要求，具體的仿真電路如圖1所示。

1.仿真電路原理

（1）主電路原理。交流輸入電壓經D1-D4組成的橋式整流及電解電容C1濾波后變成脈動直流電壓。該直流電壓由功率開關管Q1以很高的工作頻率通斷，將直流電變換成高頻脈沖施加在變壓器TX1的初級繞組上，然后由次級繞組輸出。當開關管Q1導通時，變壓器初級繞組有電流通過并且線性增加，施加在初級繞組上的電壓為上正下負，使次級繞組產生下正上負的感應電動勢，二極管D5承受反向偏壓截止，次級繞組電流為零，變壓器儲能，這時負載由電容C2放電提供能量。當開關管Q1關斷時，初級繞組的磁通量減小，為了維持電流不變而產生下正上負的感應電動勢，次級繞組變成上正下負，D5導通，存儲在變壓器中的能量給C2充電并向負載供電。輔助繞組工作過程與次級繞組相同，一方面經過D6整流、C3濾波后為UC3842供電，另一方面經D7整流、C4濾波后為其提供反饋信號。由于反激變換器不可以空載，所以輔助繞組接假負載 R3。最后，在次級繞組和輔助繞組對應輸出穩定的12V和15V直流電壓。

（2）控制電路原理。[3]交流輸入經過整流濾波得到直流電壓，通過電阻R1降壓后給電容C3充電，當Vp端電壓達到啟動電壓門檻值16V時，UC3842開始工作并提供驅動脈沖，由Vout端輸出推動開關管Q1工作。芯片啟動后，工作電壓由輔助繞組提供。同時，輔助繞組的輸出經過R8和R9分壓反饋到Vfb端。當電源電壓或負載變化引起輸出電壓變低時，Vfb端的反饋電壓減小，UC3842輸出的PWM波的占空比增加，開關管Q1的導通時間變長，輸出電壓升高；反之，當輸出電壓升高時，占空比減小，Q1的導通時間變短，輸出電壓降低，從而使輸出電壓保持恒定，實現穩壓。電阻R4用于電流檢測，將初級繞組的電流轉換為電壓信號送入UC3842的Sense端，形成電流反饋。當由于某種原因產生過流時，開關管Q1的漏極電流將大大增加，電阻R4兩端的電壓上升，Sense端的電壓也上升，當該端的電壓超過正常值達到1V時，Vout端無輸出，Q1截止，從而保護電路。Ref端和Osc端外接定時電阻R6和定時電容C6，確定工作頻率。Vfb端與Comp端之間接R7和C7補償電路，用于改善增益和頻率特性。R5和C5構成RC濾波電路，削弱電流檢測信號中的尖峰脈沖干擾，保證電源正常工作。

2.仿真電路參數設計

本仿真電路的主要技術指標：輸入電壓Vin：220（1±10%）VAC；輸出電壓Vo：12V，輸出電流Io：2.5A；輔助繞組的輸出電壓VF：15V，開關頻率fs：100kHz；效率η：80%。對應圖1的仿真電路，完成所有元件參數的計算和電路的設計。

（1）主電路設計和參數計算。根據文獻[4]和[5]，已知交流輸入電壓的范圍，可以計算出經過整流濾波電路輸出的直流電壓范圍是238V～342V，然后計算最大占空比為0.37，由此可得高頻變壓器的次級繞組和初級繞組的變比為0.09。又根據輔助繞組與次級繞組的電壓、變比的關系，可計算得輔助繞組與初級繞組的變比為0.11。由前面的計算值結合電源的功率、效率參數，分別得到初級繞組電流峰值為0.67A，電感值為1.3mH。開關管Q1工作于最大輸入電壓342V的同時還承受了高頻變壓器的反向電動勢，一般為135V，因此Q1的最大漏極電壓約500V，最大漏極電流由上可知為 0.67A。由文獻[5]和[6]可計算，輸入整流橋二極管D1-D4的額定電壓應大于427V，額定電流有效值應大于0.76A，輸出整流二極管D5的最大反向峰值電壓為42.8V，同理可得D6、D7的最大反向峰值電壓為53.5V。根據文獻[7]，輸入濾波電容C1的經驗值可用輸出功率值瓦特數乘以1uF計算，約等30uF。輸出濾波電容C2經計算應大于185uF，為了使濾波效果更好，在此取470uF，同理，C3和C4分別取1uF、10uF。假負載 R3的功率按額定功率的5%來設計，其值為150Ω。

（2）控制電路設計和參數計算。[7，8]已知開關頻率100kHz，通過UC3842的工作頻率計算公式：f=1.72/（RT×CT），可選取定時電阻R6=15kΩ，并計算定時電容C6=1nF。電流檢測電阻R4=1/Ipk，其中Ipk為初級繞組電流的峰值，由上可知是0.67A，因此R4=1.5Ω。反饋電路的分壓電阻R8和R9可通過公式VF×R8/（R8+R9）=2.5V確定，選取R8=20kΩ，R9=4kΩ。UC3842的啟動電流在lmA左右，考慮到啟動時間及R1上消耗的功率，實際設計中R1取30kΩ。R5和C5取典型值，分別為1kΩ、470pF。R7和C7的值以電源的閉環傳遞函數經過補償后，截止頻率位于工作頻率的1/5處并且相位裕量約60°為宜，在此分別取15kΩ、1nF。

3.仿真電路搭建步驟

根據以上計算結果，仿真模型的搭建過程及各種參數設置如下：

（1）點擊Place＼Passives，選擇理想變壓器（Ideal Transformers）和電路全部的電阻（Resistor[Box Shape]）、電容（Capacitor）。變壓器的初、次級繞組數分別選擇1和2，定義次級繞組、輔助繞組與初級繞組的比值分別為0.09和0.11，設置初級繞組的電感值為1.3mH，其他參數采用默認值。電阻、電容值可根據前面的計算結果設置。

（2）點擊Place＼From Model library，在NMOS中，為功率開關管Q1選擇高頻特性較好的MOS管IRF840，其電壓、電流定額為500V/8A。在Diode中，為輸入整流橋二極管D1-D4選擇快恢復二極管BY233-600，其電壓、電流定額為600V/10A；為輸出整流二極管D5選擇快恢復二極管mur110，其電壓、電流定額為100V/1A；為D6和D7選擇快速開關二極管D1N4148，其電壓、電流定額為75V/150mA。在PSU Controllers中，選擇UC3842。

（3）點擊Place＼Source，選擇多功能電源（Universal Source），設置波形為正弦波，頻率50Hz，峰峰值為622V，其他參數采用默認值。

（4）點擊Simulator＼Choose Analysis，選擇暫態分析（Transient）仿真模式，設置停止時間為20ms，其他參數采用默認值。

三、仿真結果分析

在額定交流輸入220V/50Hz、滿載的情況下，得到仿真波形如圖2所示。6個波形自上而下分別為PWM控制信號、初級繞組電壓、直流輸出電壓、開關管電壓、初級繞組電流和次級繞組電流。由波形可知，PWM控制信號的頻率約95kHz，占空比為0.32，初級繞組電壓范圍為-145V～297V，開關管承受最大電壓445V，直流輸出電壓12V，紋波電壓約25mV，初、次級繞組電流峰值分別為747mA和8.2A。另外從初、次級繞組電流的關系可知，電源工作在不連續模式。結果表明，本仿真電路參數設計合理，器件選擇滿足要求，仿真結果與理論基本一致。

四、結論

通過以上簡單的仿真實例分析可知，SIMetrix仿真開關電源方便、簡單、快捷且仿真模型和與電源實物非常接近。教師在課堂講授的過程中演示仿真，可使講解變得生動、形象、直觀。與實驗相比，仿真不受時間、空間、物質條件限制的同時也更安全，教師應鼓勵學生在課后使用，不僅加深對原理知識的掌握，鍛煉了實踐動手能力，還可以提高他們學習的興趣和積極性，培養創造能力。因此，SIMetrix仿真軟件對該課程教學具有很好的應用價值。

參考文獻：

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[3]陳純鍇.開關電源原理、設計及實例[M].北京：電子工業出版社，2012.

[4]李定宣，丁增敏.開關穩定電源設計與應用[M].第二版.北京：中國電力出版社，2011.

[5]程何小，何衛彬.基于TOP224YN的反激式開關電源設計[J].聲學與電子工程，2011，（2）：37-39，45.

第5篇：直流穩定電源設計范文

關鍵詞：開關電源及其軟開關技術；SIMetrix仿真；UC3842；反激電路

作者簡介：張冬梅（1983-），女，廣東湛江人，華南理工大學廣州學院電氣工程學院，講師。（廣東 廣州 510800）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）28-0080-02

為了完善專業的知識結構、配合學校培養應用型人才的辦學思路，華南理工大學廣州學院電氣工程學院為本科生開設了“開關電源及其軟開關技術”這門課程。該課程是“電力電子技術”的后續課程，系統地介紹了開關電源電路的結構組成、工作原理、設計方法和開發過程，其綜合性、工程性和實用性很強。目前，課程在教學中存在的主要問題：第一，雖然在課堂教學中使用了多媒體課件，但依然需要花費大量精力對電路工作原理及其波形進行描述和分析，學生僅憑聽講還是很難深入理解。第二，在本科生中開設該課程的高校較少，在市場上很難找到針對該課程的實驗裝置，學生學習的理論知識得不到很好的驗證。第三，開關電源的硬件開發是一項知識面要求寬、難度大又危險的復雜技術工作，受時間、空間、物質條件等因素限制，在這方面不能做過多要求，因此學生動手能力得不到真正的鍛煉。

為了彌補以上不足，本文提出在課程教學中引入SIMetrix仿真工具。借助該仿真軟件，學生更容易理解理論知識，還可以在課堂外對所學的知識加以驗證以及進行一些設計應用，從而激發學習的興趣并增強實踐能力。

一、SIMetrix仿真軟件介紹

SIMetrix/SIMPLIS是一款用于優化設計電力電子電路的高級仿真工具，是由美國Transim公司開發的軟件包，具有優秀的收斂性能和仿真速度，小信號分析方面獨具優勢，非常適合于開關電源產品的驗證、分析、設計和開發。其內部提供了兩種仿真模式——SIMetrix和SIMPLIS，其中SIMetrix包含了一個增強型SPICE仿真器、原理圖編輯器和波形顯示器，與其它通用仿真軟件相比，SIMetrix具有以下特點：[1，2]

特點一：包含豐富的器件模型。模型庫不僅包含了理想的電路元件，同時還提供了比較通用的、常見的半導體器件和各類應用廣泛的集成電路控制芯片，在此基礎上足以構建完整的開關電源系統。

特點二：先進的測量功能。波形可通過選擇檢測器然后點擊原理圖生成，或在原理圖上放入固定的檢測器生成，可在仿真后甚至仿真時查看波形，非常方便。

特點三：強大的波形處理功能。為波形分析提供RMS、frequency、-3dB、FFT等40多種函數，選擇這些函數可獲得計算結果并顯示在波形旁邊。

特點四：具有多種分析功能。包括瞬態分析、交流分析、直流分析、噪聲分析、傳輸函數分析等，每種分析功能下又提供多種掃描模式，如頻率掃描、器件掃描、參數掃描、模型參數掃描、溫度掃描、蒙特卡羅掃描等等。

此外，SIMetrix仿真軟件的仿真結果與實際非常接近，用戶圖形界面友好，仿真直觀，使用者容易掌握。

二、基于UC3842的反激電路仿真實例分析

反激變換器具有高可靠性、高效率、電路拓撲簡潔、輸入輸出電氣隔離、升/降壓范圍寬、易于多路輸出等優點，是小功率開關電源的理想電路拓撲。UC3842是SIMetrix仿真工具模型庫自帶的集成芯片，其器件少、性能良好、價格低廉。綜上所述，以UC3842控制的反激電源為仿真實例，電路簡單且具有代表性，滿足初學者的基本學習要求，具體的仿真電路如圖1所示。

1.仿真電路原理

（1）主電路原理。交流輸入電壓經D1-D4組成的橋式整流及電解電容C1濾波后變成脈動直流電壓。該直流電壓由功率開關管Q1以很高的工作頻率通斷，將直流電變換成高頻脈沖施加在變壓器TX1的初級繞組上，然后由次級繞組輸出。當開關管Q1導通時，變壓器初級繞組有電流通過并且線性增加，施加在初級繞組上的電壓為上正下負，使次級繞組產生下正上負的感應電動勢，二極管D5承受反向偏壓截止，次級繞組電流為零，變壓器儲能，這時負載由電容C2放電提供能量。當開關管Q1關斷時，初級繞組的磁通量減小，為了維持電流不變而產生下正上負的感應電動勢，次級繞組變成上正下負，D5導通，存儲在變壓器中的能量給C2充電并向負載供電。輔助繞組工作過程與次級繞組相同，一方面經過D6整流、C3濾波后為UC3842供電，另一方面經D7整流、C4濾波后為其提供反饋信號。由于反激變換器不可以空載，所以輔助繞組接假負載 R3。最后，在次級繞組和輔助繞組對應輸出穩定的12V和15V直流電壓。

（2）控制電路原理。[3]交流輸入經過整流濾波得到直流電壓，通過電阻R1降壓后給電容C3充電，當Vp端電壓達到啟動電壓門檻值16V時，UC3842開始工作并提供驅動脈沖，由Vout端輸出推動開關管Q1工作。芯片啟動后，工作電壓由輔助繞組提供。同時，輔助繞組的輸出經過R8和R9分壓反饋到Vfb端。當電源電壓或負載變化引起輸出電壓變低時，Vfb端的反饋電壓減小，UC3842輸出的PWM波的占空比增加，開關管Q1的導通時間變長，輸出電壓升高；反之，當輸出電壓升高時，占空比減小，Q1的導通時間變短，輸出電壓降低，從而使輸出電壓保持恒定，實現穩壓。電阻R4用于電流檢測，將初級繞組的電流轉換為電壓信號送入UC3842的Sense端，形成電流反饋。當由于某種原因產生過流時，開關管Q1的漏極電流將大大增加，電阻R4兩端的電壓上升，Sense端的電壓也上升，當該端的電壓超過正常值達到1V時，Vout端無輸出，Q1截止，從而保護電路。Ref端和Osc端外接定時電阻R6和定時電容C6，確定工作頻率。Vfb端與Comp端之間接R7和C7補償電路，用于改善增益和頻率特性。R5和C5構成RC濾波電路，削弱電流檢測信號中的尖峰脈沖干擾，保證電源正常工作。

2.仿真電路參數設計

本仿真電路的主要技術指標：輸入電壓Vin：220（1±10%）VAC；輸出電壓Vo：12V，輸出電流Io：2.5A；輔助繞組的輸出電壓VF：15V，開關頻率fs：100kHz；效率η：80%。對應圖1的仿真電路，完成所有元件參數的計算和電路的設計。

（1）主電路設計和參數計算。根據文獻[4]和[5]，已知交流輸入電壓的范圍，可以計算出經過整流濾波電路輸出的直流電壓范圍是238V～342V，然后計算最大占空比為0.37，由此可得高頻變壓器的次級繞組和初級繞組的變比為0.09。又根據輔助繞組與次級繞組的電壓、變比的關系，可計算得輔助繞組與初級繞組的變比為0.11。由前面的計算值結合電源的功率、效率參數，分別得到初級繞組電流峰值為0.67A，電感值為1.3mH。開關管Q1工作于最大輸入電壓342V的同時還承受了高頻變壓器的反向電動勢，一般為135V，因此Q1的最大漏極電壓約500V，最大漏極電流由上可知為0.67A。由文獻[5]和[6]可計算，輸入整流橋二極管D1-D4的額定電壓應大于427V，額定電流有效值應大于0.76A，輸出整流二極管D5的最大反向峰值電壓為42.8V，同理可得D6、D7的最大反向峰值電壓為53.5V。根據文獻[7]，輸入濾波電容C1的經驗值可用輸出功率值瓦特數乘以1uF計算，約等30uF。輸出濾波電容C2經計算應大于185uF，為了使濾波效果更好，在此取470uF，同理，C3和C4分別取1uF、10uF。假負載 R3的功率按額定功率的5%來設計，其值為150Ω。

（2）控制電路設計和參數計算。[7，8]已知開關頻率100kHz，通過UC3842的工作頻率計算公式：f=1.72/（RT×CT），可選取定時電阻R6=15kΩ，并計算定時電容C6=1nF。電流檢測電阻R4=1/Ipk，其中Ipk為初級繞組電流的峰值，由上可知是0.67A，因此R4=1.5Ω。反饋電路的分壓電阻R8和R9可通過公式VF×R8/（R8+R9）=2.5V確定，選取R8=20kΩ，R9=4kΩ。UC3842的啟動電流在lmA左右，考慮到啟動時間及R1上消耗的功率，實際設計中R1取30kΩ。R5和C5取典型值，分別為1kΩ、470pF。R7和C7的值以電源的閉環傳遞函數經過補償后，截止頻率位于工作頻率的1/5處并且相位裕量約60°為宜，在此分別取15kΩ、1nF。

3.仿真電路搭建步驟

根據以上計算結果，仿真模型的搭建過程及各種參數設置如下：

（1）點擊Place＼Passives，選擇理想變壓器（Ideal Transformers）和電路全部的電阻（Resistor[Box Shape]）、電容（Capacitor）。變壓器的初、次級繞組數分別選擇1和2，定義次級繞組、輔助繞組與初級繞組的比值分別為0.09和0.11，設置初級繞組的電感值為1.3mH，其他參數采用默認值。電阻、電容值可根據前面的計算結果設置。

（2）點擊Place＼From Model library，在NMOS中，為功率開關管Q1選擇高頻特性較好的MOS管IRF840，其電壓、電流定額為500V/8A。在Diode中，為輸入整流橋二極管D1-D4選擇快恢復二極管BY233-600，其電壓、電流定額為600V/10A；為輸出整流二極管D5選擇快恢復二極管mur110，其電壓、電流定額為100V/1A；為D6和D7選擇快速開關二極管D1N4148，其電壓、電流定額為75V/150mA。在PSU Controllers中，選擇UC3842。

（3）點擊Place＼Source，選擇多功能電源（Universal Source），設置波形為正弦波，頻率50Hz，峰峰值為622V，其他參數采用默認值。

（4）點擊Simulator＼Choose Analysis，選擇暫態分析（Transient）仿真模式，設置停止時間為20ms，其他參數采用默認值。

三、仿真結果分析

在額定交流輸入220V/50Hz、滿載的情況下，得到仿真波形如圖2所示。6個波形自上而下分別為PWM控制信號、初級繞組電壓、直流輸出電壓、開關管電壓、初級繞組電流和次級繞組電流。由波形可知，PWM控制信號的頻率約95kHz，占空比為0.32，初級繞組電壓范圍為-145V～297V，開關管承受最大電壓445V，直流輸出電壓12V，紋波電壓約25mV，初、次級繞組電流峰值分別為747mA和8.2A。另外從初、次級繞組電流的關系可知，電源工作在不連續模式。結果表明，本仿真電路參數設計合理，器件選擇滿足要求，仿真結果與理論基本一致。

四、結論

通過以上簡單的仿真實例分析可知，SIMetrix仿真開關電源方便、簡單、快捷且仿真模型和與電源實物非常接近。教師在課堂講授的過程中演示仿真，可使講解變得生動、形象、直觀。與實驗相比，仿真不受時間、空間、物質條件限制的同時也更安全，教師應鼓勵學生在課后使用，不僅加深對原理知識的掌握，鍛煉了實踐動手能力，還可以提高他們學習的興趣和積極性，培養創造能力。因此，SIMetrix仿真軟件對該課程教學具有很好的應用價值。

參考文獻：

[1]傅文珍.基于SIMetrix的“電力電子技術”仿真輔助教學研究[J].嘉興學院學報，2013，25（3）：1-5.

[2]楊浩東，王偉.電力電子教學中常用仿真軟件對比[J].中國電力教育，2012，（3）：112-113.

[3]陳純鍇.開關電源原理、設計及實例[M].北京：電子工業出版社，2012.

[4]李定宣，丁增敏.開關穩定電源設計與應用[M].第二版.北京：中國電力出版社，2011.

[5]程何小，何衛彬.基于TOP224YN的反激式開關電源設計[J].聲學與電子工程，2011，（2）：37-39，45.

[6]張維.單端反激式開關電源研究與設計[D].西安：西安電子科技大學，2011.

第6篇：直流穩定電源設計范文

【關鍵詞】電氣自動化；系統集成信息化；維護簡易

1.我國的電氣自動化現狀分析

1.1電氣自動化系統集成信息化

電氣自動化的發展離不開信息技術的幫助，信息技術主要在兩個方面對電氣自動化有滲透作用：第一個方面是信息技術對電氣自動化管理層縱向的滲透。企業在運行的過程中，它的數據處理系統首要的任務就是幫助企業對一些數據進行及時的存取，這能夠保證企業有條不紊地運行。通過數據處理系統對當前一些信息的及時處理，企業的工作人員可以對企業當前的生產過程進行動態畫面式的管理，在節省工作量的同時，還能夠更加準確的掌握企業運行狀況。信息技術對電氣自動化的另一方面滲透就是信息技術已經橫向滲透到了電氣自動化的機器、設備以及系統中。當今信息技術的運用極其普遍，微電子和微處理器技術在電氣自動化中的應用也得到了廣泛的普及，這帶來的直接影響就是一些原先就已經明確定義的“設備界線”變得很模糊了，最典型的例子就是控制設備、PLC以及控制系統不像以前定義的那樣了，現在不能對其進行準確的定義。

1.2電氣自動化系統的維護簡易

隨著電氣自動化的快速發展，為使其始終處于快速的發展軌道上，就必須對電氣自動化配備標準平臺以及使用規范。Windows NT 就是電氣自動化很好的一類標準平臺以及使用規范，在電氣自動化領域，PC的人機界面在電氣自動化領域內已經成為了主流，因為基于PC的一些控制系統具有靈活性高且容易受控制的特點，使得它已經被很多的用戶采納使用，這就使得將Windows 作為它的操作系統時，不僅便于了電氣自動化的使用，而且對電氣化的維護工作也更加便捷了。

2.電氣自動化在高層建筑中的應用

高層建筑中的電氣自動化系統，其工作原理可以分成下面三個環節：首先，實行數據的采集。所謂數據采集指的是對那些電氣裝置的瞬時值進行檢測及輸入；其次，控制決策的實行。當完成各裝置瞬時值的檢測及輸入后，應該對這些數據進行簡單的加減運算，依據運算結果作為所需調整方向與量值的參考值；最后，進行控制的輸出。該環節根據控制性決策的結果，來對各執行機構所發出的信號進行控制，從而保證各個控制任務的完成。現將電氣自動化在高層建筑中的應用建設如下。

2.1交流電的工作接地

本文所講的工作接地指的是變壓器的中性點接地。其中，中性線必須使用銅芯絕緣線。在配電過程中會存在輔助等電位結點端子，而這些等電位接線端子通常都處于箱柜內。另外需要注意的是，這一等點位接線端子千萬不能暴露在外，也不同其它接地系統如屏蔽接地系統、直流接地系統等混接。在高壓系統中，如采用中性點接線方式，那么則能夠起到消除由于單相電弧基地而產生的電壓。中性點接地方式的另外一點好處是能夠避免出現零序電壓偏移情況，從而保證三相電壓的平衡，實現了單相電源的方便使用，從某種意義上來講，這對整個低壓系統具有重要作用。

2.2直流電接地

在一幢現代化高層自動化建筑物中，一般都除了具有傳真、電話、消防以及其他傳統設備外，各種計算機通信網絡也是必不可少的一部分。只有當高層建筑物中配備了這些自動化設備，才能使高層建筑中的各項優勢體現出來。然而這些電子類的設備在進行信息輸入、輸出、信號放大、能量轉換等過程都離不開微電流及微電壓的快速運轉，此外，這些電子類設備通常需要通過一個整體的互聯網絡平臺才能保證工作的正常運行。為了保證這些設備運行的穩定性及準確性，除了提供最基本的穩定電源外，還必須為其提供一個穩定的基準點位。因此，可以使用一個截面積較大的絕緣銅芯線作為引線，引線一端直接同基準點位連接，一端直接同供電電源相連接。這里需要注意的是引線除了不應該同PE線直接連接外，還不能和中性線連接。

2.3防雷接地

在高層建筑的電氣自動化系統中，含有大量的電子類設備和布線系統如火災報警系統、通信自動化系統、消防聯動控制系統、辦公自動化系統、建筑自動化系統、安全自動監控系統、大樓閉路電視自動化系統一起其他自動化系統等。對于這些電子類設備以及布線系統，它們的布線系統的耐壓等級通常較低，但防干擾要求卻很高，如果這些電子類設備遭受雷擊，無論是直擊、反擊還是串擊都會對這些電子類設備造成極大的破壞。因此在高層建筑的電氣自動化系統中，所有的接地功能必須具備較強的防雷性能接地系統，在此基礎上，通過建立一套完整且嚴密的防雷結構，從而保證這些電子類設備免遭自然雷擊的影響。一般來講，高層建筑屬于一級負荷，因此在設計高層建筑的時候應該嚴格參照一級防雷建筑物標準來設計，在接閃器選擇方面，最好選用有針帶的組合接閃器，而避雷針則應該選擇25.0×4.0mm規格的鍍鋅網格避雷針，這樣做的好處一方面是能夠有效避免自然雷電破壞高層建筑內電子類設備，另一方面是能夠起到電子設備免遭電磁波干擾的作用。

3.高層建筑電氣自動化的發展及展望

近些年，隨著我國經濟的快速發展以及人們生活水平的不斷提高，人們對建筑物的功能要求也在不斷提高。高層建筑內的安保、消防、通信、照明等系統的自動化控制水平也成為衡量現代化高層建筑質量的重要指標之一。現代高層建筑的電氣自動化是實現建筑智能化的必經之路，它必定成為今后建筑的發展趨勢。同時，電氣自動化技術作為現代高層建筑建設的核心技術之一，它正經歷了前所未有的機遇及挑戰。高層建筑的電氣工程師應該綜合考慮信息、控制、電氣、決策及管理等各方面，通過以實現高層建筑的節能、安全、個性化為主要目標，對高層建筑的電氣自動化系統進行更深層次的探索研究，把我國乃至全世界的電氣自動化產業推向一個歷史高度。

4.結語

通過本文以上內容的闡述，我們可以看出電氣自動化在高層建筑中有著非常廣泛的應用。本文通過從電氣接地系統和電氣保護設計兩方面出發，分析了電氣自動化在高層建筑中的應用，最后，對高層建筑的電氣自動化的未來發展進行了展望?？偠灾?，電子自動化技術已經在現代高層建筑中有了十分廣泛的應用，通過合理設計高層建筑的電氣自動化孔子系統，必能達到合理利用電氣設備、節省人力物力資源的目的，從而為確保高層建設設備安全運行提供強有力的保障。

【參考文獻】

第7篇：直流穩定電源設計范文

關鍵詞：自校準；超高速；數據轉換器；溫度傳感器

自校準方法

由于校準對于狀態性能很重要，所以器件在每次上電后均要即時執行自校準。另外，器件亦可容許用戶根據需要以手動形式執行自校準工作。一般來說，這頂功能會在當系統溫度超出原先系統設計所訂立的閾值時啟動。既然器件自身的溫度會影響其性能發揮，那么可以加上一個片上二極管并把它連接到外部溫度傳感器。這樣便可有效地監視器件的溫度。美國國家半導體(NS)NS公司的ADC08系列ADC(模/數轉換器)的采樣能力均達到了每秒千兆位級，例如集成精密自校準電路的ADC08D1500；溫度傳感器推薦采用LM95221(或類似的器件)。

不論是上電還是手動，校準過程均需大約1～2ms才能完成，時間長短視時鐘頻率和器件的規格(這方面的數據請參考器件的數據表和在本文中所提及的參數)。另外，在上電模式時，器件會在自校準過程前插入一個較長的延遲。根據用戶的設定，這個延遲可能相對地短(幾十ms)或長(幾s)。延遲的目的是穩定電源和其他變化。不過，當器件被配置成擴展控制模式時，便不可使用較長的延遲(即經串行介面來配置)。

CalRun引腳可指示器件是處于自校準模式或通常工作模式。

執行自校準功能

我們必須認識到自校準是器件“正?！边\行的一部份。因此，器件的運行條件在校準時應該盡量接近“正常”運行時的條件和穩定性。換句話說，電源、溫度和所有輸入均應穩定地處于數據表內“運行額定值”部分中所列出的條件范圍內。要想獲得較大的校準精度，就必須使校準時的運行條件盡量與其正常運行時的條件相近。

為了獲得穩定的運行條件，需加入一定程度的時間延遲。系統設計工程師必須決定這個延遲一可以從大約1～2s至幾十s。正如本文第二部份所述，器件擁有內建的校準延遲功能。假如系統需動用較長的延遲，那么CAL輸入引腳便可以用來進一步延遲校準周期的起始時間。這個操作很簡單，用戶只需在上電時將CAL引腳保持在高位，直至獲得所需的延遲為止。CAL引腳再一次從低循環到高前，器件將會一直保持等待狀態，之后才會啟動上電校準周期。

CAL的輸入“低一高周期”所需的時間可以在數據表中的交流電氣特性表中找到。除了一些阻礙校準發生的因素外，這種方法不會干擾到器件的其他特性。雖然這延遲是通過CAL輸入來產生，但仍可考慮成是在獲得正靜性能前必須進行的上電校準。

為了獲得精確的校準，必須把關鍵的變量穩定下來。除了環境條件(電源和溫度)外，器件的其他運行條件也必須被穩定下來。以下是一些具體的要求：

時鐘輸入必須被穩定(這包括沒有執行DCLK_RST)；

模擬輸入處于指定的范圍內(可在運行額定值部份中找到)，但頻率則沒有關系一包括直流；

當校準在執行期間，絕不能干擾控制/配置的設置；

對于ADC08D500/1000/1500來說，器件必須處于正常模式(不是DES模式)，而不限于ADC08D1020/1520和ADC083000/B3000；

控制寄存器絕不可被訪問，即使SCLK正在生效；

當開始校準時，器件不應處于節電模式；當校準在進行時亦不應進入節電模式。

自校準時的器件特性

除了明顯的信號處理路徑中斷外，器件在校正期間會出現其他的效應。

數字輸出會失效；

系列中某些器件的DCLK輸出亦會失效。

器件的DCLK輸出一般都只用來采集數據。由于DCLK輸出可能會中斷，所以ASIC或FPGA在其邏輯超出采集邏輯時，就不能再以DCLK輸出作為時鐘信號?？墒牵瑢τ谀切┍仨毎袲CLK用作通用時鐘的應用來說，部分新的器件可為用戶提供適當的控制，以使能在校準期間繼續保持DCLK的運行。然而，這種做法的代價是當DCLK仍在生效時，模擬輸入終端電阻(Rterm)便不能被校準，Rterm的數值就會略微失準。因此，在上電校準時最好不要采用這種方法，但可以在隨后的手動校準周期中使用這種方法。

在ADC08D1020/1520和ADC083000/B3000內，擴展配置寄存器中的電阻調節失效(RTD)位會決定是否讓DCLK在校準期間停止。這個位的預設狀態(在上電時)是停止DCLK，同時在校準期間調節Rterm。在上電校準時，必須將這個位保持在預設狀態，并且預期DCLK會于校準期間停止。然后，用戶可以清除這個位，以便在隨后的手動校準周期執行時保持DCLK的運行。

性能效應

數據表中列出的器件性能是以器件在測量時得到適當的校準為前提的。對于任何的電子電路，假如環境條件在校準后出現變化，那么器件均有可能出現某種程度的性能降級。在校準后，最常見的性能影響參數是溫度。所以，當溫度的變化超出某閾值時，便應執行手動自校準。這閾值可以由系統設計人員于設計過程中去決定。NS公司不對任何溫度變化導致的未校準系統性能降級作出保證。不過，從下列部分觀察數據可能對用戶有所幫助。

1　在55℃(45℃～100℃的裸片溫度)的溫度范圍內，可看見器件的ENOB性能降級了0.35位；

2　在80℃(20℃～105℃的裸片溫度)的溫度范圍內，發現有2％的增益誤差。

3　假如用戶在校準期間啟動DCLK，并且上電校準后Rterm沒有被校準，那么Rterm的數值便會單單因溫度效應而發生改變。預計在120℃(從0℃到+120℃的裸片溫度)的溫度范圍內，Rterm將出現總共1％的變化。

根據上述部分數據，可以推斷在觸發校準周期時，一個合理的溫度方差閾值必須處于最多20℃～30℃的范圍內。

第8篇：直流穩定電源設計范文

1干燥部密閉氣罩特點

干燥部密閉氣罩的設計應滿足下列要求：(1）提供一個封閉的高溫環境，以利于紙頁的干燥及降低排風量，并提高氣罩排風中熱量回收的效果。國際上最流行的設計參數是氣罩內干球溫度為80～85℃，露點溫度為58～62℃。(2）必須對紙機運行狀況的監視、操作和維護提供方便，必須能保證方便地引紙和換輥。(3）密閉氣罩內高溫高濕，特別容易引起結露，氣罩的設計必須完全杜絕氣罩頂板的凝露滴水。氣罩內微小的控制變量參數的改變都會對溫度和濕度有很大的影響。干燥部氣罩內的流量和空氣質量是敏感的參數[3]。為此，設計了一種可以快速而準確檢測出氣罩內溫、濕度測量裝置，以滿足氣罩內溫、濕度控制的敏感性要求。

2系統總體方案設計

造紙車間溫、濕度測控傳感器是由電路硬件與計算機軟件組成的，該系統的總體設計思路是以STC89C52單片機為控制核心，整個系統硬件包括溫度測量模塊、濕度測量模塊、控制模塊、顯示模塊等基本電路。系統利用單片機獲得溫度傳感器及濕度傳感器數據，并通過數碼管進行溫度、濕度的實時顯示。

3系統硬件設計

本系統硬件主要包括控制電路與檢測電路。通信電路是從單片機主芯片串行口連接RS232轉換芯片MAX232與PC機相連。此外，還有數碼管顯示電路。系統硬件結構如圖1所示。

3.1控制電路設計控制器是系統的核心部分，它直接接收來自溫度模塊的數字信號和經過A/D轉換的濕度傳感器信號，再輸出給顯示電路。本系統采用以STC89C52單片機為核心的控制單元，STC89系列單片機高速（最高時鐘頻率90MHz），低功耗，在系統應用可編程（ISP，IAP），可通過RS232和MAX232連接串口直接下載程序，不同于傳統的51單片機需要專門的燒錄器燒錄程序。其控制電路如圖2所示。

3.2溫、濕度模塊電路設計傳感器電路的設計是本系統設計的重點，由于測量溫度和濕度，故分別對兩種傳感器的測量電路進行設計。

3.2.1溫度測量電路設計Dallas半導體公司的數字溫度傳感器DS18B20支持1-Wire總線接口術，將地址線、數據線、控制線合為1根信號線，允許在這根信號線上掛接多個1-Wire總線器件，因此可方便地進行多點溫度測量，還可以程序設定9～12位的分辨率，最高精度為±0.0625℃，分辨率設定及用戶設定的報警溫度存儲在E2PROM中，掉電后溫度數據依然保存[4]。本設計用3腳封裝模式，DS180B20可通過兩種方式供電：外加電源工作方式和寄生電源方式。前者需要外加電源，正負極分別接引腳VDD及GND；后者不需要外加電源，當總線（信號線）為高時穩定電源是通過單線上的上拉電阻實現，總線信號為低時則由其內部的電容供電，在此種方式下VDD接地。3腳封裝的DS18B20引腳功能分別為地GND、電源VDD、信號DQ，需要外加電源工作方式。圖3為DS18B20的連接電路，采用此方式能增強DS18B20的抗干擾能力，保證工作的穩定性[5]。DS18B20內部結構主要由4部分組成：64位光刻ROM溫度傳感器、非揮發的溫度警報觸發器TH和TL、配置寄存器。其測溫范圍為-55℃～+125℃，在-10℃～85℃之間的精度達±0.5℃,而在整個溫度測量范圍內具有±2℃的測量精度。

3.2.2濕度測量電路設計系統的濕度傳感器采用高精度的HS110系列電容式傳感器，在線谷底濕度為0～100%RH范圍內，電容量由162pF變到200pF時，其誤差不大于±2%RH，有極好的線性輸出，受溫度的影響很小。響應時間小于5s；溫度系數為0.04pF/℃,精度較高。HS1100/HS1101電容傳感器，在電路構成中等效于一個電容器件，其電容隨著所測空氣濕度的增大而增大。而在數碼管上顯示的是電壓值，通過查詢表1HS1101的電壓輸出典型參數表，便可得到所測點的相對濕度[6]。如何將電容的變化量準確地變為計算機易于接受的信號，這里采用的是將該濕敏電容置于運放與阻容組成的橋式振蕩電路中，所產生的正弦波電壓信號經整流、直流放大經模數轉換器轉換為數字信號[7]。測量電路如圖4。ADC0809是帶有8位A/D轉換器、8路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的CMOS組件。它是逐次逼近式A/D轉換器，可以和單片機直接接口。其內部有一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，再用A/D轉換器進行轉換。三態輸出鎖存器用于鎖存A/D轉換后的數字量，當OE端為高電平時，才可以從三態輸出鎖存器取走轉換后的數據[8]。其內部結構如圖5所示。

3.2.3系統顯示電路設計顯示電路采用4個8段數碼管動態顯示，顯示結果清晰。在八段數碼管顯示時，各數碼管分時輪流選通，要使其穩定顯示，必須采用掃描方式，即在某一時刻只選通一位數碼管，并選出相應段碼，在另一時刻選通另一位數碼管，并送出相應的段碼。依次循環，即可使各位數碼管顯示將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示，但由于人眼存在視覺暫留效應，只要每位顯示間隔足夠短就可以給人以同時顯示的感覺。驅動電路如圖6所示。采用動態顯示方式比較節省I/O口，硬件電路也較靜態顯示方式簡單，但其亮度不如靜態顯示方式，所以要在四個LED的陰極加四個三極管S8550來驅動與保護LED，增加它的顯示亮度[9]。

4系統軟件設計

采用KeilC51程序編寫[10]，主要由主程序、讀取溫度子程序、讀取濕度子程序、中斷處理程序、數碼管掃描程序、顯示程序等部分組成[11]。程序流程見圖7。讀取溫度子程序功能：完成對DS18B20的復位及溫度的讀取。DS18B20是單總線芯片，時序要求嚴格，用KeilC51編寫程序時，采用“while(--i);”語句實現短時間的精確延時。讀取濕度子程序功能：啟用A/D轉換，將HS1100測量的濕度值轉換成數字信號并讀到單片機內部。

5系統的測試

為檢驗系統的準確性和可靠性，利用德國AHLBORN公司的MA56901多功能溫、濕度測試儀對系統測量值及檢測精度進行驗證。將測試儀與本系統置于同一被測溫、濕度點上，采用同時可取點方式。其中，測試儀溫、濕度為標稱溫、濕度，本系統測量數據為測量溫、濕度。表2是敞開環境下得到的溫、濕度，表3是密閉環境下模擬氣罩實際生產環境測量得到的溫、濕度。誤差分析：由表2可知，溫度測量誤差低于±1℃，濕度測量誤差低于2%；由表3可知，溫度測量誤差低于±1℃，濕度測量誤差低于1%，較好實現了環境溫、濕度的實時監測。通過實驗驗證了系統的準確性及測量精度，系統硬件結構簡單，測量精度較高，擴展方便，具有廣泛的應用前景。

第9篇：直流穩定電源設計范文

關鍵詞：出租車計價器 傳感器原理 檢測

引言：

在科學技術迅猛發展的今天，出租車計價器已經悄然走進了大規模集成電路的時代。出租車計價器主要是由傳感器、單片機、空車牌、打印機、顯示器這五部分組成的。在計程車計價器中，傳感器是計價器中一種非常重要的部件，它能夠將汽車輸出的物理量轉換成電脈沖信號，傳輸給計價器的表頭。可以說傳感器對計價器計量值的準確性有著十分重要的影響。

一、出租車計價器傳感器的工作原理

出租車計價器主要是由傳感器等五部分組成，其中傳感器是一種非常重要的部件，它能將汽車輸出的物理量轉換成電脈沖信號，傳輸給計價器的表頭，準確計算出汽車行駛的歷程，繼而準確計算出車費。出租車計價器的精準度直接會影響到廣大乘客的切身利益，而傳感器又是影響計價器精準度的重要因素，所以我們要充分重視保證傳感器的正常工作。目前出租車計價器所使用的傳感器主要包括光電式傳感器、磁電式傳感器和干簧管傳感器這三種，從近些年的趨勢來看，磁電式傳感器的應用將更加廣泛。

1.光電式傳感器

光電式傳感器的主要工作原理是利用紅外線的發射與接收，把汽車機械轉動的數據轉化為電信號。使用光電式傳感器的主要紅外發射和接收工具是裝在傳感器轉軸上的一片光柵，轉軸每旋轉一周，都會有若干脈沖產生，進而測得出租車的運轉數據。

2.干簧管式傳感器

干簧管式傳感器據有一些比較好的優點，比如價格便宜、安裝程序簡單、體積小巧、靈敏度高等，并且干簧管式傳感器的接觸簧片是封裝在玻璃管中的，所以在潮濕、溫差很大的環境下它也能夠正常工作。但是干簧管式傳感器也存在一些致命的弱點。比如干簧管式傳感器使用的是機械接觸，這種接觸方式容易造成干簧管的使用壽命比較短，極容易被損壞。當發生短路或者電流過大的時候，干簧管的接點非常容易被燒粘，從而無法正常工作。在出租車中，計價器的傳感器往往離發動機比較近，汽車行駛的過程中溫度過高，會使磁鐵的磁性減弱，造成脈沖的丟失。近些年來，干簧管傳感器的使用正在逐步減少。

3. 磁電式傳感器

磁電式傳感器又被稱為霍爾式傳感器，它是當前最為常見的出租車計價器傳感器。這種傳感器是以磁場為媒介進行工作的，它能夠檢測汽車機械的轉數和轉數，能夠實現非接觸的測量。不僅如此，磁電式傳感器還采用了永久磁鐵產生磁場，使用這種傳感器不需要附加的能源。這種傳感器在尺寸方面比較適中，價格也比較合理，并且應用電路十分簡單，又有著可靠的性能，綜上原因，這種傳感器的應用十分廣泛。

磁電式傳感器的工作原理是用半導體薄片、金屬的兩個端面來控制電流，同時在薄片垂直方向上施以一定磁感應強度的磁場，進而在垂直于電流與磁場的方向上會產生一定量的電勢，我們稱之為霍爾電壓或者霍爾電勢。磁電式傳感器的靈敏度的高低與它使用的材料和傳感器的尺寸有著很大的聯系。隨著科學技術的發展，人們在這一領域的實踐能力越來越強，人們將磁電傳感元件和放大器以及溫度補償電路、穩定電源放在同一個芯片上，成為磁電式傳感器。為了方便應用，磁電式傳感器又被分為線性磁電傳感器和開關型磁電傳感器，通常出租車所采用是開關型磁電傳感器。開關型磁電傳感器包括磁電傳感元件、放大器、和穩定電壓等部分。這種傳感器的特點是工作電壓范圍寬、尺寸設計合理，并且工作可靠、價格便宜。

二、出租車計價器傳感器的檢測

出租車計價器傳感器的檢查工作，對保證計價器正常使用十分重要。對計價器傳感器的檢測我們應從以下幾個方面入手。首先，我們要對傳感器進行外觀檢查，如果傳感器的外觀有破損、龜裂的現象出現，就意味著傳感器可能出現了破損。其次，要使用對傳感器的供電電源線、信號線以及屏蔽線進行對測。如果有短路、絕緣性能下降或斷線的情況出現，那么意味著該傳感器可能已經受損。第三，我們要進行輸出脈沖信號的測量。我們要做的是給傳感器12伏特的電壓，然后用手輕轉傳感軸，與此同時，使用萬能表的直流電壓檔來檢測有沒有脈沖輸出，如果脈沖輸出不正常，則傳感器可能發生了損壞。在對傳感器進行日常維修與防護的時候，一定要把傳感器與計價器相連接，為傳感器加上必要的電壓，然后將萬能表開至二極管測量檔上。我們要要將兩只表筆分別接到傳感器信號線的兩端，轉動傳感器的轉軸，通過萬能表的蜂鳴器發出的響聲來判斷傳感器的好壞。

其實，對傳感器的檢測方法并不難，進行檢測的設備如圖所示：

使用圖中所示的數字頻率計進行計數，然后啟動標準轉速發生裝置，用它來帶動傳感器在額定的轉速范圍之內工作，讀取在不同轉速條件下的標準轉速發生裝置的轉數k1和數字頻率計的讀數k2。傳感器的計數誤差C= *100%，通常我們所使用的傳感器的相對誤差≤0.2%。

三、傳感器的維修與防護

在傳感器的日常維護工作中，要對外殼出現破損的傳感器進行及時的清理，必要時要進行更換。一定要做好線路和外殼的封閉絕緣工作。在使用的過程中，如果計價器出現了短路的情況，我們要及時查清短路情況產生的原因，對受損的線路或者受潮的傳感器進行及時清理、更換。當傳感器出現無信號輸出的情況時，首先，要測量電壓是否達到了12伏特的工作電壓標準，接著，再對光電管進行測量，確定其是否存在問題，并且檢測LS40106 工作電壓是否正常，要及時進行傳感器電路的更換。在安裝傳感器的時候，我們還應該區分好傳感器線路與其他線路，避免其他線路對計價器造成干擾，使用中，要保持好傳感器的干燥和清潔。

對于傳感器的走線原則，我們要堅持使其遠離排氣管、發動機一類的熱源，注意不可將線拉得太緊，要有一定的松弛度。在線路安裝的過程中要每隔一段距離給線路做一次定位固定，這樣能夠避免線路抖晃、浮動。在工作的過程中，我們要注意進行正確的安裝，實時的保養和維護，只有這樣才能延長傳感器的使用壽命，進而提高計價器的精準度。

結論：

出租車是我們出行中經常使用的交通工具，它的使用方便了我們日常出行，為我們帶來了許多便利，是我們出行不可缺少的重要工具。眾所周知，出租車的費用以計價器的測量結果為標準，因此計價器的精準度是關系到人們切身利益重要內容。出租車計價器上裝配的傳感器是出租車計價器非常重要的部分，它的準確性會直接影響到出租車計價器的準確性，可以說傳感器是出租車計價器中至關重要的組成部分。在我們的實踐過程中，需要用到傳感器的使用和檢測的問題，因此，我們要對出租車計價器的工作原理進行充分的了解，明確檢測方法和維修、防護措施，從而保證傳感器的正常工作。

參考文獻：

[1] 杜延春，呂惠政，曹瑞基，張勇，馮書恒. 具有智能診斷和防作弊功能的出租汽車計價器研究[J]. 計量與測試技術. 2012（09）

[2] 陳渭紅. 多功能的出租車計價器的設計與實現[J]. 科技信息. 2011（22）

[3] 袁文生，郭書林. 出租車計價器檢定中常遇問題分析[J]. 企業標準化. 2008（Z3）