电源系统控制电路
学习目标
（1）掌握大众电源系统控制电路结构、特点
（2）掌握大众电源系统控制电路工作原理
（3）掌握充电系统常见故障及故障诊断
1.大众电源系统控制电路结构
大众电源系统主要由以下部件组成：蓄电池、交流发电机、电压调节器、充电指示器、点火开关、线束等组成。
大众电源系统结构
2.大众电源系统控制电路特点
1）大众电源系统采用整体式发电机，调节器安装与发电机内部。
2）采用自激磁方式来给发电机提供电源。
3）发电机内部装有电容来稳定电枢电压。
4）采用11管整流。
5）中性点参加整流提高发电机发电量。
6）发电机的散热条件好。
3.大众电源系统控制电路工作原理
1）大众电源系统控制电路工作原理电路图
大众电源系统控制电路工作原理图
2）工作原理:
（1）闭合点火开关后, 发电机未运转或系统有故障时, 蓄电池电流从+极→熔断器→点火开关→充电指示灯→电子调节器D+ 端和发电机磁场绕组→电子调节器F 端→调节器内后经开关三极管→调节器的接地端→蓄电池-负极。这时充电指示灯在蓄电池电压的作用下被点亮, 表示不发电。同时, 发电机磁场绕组的励磁电流经调节器后构成回路, 开始给磁场绕组励磁。
(2）当发动机运转后发电机运转 , 发电机的电枢B+ 端向蓄电池充电并向汽车上其它用电负载供电。同时3 个小功率的激磁二极管(图中的D1 、D2 、D3) 也输出电压, 加在充电指示灯的右端, 与充电指示灯左端的蓄电池电压形成等电位, 因此指示灯熄灭表示已发电。与此同时,二极管D1 、D2 、D3 也给磁场绕组提供励磁电流,即磁场绕组的励磁方式由原来的它励变为自励。另外图中与中性点N 端连接的二极管D10 、D11 是为了增加发电机的输出功率(约10 %～15 %) 。
2.1、输入整流滤波电路 只要有交流电AC220V输入，ATX开关电源，无论是否开启，其辅助电源就一直在工作，直接为开关电源控制电路提供工作电压。图1中，交流电AC220V经过保险管FUSE、电源互感滤波器L0，经BD1—BD4整流、C5和C6滤波，输出300V左右直流脉动电压。C1为尖峰吸收电容，防止交流电突变瞬间对电路造成不良影响。TH1为负温度系数热敏电阻，起过流保护和防雷击的作用。L0、R1和C2组成Π型滤波器，滤除市电电网中的高频干扰。C3和C4为高频辐射吸收电容，防止交流电窜入后级直流电路造成高频辐射干扰。 2.2、高压尖峰吸收电路 D18、R004和C01组成高压尖峰吸收电路。当开关管Q03截止后，T3将产生一个很大的反极性尖峰电压，其峰值幅度超过Q03的C极电压很多倍，此尖峰电压的功率经D18储存于C01中，然后在电阻R004上消耗掉，从而降低了Q03的C极尖峰电压，使Q03免遭损坏。 2.3、辅助电源电路 整流器输出的300V左右直流脉动电压，一路经T3开关变压器的初级①~②绕组送往辅助电源开关管Q03的c极，另一路经启动电阻R002给Q03的b极提供正向偏置电压和启动电流，使Q03开始导通。Ic流经T3初级①~②绕组，使T3③~④反馈绕组产生感应电动势(上正下负)，通过正反馈支路C02、D8、R06送往Q03的b极，使Q03迅速饱和导通，Q03上的Ic电流增至最大，即电流变化率为零，此时D7导通，通过电阻R05送出一个比较电压至IC3（光电耦合器Q817）的③脚，同时T3次级绕组产生的感应电动势经D50整流滤波后一路经R01限流后送至IC3的①脚，另一路经R02送至IC4（精密稳压电路TL431），由于Q03饱和导通时次级绕组产生的感应电动势比较平滑、稳定，经IC4的K端输出至IC3的②脚电压变化率几乎为零，使IC3发光二极管流过的电流几乎为零，此时光敏三极管截止，从而导致Q1截止。反馈电流通过R06、R003、Q03的b、e极等效电阻对电容C02充电，随着C02充电电压增加，流经Q03的b极电流逐渐减小，使③~④反馈绕组上的感应电动势
一、填空（每空1分，共20分） 1、目前,汽车电气系统的额定电压有12V与24V两种,汽油车普遍采用12 V电源系统,重型柴油车多采用24 V电源系统。 2、汽车蓄电池是一种储存电能的装置，一旦连接外部负载或接通充电电路，便开始了它的能量转换过程。在放电过程中，蓄电池中化学能转变成电能；在充电过程中，电能被转变成化学能。 3、发电机的作用是将来自发动机的机械能转变成电能。 4、极板是蓄电池的核心部分，它分为正极板和负极板。 5、蓄电池的放电特性是指充足电的蓄电池在恒电流放电的过程中，蓄电池的端电压、电解液相对密度随放电时间变化的规律。 6、蓄电池的常规充电方法有定电流充电和定电压充电两种。 7、汽车发电机有三个功能，分别是、发电、整流、调节电压。 8、交流发电机的工作特性是指发电机经整流后输出的直流电压、电流和转速之间的关系， 它包括输出特性空载特性和外特性。 二、判断（每题1分，共15分；对的打“√”，错的打“×”） 1、蓄电池可以缓和电气系统中的冲击电压。（√） 2、在放电过程中，正负极板上的活性物质都转变为硫酸铅。（√） 3、将蓄电池的正负极板各插入一片到电解液中，即可获得12V的电动势。（×） 4、如果将蓄电池的极性接反，后果是有可能将发电机的磁场绕组烧毁。（×） 5、免维护蓄电池在使用过程中不需补加蒸馏水。（√） 6、蓄电池在放电过程中，电解液相对密度是逐渐升高的。（×） 7、在一个单格蓄电池中，负极板的片数总比正极板多一片。（√） 8、汽车用交流发电机是由一台三相异步交流发电机和一套硅整流器组成。（√）
9、内搭铁电子调节器和外搭铁调节器可以互换使用。（×） 10、交流电的瞬时电压使二极管正极电位高于负极电位时就导通。（×） 11、交流发电机的激磁方法为：先他激，后自激。（√） 12、通过检查发电机的励磁电路和发电机本身，查不出不充电故障的具体部位。（×） 13、在三相桥式整流电路中，每个二极管导通的时间占整个周期的1/2。（×） 14、电子调节器中稳压管被击穿时，其大功率三极管一定处于导通状态。（√） 15、交流发电机中性点N的输出电压为发电机电压的一半。（√） 三、选择题( 每小题2分,共40分将正确答案填在括号中) 1．交流发电机中产生磁场的装置是（B ）。 A．定子B．转子C．电枢D．整流器 2．外搭铁式电压调节器中的大功率三极管是接在调节器的（C ）。 A．“+”与“-”之间B．“+”与F之间C．F与“-”之间 3．发电机调节器是通过调整（B ）来调整发电机电压的。 A．发电机的转速B．发电机的励磁电流C．发电机的输出电流 4．交流发电机转子作用是（B ）。 A．发出三相交流电动势B．产生磁场C．变交流为直流 5．发电机出现不发电故障，短接触电式调节器的“+”与F接线柱后，发电机开始发电，这说明故障出在（C ）。 A．发电机B．电流表C．调节器 6．影响铅蓄电池额定容量的最大因素是（C ）。 A．单各数 B.电解液数量 C.单格内极板片数 D.温度 7．在讨论蓄电池电极桩的连接时，甲说，脱开蓄电池电缆时，始终要先拆下负极电缆；乙说；连接蓄电池电缆时，始终要先连接负极电缆，你认为（A ）。 A．甲正确； B.乙正确； C.甲乙都对； D.甲乙都不对。 8．交流发电机所采用的励磁方法是（C ）。 A．自励B．他励C．先他励后自励 9．交流发电机中装在元件板上的二极管（A ）。 A．是正极管B．是负极管C．既可以是正极管也可以是负极管 10．铅蓄电池放电时，端电压逐渐（C ）。 A．上升B．平衡状态C．下降D．不变 11．在讨论蓄电池结构时，甲说12V蓄电池由6个单格电池并联组成，乙说，12V蓄电池由六个单格电池串联组成，你认为（B ）。 A．甲正确B．乙正确C．甲乙都对D．甲乙都不对 12．下列原因哪一个可造成蓄电池硫化？（C ）。 A．大电流过充电B．电解液液面过高C．长期充电不足
摘要 铁路作为远距离、大容量、全天候的陆路交通工具，以其功率大、速度快、效率高、过载能力强、适应性好的特点被广泛受到重视。中国高铁在“以稳为主、稳中求快”的宗旨指点下，取得快速发展的可喜成绩。SS3B型电力机车是第二代机车技术产物SS3型的改进产品，技术有承前启后的必然，也有被取代的必要性。 SS3B型电力机车调压方式采用了以单向半控桥式整流电路为调压理论基础的不等分三段半控整流电路，三级弱磁升速的具有弱磁与调压配合控制特的调速电路，供电方式是是转向架电机并联独立供电方式，SS3B型电力机车的制动方式是加馈电阻制动，此外，由于SS3B型电力机车的电气设备布置与电气控制等方面比SS3型电力机车设计的更加合理，这使该电力机车拥有恒流启动准恒速限压运行的调速控制特性和更优越的再生制动性能，本文重点讨论电力机车主、辅电路及电力机车的运行工况。 随着新型电力机车应用和推广工作的深入、列车技术的改进与发展，SS3B型电力机车的安全性、可靠性和节能性能等问题已经成为阻碍它继续推广的障碍。如SS3B型电力机车功率因数并不理想的不等分三段桥整流装置所产生的谐波，给正常运行的电网造成干扰乃至危害；使辅助电路系统提供电力的劈相机的启动接触器线圈经常烧坏，造成停车事故；牵引变压器渗、漏油故障等，这些情况不仅给机车的正常运行带来隐患，也增加了机车的检修成本，所以本文提出了有关故障的处理和预防方法。 关键词：SS3 B型电力机车；主辅电路；制动工况；牵引工况；
Abstract The railroad is long-distance to leave, the route on land pileup of big capacity, all - weather, with it’s power big, quick velocity, efficiency higher, the overburden capability is strong, suitability the good characteristics be extensively been valued. Chinese high speed railway points out in the aim of "with steady for lord, steady amid beg quickly" down, obtain the pleased result of rapid shape. The SS3 B type electric locomotive is the betterment product of the next generation scooter technique outcome SS3 type, technique already before accepting Inspired post - of there is also the necessity to be replaced by all means. The SS3 B type electric locomotive adjusted to press a mode to adopt with the one-way quasi control the bridge type rectification telephone for adjust the anti of pressing the theoretical basis to wait to divide three quasis to control to commutate telephone,3 stages the weak magnetic belt kick soon have weak magnetic belt and adjust to press a team work control especially of velocity modulation telephone,The power supply method is to is a bogie dynamo to merge an independent power supply method, the making of SS3 B type electric locomotive method is to apply the Feedback resistance system,In addition, the electricity equipment of the SS3 B type electric locomotive decoration controls with electricity to wait aspect to compare a SS3 type electric locomotive to design more reasonable,This makes the electric locomotive hug to have persistence to flow a start preparation the constant speed limit press velocity modulation control characteristic and more superior regenerative braking performance of run - time, this text point talks about electric locomotive lord, assist the run - time work of telephone and electric locomotive condition. But along with the new electric locomotive application and the generalize operate of thorough, train technical betterment and shape, the stability, reliability and economy energy performance question of SS3 B type electric locomotive has already become baffling it goes on to expand barrier to. Such as SS3 B type electric locomotive power factor anti the ideal anti wait to divide three bridges rectification device generate of harmonic, result in to the charged barbed wire net that the normal circulates jam is to harm; Giving the auxiliary circuit system provide the start contactor of electric wedge camera the coil to burn usually is bad, result in to park the car accident; Lead transformer to ooze, leak oil fault etc., these condition not only bring the normal run - time of scooter concealed suffer from, also raised the cost of overhaul of scooter, so this text proposed concerning fault of transaction and prevention method. Key words:SS3 B type electric locomotive，the main and auxiliary circuit; brake conditions; traction conditions;
FS1: 由变压器计算得到Iin值，以此Iin值可知使用公司共享料2A/250V，设计时亦须考虑Pin(max)时的Iin是否会超过保险丝的额定值。 TR1(热敏电阻):
电源启动的瞬间，由于C1(一次侧滤波电容)短路，导致Iin电流很大，虽然时间很短暂，但亦可能对Power产生伤害，所以必须在滤波电容之前加装一个热敏电阻，以限制开机瞬间Iin在Spec之内(115V/30A，230V/60A)，但因热敏电阻亦会消耗功率，所以不可放太大的阻值(否则会影响效率)，一般使用SCK053(3A/5Ω)，若C1电容使用较大的值，则必须考虑将热敏电阻的阻值变大(一般使用在大瓦数的Power上)。 VDR1(突波吸收器): 当雷极发生时，可能会损坏零件，进而影响Power的正常动作，所以必须在靠AC输入端(Fuse之后)，加上突波吸收器来保护Power(一般常用07D471K)，但若有价格上的考虑，可先忽略不装。 CY1，CY2(Y-Cap): Y-Cap一般可分为Y1及Y2电容，若AC Input有FG(3 Pin)一般使用Y2- Cap ，AC Input若为2Pin(只有L，N)一般使用Y1-Cap，Y1与Y2的差异，除了价格外(Y1较昂贵)，绝缘等级及耐压亦不同(Y1称为双重绝缘，绝缘耐压约为Y2的两倍，且在电容的本体上会有“回”符号或注明Y1)，此电路蛭蠪G所以使用Y2-Cap，Y-Cap 会影响EMI特性，一般而言越大越好，但须考虑漏电及价格问题，漏电(Leakage Current )必须符合安规须求(3Pin公司标准为750uA max)。 CX1(X-Cap)、RX1: X-Cap为防制EMI零件，EMI可分为Conduction及Radiation两部分，Conduction 规范一般可分为: FCC Part 15J Class B 、CISPR 22(EN55022) Class B 两种，FCC 测试频率在450K~30MHz，CISPR 22测试频率在150K~30MHz，Conduction可在厂内以频谱分析仪验证，Radiation 则必须到实验室验证，X-Cap 一般对低频段(150K ~ 数M之间)的EMI防制有效，一般而言X-Cap愈大，EMI防制效果愈好(但
甲血罔屈十 锂代-* 卜 ARC 阴 I/O CAP 基于DSP 的三相SPWM 变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功 耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流 -直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电 流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资 源，实现了 SPWM 的不规则采样，并采用PID 算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、 系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即 交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交 -直变换，然后在DSP 控制下把直流电源转换成三相 SPWM 波形 供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用 TI 公司推出的业界首款浮点数字信号控制器 TMS320F28 335,它具有150MHz 高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期 32位累加运算，可满足应用对于更快代码 开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的 F2833x 浮点控制器不 仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点 C28x TM 控制器软件的特点。系统总体框图如 图1所示。 图1系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型 IPM 功率模块，具有电路简单、可 靠性高等特点。 （3）LC 滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。 （4） 控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生 SPWM 控制信号，去控制 IPM 开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过 SPI 接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完 成对输出信号的测频。 （5） 电压、电流检测模块：根据要求，需要实时检测线电压及相电流的变化，所以需要三路电压检测和三路电流 检测电路。所有的检测信号都经过电压跟随器隔离后由 TMS320F28335的A/D 通道输入。 电柠朗 初电厝
第四章控制电路 第一节概述 控制电路的组成及作用 1、控制电源电路：直流110V稳压电源及其配电电路； 2、整备控制电路：完成机车动车前的所有操作过程，升弓、合闸、起劈相机、通风机等； 3、调速控制电路：完成机车的动车控制，即起动、加速、减速； 4、保护控制电路：是指保护与主电路、辅助电路有关的执行控制； 5、信号控制电路：完成机车整车或某些部件工作状态的显示； 6、照明控制电路：完成机车的外照明及标志显示。 第二节控制电源 一、概述 机车上的110控制电源由110V电源柜及蓄电池组构成。正常运行时，两者并联为机车提供稳定110V控制电源，降弓情况下，蓄电池供机车作低压实验和照明用，若运行中电源柜故障，由蓄电池作维持机车故障运行的控制电源。 110V电源柜具有恒压、限流特点。主要技术参数如下： 396V+-单相交流50HZ 输入电源…………………………………25% 30% 输出额定电压……………………………直流110V±5%（与蓄电池组并联）输出额定电流……………………………直流50A 限流保护整定值…………………………55A±5% 静态电压脉动有效值……………………＜5V(与蓄电池组并联) 基本原理框图：
取自变压器辅助绕组的电源经变压器降压后，经半控桥式整流电流整流，再滤波环节滤波后与蓄电池并联（同时也兼起滤波作用）。给机车提供稳定的110V 直流控制电源。 二、主要部件的作用 电气原理图见附图（九） 600QA—控制电路的交流开关和总过流保护开关 670TC—控制电源变压器，变比为396V/220V，将取自201和202线上的单相交流电降压后送至半控桥 669VC—控制电源的整流硅机组，由V1～V4组成半控桥，将输入的220V交流电整流成直流电输出，通过674AC控制相控角度改变输出电压。 674AC—电控插件箱（包括“稳压触发”插件和“电源”插件），其中“稳压触发”插件自动控制晶闸管V1、V2的导通，并根据反馈信号适时调节相控角度，使控制电源输出电压保持在110V±5%（与蓄电池并联）；“电源”插件将110V变48V、24V、15V . 1MB、2MB—给674AC同步信号，并给GK1、GK2提供触发电压 GK1、GK2—给V1、V2提供门极触发电压 671L、673C—滤波电抗与滤波电容，对669VC输出的脉流电进行滤波 666QS—整流输出闸刀（机车上叫蓄电池闸刀），将整流滤波后的输出电源与蓄电池并联。
超声波发生器电源控制电路信息发布时间：(2008年8月7日22:02:40 ) 发布者IP地址: 信息详细内容: 第60324篇:基于PWM大功率超声波电源的设计发布时间:2006年12月30日点击次数:120 来源:电子设计应用作者:内蒙古科技大学机械工程学院苏凤岐汪建新孙建平摘要：本文详细介绍了为驱动磁滞伸缩换能器而设计的一种频率、功率可调式大功率超声波电源,该电源采用由IGBT构成的全桥式逆变主电路,实现了逆变降压和输出电压调控。控制电路以脉宽调制电路为核心,通过给定信号和反馈信号电压的比较,获得宽度可变的脉冲信号,调节电源的输出电压,并实现对电源的闭环控制。关键词：IGBT;波形发生器;超声换能器;脉宽调制引言近年来,随着全控制型电子器件和PWM技术的迅速发展,功率超声的应用及其驱动电源的开发已成为热点研究领域之一。本文介绍的高频换能器驱动电源,采用全桥移相式串联电路拓扑,以单片脉宽调制电路为核心、IGBT功率管为功率开关器件,实现了大功率输出。它具有效率高、性能稳定、体积小、质量轻和调节方便等优点。超声波电源的设计超声波电源的组成及原理框图逆变式超声波电源主要由主电路和控制电路两部分组成,其基本原理框图如图1所示。图1超声波发生器原理框图主电路是将电能从电网传递给负载的电路,其主要作用是减小变压器体积和改善电源的动态品质。控制电路则主要为逆变主电路提供开关脉冲信号,驱动逆变主电路工作,并借助反馈电路和给定电路来实现对逆变器的闭环控制。逆变主电路逆变主电路包括输入整流滤波、逆变器和输出滤波三个主要部分,而逆变器则是其核心部件。逆变器本设计采用的逆变电路为全桥式逆变电路,其优点是：适用于大功率输出,主变压器只需一个原边绕组,通过正、反向的电压得到正、反向的磁通。因此,变压器铁芯和绕组得到最佳利用,使效率得到提高。另外,功率开关管在正常运行情况下,最大的反向电压不会超过电源电压,4个能量恢复二极管能消除一部分由漏感产生的瞬时电压,无须设置能量恢复绕组,反激能量 便得到恢复利用。在全桥式逆变电路中,采用IGBT作为大功率开关器件。IGBT管构成的逆变器的电路原理图如图2所示。图2桥式变换电路图交流电经桥式整流器而获得直流电压,并经C0滤波,变成平滑的直流电压V+。该电压加在IGBT功率管Tr1、Tr2、Tr3、Tr4组成的逆变桥上。当Tr1、Tr2、Tr3、Tr4都截止时,中频变压器T 原边线圈绕组T1p两端的电压U1=0。给Tr1、Tr3触发脉冲,这两个功率管导通, Tr2、Tr4截止时, 此时中频变压器T原边线圈绕组T1p两端的电压U1=V+,流经变压器原边线圈绕组T1p的电流方向由下至上。当Tr1、Tr3截止, Tr2、Tr4导通时, 此时中频变压器T原边线圈绕组T1p两端的电压U1=-V+,变压器原边线圈绕组T1p电流的方向为由上至下。由此可见,通过Tr1、Tr3和Tr2、Tr4的交替导通和关断,也就是交替驱动Tr1、Tr3和Tr2、Tr4, 中频变压器T的二次侧即得到矩形波交流输出,实现了直流变交流的过程。T r1, Tr2、Tr3, Tr4的通断受控于电子控制电路,其每秒钟驱动IGBT的次数决定了电源的工作频率。中频变压器在逆变器部分, 中频变压器的作用是实现电压变换,功率传递以及输入、输出之间的隔离。由于中频变压器的工作频率较高,随着频率的增大,铁芯的铁损将成倍增加。为了减少其铁损需选用厚度极薄的硅钢片,这显然是很不经济的,因而选用高导磁合金材料的铁氧体磁芯。铁氧体磁芯的规格可根据输出功率及其效率来确定,则磁芯有效截面积Ae、总磁感应强度增量△B也就确定。根据公式1,可计算出中频变压器的原边绕组匝数。 (1) 其中,Np为变压器原边绕组匝数,U1为变压器绕组电压,△B为总磁感应强度增量,Ton为最大导通时间。控制电路控制电路主要由电子控制电路和驱动电路构成,而电子控制电路又包括时序控制电路和脉宽调制电路。其中,脉宽调制电路是整个超声电源控制系统的核心,它与控制系统中的其它电路都有直接联系,其主要作用是将电压给定信号和电压 反馈信号进行比较放大,根据给定值与反馈值的差值,输出相应宽度的脉冲信号,以调整电源输出电压的大小。通常采用定频率调脉宽的PWM方式来达到换能器所需的各种特性控制。脉宽调制电路还有欠压、过压、过流等保护功能,封锁输出脉冲,使电源停止输出。另外,脉宽调制电路还具有软启动、死区设定等功能。脉宽调制电路本设计采用SG3525A作为电源的PWM芯片。该芯片使用简单,只需要外接少量电阻电容,即可构成所需的脉宽调制电路。如图3所示,芯片内部主要由误差放大器N1、比较器N2、振荡器、分相器和触发器等组成。图3 脉宽调制电路图给定电压Ug和反馈电压Uf分别接至误差放大器N1的同相端和反相端,N1 端的输出电压UN1接至比较器N2的反相输入端,同时,振荡器产生的三角波信号UN2,接至N2的同相输入端。误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较,从而在比较器的输出端输出一个随误差放大器输出电压的高低而改变脉宽的方波脉冲。再将此方波脉冲送或非门的一个输入端,或非门另三个输入端分别为触发器、振荡锯齿波、欠压
电源保护电路系统的设计与制作 为了方便在实验室做各种电路实验，实验室电源系统应具有如下的功能： 输出+12V，-12V，+5V固定电压的直流稳压电压源； 输出输出电压从1.25V到12V可调的直流稳压电压源； 输出电流从2mA到40mA可调的直流电流源； 输出电压约为+16V，-16V的直流电压源（没有经过稳压的电压源，方便做电源实验用）； 输出电压为12V的交流电压源（方便做电源实验用）； 在电子技术实验室使用较广泛的综合电路实验箱所使用的电源一般有好几组电源输出，如+12V，+5V，-12V等等，数字实验电路还有一个+5V电源插口。由于是学生实验用仪器，学生在做实验时操作出错是常有的现象，主要是以下三类错误：一是电源直接短路造成的严重过载而损坏电源电路，此类错误的后果是损坏稳压器，或整流二极管或变压器；二是负载过重，这往往是学生由于接线错误，如芯片的线接错，虽没有直接短路，但可能电流超过额定值，若再加上没有及时排除故障，使得时间过长，而损坏电路，如损坏芯片，进一步损坏电源电路器件；还有一种可能是将+12V或者-12V电源插入到数字实验电路的+5V电源插口，这样造成数字电路（如高低电平信号形成电路，数码信号显示电路等等）中的集成块损坏，特别是TTL集成电路块的损坏。因此，设计制作一个电路保护系统很有必要。 对保护电路的要求： 过压保护：输出的所有电压中，只要任何一个电压超过额定值1V，保护电路动作。 欠压保护：输出的所有电压中，只要任何一个电压低于额定值1V，保护电路动作。 过流保护：任何一个输出电流超过500mA时或所有正电源电流之和超过500mA时或所有负电源电流之各超过500mA时，保护电路动作。 电源电压接错保护：在应加+5V电源接口处错误地加上了其它电源，如+12V，-12V等等，保护电路动作。 常用的电路保护措施有： 熔断器保护，即通常用的保险丝，保险管，它是一种过流保护器件，将它串接在电源电
用TL494制作的ATXC开关电源控制电路图 本开头电源控制电路采用ＴＬ４９４（有的电源采用ＫＡ７５００Ｂ，其管脚功能与ＴＬ４９４相同，可互换）及ＬＭ３３９集成电路（以下简称４９４和３３９）。４９４是双排１６脚集成电路，工作电压７～４０Ｖ。它含有由{14}脚输出的＋５Ｖ基准电源，输出电压为＋５Ｖ（±０．０５Ｖ），最大输出电流２５０ｍＡ；一个频率可调的锯齿波产生电路。 图1 ＡＴＸ电源的控制电路见图１。控制电路采用ＴＬ４９４（有的电源采用ＫＡ７５００Ｂ，其管脚功能与ＴＬ４９４相同，可互换）及ＬＭ３３９集成电路（以下简称４９４和３３９）。４９４是双排１６脚集成电路，工作电压７～４０Ｖ。它含有由{14}脚输出的＋５Ｖ基准电源，输出电压为＋５Ｖ（±０．０５Ｖ），最大输出电流２５０ｍＡ；一个频率可调的锯齿波产生电路，振荡频率由{5}脚外接电容及{6}脚外接电阻来决定。{13}脚为高电平时，由{8}脚及{11}脚输出双路反相（即推挽工作方式）的脉宽调制信号。本例为此种工作方式，故将{13}脚与{14}脚相连接。比较器是一种运算放大器，符号用三角形表示，它有一个同相输入端“＋”；一个反相输入端“－”和一个输出端。 比较器同相端电平若高于反相端电平，则输出端输出高电平；反之输出低电平。４９４内的比较放大器有四个，为叙述方便，在图１中用小写字母
ａ、ｂ、ｃ、ｄ来表示。其中ａ是死区时间比较器。因两个作逆变工作的三极管串联后接到＋３１０Ｖ的直流电源上，若两个三极管同时导通，就会形成对直流电源的短路。两个三极管同时导通可能发生在一个管子从截止转为导通，而另一个管子由导通转为截止的时候。因为管子在转换时有时间的延迟，截止的管子已经转为导通了，但导通的管子尚未完全转为截止，于是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路。为防止这样的事情发生，４９４设置了死区时间比较器ａ。从图１可以看出，在比较器ａ的反相输入端串联了一个“电源”，正极接反相端，负极接４９４的{4}脚。Ａ比较器同相端输入的锯齿波信号，只有大于“电源”电压的部分才有输出，在三极管导通变为截止与截止转为导通期间，也就是死区时间，４９４没有脉冲输出，避免了对直流电源的短路。死区时间还可由{4}脚外接的电平来控制，{4}脚的电平上升，死区时间变宽，４９４输出的脉冲就变窄了，若{4}脚的电平超过了锯齿波的峰值电压，４９４就进入了保护状态，{8}脚和{11}脚就不输出脉冲了。４９４内部还有３个二输入端与门（用１、２、３表示）、两个二输入端与非门、反相器、Ｔ触发器等电路。与门是这样一种电路，只有所有的输入端都是高电平，输出端才能输出高电平；若有一个输入端为低电平，则输出端输出低电平。反相器的作用是把输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。Ｔ触发器的作用是：每输入一个脉冲，输出端的电平就变化一次。如输出端Ｑ为低电平，输入一个脉冲后，Ｑ变为高电平，再输入一个脉冲，Ｑ又回到低电平。比较器、与门、反相器、Ｔ触发器以及锯齿波振荡器及{8}脚、{11}脚输出的波形见图２。３３９是四比较器集成电路。按管脚的顺序把内部四个比较器设为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ比较器。４９４和３３９再配合其他电路，共同完成ＡＴＸ电源的稳压，产生ＰＷ－ＯＫ信号及各种保护功能。
电力机车控制电路分析 一、填空题 1.当机车 运行时，若一台机车故障，要求不影响另一台机车运行。 2. 在保护电器动作引起主断路器跳闸后，应有零位联锁，即要重新合闸，机车各电器须处于起动前状态，各按键开关须先 。 3. 要求电气制动与机械制动之间有一定的 。 4. 机车上的联锁方法有两大类，即机械联锁与 。 5. 在电气的工作线圈旁并联一电容，在线圈断电后，由于电容可通过电器线圈放电，因此使线圈延时失电，从而使电器 。 6. 在继电器吸合后， 打开，电阻接入电路中，使流过继电器的电流减小， 从而使继电器返电系数有所提高。 7. 调速控制电路：完成机车的调速控制，即起动、加速、减速，主要由主、 辅 进行主令控制。 8. 控制电路一般由主令电器、各种功能的继电器、接触器、转换开关、保护电器以及 等主要部件组成。 9. SS8型电力机车控制电源为直流 伏，由晶闸管半控桥式整流自动稳压装置 提供。 10. 110V稳压电源具有恒压、限流的特点，输出电压稳定为110±5.5V，输出电流限为 。 11. 110V电源主电路采用 。 12. 一般情况下机车在库内可以由辅助电路库用开关6QP 输入 V 单相电源， 由稳压电源投入工作而提供控制电路用电源。 13. 司机台上显示控制电路接地。各负载电路的接地保护通过各自的 实现。 14. 控制电源各配电支路均采用自动开关，它们既作为各支路的配电开关可人为分合，又可作为各支路的短路与 ，进行保护性分断。 15. 是化学能与电能互相转换的装置，它能把电能转变为化学能储存起来， 使用时再把化学能转变为电能，而且变换的过程是可逆的。 16. 蓄电池组的标称电压为 。
ATX 电源的控制电路见图1。控制电路采用TL 4 9 4 （有的电源采用KA 7 5 0 0 B ，其管脚功能与 TL 4 9 4相同，可互换）及LM 3 3 9集成电路（以下简称494和3 39）。494是双排16脚集 成电路，工作电压7?4 0V 。它含有由｛14｝脚输出的+5V 基准电源， 输出电压为+5V （ ±0. 05V ）, 最大输出电流2 5 0 mA; 一个频率可调的锯齿波产生电路， 振荡频率由｛5｝脚外接电容及｛6｝脚外接电阻来 决定。｛13｝脚为高电平时，由｛8｝脚及｛11｝脚输出双路反相（即推挽工作方式）的脉宽调制信号。本例为此 种 工作方式，故将｛13｝脚与｛14｝脚相连接。比较器是一种运算放大器，符号用三角形表示，它有一个同相输 入端牛"；一个反相输入端 ■"和一个输出端。 比较器同相端电平若高于反相端电平，则输岀端输岀高电平；反之输岀低电平。4 9 4内的比较放 大器有四 个，为叙述方便，在图1中用小写字母a 、b 、c 、d 来表示。其中a 是死区时间比较器。因两 个作逆变工作的三极管 串联后接到+3 10V 的直流电源上，若两个三极管同时导通，就会形成对直流电 源的短路。两个三极管同时导通可能 发生在一个管子从截止转为导通，而另一个管子由导通转为截止的时 候。因为管子在转换时有时间的延迟，截止的管 子已经转为导通了，但导通的管子尚未完全转为截止，于 是两个管子都呈导通状态而形成对直流电源的短路。为防止 这样的事情发生，494设置了死区时间比较 器a 。从图1可以看出，在比较器a 的反相输入端串联了一个 电源"，正 极接反相端，负极接4 9 4的 ｛4｝ 脚。A 比较器同相端输入的锯齿波信号，只有大于 电源"电压的部分才有输出，在三极管导通变为截止与 截止转为导通期间，也就是死区时间，4 9 4没有脉冲输岀，避免了对直流电源的短路。 死区时间还可由｛4｝ 脚外接 的电平来控制，｛4｝脚的电平上升，死区时间变宽，4 9 4输出的脉冲就变窄了，若 ｛4｝脚的电平超过 了锯齿波的峰值电压，4 9 4就进入了保护状态， ｛8｝脚和｛11｝脚就不输出脉冲了。4 9 4内部还有3个二 输入端与门（用1、2、3表示）、两个二输入端与非门、反相器、T 触发器等电路。与门是这样一种电 路，只有所有 的输入端都是高电平，输岀端才能输岀高电平；若有一个输入端为低电平，则输岀端输岀低 电平。反相器的作用是把 输入信号隔离放大后反相输出。与非门则相当于一个与门和一个反相器的组合。 T 触发器的作用是：每输入一个脉冲，输出端的电平就变化一次。如输出端Q 为低电平，输入一个脉冲后， Q 变为高 电平，再输入一个脉冲，Q 又回到低电平。比较器、与门、反相器、T 触发器以及锯齿波振荡器 及｛8｝脚、｛11｝ 脚输出的波形见图2。 3 3 9是四比较器集成电路。 按管脚的顺序把内部四个比较器设为A 、 B 、 C 、 D 比较器。4 9 4和3 3 9再配合其他电路，共同完成ATX 电源的稳压，产生PW-OK 信 号及各种保护功能。 一、 产生PW-OK 信号 PC 主机要求各路电源稳定之后才工作，以保护各元器件不致因电压不稳而损坏，故设置了PW-O K 信号（约+ 5V ），主机在获得此信号后才开始工作。接通电源时，要求PW-OK 信号比 ±5V 、±1 2V 、+3 .3V 电源延迟数百毫秒才产生，关机时PW-OK 信号应比直流电源先消失数百毫秒，以便 主机先停止工作，硬盘的磁头回复到着陆区，以保护硬盘。 ATX 电源接通市电后，辅助电源立即工作。一方面输出 + 5VSB 电源，同时向4 9 4的 ｛12｝脚提 供十几伏到二十多伏的直流电源。4 9 4从 ｛14｝脚输出+5V 基准电源，锯齿波振荡器也开始起振工作。 若主机未开机，PS —ON 信号为高电平，经R37使3 3 9的E 比较器 ｛6｝脚亦为高电平，因电阻R37 小于R44, ｛6｝脚电平高于｛7｝脚电平，E 比较器输出端｛1｝脚输出低电平，经D36的钳位作用，A 比较 器的反 输出斋暮一TLTL 期出也号m_r d W 的础宅平械官 』畀申弔恼向叶门脚疽出茂落 :沁冠屯平冏玄冈11胆侑出運孚 h_n : I”刑的勺闵呻平 肌剧4的丿翼呻.毛 匚，丄阴的枣她出靈晤 时刖斷1113駅FJS 轧5 ?ns 出常 二对心M 门
开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。 调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。 对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算， 即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。 从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。 二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路 图二开关电源基本电路框图 开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。 交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。 控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。 ２．单端反激式开关电源 单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1
处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。 单端反激式开关电源是一种成本最低的电源电路，输出功率为20－100Ｗ，可以同时输出不同的电压，且有较好的电压调整率。唯一的缺点是输出的纹波电压较大，外特性差，适用于相对固定的负载。 单端反激式开关电源使用的开关管VT1 承受的最大反向 电压是电路工作电压值的两倍，工作频率在20－200kHz之间。 ３．单端正激式开关电源 单端正激式开关电源的典型电路如图四所示。这种电路在形式上与单端反激式电路相似，但工作情形不同。当开关管VT1导通时，VD2也 导通，这时电网向负载传送能量，滤波电感Ｌ储存能量；当开关管VT1截止时，电感Ｌ通过续流二极管VD3 继续向负载释放能量。 在电路中还设有钳位线圈与二极管VD2，它可以将开关管VT1的最高电压限制在两倍电源电压之间。为满足磁芯复位条件，即磁通建立和 复位时间应相等，所以电路中脉冲的占空比不能大于５０％。由于这种电路在开关管VT1导通时，通过变压器向负载传送能量，所以输出功率范围大，可输出50－200 Ｗ的功率。电路使用的变压器结构复杂，体积也较大，正因为这个原因，这种电路的实际应用较少。 ４．自激式开关稳压电源 自激式开关稳压电源的典型电路如图五所示。这是一种利用间歇振荡电路组成的开关电源，也是目前广泛使用的基本电源之一。 当接入电源后在R1给开关管VT1提供启动电流，使VT1 开始导通，其集电极电流Ic在L1中线性增长，在L2 中感应出使VT1 基极为正，发射极为负的正反馈电压，使VT1 很快饱和。与此同时，感应电压给C1充电，随着C1充电电压的增高，VT1基极电位逐渐变低，致使VT1退出饱和区，Ic 开始减小，在L2 中感应出使VT1 基极为负、发射极为正的电压，使VT1 迅速截止，这时二极管VD1导通，高频变压器Ｔ初级绕组中的储能释放给负载。在VT1截止时，L2中没有感应电压，直流供电输人电压又经R1给C1反向充电，逐渐提高VT1基极电位，使其重新导通，再次翻转达到饱和状态，电路就这样重复振
基于DSP的三相SPWM变频电源的设计 变频电源作为电源系统的重要组成部分，其性能的优劣直接关系到整个系统的安全和可靠性指标。现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。 本文实现了基于TMS320F28335的变频电源数字控制系统的设计，通过有效利用TMS320F28335丰富的片上硬件资源，实现了SPWM的不规则采样，并采用PID算法使系统产生高品质的正弦波，具有运算速度快、精度高、灵活性好、 系统扩展能力强等优点。 系统总体介绍 根据结构不同，变频电源可分为直接变频电源与间接变频电源两大类。本文所研究的变频电源采用间接变频结构即交-直-交变换过程。首先通过单相全桥整流电路完成交-直变换，然后在DSP控制下把直流电源转换成三相SPWM波形供给后级滤波电路，形成标准的正弦波。变频系统控制器采用TI公司推出的业界首款浮点数字信号控制器T MS320F28 335，它具有150MHz高速处理能力，具备32位浮点处理单元，单指令周期32位累加运算，可满足应用对于更快代码开发与集成高级控制器的浮点处理器性能的要求。与上一代领先的数字信号处理器相比，最新的F2833x浮点控制器不仅可将性能平均提升50%，还具有精度更高、简化软件开发、兼容定点C28x TM控制器软件的特点。系统总体框图如 图1所示。 图1 系统总体框图 （1）整流滤波模块：对电网输入的交流电进行整流滤波，为变换器提供波纹较小的直流电压。 （2）三相桥式逆变器模块：把直流电压变换成交流电。其中功率级采用智能型IPM功率模块，具有电路简单、可 靠性高等特点。 （3）LC滤波模块：滤除干扰和无用信号，使输出信号为标准正弦波。 （4）控制电路模块：检测输出电压、电流信号后，按照一定的控制算法和控制策略产生S PWM控制信号，去控制IPM开关管的通断从而保持输出电压稳定，同时通过SPI接口完成对输入电压信号、电流信号的程控调理。捕获单元完 成对输出信号的测频。 （5）电压、电流检测模块：根据要求，需要实时检测线电压及相电流的变化，所以需要三路电压检测和三路电流检测电路。所有的检测信号都经过电压跟随器隔离后由TMS320F28335的A/D通道输入。