基于TL494和IR2110的断路器操作电源的设计
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目录前言 (1)第1章电动自行车及充电器概述 (2)§1.1 电动自行车 (2)§1.1.1 常见的电动自行车 (2)§1.1.2 电动车各部件的主要作用 (2)§1.2 充电器的分类和结构 (4)§1.2.1 充电器的分类 (4)§1.2.2 充电器的结构 (4)§1.2.3 充电器的使用和保护 (5)第2章电动自行车充电器和充电方式 (6)§2.1 电动车蓄电池 (6)§2.2 蓄电池充电方式 (6)§2.2.1恒流充电法 (6)§2.2.2恒压充电法 (9)§2.2.3浮充法 (9)§2.2.4涓充法 (10)§2.2.5分阶段充电法 (10)§2.2.6快速充电法 (12)第3章充电基础知识 (15)§3.1 基本单元电路 (15)§3.1.1 整流电路 (15)§3.1.2 滤波电路 (16)§3.2 辅助电路 (17)§3.2.1 防浪涌电路 (17)§3.2.2 防市电过压电路 (18)§3.2.3 全桥和半桥式开关电源的DC/AC功率转换 (19)§3.2.4 推挽式变流电路 (20)§3.2.5 电池防反接电路 (21)§3.2.6 半桥式充电器辅助电路 (23)§3.2.7 充电状态显示电路 (24)第4章充电器的原理 (25)§4.1 TL494脉宽调制电路芯片 (25)§4.1.1 TL494简介 (25)§4.1.2 工作原理简述 (25)§4.2 山东GD36充电器原理与分析 (27)§4.2.1山东GD36充电器电路框图与原理图 (27)§4.2.2 山东GD36充电器工作原理 (32)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)外文资料译文 (38)基于TL494芯片的充电器电路分析摘要近年来,电动自行车得到了日益广泛的应用。
题目名称:基于TL494直流开关电源的设计陈摘要:本文主要介绍脉冲宽度集成芯片TL494内部结构和功能,以及基于TL494直流开关稳压电源的设计。
该电源输入15~28V直流电源,输出5~12V可调,文波峰峰值小于150mV,限流保护电流为2A的直流电源。
关键字:脉冲宽度 TL494 开关电源目录1系统设计 (3)1.1设计指标 (3)1.2设计思路 (3)1.2.1 DC-DC变换器电路拓扑结构 (3)1.2.2实现方案及结构框图 (4)2单元电路设计 (4)2.1 TL494内部结果及功能 (4)2.2基于TL494直流型稳压电源的设计 (6)2.2.1工作原理 (6)2.2.2参数计算机器件选择 (7)3系统测试 (8)3.1测试方法 (8)3.2测试结果 (8)4设计结论分析 (9)5参考文献 (9)6附录 (10)6.1器件清单 (10)6.2电路原理图 (10)1系统设计1.1设计指标(1)电源容量输入:直流15~28V 。
输出:电源电压5~12V(可调),纹波小于150mVP-P ,最大输出电流2A(限 流型保护) 。
(2)工作频率开关电源的工作频率为30~40kHz 。
(3)控制电路采用脉冲宽度调制控制集成电路。
1.2设计思路1.2.1 DC -DC 变换器电路拓扑结构如图1所示为DC -DC 变换器电路,电路正常工作时,当功率管T1的基极输入为低电平时,T1管导通。
此时电感处于储能的状态。
从电感出来的电流一部分流过负载,另一部分则对电容C 进行充电。
反之,当T1管的基极输入为高电平时,PNP 管截止。
此时电感开始释放能量,同时电容C 放电,这两部分的电流图1.DC -DC 变换器电路通过续流管,继续维持负载的电流。
导通状态:11t LU U t L U I OI L ON -==∆截止状态:22t LU t L U I O L OFF ==∆由于OFF ON I I ∆=∆,所以有:I IO U Ut t t U ε=+=211。
开关电源设计摘要随着电力电子技术的发展和新型功率元器件的不断出现,开关电源技术得到了飞速的发展,在计算机、通讯、电力、家用电器、航空航天等领域得到广泛应用,取得了显。
开关电源是利用现代电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制和场效应管构成。
开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。
开关电源比普通的线性电源效率高,开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
目前世界各国都有广泛的应用,特别是对大容量高频开关电源的研究和开发已成为当今电力电子学的主要研究领域,并派生了很多新的研究方向。
本文详细分析了高性能、大功率直流开关电源的工作原理,并提出了主电路和控制电路的详细设计方案。
在此基础上,完成了整个系统的硬件电路设计和软件程序的编制,并对电源装置的硬件和软件进行了调试和修改。
在分析原理的基础上,本文从三相桥式不控整流、全桥变换器、高频变压器、滤波电路等环节对该系统的主电路进行了阐述,同时探讨了该电源系统实现大功率的解决方案,即采用多个电源模块并联运行。
在电压调节环节上,详细分析了基于TL494电源管理芯片。
本文研制的直流开关电源具有输出电压可调、输出电流大、纹波小等特点。
关键词:开关电源,TL494,高频变压器,PWM控制Switching power supply designAbstractWith the development of power electronic technology and new type power components appear continuously, switching power supply technology obtained the rapid development, the computer, communications, power, household appliances, aerospace and other fields are widely used, and achieved significant results. Switching power supply with high efficiency, small volume, light weight and other significant characteristics.Switching power supply is the use of modern electronic technology, the control switch transistor turn-on and turn-off time ratio, to maintain the stability of the output voltage of a power supply, switching power supply is usually consists of pulse width modulation and a field effect tube. Switch power supply and linear power supply, the two's cost as the output power increases, but the two growth rate of different. Switching power supply than ordinary linear power supply efficiency is high, the power switch in the development and application in saving energy, saving resource and protect environment has important significance. At present, all the countries in the world have a wide range of applications, particularly for large capacity high frequency switching power supply research and development have become the main research field of power electronics, and derive a lot of new research direction.This paper presents a detailed analysis of a high performance, high power DC power supply and working principle, and has proposed the main circuit and control circuit of the detailed design scheme. On this basis, the system hardware circuit design and software program, and the power supply device hardware and software debugging and modification. Based on the analysis of the principle, this article from the three-phase bridge uncontrolled rectifier, a full bridge converter, a high frequency transformer, filter circuit of the main circuit of the system are described, and discussed the power supply system of high power solutions, the use of multiple power supply modules operating in parallel. In the voltage regulating link, a detailed analysis of the power management chip based on TL494. This paper designed DC switching power supply with adjustable output voltage, output current, ripple is small wait for a characteristic.Keywords: Switching Power Supply, TL494, High-frequency Transformer, PWM control目录开关电源设计 (I)摘要 (I)第1章绪论 (3)第一章开关电源基础技术 (4)1.1 开关电源概述 (4)1.1.1 开关电源的概念及工作原理 (4)1.1.2 开关电源的特点 (5)1.2 开关电源的分类 (5)1.3 开关电源典型结构............................................................... 错误!未定义书签。
现代电源技术课程设计任务书开关电源TL494控制芯片的电路设计及调试(开关电源课程设计)一、目的和任务本课程设计目的:巩固和加深现代电源技术理论知识的理解,该设计是开关电源课程结束后的课程设计,目的是使学生更好地掌握开关电源技术设计的基础知识和基本技能。
本课程设计任务:在课程设计过程中将所学理论知识运用到实际设计和调试中,增强学生实际动手能力,提高学生工程素质。
通过实际课题的训练,为毕业设计和将来从事技术工作打下基础。
二、总体要求确定控制任务软件设计硬件设计系统联调提交课程设计报告、演示成果三、内容和具体要求设计任务:TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
1主要特征1、集成了全部的脉宽调制电路。
2、片内置线性锯齿波振荡器,外置振荡元件仅两个(一个电阻和一个电容)。
3、内置误差放大器。
4、内置5V参考基准电压源。
5、可调整死区时间。
6、内置功率晶体管可提供500mA7、推或拉两种输出方式。
2 TL494内部框图3 TL494管脚图4实验电路图5 实验步骤1. 运用7815搭建15伏稳压电源.2. 调节变阻器改变输出电压频率(要求记录变阻器数值,及实验波形)3. 改变1脚电压,记录电压与占空比的关系4. 当改变1脚电压使输出占空比最大时,改变3电压,记录电压与占空比的关系。
5. 当14脚接5伏电压,观察输出波形。
四、课程设计报告格式1、请使用学生实习报告本书写或打印成装订好的16K打印稿。
2、写出规范的课程设计报告。
五、考核及评分标准1、平时成绩(到课率、阶段性检查情况等) 25%2、课程设计报告 25%3、课程设计成果50%。
开题报告电子信息工程基于TL494小功率开关电源设计一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义(1)国内外研究动态随着电力电子技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,然而电子设备都离不开可靠的电源,进入80年代后计算机的电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。
开关电源高频化是其发展的方向,高频化使开关电源小型化,并使开关电源进入更广泛的应用领域,特别是在高新技术领域的应用,推动了高新技术产品的小型化、轻便化。
另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。
开关电源的工作过程相当容易理解,在线性电源中,让功率晶体管工作在线性模式,与线性电源不同的是,PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态,在这两种状态中,加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的(在导通时,电压低,电流大;关断时,电压高,电流小)功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。
与线性电源相比,PWM开关电源更为效的工作过程是通过“斩波”,即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。
脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。
一旦输入电压被斩成交流方波,其幅值就可以通过变压器来升高或降低。
万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据基于TL494开关电源的设计作者:白炳良, 周慰君, Bai Bingliang, Zhou Weijun作者单位:漳州师范学院,漳州,363000刊名:大学物理实验英文刊名:PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE年,卷(期):2009,22(2)被引用次数:0次1.Abraham I Pressman.王志强开关电源设计 20072.Ron Lenk.王正仕实用开关电源设计 20061.期刊论文胡宗波.张波.邓卫华.胡少甫.Hu Zongbo.Zhang Bo.Deng Weihua.Hu Shaofu PWM DC-DC变换器混杂动态系统的能控性和能观性-电工技术学报2005,20(2)在PWM DC-DC变换器研究中引入混杂动态系统和切换线性系统的概念和相关理论,研究PWM DC-DC变换器的能控性和能观性.首先将PWM DC-DC变换器建立为周期型切换线性系统模型,然后根据周期型切换线性系统的一个周期之后和多周期的能控性和能观性定义及定理,以Buck PWM变换器为例,分析变换器一个周期之后和多周期的能控性和能观性,最后对Buck PWM变换器进行能控性实验验证.实验结果表明,在负载阶跃变化的情况下,变换器输出完全可以控制并且稳定在设计值,这和Buck PWM变换器作为周期型切换线性系统模型的能控性分析结果是一致的.本文的研究还表明,研究方法也适应于其他功率变换器能控性和能观性的研究.2.学位论文钟洁PWM型DC/DC变换器混沌机理及控制研究2004混沌是发生在非线性系统内部的一种内在随机运动,它是非线性系统的一种性能表征,近二十年来引起人们的广泛关注.开关式DC/DC变换器是一个强非线性系统,在一定的参数条件下,DC/DC变换器会产生混沌现象.因此,仅仅从线性论和确定论角度去分析DC/DC变换器中的不稳定及次谐波现象已不能满足对DC/DC变换器控制性能日益提高的要求.在某些特定的条件下,从混沌理论的角度去解释DC/DC变换器中的不稳定现象显得更加合理和易于接受.在混沌理论的基础上,研究相应的控制手段,对提高DC/DC变换器的控制性能具有重要的意义.本文研究了PWM型DC/DC变换器中混沌产生的机理并在混沌控制方面作了进一步的探索.采用分段线性数值仿真法分别对Buck及Boost变换器的动力学行为进行仿真,对DC/DC变换器在某些特定的参数下出现的混沌现象及从稳态通向混沌的倍周期分岔行为进行分析,并分别在时域和频域对DC/DC变换器处于各周期态及混沌态时输出电压特性进行比较、分析.针对如何识别变换器中混沌现象问题,首先提出用付里叶描述符法提取DC/DC变换器输出信号特征值,在此基础上,提出采用BP神经网络进行信号识别,并对BP神经网络算法加以改进,最终测试结果表明BP神经网络对变换器输出信号识别率达到100%.在理论研究的基础上,通过实验展示了DC/DC变换器的工作状态随电路参数变化从稳态通向混沌态的演化过程,验证了理论分析的正确性.研究PWM型DC/DC变换器处于混沌态时特点,分别采用0GY法、外力反馈控制法及延时反馈控制法对DC/DC变换器进行混沌控制研究.分析、比较每种控制方法的特点、控制效果及局限性.实验中,以外力反馈控制法为指导思想,设计控制电路并对DC/DC变换器进行混沌控制,实验结果证实了DC/DC变换器混沌控制的可行性.将混沌反控制技术应用到DC/DC变换器控制中,分别采用外部噪声混沌反控制法、延时反馈控制法及利用混沌信号对处于高周期态或混沌态的变换器进行混沌反控制,使变换器进入新的混沌态.从几何学的角度分析DC/DC变换器在混沌反控制前、后混沌吸引子在相空间中的变化特点,对混沌吸引子的结构参数以量值化加以定义,通过分析混沌吸引子在相空间中结构的变化折射出DC/DC变换器输出电压中交流分量变化特性,从而对DC/DC变换器在混沌反控制前、后输出质量作定量评价.3.期刊论文汪剑鸣.许镇琳.WANG Jian-ming.XU Zhen-lin PWM型DC/DC变换器的Washout滤波器混沌控制方法-信息与控制2005,34(3)研究如何利用Washout滤波器控制技术来控制PWM型DC/DC变换器中的混沌现象.首先分析了利用Ott-Grebogi-Yorke(OGY)方法对DC/DC变换器进行混沌控制存在的不足,然后以Henon系统为例说明了如何利用Washout滤波器进行混沌控制.最后,应用Washout滤波器对两种采用不同控制策略的DC/DC变换器实施控制,将其从混沌状态控制到周期状态.理论分析和计算机仿真表明,该控制技术不但可以很好用于DC/DC变换器中的混沌控制,而且能够克服OGY方法的不足.4.学位论文朱建林PWM型DC-DC变换器的混沌建模与控制2008电力电子电路中蕴含着丰富的非线性现象。
收稿日期:2009—01—20作者简介:王擎宇(1961-),男,山西运城市人,助理工程师,主要从事通讯设备维护方面研究.【应用研究】基于T L494的逆变电源的设计与制作王擎宇(辽宁省朝阳微波站,辽宁朝阳122000) 摘 要:介绍以电压驱动脉冲宽度控制芯片T L494为核心的逆变电路,该电路可以将12V 的直流电压转变为220V 、50H z 的交流电压,可广泛应用于各种不间断供电场合.关键词:T L494;PW M;逆变中图分类号:T M91011 文献标识码:A 文章编号:1008-5688(2009)02-0081-02T L494为PW M (脉冲宽度控制)芯片,由美国德州仪器公司生产,在开关电源中已得到广泛应用.本文以该芯片为核心,设计出一种逆变电源.1 T L494引脚功能简介T L494为双列直插式结构,如图1[1]:其中1,2,15,16脚分别为内部两个运算放大器的输入端,3脚为补偿端,4脚为死区电压控制端,5、6脚外接振荡定时元件,7脚为地,8、9、10、11脚分别为内部一个启动管的c 、e 极,12脚为供电端,13脚为输出方式控制,接低电平时内部两个三极管同时导通与截止,接高电平时内部两个三极管轮流导通与截止,14脚为基准电压输出端,输出5V 基准电压,可输出10mA 的驱动电流[2].2 整机工作过程整机电路如图2所示,工作过程如下:接通12电源时,整机不能进入工作状态,当合上启动开关S 时T L494开始工作,内部12脚稳压电路开始工作,并为内部电路供电,5、6脚外接元件与内部电路共同构成振荡器,振荡频率为[3]: f =1C 3・1R 5合理选择两个元件参数,即可使输出信号频率满足设计要求,本电路中选f =100H z ,振荡器输出的信号经内部电路进行二分频后控制内部驱动管轮流导通,即由9、10脚轮流输出高电平,分别经VD 1、VD 2加于功率输出管VT 3、VT 5及VT 2,VT 4的G 极,使VT 3、VT 5及VT 2、VT 4轮流导通,输出变压器初级绕组上下两部分轮流工作,在次级绕组中便可以得到220V 、50H z 的交流电压,向负载供电.T 1的次级绕组L 3为反馈绕组,当输出电压上升时,此绕组中的感应电压经整流滤波后形成的取样电压随之上升,使T L494的1脚电位上升,经内部电路控制9、10脚输出的脉冲宽度变窄,最终使输出电压下降,达到稳压的目的.3 部分元件作用C 3、R 5为定时元件;R 3、C 1引入高频负反馈,抗高频干扰;R 1、R 2为反馈取样元件,用于调整输出电压;VT 1、VT 2在电路中为放电元件,为功率输出管提供截止时的放电回路,使功率输出管可靠截止;L 0、C 5为退耦元件;V D5防止输入电压接反;R 6、R 4为4脚提供偏置电压,用于控制死区时间;R 7、C 4为2脚内部比较器提供基准[4].4 元件参数表图2中各元件参数见表1(见82页).5 电路调节第11卷第2期2009年6月 辽宁师专学报Journal of Liaoning T eachers College V ol 111N o 12Jun 12009 电路焊接完成后,接通12V 电源,并接通启动开关S ,此时,输出端应有电压输出,调节R 1,使其值为220V ;用示波器测量输出信号频率,并微调R 5,使频率为50±1H z ,即完成调节工作.6 结语通过实验,该电路工作稳定可靠,可调性强, 表1元件符号参数元件符号参数元件符号参数R 1500k ΩR 11~R 14100ΩVT 1、VT 2A1266R 2118k ΩC 12200pF VT 3~VT 6P30NOS R 318k ΩC 2103VD 41N5401R 410k ΩC 3103L 022μH z R 551k ΩC 41μΠ50V T 1220V Π12V 、500WR 61M ΩC 51000μΠ50VIC 1T L494R 7212k ΩC 610μΠ50VS1A 开关R 810k ΩFU 130A R 9、R 101kΩVD 1、VD 21N4148当输入电压在10~14V 、输出电流5A 时,输出电压稳定在220V ,可以广泛用于不间断供电或经常断电的场合.参考文献:[1]谢青林.电压驱动型脉宽调制器[J ].国外电子元件,2001,(2):66-67.[2]叶慧贞.开关稳压电源[M].北京:国防工业出版社,1995.38-39.[3]李成章,李波.微机及外设电源原理与维修[M].北京:电子工业出版社,1997.108-109.[4]史平君.实用电源技术手册———电源器件分册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社,1999.18-20.(责任编辑 胡 坤,王 巍)(上接47页)(3)作业管理模块:此模块中存放有针对教材内容、供课后巩固练习的相关作业,教师根据学生对教学内容的掌握程度,有选择地下载相关的作业,但无权更改其内容.(4)考试管理模块:此模块中存放有用于测试使用的问题、选项、正确答案、得分点和输出结果,以及用于进行各种类型测试的典型成套试题,教师可以有选择性地下载,但无权更改其内容.(5)交流管理模块:此模块中存放有教师用于对课件进行必要修改所需的媒体素材,包括文本类素材、图形图像类素材、音像类素材、视频类素材、动画类素材等五大类.对于资源库的相关内容,教师使用过程中若有更优的内容和办法时,可将其修改后的文件上传,同时要附上修改意见,待相关教师审阅一致同意后,才能经专业管理员上传相关的模块进行修改.(6)管理员管理模块:此模块的功能是向教师发放通用帐号和密码,对教师注册后所获得的用户帐号和密码进行统一管理,另外,可对课件管理模块、作业管理模块、考试管理模块的相关内容进行更新和修改.114 开发教学资源库的主要技术本方案应用了ASP 技术进行Web 应用程序的开发,实现了Web 上传功能和检索等功能;采用Windows Media 和RealMedia 两种流媒体技术,为资源库平台提供了很好的视音频点播下载的解决方案[2].(1)网页制作.构建资源库平台通常选择的网页制作工具是Frontpage 和Dream wezver.Frontpage 支持所见即所得的编辑方式,在站点的管理方面很出色,无需掌握很深的网页制作技术知识,甚至无需了解它的基本语法.Dream wezver 和Frontpage 的功能类似,也是图形化的网页制作工具,还支持层的操作,并且可以避免生成冗余代码.(2)图形和动画的制作.在构建资源库平台时用到了Photoshop 和Firew orks 图形工具,用Flash 制作交互动画和小游戏等.(3)课件开发与更新技术.普遍使用的电子课件是PPT 幻灯片和电子教案文本播放器来实现.2 教学资源库的管理211 信息资源的采集和数字化处理高校的电教中心都有着丰富的、具有本校特色的资源积累,比如早期的录像教学片、视频教学光盘、课件等.将适合本校特色的视频剪辑、动画、图形图像及文字材料等搜集起来,将这些信息经过转换器抽样量化,由模拟信号转换成数字信号,并对这些内容进行归类,建立视频剪辑数据库,可为信息化、多媒体化的教学提供有效的教学资料.212 信息资源的合理分配并整合根据《教育资源建设技术规范》[3]要求,把教育资源分为媒体素材、课件素材、案例素材、试卷素材、文献素材、常见问题素材和教育资源索引等.结合实际情况,将资源分为视频、图片、文献及案例、课件、试题几部分.其中,视频和课件部分是资源建设的重要部分,案例部分则要结合具体的教学内容,运用现代化的教学理念给予指导.通常采用Web 和数据库技术开发课件的资源平台,信息资源要想发挥作用,必须能为多数人共享,使网络资源互为共享.213 资源库的日常管理对教学资源库应该加强管理,否则,资源很容易流失和毁坏,满足不了教师和学生的学习需求,通常可采用开放式管理方式进行管理,将资源库的各项教学资源,如文字、声像资料、教学软件和硬件等完全敞开,教师和学生可以在资源库内任意选取和利用,并可以根据需求办理相关手续,借出使用,充分利用教学资源.3 结语教学资源库的开发与建设是终身教育的一项核心问题,它关系到学习过程中的多层次性、实时性和实用性.随着教学资源库建设的不断深入,还会有新的问题出现,这就需要不断应用新的科技成果和现代学习理念加以完善.参考文献:[1]马德民,论教育资源的建设问题[J ].管理信息系统,2002,(2):29-31.[2]周桂清.运用信息技术改变传统教学结构[J ].河南教育,2004,(4):38.[3]CE LTS -31,教育资源建设技术规范[S].(责任编辑 李铁成,朱成杰)82 辽宁师专学报2009年第2期。
高压大功率小信号放大电路摘要简要分析了UC3637双PWM控制器和IR2110的特点,工作原理。
由UC3637和IR2110共同构建一种高压大功率小信号放大电路,并通过实验验证了其可行性;现有的很多小信号放大电路都是由晶体管或MOS管的放大电路构成,其功率有限,不能把电路的功率做得很大。
随着现代逆变技术的逐步成熟,尤其是SPWM 逆变技术,使信号波形能够很好地在输出端重现,并且可以做到高电压,大电流,大功率。
SPWM技术的实现方法有两种,一种是采用模拟集成电路完成正弦调制波与三角波载波的比较,产生SPWM信号;另一种是采用数字方法。
随着应用的深入和集成技术的发展,已商品化的专用集成电路(ASIC)和专用单片机(8X196/MC/MD/MH)以及DSP,可以使控制电路结构简化,集成度高。
由于数字芯片一般价格比较高,所以在此采用模拟集成电路。
主电路采用全桥逆变结构,SPWM波的产生采用UC3637双PWM控制芯片,并采用美国IR公司推出的高压浮动驱动集成模块IR2110,从而减小了装置的体积,降低了成本,提高了系统的可靠性。
经本电路放大后,信号可达3kV,并保持了良好的输出波形。
关键词小信号放大器﹑双脉宽调制﹑悬浮驱动;Small signal pressure high-power amplifier circuit AbstractThe brief analysis IR2110 UC3637 double PWM controller and the characteristics, working principle. IR2110 jointly by the UC3637 and construct a high-voltage power amplifier circuit, small signal and its feasibility is verified by experiments,A number of existing small signal transistor amplifier circuit is by the MOS tube or amplifier circuit, the power, the power circuit can't do much. With modern inverter technology to maturity, especially SPWM inverter technology, the signal waveform can very well on the output side again, and can achieve high voltage, current, and power. The realization of SPWM two kinds, one kind is to use the analog integrated circuit with complete sine wave, triangular carrier signal generated SPWM, Another kind is to use digital method. With the application of the deep and integrated technology development, has been commercialized application-specific integrated circuit (SCM) and special ASIC (8X196 / MC/MD/MH) and digital signal processor (DSP), can make the control circuit of simple structure, high integration. Due to the high price of general digital chips, so in the simulated integrated circuits. The main circuit adopts full bridge structure, SPWM inverter adopts wave of PWM control chip UC3637 double, and adopts the IR company integrated modules IR2110 driving voltage fluctuation, thus reduce the volume of devices and reduce the cost, improve the reliability of system. After this circuit, signal can be amplified after 3kV reach and maintain a good output waveform.Key wordsSmall signal amplifiers, double pulse width modulation, suspended driver,目录1﹑UC3637工作原理 (1)1.1﹑UC3637原理框图 (1)1.2﹑IR2110 (1)2﹑放大电路原理及工作状态 (1)参考文献 (6)高压大功率小信号放大电路1﹑UC3637工作原理1.1﹑UC3637原理框图UC3637的原理框图如图1所示。
收稿日期:2007 07 11作者简介:王玲玲(1983 ),女,硕士研究生,研究方向:电力电子与电力传动。
文章编号:1009 3664(2008)01 0049 03设计应用基于TL 494和I R 2110的断路器操作电源的设计王玲玲,王 毅(北京交通大学电气工程学院,北京100044)摘要:动作电压试验、机械特性测试是最能反映高压断路器机械性能的测试。
为了做好该项测试,可调电压的断路器操作控制电源是关键。
文章设计了一种基于TL 494和IR 2110的断路器操作电源,介绍了TL 494和I R 2110的基本性能、使用方法。
最后给出了控制电路的设计电路图,并对电路进行了分析。
关键词:断路器操作电源;TL 494;I R 2110;I GBT 中图分类号:TN 86文献标识码:AThe Design of C ircuitbreaker Control Pow er Supp ly based on TL 494and I R 2110W ANG L i ng li ng ,WANG Y i(Schoo l of E l etrical Eng i nerri ng ,Be iji ng Ji ao t ong U n i ve rsity ,Be iji ng 100044,Chi na)A bstract :T he operati on vo ltage test and the m echan ica l property test are the mo st direct way to re flect the m echanical proper ti es of t he high vo ltag e c ircu it breaker .A nd the control pow er supp l y of t he c i rcu itbreake r is the key to the above exper i m ents .O ne circu itbreaker control pow er supply i s designed based on TL 494and I R 2110.The paper i n troduces t he bas i c properti es and the u si ng w ay of T L 494and I R 2110.A t last the design d i agra m o f contro l c i rcu it is showed and analyzed .K ey w ords :c ircuitbreaker contro l power supp l y ;TL 494;I R 2110;IGBT0 引 言高压断路器是电力系统中最重要的控制和保护电路,其作用就是接通或切断高压电路,对电力系统起保护作用。
动作电压试验、机械特性测试是最能反映高压断路器电气、机械性能的测试,通过它能考核断路器的各种开断与关合性能,验证灭弧室与其它部分的结构设计,制造工艺和材料选择是否正确合理,尽早检测出断路器的机械缺陷和隐患,避免发生高压断路器拒分、拒合、分合不成功、爆炸等事故发生。
因为操作机构动作迟缓等,将引起消弧的延缓,其后果使继电保护动作不正确,如跃级跳闸等,严重时使断路器爆炸。
高压断路器动作电压试验、机械特性测试是断路器安装、检修工作中必不可少的项目,也是保证电力系统安全运行的一项基本预防性试验。
为了做好该项测试,可调电压的断路器操作控制电源是关键。
当前广泛使用的整流电源,在带上负载后的输出电压,比较之前的整定值会有明显跌落。
无论是恒定还是瞬间的电压跌落,其对断路器动作特性影响都是不可忽视的,因为断路器操作线圈的动作时间不到一个周波,整个断路器的分、合闸时间也只是几个周波。
对动作电压试验而言,操作电压跌落的影响就更大。
因此,需要研制较高负载调整特性、纹波系数小、抗干扰性强的断路器操作控制电源。
随着高频开关电源技术的发展应用,使得较高负载调整特性、纹波系数小、抗干扰性强的断路器操作控制电源研制有了技术基础与背景。
本文采用电压脉宽型P WM 控制芯片TL 494,高压悬浮驱动器I R 2110,以及功率开关器件I G BT 方案实现高频开关电源。
1 电源主要技术指标、工作原理与系统构成1.1 电源的主要技术指标输入电压范围:220VAC 10%50H z 5%环境工作温度:-50 ~45输出电压范围:30VDC ~265VDC 连续可调最大输出电流:I max =15A 输出纹波系数:< 0.2%结构型式:便携式1.2 工作原理该高频开关电源由主电路、控制电路、保护电路、滤波电路、辅助电源和散热装置组成。
输入的220V 交流电经二极管全波整流及大电容滤波后得到平滑稳定的直流电,然后由I G BT 全桥结构的逆变电路将其逆变为高频交流方波,再经变压器升压和输出整流滤波电路滤波将交流方波整定为所需的可调直流电。
控制电路由TL 494和I R 2110构成,TL 494输出的P WM 信号经I R 2110放大驱动I GBT 。
保护电路设有软启动、过电流、过电压等保护功能。
系统框图如图1所示。
!49!图1 系统框图2 TL494的结构和性能TL494是美国德克萨斯州仪器公司生产的一种性能优良的电压驱动型脉宽调制器件,可作为单端式、推挽式、全桥式、半桥式开关电源控制器,被广泛应用于开关电源中,是开关电源的核心控制器件。
TL494的输出三极管可接成共发射极及射极跟随2种方式,因而可以选择双端推挽输出或单端输出方式。
在推挽输出方式时,其两路驱动脉冲相差180∀,而在单端方式时,其两路驱动脉冲为同步同相。
TL494是有16引脚双列直插式塑料封装集成芯片。
它的工作频率为1~ 300kH z,输出电压达40V,输出电流为200mA。
TL494的引脚说明如下[1]:1、2脚:内部误差放大器1的同相输入端和反相输入端,可用于闭环稳压;3脚:脉宽调制补偿端;4脚:死区时间设置端,通过设置死区时间,可防止上下桥臂直通;5、6脚:设定振荡器频率用电容与电阻连接端;7脚:工作参考地端;8、11脚:脉宽调制方波输出晶体管的集电极;9、10脚:脉宽调制方波输出晶体管的发射极;12脚:工作电源连接端,极限电压41V,低于7V 电路不启动;13脚:输出方式控制端,在该端为高电平时, TL494为推挽输出型,最大占空比为48%;在该端为低电平时,两路输出脉冲相同,最大占空比为98%;14脚:基准电压输出端,该端输出一标准的5V 5%基准电压,其温度稳定性好,可用来作为给定信号或保护基准信号;15、16脚:内部误差放大器2的反向输入端与同相输入端,用于过电压和过电流保护[2]。
TL494的内部结构图如图2所示[1]。
3 I R2110的结构和性能I R2110是I R(Internati o na l Rectifier)公司设计的驱动集成电路芯片。
该芯片是一种双通道、栅极驱动、高压高速功率器件的单片式集成驱动模块,在芯片中采用了高度集成的电平转换技术,大大简化了逻辑图2 TL494的内部结构图电路对功率器件的控制要求,同时提高了驱动电路的可靠性[3]。
尤其是上管采用外部自举电容上电,使得驱动电源数目较其他I C驱动大大减少,本开关电源采用2片I R2110来驱动单相全桥的4个I G B T,仅需一路10V~20V的电源。
这样不仅降低了产品成本,并且提高了系统可靠性。
其耐压最高可达500V;功率器件栅极驱动电压范围10V~20V;输出电流峰值为2A;而且逻辑电源地和功率地之间允许+5V的偏移量;带有下拉电阻的C OM S施密特输入端,可以方便地与LSTTL和C MOS电平匹配;独立的低端和高端输入通道,具有欠电压同时锁定两通道功能;两通道的匹配延时为10ns;开关通断延时小,分别为120ns和90 ns;工作频率达500k H z。
下面是I R2110的引脚说明: 1脚:LO,低端输出;2脚:COM,低端电源公共端;3脚:V CC,低端固定电源电压;5脚:V S,高端浮置电源公共端;6脚:V B,高端浮置电源电压;7脚:HO,高端输出;9脚:V DD,逻辑电路电源电压;10脚:H I N,逻辑输入控制端;11脚:SD,输入关闭端;12脚:LI N,低端逻辑输入;13脚:V SS,逻辑电路接地端。
I R2110的内部结构框图如图3所示。
图3 I R2110的内部结构框图4 运用TL494与I R2110设计的断路器操作电源的控制电路断路器操作电源的控制电路和主电路如图4所! 50 !通信电源技术2008年1月25日第25卷第1期王玲玲等: 基于TL 494和I R 2110的断路器操作电源的设计T eleco m Power T echno log i es Jan .25,2008,V o.l 25No.1示,控制电路由TL 494与I R 2110构成,主电路是四个I G BT 构成的全桥拓扑结构。
主电路把直流电压U 1转换为高频矩形波交流电压送到高频高压变压器,经升压整流滤波后提供给负载供电。
电路通过TL 494控制P WM 1和P WM 2的占空比,来得到脉宽可调的矩形波交流电压。
本电源是电压闭环控制,通过霍尔传感器检测输出电压,把转换后得到的电压值送入TL 494的1脚。
霍尔传感器采用利用磁补偿原理的HNV 025A 、HNV 025A 能够测量直流、交流以及各种波形电压,同时在电气上是高度绝缘的,既完成了电压检测,又实现了控制电路和主电路的电气隔离。
它的输入额定电流是10mA,输出额定电流是25mA 。
TL 494的2脚输入的是参考电压,由电位器调节电压值。
TL 494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可通过外部的一个电阻和一个电容进行调节,其振荡频率如下:f osc =1.1/R T C T本开关电源R T 为2.5k ,C T 为0.01 F,振荡频率为40kH z ,振荡频率是开关频率的两倍,所以开关频率是20k H z 。
输出脉冲的宽度是通过电容C T 上的正极性锯齿波电压与另外两个控制信号进行比较来实现。
功率输出管Q 1和Q 2受控于或非门。
当双稳触发器的时钟信号为低电平时才会被选通,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。
当控制信号增大,输出脉冲的宽度将减小。
脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:当反馈电压从0.5V 变化到3.5V 时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降到零。
死区时间通过设定TL 494的4脚电压值来确定。