电源电路

电源电路（精选十篇）

电源电路 篇1

1.1 电源电路原理

电源电路是为手机各部分进行供电的电路。当只有电池供电时, 电池供电电路导通, 将电源送到电源电路;当外接电源连接到手机时, 经切换控制电路的检测, 控制电池供电电路关闭, 外接电源经外接电源供电电路送至电源电路。

手机电源开关键开机的方式有两种:一种是高电平开机, 当电源开关键被按下时, 开机触发端接电池电源正极, 由高电平启动电源电路开机, 三星手机多采用此方式;另一种是低电平开机, 即当电源开关键被按下时, 开机触发端接地, 由低电平启动电源电路开机。低电平开机方式使用较多。

手机要正常开机需要具备三个条件:电源电路工作正常、逻辑电路工作正常、软件运行正常。其中前两点说的是硬件工作正常, 第三点描述的是软件正常。

1.2 手机开机电路

手机开机信号电路原理图如图1所示, 手机开机流程具体如下: (1) 按下电源开关键, 送出开机信号到电源电路; (2) 电源电路得到触发信号开始工作, 电源电路输出电压对CPU供电, 并对CPU提供复位信号, 同时还输出基准时钟电路所需的供电电压, 使基准时钟电路输出13MHZ (或26MHZ、19.68MHZ) 基准时钟至CPU; (3) CPU在具备电源、复位信号、时钟信号三要素后启动, 完成系统初始化, 对整机的工作进行自检; (4) 自检正常后, CPU发出开机维持信号送到电源电路; (5) 电源电路稳定输出各个单元电路所需的工作电压, 包括手机振铃电路、显示电路等, 启动射频电路工作, 维持手机的正常开机, 成功后进入搜索网络、登记入网阶段。

2 电源电路常见故障检修方法

当电源电路出现故障时, 首先应观察故障现象, 缩小故障范围, 找到故障点并分析故障形成的原因, 然后对判断出的故障点进行维修。电源电路常见故障现象主要有手机不开机;手机本机不能进行充电;手机时钟不准确。故障检修方法有以下几种。

2.1 手机电池的检修

手机电池是手机的动力源, 电池损坏或没有电, 手机就不能开机启动。若手机出现不开机故障, 应首先检查电池。对手机电池性能的检测可利用手机电池测试仪, 如图2所示。

手机电池测试仪可以快速测出被测电池的电压、容量、内阻、充放电时间等参数, 进行短路测试、充放电测试、过高压保护测试等, 可以判定手机电池各项指标。

2.2 电源启动开关的检修

检测电池供电无误后, 应重点检查手机的电源启动开关。对于复合式按键开关的检查, 主要看其键盘电路及触点是否连接紧密;对于独立按键开关, 除检查连接情况外, 利用万用表检查开关性能是否良好, 将万用表调到电阻档, 测量测试点对地的阻值为无穷大, 则说明开关在弹开状态时性能良好。用手按下开关, 指针回到0Ω位置, 松开后, 按键弹回, 读数又恢复到无穷大, 表明开关正常, 如果指针不摆动或松开按键后指针不返回, 均属开关故障, 应更换开关。

2.3 时钟显示晶振的检修

手机电路中时钟显示晶振的主要功能是产生时钟信号并传送到微处理器, 为手机提供时间基准信号。时钟信号是CPU启动的必要因素之一, 如果出现不开机故障, 应检查晶振有无输出信号, 是否是晶体本身损坏的原因。

2.4 稳压控制电路的检修

稳压控制电路的作用是将电池送来的电压在微处理器的控制下进行稳压处理, 然后为手机的各种电路供电。如果稳压控制集成电路出现虚焊或损坏, 可能导致工作电压不正常, 从而使手机不能开机。

稳压集成控制电路常为BGA封装形式, 检测时主要通过检测稳压控制集成电路的外围元件判断故障, 通过外围元件测量点的电压判断其好坏。若实测结果与标准值偏差较大, 则需对稳压集成控制电路进行更换。

2.5 电池和充电器接口电路的检修

通常电池和充电器接口出现故障时通过观察法进行判别, 若接口处表面有污物或严重氧化的情况, 应用橡皮擦除, 如果氧化较为严重, 用细砂纸擦除。如果出现电池不能充电的现象, 则要检查电池接口与充电电路。

3 结语

手机普及率的提高使得手机故障日益增多, 手机维修有着庞大的市场。要解决手机各种故障对手机维修提出了很高要求, 需不断总结经验深入研究, 更好地解决手机的各种故障。

摘要：手机作为一种便携式通信工具使用率迅猛提高, 随之出现的手机故障也越来越多, 从而对手机的维修提出了更高的要求。文章主要介绍了手机开机及电源电路的故障维修检测方法。

关键词：手机,电源电路,故障检修

参考文献

[1]余松霖, 丁丽丽.浅谈手机维修的常用方法[J].科技信息, 2010 (21)

LED开关电源保护电路介绍 篇2

一款好的LED开关电源除了需要稳定、高效、可靠外，电路的各种保护措施也必须精心设计，以避免在复杂环境条件下能够迅速的对电源电路和负载进行有效保护，本文介绍LED开关电源的几种常见保护电路。

1、过电流保护电路

在直流LED开关电源电路中，为了保护调整管在电路短路、电流增大时不被烧毁。其基本方法是，当输出电流超过某一值时，调整管处于反向偏置状态，从而截止，自动切断电路电流。如图1所示，过电流保护电路由三极管BG2 和分压电阻R4、R5组成。电路正常工作时，通过R4与R5的压作用，使得BG2 的基极电位比发射极电位高，发射结承受反向电压。于是BG2 处于截止状态(相当于开路)，对稳压电路没有影响。当电路短路时，输出电压为零，BG2 的发射极相当于接地，则BG2 处于饱和导通状态(相当于短路)，从而使调整管BG1 基极和发射极近于短路，而处于截止状态，切断电路电流，从而达到保护目的。

图2：LED开关电源输入过电流保护电路

2、过电压保护电路

直流LED开关电源中开关稳压器的过电压保护包括输入过电压保护和输出过电压保护。如果开关稳压器所使用的未稳压直流电源(诸如蓄电池和整流器)的电压如果过高,将导致开关稳压器不能正常工作,甚至损坏内部器件,因此LED开关电源中有必要使用输入过电压保护电路。图3为用晶体管和继电器所组成的保护电路，在该电路中，当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时，稳压管击穿，有电流流过电阻R，使晶体管T导通，继电器动作，常闭接点断开，切断输入。输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起,构成极性保护鉴别与过电压保护电路。

图3：LED开关电源输入过电压保护电路

3、软启动保护电路

开关稳压电源的电路比较复杂，开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间,滤波电容器会流过很大的浪涌电流,这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化,并使输入保险丝熔断。另外，浪涌电流也会损害电容器,使之寿命缩短,过早损坏。为此,开机时应该接入一个限流电阻,通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率，以致影响开关稳压器的正常工作,而在开机暂态过程结束后，用一个继电器自动短接它,使直流电源直接对开关稳压器供电，这种电路称之谓直流LED开关电源的“软启动”电路。

如图4(a)所示，在电源接通瞬间，输入电压经整流桥(D1～D4)和限流电阻R1对电容器C充电，限制浪涌电流。当电容器C充电到约80%额定电压时，逆变器正常工作。经主变压器辅助绕组产生晶闸管的触发信号，使晶闸管导通并短路限流电阻R1，LED开关电源处于正常运行状态。为了提高延迟时间的准确性及防止继电器动作抖动振荡，延迟电路可采用图4(b)所示电路替代RC延迟电路。

图4：LED开关电源软启动保护电路

4、过热保护电路

直流LED开关电源中开关稳压器的高集成化和轻量小体积，使其单位体积内的功率密度大大提高，因此如果电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求没有相应提高，必然会使电路性能变坏，元器件过早失效。因此在大功率直流LED开关电源中应该设过热保护电路。

本文采用温度继电器来检测电源装置内部的温度，当电源装置内部产生过热时，温度继电器就动作，使整机告警电路处于告警状态，实现对电源的过热保护。如图5(a)所示，在保护电路中将P型控制栅热晶闸管放置在功率开关三极管附近，根据TT102的特性(由Rr值确定该器件的导通温度，Rr越大，导通温度越低)，当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时，热晶闸管就导通，使发光二极管发亮告警。倘若配合光电耦合器，就可使整机告警电路动作，保护LED开关电源。该电路还可以设计成如图5(b)所示，用作功率晶体管的过热保护，晶体开关管的基极电流被N型控制栅热晶闸管TT201旁路，开关管截止，切断集电极电流,防止过热。

电源电路 篇3

摘要：本文设计了一种应用于AC/DC开关电源芯片的片内电源电路。该电路输入电压范围110V～220V，输出电压稳定在约5.8V。本电路仅在开关电源芯片中功率开关关断的半周期，通过高压JFET抽取外部电源电能给储能电容充电，来维持输出电压的稳定，具有输入电压范围广，电路结构简单的特点。通过HSPICE仿真实验，取得预期的效果。

关键词：片内电源；AC/DC开关电源；低功耗

片内电源电路是集成在半导体芯片内部的电源模块。其作用主要是从外部电源(例如220V市电)中获取电能，并把能量转化芯片内部其它模块可接受的稳定直流电平，给内部其它模块供电。目前，片内电源在纹波幅度、调整范围、功耗等技术指标上还不能达到外部电源的水平，但是，片内电源具有设计指标灵活、成本低廉、可集成等外部电源不可比拟的优势。因此，片内电源将会成为未来电源的另一个发展方向。

1电路结构及功能分析

如上图1所示，是本文设计的应用于AC/DC开关电源芯片的片内电源电路整体结构。Vin为片内电源电路的输入端口，220V的交流电源经过半桥整流滤波后通过此端口输入。BP为片内电源电路的输出端口，输出一恒定电压Vout为AC/DC开关电源芯片的其它子模块供电。Gate为AC/DC开关电源芯片中功率MOSFET栅驱动信号，为高时功率MOSFET导通，为低关断。输入检测信号为本片内电源电路的欠压保护信号，当Vin低于110V时片内电源停止工作对开关电源芯片进行保护。

在AC/DC开关电源芯片工作过程中，每个时钟周期对片内电源模块输出电压Vout进行检测，如果输出电压低于设计要求，并且开关电源芯片其它保护模块输出正常的情况下，在Gate为低的半周期对输出端电容C0充电，直到输出电压满足设计要求，停止充电，从而使输出电压保持恒定。本功能由上图1所示的充电控制部分和模拟充电部分来实现。充电控制部分包括：输出电压检测模块，数字逻辑控制模块。模拟充电模块包括高压JFET，MN1，MN2，电阻R0，储能电容C0。

充电控制模块是本电路设计的重点难点，其具体设计过程如下：

1.1输出电压检测模块的设计

输出电压检测模块电路如下图2所示，BP端输出电压Vout经过电阻网络分压后产生3路输出D1，D2，D3，这三路输出分别输入到COM2，COM1，COM3三路比较器中，与基准电压进行比较。COM1输出欠压信号A5，欠压为高，不欠压为低。COM2输出过压信号A6，过压为高，不过压为低。COM3的输出控制泄流支路，当Vout (BP电压)高于7V时，给电容C0提供一条泄流通路，使BP电压低于7V，对电路进行保护。

1.2数字逻辑控制模块的设计

数字逻辑控制模块电路如下图3所示，A5，A6为输出电压检测模块对BP端口电压检测后输出的欠压信号，过压信号；A7为A5，A6经过寄存器后产生的中间信号，X1为输入电压的检测信号，正常为低，当输入电压过低(X1为高)时，片内电源停止工作对开关电源芯片进行保护。

Gate为AC/DC开关电源芯片中功率管的栅控制信号，本片内供电模块仅在功率管关断的时间进行充电。Regulator为过压欠压逻辑单元模块的输出信号，它来控制模拟充电部分对储能电容充电。片内电源在从上电到系统稳定需要经过以下三种工作状态：

① 状态1：储能电容电压Vout低于4.8V。

过压欠压电路的输出A5=1，A6=0。

经过RS触发器，得出A7=1，上支路的输出为1。

于是Regulator信号输出由上支路决定，始终为0。储能电容从0充电会一直充至4.8V而不受各内部信号的影响。

② 状态2：储能电容电压Vout充至略大于4.8V。

过压欠压电路的输出A5，A6由状态1的10转换成00。此时RS触发器为保持状态，于是A7保持为1，上支路的输出由1变为0。此时Regulator由下支路决定，若X1=1(输入电压Vin过低)，Regulator=1(不充电)；若X1=0(输入电压Vin正常)，则Regulator由Gate信号决定。所以储能电容达到4.8V后，若X1信号为1，储能电容将不再充电。若X1信号为0，储能电容在功率管关断周期充电，可充至5.8V。

③ 状态3：储能电容电压由Vout由继续升高，大于5.8V时。

当状态2最后一种情况Regulator由Gate决定，Vout充电至大于5.8V时。过压欠压电路的输出A5，A6由状态2的00转换成01。经过RS触发器A7信号要改变为0，下支路A7与X1的与非使得X1对Regulator无影响。A6经过反向器后的0信号使得Gate对Regulator也没有了影响。此时Regulator输出完全由A5，A6，A7来决定，输出为1(不充电)，直到储能电容的电压回落至5.8V以下。

2仿真结果

仿真条件：本文采用CSMC 700V BCD工艺库和HSPICE进行仿真，Vin电压从0V上升到300V，然后维持稳定。

仿真结果如右图4所示：当Vin从0V上升到300V的过程中，A5，A6状态从10转换到00再转换到01，当芯片稳定工作时其在00，01之间转换从而维持输出稳定在5.8V，达到设计要求。

3结束语

本文设计了一种新型的片内电源电路，具有功耗低，输入电压范围广，电路结构简单等特点。适用于各种开关电源芯片进行片内供电。通过电路仿真，本电路设计满足设计要求。

参考文献

[1]方健 李肇基 张波等. PSoC－新一代SoC技术. 中国集成电路第50期. 2003.7

[2]张占松，蔡宣三. 开关电源的原理与设计. 北京：电子工业出版社 2000

[3]Phillip E.Allen. CMOS模拟集成电路设计(第二版). 电子工业出版社

[4]Data Sheet TNY264/266-268，Power Integration INC.

[5]张乃国. 电源技术[M]. 北京：中国电力出版社 1999

[6]“全球电源管理IC的发展趋势” 中国电源信息网

作者简介

电源电路 篇4

1 传统的电源转换电路

传统的电压转换电路通常用MC34063芯片作为控制部分, 外加少量元器件, 从而实现定压输出、升压降压、电压反转等功能。此种方案虽然成本较低, 应用广泛, 但仍然存在效率低、输出波纹大等缺点, 不能用于精度较高的核能谱信号处理电路中。

2 本文设计的电源转换电路

2.1 基本结构

本文设计的电源转换电路包含两路输出:+5V和-5V。输入电压范围是+7V~+20V直流。其中+5V输出是由LT1763CS8-5L DO芯片产生;-5 V输出是由M A X 7 6 4 E S A芯片将+5V电压反转产生-6V输出, 再由L T1964ES5-5芯片输出稳定的-5V电源。

2.2 具体电路组成

2.2.1+5V电压转换电路 (如图1)

L T 1 7 6 3 C S 8-5芯片是微功耗、低噪声、低压差稳压器, 能够提供500mA的输出电流和一个300mV的压差电压, 重要特点是具有低输出噪声。在增设一个外部0.01μF旁路电容器的情况下, 输出噪声将降至20μVRMS (在一个10Hz~100kHz的带宽之内) 。

2.2.2-5V电压转换电路 (如图2、3)

由于直接由+5 V转-5 V的D C/D C电压转换电路效果并不理想, 输出的-5V电压有明显的波纹, 并且存在着较大的误差。

若通过M A X 7 6 4 E S A芯片先将+5 V转成-6V, 再通过LT1964ES5-5芯片由-6V转-5V, 则输出的-5V电压较稳定, 且更加精准。

3 两种电路效率和功率的比较

在理想状态下, 电源加到负载上的功率为VOrms2/RL, 加到系统上的功率与电源输出的平均电流VOave/RL和电源电压Vs的乘积成正比, 效率就是这两个功率的简单比值。

DC/DC转换电路的效率就是各芯片效率的乘积。通过查找资料得知MC34063的效率为70%, MAX764的效率为82%, LT1763的效率为90%, LT1964的效率为90%。

所以可以计算得出:

由上式可以很清楚的比较出来, 改进后的效率明显比传统方法要高出许多来。

4 结语

本设计改进了在核能谱信号处理中DC/DC电源转换电路的性能, 在输出电压的稳定程度和精准度上也有了更好的保证, 并且, 提高了电源的转换效率, 有效地改善了传统电路中存在的一些问题。调整电路中的各项参数, 可将此电路应用于其他类似的DC/DC器件设计的电源, 具有普遍的应用性。

参考文献

[1]王水平, 于建国, 宣宗强, 等.DC/DC变换器集成电路及应用:升压式DC/DC变换器[M].西安电子科技大学出版社.

电源电路 篇5

SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6 I D = G ID •(0.23V0.23V R1 1 1 + R1 R 2 再将上式合并，最终得到 IDLIM： I DLIM = G ID • 0.23V •(然而在实际应用中，FB 脚是上拉的方式接入到 VDD，不可能对地短路。当系统启动或者短路时，此时 FB 脚的电压比较接近于 0V，通过内部高压 MOS 管漏极电流则为最大值 IDLIM。IFB =-0.23V R1 GID = ΔID ΔIFB 从上图可以看出，IFB 电流大，ID 的电流就小；IFB 电流小，ID 的电流就大。当 IFB 的电流大于 IFBSD 时，芯片会关闭 PWM，此时的 ID 的值大约为 85mA，同时芯片会自动进入突发模式。这对于系统工作在空载或者轻 载至关重要。 过压保护 当芯片 VDD 的电压超过 VDDOVP 时，会触发内部复位信号，导致系统重新启动。-6-SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6  典型应用方案 BUCK 电路—电磁炉应用方案 原理图： F1 R1 5 D6 DRAIN VDD 4 ZD1 FB GND 3 2 SM7012 6 DRAIN AC C1 D1-D4 7 DRAIN DRAIN C2 C3 C4 L1 18V 8 GND 1 U1 D5 C5 C6 C7 D7 5V BOM 表： 位号 D1、D2、D3、D4 D5 D6 D7 ZD1 R1 C1 C2 变压器参数： 参数 1N4007

BYV26C UF4007 BYV26C 18V 稳压管 22Ω 4.7uF/400V 103 位号 C3 C4 C5 C6 C7 L1 F1 U1 参数 4.7uF/50V 104 220uF/25V 104 220uF/25V EE10 1A/250V SM7012 N1 N2 1）骨架EE10（4+4）卧式普通磁芯 2）电感量L为：1.6mH 3）N1：0.19mm线径为绕150匝 4）N2：0.19mm线径为绕64匝 7 SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6  12V/500mA 反激电源应用方案 原理图： C6 F1 LT1 C3 T1 R1 D7 C7 C8 C9 R4 L1 12V CX1 C1 RT1 LT2 C2 D5 D6 R3 CY1 8 7 6 5 U1 GND DRAIN SM7012 GND DRAIN DRAIN 1 2 3 VDD FB 4 DRAIN R5 R6 R9 R7 R2 U2 C10 C11 C4 C5 R8 U3 R10 BOM 清单： 位号 C1 C2 C3、C6 C4 C5 C7 C8 C9、C10 C11 R1 R2 变压器参数： 参数 4.7uF/400V 10uF/400V 102/1KV 103/50V 4.7uF/50V 470 uF/25V 220 uF/25V 104/50V NC 100KΩ/1W 9.1K 位号 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 LT L1 D1、D2 参数 0R 15Ω/1W 120R/1/2W 1K 47K NC 33K 5.1K 40mH 3uH 1N4007 位号 D3、D4 D5、D6 D7 RT1 CX1 CY1 F1 U1 U2 U3 T1 参数 1N4007 FR107 SR2100 5D-9 0.1uF/275V 222/250V 1A/250V SM7012 光耦 TL431 EE16（5+5）-8-SM7012 AC/DC PWM 功率开关 v1.6 封装形式 DIP8 SOP8-9-

电源电路 篇6

摘要：变频空调控制系统用控制器在实际应用一段时间后出现主板失效问题，经过大量数据统计分析及实际主板失效分析确定是开关电源电路中的开关芯片炸失效导致，该问题一直是困扰着空调生产企业难题，问题长期存在没有得到有效解决方案，严重影响产品质量。本文从器件可靠性、应用开关电源电路系统设计、实际应用环境等方面进行全面验证分析，最终将开关芯片炸失效原因找到，并采取有效方案解决。

关键词：变频空调 开关电源 开关芯片 应用环境

DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2016.2.010

引言

变频空调是时代发展趋势，已经逐步普及走进千家万户，空调除了具有基本的制冷、制热作用外，其功能日益多样化。要求也提高：节能、环保、舒适、低分贝、用户触控体验效果。实现这些功能离不开高可靠性的控制器系统，其中开关电源供电系统在控制器中承担关键作用，为各电路正常工作提供电源，使各单元电路按照整体系统设计控制目标完成相应的控制、检测、保护等，完成空调各种功能如制冷、制热、扫风、显示等的目的，以实现空调舒适、完美体验。

作为空调中控制器中的重要电路，开关电源部分一旦发生故障，将导致空调整体功能失效，而且维修需要全机导通检测，维修麻烦、难度高，维修成本高，严重时可能导致控制器爆板，空调整机烧毁，造成严重的安全事故。因此研究开关电源电路、开关芯片炸失效模式、失效机理非常重要，采取有效方案解决全面提升开关电源电路整体工作的可靠性，从而降低其售后故障率，减少控制器维修成本，提高消费者对品牌的满意度具有十分重要的意义。

经对开关芯片失效模式、失效数据进行统计分析发现我司三款开关芯片售后均有失效。开关电源电路芯片炸等失效一直也是空调甚至整个行业长期存在难题，均未有有效的解决方案，经过大量对器件核心参数、整机开关电源电路实验验证分析测试开关波形发现为变压器在高温高湿条件下，离散的发生了磁饱和导致开关芯片炸，最终采取有效方案解决问题.该方案对空调等行业在开关电源电路设计提供设计开发思路借鉴与参考.

1事件背景

变频空调控制系统用控制器在实际应用一段时间后出现主板失效问题，经过大量数据统计分析及实际主板失效分析确定是开关电源电路中的开关芯片炸失效导致，经过多年的跟踪空调实际应用维修数据，因开关芯片炸失效导致售后投诉单数达268单，占整个控制器售后故障率15.9%，控制器售后大比例失效严重影响空调整体产品质量及用户实际体验效果。问题急需进行分析研究解决。

2芯片失效原因及失效机理分析

2.1开关芯片失效检测分析

将安森美、三肯开关芯片炸主板多次寄给对应厂家分析，及各厂家现场来司协助分析，一致认为开关芯片炸主要还是漏极过电冲击损伤导致击穿失效，是芯片本身质量问题还是电路设计问题，经过分析不排除芯片本身质量、开关电源磁饱和、高频变压器器件异常、主板使用工作环境等因素导致。

开关芯片失效开封图片如下图1。

2.2各厂家开关芯片极限参数测试

售后开关电源电路中开关芯片炸失效，经过对器件失效分析为过电击穿失效，售后应用出现大概率失效不可能全部是用户电源出现异常，是否是芯片抗极限耐压及浪涌冲击能力较差。三个厂家开关芯片在售后均出现失效（使用开关芯片信息如表1），其中安森美开关芯片失效最多，是否是各厂家芯片极限耐压整体偏低，存在差异性。带着这些疑问对各厂家使用开关芯片进行极限参数杜比分析，通过对售后失效器件对应开关芯片进行核心参数分析及相关数据测试结果表明，ON、三肯、科汇厂家开关芯片极限耐压均可以达到700V，其中三肯开关芯片极限耐压最高达820V，平均在760V。科汇开关芯片相对较差（极限耐压对比测试数据如下表2）。

通过器件单体核心参数检测对比，器件方面差异没有较大明显区别。售后突出失效与开关芯片可能没有直接关系。

2.3磁饱和分析

开关芯片炸失效经过对器件相关参数，可靠性对比分析，可能不是开关芯片本身问题，开关电源设计考虑是整个系统设计，非单个器件。出现开关芯片炸失效是否是电路设计存在问题，是否是出现磁饱和。

我们知道开关电源磁饱和与电路中相关器件配合等有直接关系，开关芯片、高频变压器、输入电源、应用环境等都是影响开关电源可靠性关键问题。开关芯片失效是否与磁饱和有关，如果是哪些因素影响导致，针对产生众多个疑问开关全面分析验证。

2.3.1常态环境

常态环境电路与高频变压器（12年底整改后制品）搭配后，测试Vds漏极电流最高峰值约800mA，未发现磁饱和现象，即未出现过流，Vds多次验证未出现超过600V及以上电压，即未出现过压。（测试波形图片如下图2）

常态环境：通过将售后多单故障件交给厂家分析及来司现场分析，常态条件下对开关芯片漏极电流波形检测没有发现存在磁饱和异常，但是从检测波形看，电流峰值逐渐接近磁饱和，特别是安森美厂家开关芯片对应电路。

2.3.2高温高温环境

高频变压器使用磁性材料为铁氧体，由于磁材特性当环境温度达到一定温度后磁性有衰退现象，会出现退磁，可能会导致出现磁饱和异常，导致开关芯片炸失效，统计数据售后失效控制器多为8、9月份，当时空调运行环境温度比较高，这个可能是个因素。

磁材磁性一致性不好，或是高频变压器预留抗饱和度余量低，在高温下提前出现退磁，也是会影响开关芯片正常工作。空调实际应用中出现开关芯片炸失效具体是什么原因失效，是受温度、湿度影响还是综合影响导致结果，针对问题展开全面验证分析，测试开关芯片漏极电流波形如下图3、4。

高温高湿环境：控制器整机高温高湿环境下，开机后开关芯片工作瞬间检测开关芯片漏极电流波形出现低概率的磁饱和现象，经过测试开关波形发现为变压器在高温高湿条件下，离散的发生了磁饱和导致开关芯片炸。

2.3.3分析总结

磁饱和异常与厂家多次交流分析讨论，逐一排查磁性材料、电感线圈绕线工艺等异常将问题锁定在开关电源电路抗磁饱和设计余量上，最终确定整改方案：调整高频变压器初次级匝数，通过增加线圈匝数降低了Bsat值提高高频变压器抗磁饱和强度，进而解决高频变压器产生磁饱和异常问题。

3开关芯片失效整改措施

3.1开关芯片失效解决方案

解决方法：调整高频变压器初次级匝数（具体调整线圈匝数如下图5、6），通过增加线圈匝数，降低了Bsat值提高高频变压器抗磁饱和强度，进而解决高频变压器产生磁饱和异常.整改内容具体方案调整：43110329-4311032901/2/3

4整改效果评估及应用效果验证

新制品经过整机验证测试抗磁饱和强度大幅度提升，经过实际验证显示即使再次出现售后恶劣使用环境，也不会出现磁饱和异常，电路设计整改后实际试验测试验证抗磁饱和强度提升40%，有效解决问题.长期跟踪过程及售后失效率为零，实际整改效果显著。整改后高温高湿环境芯片漏极电流波形检测如下图7。

5开关芯片失效整改总结及意义

数控稳压电源电路设计 篇7

1 系统设计结构图

数控直流稳压电源的结构框框图如图1所示。主要包括三大部分:数字控制部分、D/A变换器及可调稳压电源。数字控制部分用+、-按键控制一可逆二进制计数器, 二进制计数器的输出输入到D/A变换器, 经D/A变换器转换成相应的电压, 此电压经过放大到合适的电压值后, 去控制稳压电源的输出, 使稳压电源的输出电压以1V的步进值增或减。

2 设计原理及电路图

2.1 整流、滤波电路设计

整流电路采用桥式电路;滤波选用电容滤波。电路如图2所示。

一般滤波电容的设计原则是, 取其放电时间常数RLC是其充电周期的确2~5倍。对于桥式整流电路, 滤波电容C的充电周期等于交流周期的一半, 即

一般在滤波电容两端并联一个0.01~0.1µF的高频瓷片电容。发挥并联电容补偿装置的滤波效益整流滤波后电压图大致情况如图3所示。

2.2 可调稳压电路设计

为了满足稳压电源最大输出电流500m A的要求, 可调稳压电路选用三端集成稳压器LM317, 该稳压器的最大输出电流可达1.5A, 稳压系数、输出电阻、纹波大小等性能指标均能满足设计要求。要使稳压电源能在2~9V之间调节, 电路如下图4所示。

2.3 数字控制电路设计

数字控制电路的核心是可逆二进制计数器。74LS193就是双时钟4位二进制同步可逆计数器。计数器数字输出的加/减控制是由“+”、“-”按键组成, 按下“+”或“-”键, 产生的输入脉冲输入到处74LS193的CP+或CP-端, 以便控制74LS193的输出是作加计数还是作减计数。如图5所示。

2.4 辅助电源设计

要完成D/A转换及可调稳压器的正常工作, 需要设计一个辅助电源可以输出5V电压, 供各芯片使用。现选择±15V供电电源。数字控制电路要求5V电源, 可选择CW7805集成三端稳压器实现。

3 结束语

一种主备电源冗余控制电路 篇8

这样, 我们的需求就明确了:主电源和备电源同时得电, 但是只有主电源回路合闸, 投入使用, 备电源回路作为备用待命。如果主电源回路断电, 那么切换到备用电源回路供电。如果在备用回路供电的同时, 主回路电源恢复, 那么再切换回主电源回路供电。这样就基本实现了主从式的电源冗余。

然后, 我们就可以根据需求来搭建控制电路原理图, 原理图如下:

根据上面原理图, 各个电气元器件的作用是这样的。

主电源空开QF1和备电源空开QF2分别是控制主电源和备用电源的通断的。我们一般选择经常使用的电源作为主电源, 把安全等级高的电源作为备电源。这样在一般电源失电的时候, 等级高的电源就可以接入继续供用电设备使用。

主电源接触器KM1和备电源接触器KM2分别是主电源和备电源的回路电源控制。通过使接触器线圈得电和失电, 来接通和断开此回路, 达到控制目的。

中间继电器KA1是用来检测主回路是否得电的。如果主回路电源得电, 中间继电器KA1线圈得电, 如果主回路电源失电, 中间继电器KA1线圈失电。

主电源指示灯H1是用来指示主电源得失电状态。灯亮得电, 灯灭失电。

备电源指示灯H2是用来指示备电源得失电状态。灯亮得电, 灯灭失电。

主电源合闸指示H3是用来指示主电源投入使用的状态。灯亮主电源投入使用, 灯灭主电源未投入使用。

备电源合闸指示H4是用来指示备电源投入使用的状态。灯亮主电源投入使用, 灯灭主电源未投入使用。

整个冗余控制回路的工作情况是这样的:我们假设主备电源都是准备就绪的状态。合上空开QF1和QF2, 这时主电源回路和备电源回路同时得电。主电源指示灯H1和备电源指示灯H2同时点亮, 表示主备电源都可以随时投入使用。同时中间继电器KA1的线圈得电, 其常开触点闭合, 其常闭触点断开。这样, 备电源的控制回路即KM2线圈的控制回路中, KM2线圈失电。同时, 在主电源的控制回路即KM1线圈的控制回路中, KM1线圈得电, 主接触器KM1吸合。这样, 我们的输出回路就得电。同时, 我们不需要备用电源供电, 备用接触器KM2也是断开状态。这样主电源合闸指示灯H3在主接触器KM1线圈得电的情况下灯亮, 备电源合闸指示灯H4在备接触器KM2线圈失电的情况下灯灭。

假设在某一时刻, 主电源回路失电, 中间继电器KA1线圈失电, 则主接触器KM1线圈也失电, 主电源回路断开投入状态。同时, 因为中间继电器KA1线圈失电, 备接触器KM2的线圈回路就变成通路。在备用电源得电的情况下, 备接触器KM2线圈吸合, 备用电源投入使用。这样主电源合闸指示灯H3在主接触器KM1线圈失电的情况下灯灭, 备电源合闸指示灯H4在备接触器KM2线圈得电的情况下灯亮。

假设在某一时刻, 主电源回路又重新得电, 则中间继电器KA1线圈得电, 则被接触器KM2线圈失电, 则主接触器KM1线圈得电, 则主电源回路投入, 备电源回路断开, 实现了以主电源回路为主, 备电源回路为从的目的。

总结以上控制回路。在主接触器KM1的线圈回路中有一个备接触器KM2的常闭触点, 在备接触器的线圈回路中有一个主接触器KM1的常闭触点。这样的目的是使在主电源投入的情况下, 备用电源必不能投入, 同样的在备电源投入的情况下, 主电源必不能投入。此处两个常闭点的作用是互锁, 即不能让两个接触器同时吸合, 避免发生同时投入的情况, 使得输出电源受影响。

主电源合闸指示灯H3设置在主电源接触器KM1的输出后面, 在明确总电路有输出, 并且主电源接触器KM1得电的情况下才会被点亮。试想一下, 如果设置在主电源接触器KM1的输入之前, 在主电源接触器KM1主触点损坏, 不能接通回路的情况下, 其辅助触点正常工作, 主回路合闸指示灯H3照样可以被点亮指示主电源回路投入使用, 这样就不能确保正确的指示主电源的投入使用状态, 就失去了指示的目的。

备电源合闸指示灯H4的设置是一样的道理。

结束语

本电路使用用途范围很广而又经济实用的继电器, 接触器即实现了220V交流电源的冗余设计, 弥补了市面上很少有的解决220V交流电源冗余问题, 在工程应用中应该能有很大的参考价值。

参考文献

[1]配电系统abdelhay A Sallan (埃及) 著.中国电力科学研究院配电所译.机械工业出版社.

降低运放电路中电源噪声的方法探讨 篇9

关键词：运算放大器,噪声,电路设计

运放电路中的噪声[1]可定义为任何在运放输出端的无用信号。噪声可以是内部或外部产生、电压或电流形式、窄带或宽带、高频或低频的随机信号或重复信号。噪声通常包括器件的固有噪声和外部噪声。固有噪声包括:热噪声、散弹噪声和低频噪声(1/f噪声)等,在这里我们不予讨论。外部噪声通常指电源噪声、空间耦合干扰等,通过合理的设计可以避免或减小影响。降低外部噪声的影响对发挥低噪声运放的性能至关重要。

1 常见外部噪声源(见表1)

2电源纹波

在全波整流的线性稳压供电的电路中,100 Hz纹波是主要的电源噪声,对于运放电路,100 Hz噪声电平通常要求控制在10～100 nV,这取决于3个因素:运放在100 Hz时的电源抑制比(PSRR)、稳压器的纹波抑制比及稳压器的输入滤波电容的大小。图1是OP77的PSRR-频率曲线[3]。从图1可以看出,OP77在100 Hz时PSRR大约是76 dB,要获得≤100 nV的性能,供电电源的纹波必须<0.6 mV。常用的三端稳压一般能提供大约60 dB的纹波抑制能力,在这种情况下,稳压器的输入滤波电容必须足够大,以便将输入端的纹波限制在0.6 V以下。

3 电源去耦

典型的串联稳压器供电的电源中包含幅度为150μV,频率范围为100 Hz～100 kHz的噪声。开关型电源更严重[4],运放的PSRR在高频时以20 dB/Decade的速度降低,通过在电源脚加RC或LC去耦网络能滤除大部分噪声,电路形式如图2所示。在使用RC去耦时,应注意负载电流的变化会导致对电源脚上电压的调制。

4 电源调整率

任何电源电压的变化都会引起运放输入偏置电流的变化,图2中OP77的PSRR在DC时是126 dB(0.5μV/V),电源电压的变化是一个潜在的低频噪声源。在低噪声运放的应用中,降低电源的纹波和提高电源的调整率都很重要,电源调整率不足会引起低频噪声。

5 开关电源

开关电源是一个很严重的噪声源[4],噪声频谱既包含开关频率及其谐波成分,还包含开关回路谐振引起的阻尼振荡的高频成分,从几十千赫兹一直延续到几十兆赫兹,而普通的运放在几百赫兹以上时PSRR开始急剧下降,到几百千赫兹时几乎为0,此时,出现在输出端的电源噪声很严重。

6 影响途径和对策

除了注意对运放PSRR或CMRR参数的选择和加强运放供电去耦(如采用RC去耦)外,在开关电源供电设计中,还应注意以下几方面:

(1)电源中的噪声可能通过基准源或PCB的漏电直接耦合到放大器的输入端。注意对电压基准源输出的滤波,对于PCB漏电,可在信号输入引线与电源走线间加地线防护。

(2)噪声可能通过PCB走线之间的分布电容直接耦合到放大器输入端,造成干扰。在PCB布线时,注意电源线与弱信号线不要贴近平行走线,线净距大于线宽的3倍(3W原则),并在电源线或数字信号线与模拟小信号线之间加地线隔离。

(3)接地处理不当,噪声通过公共阻抗影响敏感电路部分。为了防止公共阻抗将电源噪声引入信号回路,应注意以下几点:(1)接地上避免带噪声的大电流流过前级小信号地;(2)单点接地,电源、模拟、数字电路分开接地;(3)布板使用地平面层,最小化地线阻抗;(4)开关电源输出从最后一个滤波电容的地端引出电源地,避免从滤波电感前的电容的地端引出。共模阻抗噪声耦合示意图如图3所示。

(4)开关管漏极开关电压驱动的位移电流,通过初次级分布电容、次级电路、次级对大地与杂散电容、大地与初级地之间的杂散电容形成环路,次级模拟电路中流过的共模电流流过不平衡的阻抗转换成差模,对放大电路造成干扰,如图4所示。共模方式引入的干扰一般为开关噪声中的高频分量(数兆赫兹以上)。措施有3点:(1)提供一条从开关电源次级地返回初级地的低阻抗噪声旁路通道,通常使用1 000～2 200pf的安规电容;(2)使用共模扼流圈加强开关电源输出的共模滤波;(3)使用隔离技术,最小化回路中的共模电流。

(5)通过空间磁场耦合到具有一定环路面积的信号回路或地线环中,造成对信号的影响。另外,来自开关电源或市电网络的高频干扰可能通过空间杂散电容直接耦合到信号回路。设计中需要考虑以下几点:(1)合理的布局、调整电感线圈或变压器放置方向、优化布线,减小关键信号的回路面积,避免形成地环路,可以减小干扰;(2)双面或单面板布线,须注意信号线和地线,电源线与地线一定要贴近平行走线;(3)使用1 000 pf电容射频多点接地,可以兼顾EMC和低频信噪比的需求;(4)对敏感电路加屏蔽,注意屏蔽层连接到被保护信号的参考地;(5)走线设计上注意电源线不要和信号线捆扎一起。

7 降低噪声的措施

在运放电路设计中,降低电源噪声的主要措施有:(1)通过去耦、滤波等措施降低电源输出的纹波和噪声成分;(2)改善设计,提高电源电压调整率;(3)合理电路结构、考究的PCB布线、合理的走线工艺;(4)选择在敏感噪声频段的PSRR或CMRR较高的器件。

参考文献

[1]何峥嵘.运算放大器电路的噪声分析和设计[J].微电子学,2006,25(2):23-26.

[2]张若岚.电路系统中的噪声问题研究[J].电讯技术,2001,19(2):13-15.

[3]John W Christensen.利用噪声曲线图选择低噪声运算放大器[J].电子设计技术,1995,14(1):30-35.

采用数字电路技术设计一种数控电源 篇10

关键词：数字电路,数控电源,整机电路

1. 引言

数控直流电源是一种十分常见的电子仪器, 广泛应用于工业仪器仪表、教学试验和科学研究等领域。目前, 使用的可控直流电源有很大部分是用分立器件制作而成, 所以有体积大、效率低、可靠性差、操作不方便、故障率高等缺点。但是采用简单电子元件和集成芯片ICL7107来设计数控电源, 其具有电路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越, 而且电源的外表美观、操作使用方便、具有较高的实用价值。下面详细介绍该数控电源的设计。

2. 数控电源系统的的工作原理

2.1 整机电路方案的设计

本设计以数字电路为基础, 通过控制上升按钮或下降按钮来调节电压, 使电压以步进 (退) 方式输出。它不但电路简单、结构紧凑、价格低廉、性能优越, 而且电源的外表美观、操作使用方便、具有较高的使用价值。本设计采取模块化设计, 共有三个主要模块组成, 分别是整流滤波、可调电压控制和电压输出显示这三个模块。

2.2 系统各部分的工作原理

2.2.1 整流滤波部分的工作原理介绍

220V工频交流电由变压器降压后经桥式整流电路整流, 将交流电变换为单向脉动直流电。然后, 经整流后输出直流电压;但是, 其中除了含有直流分量外, 还含有较大的谐波分量, 为使系统可以正常工作, 还要采用滤波电容滤去整流输出的交流分量, 以便得到较稳定的直流输出电压。

2.2.2 可调电压控制电路部分的工作原理介绍

可调电压控制电路如图1所示。当CD4029的5脚为低电平 (0) 时, CD4029将对从15脚输入的时钟脉冲计数, 并将计数结果以二进制码从CD4029的Q0-Q3输出。要停止其计数, 只要将CD4029的5脚恢复为高电平 (1) 即可。

CD4029的10脚为计数递增/递减控制端。当10脚为高电平 (1) 时, Q0-Q3输出的二进制代码为递增;当10脚为低电平 (0) 时, Q0-Q3输出的二进制代码为递减。

时钟电路和计数信号控制由CD4093组成。其内部含有4个2输入施密特触发器 (N1-N4) , 其中CD4093的N3、N4组成时钟产生电路。电路中CD4093的一个输入端通过电阻R与输出端相连;另一个输入端作为选通控制端。当选通控制端为高电平 (1) 状态时, 电容C经过电阻R充电, UA点的电平逐渐上升, 一旦达到UT+ (正向阀值电压) 时, 施密特触发器输出变为低电平 (0) 状态, 接着电容C通过R放电, 当UA电压降低至UT- (负向阀值电压) 时, 输出又变为高电平 (1) 状态。如此往复形成振荡。

这种振荡器范围较宽, 其频率为:f0=1/ (RCln{[ (VDD-UT-) / (VDD-UT+) ] (UT+/UT-) })

式中:50KΩ≤R≤1MΩ, 100pF≤C≤1uF

计数信号控制由CD4093的N3、N4及按钮S1、S2组成。当N1、N2没有被按下时, N1的输入端1、2脚均为高电平 (1) , 输出端3脚为低电平 (0) , 经N2反相, N2的4脚输出高电平 (1) 。由前面分析可知, 此时的CD4029处于计数禁止状态, 没有计数输出。若任意按下S1或S2中的一个, 由于此时的N1必有一个输入端为低电平 (0) , 解除CD4029的计数禁止。至于CD4029是递增还是递减, 由CD4029的10脚电平决定。

当按下S1时, 首先CD4029的5脚变为低电平 (0) , 解除CD4029的计数禁止。同时由于此时的10脚为高电平 (1) , 使CD4029开始以递增的形式计数。

当按下S2时, 同样CD4029的5脚变为低电平 (0) , 解除CD4029的计数禁止。同时由于此时的10脚为低电平 (0) , 使CD4029开始以递减的形式计数。

2.2.3 电压输出显示部分的工作原理介绍

电压输出显示部分较为简单, 采用专为驱动LED显示器的集成芯片ICL7107。该芯片是美国Intersil公司专为数字仪表生产的数字仪表专用芯片.该芯片集成度高, 转换精度高, 抗干扰能力强, 输出可直接驱动发光数码管, 只需要很少的外部元件, 就可以构成数字仪表模块。

ICL7107芯片用在X线机毫安显示电路中, 能使毫安读数显示电路做到使用元件少, 可靠性高, 调试维修方便。不需要另加驱动电路和限流电阻, 使整机电路得到简化。采用正负5V双电源供电, GND端需要接电源中点 (0V) 。段驱动电流的典型值为8mA。3位半LED显示器的全亮电流可达一百几十毫安, 这时总功耗为几百毫瓦。

显示器部分采用7段共阳极LED数码管。显示清晰, 亮度高, 便于夜间观察。芯片内部无小数点驱动信号, 使用时可将共阳极LED数码管是公共阳极U+, 当小数点经过几百欧姆的限流电阻接到GND时, 该小数点发光;小数点接U+时熄灭。小数点位置可以固定, 亦可通过转换开关加以选择。

3. 结束语

电子科学技术的发展日新月异, 数控电源应用也越来越广泛, 其工作的稳定性与可靠性直接影响着电气设备和控制系统的工作性能。步进数控电源因为具有高性能和高可靠性的特点, 而且其设计非常灵活简便, 从而决定了数控电源的运用范围的广泛。随着科学技术的发展, 数控电源必定由其更加精准的输出参数, 也会有更加广阔的使用前景。

参考文献

[1]张友汉, 黄继业.电子线路设计.人民邮电出版社, 2004

[2]黄智伟.数字电路基础与设计.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版业出版社, 2000.