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如何將雙電源運放電路改為單電源電路

時間：2022-07-04 01:57:32 電子技術(shù)/半導(dǎo)體/集成電路我要投稿

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如何將雙電源運放電路改為單電源電路

　　所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標(biāo)識是VCC＋和VCC－，但是有些時候它們的標(biāo)識是VCC＋和GND。這是因為有些數(shù)據(jù)手冊的作者將這種標(biāo)識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區(qū)別。但是，這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認(rèn)電壓供電的時候，需要參考運放的數(shù)據(jù)手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。絕大多數(shù)的模擬電路設(shè)計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比如圖1左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負(fù)電源組成。一般是正負(fù)15V，正負(fù)12V和正負(fù)5V也是經(jīng)常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的，還包括正負(fù)電壓的擺動幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。單電源供電的電路(圖1中右)運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，擺幅在Vom 之內(nèi)。有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運放的數(shù)據(jù)手冊中會特別分別指明Voh 和Vol 。需要特別注意的是有不少的設(shè)計者會很隨意的用虛地來參考輸入電壓和輸出電壓，但在大部分應(yīng)用中，輸入和輸出是參考電源地的，所以設(shè)計者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來隔離虛地和地之間的直流電壓。

　　圖1通常單電源供電的電壓一般是5V，這時運放的輸出電壓擺幅會更低。另外現(xiàn)在運放的供電電壓也可以是3V 也或者會更低。出于這個原因在單電源供電的電路中使用的運放基本上都是Rail－To－Rail 的運放（如AD820、AD822、AD824），這樣就消除了丟失的動態(tài)范圍。需要特別指出的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail－To－Rail 的電壓。雖然器件被指明是軌至軌(Rail－To－Rail)的，如果運放的輸出或者輸入不支持軌至軌，接近輸入或者接近輸出電壓極限的電壓可能會使運放的功能退化，所以需要仔細的參考數(shù)據(jù)手冊是否輸入和輸出是否都是軌至軌。

　　雙電源互補對稱電路 - 電子技術(shù)

　　雙電源互補電路又稱為無輸出電容電路，簡稱OCL電路

　�。ㄒ唬╇娐方M成

　�。ǘ┓治鲇嬎�1.輸出功率若輸入的正弦信號的幅度足夠大，并忽略管子的飽和壓降UCES，則RL上最大的輸出電壓幅度Ucem=VCC。在理想條件下，最大輸出功率為：2.效率輸出功率占電源供給的比率稱為效率

　　在理想條件下，Ucem=VCC，則最大效率為:3.功率管的選擇消耗在晶體管的功率PT = PV - PO，由于PO與PV均與信號的幅值有關(guān)，故PT也隨之變化令

　　輸出功率最大（即K=1）時，總管耗約為0.27POM。功率管的有關(guān)參數(shù)應(yīng)滿足下列條件（1）每只功率管的最大管耗（2）功率管c-e極間的最大壓降為2VCC，所以應(yīng)選（3）功率管的最大集電極電流為VCC/RL，因此晶體管的ICM不宜低于此值。例題：電路如圖所示，UCES=2V，試計算這個電路的最大不失真輸出功率，此時的效率和管耗各是多少，最大管耗是多少？該電路最大不失真輸出功率解：電源提供功率

　　管耗最大管耗

　　對稱三相電源與對稱三相電路和對稱三相負(fù)載 - 電工基礎(chǔ)

　　1、對稱三相電源

　　【對稱三相電源】三個頻率相同、幅值相同、相位彼此相差同一個角度的電壓源，稱為一組對稱三相電源，分別稱為A（或a）相、B（或b）相、C（或c）相電源。

　　【正序?qū)ΨQ三相電源】正序?qū)ΨQ三相電源A、B、C相的相位關(guān)系為：B相滯后A相，C相滯后B相，即

　　表示為相量

　　正序?qū)ΨQ三相電源滿足或

　　【負(fù)序?qū)ΨQ三相電源】負(fù)序?qū)ΨQ三相電源A、B、C相的相位關(guān)系為：B相超前A相，C相超前B相，即

　　表示為相量

　　負(fù)序?qū)ΨQ三相電源亦滿足或。

　　【零序?qū)ΨQ三相電源】零序?qū)ΨQ三相電源A、B、C三相電壓同相位。

　　【三相電源的連接方式】三個電壓源通常聯(lián)成星形（Y形）或三角形（形），如圖11-1-1所示。

　�。╝）星形（Y形）連接的三相電源（b）三角形（形）連接的三相電源

　　圖11-1-1 三相電源的連接方式

　　2、對稱三相負(fù)載

　　【三相負(fù)載】三相電路的負(fù)載有單相負(fù)載和三相負(fù)載之分。三相負(fù)載可以視為連接成星形或三角形的阻抗，如圖11-1-2所示，分別稱為A相、B相、C相負(fù)載。三個單相負(fù)載亦可連接成三相負(fù)載。

　　【對稱三相負(fù)載】當(dāng)時，為對稱三相負(fù)載。三相電動機為對稱三相負(fù)載，白熾燈、單相電動機等為單相負(fù)載。

　　3、對稱三相電路

　　【對稱三相電路】對稱三相電路由對稱三相電源、對稱三相負(fù)載、對稱三相輸電線路（三條輸電線路阻抗相同）構(gòu)成，如圖11-1-3所示。

　　【端線（火線）】三相輸電線aA、bB、cC為端線，俗稱火線。為端線阻抗。

　　【中線（零線）】 nN為中線，俗稱零線。

　　【中性點】 n為電源側(cè)中性點，N為負(fù)載側(cè)中性點。為中線阻抗。

　　【對稱三相電路的連接方式】對稱三相電路依“電源-負(fù)載”連接方式分為：、、、、五種連接方式。圖11-1-3為連接，當(dāng)時為連接。

　　直流電源輸入防反接保護電路 - 電子技術(shù)

　　防反接保護電路

　　1，通常情況下直流電源輸入防反接保護電路是利用二極管的單向?qū)щ娦詠韺崿F(xiàn)防反接保護。如下圖1示：

　　這種接法簡單可靠，但當(dāng)輸入大電流的情況下功耗影響是非常大的。以輸入電流額定值達到2A,如選用Onsemi的快速恢復(fù)二極管 MUR3020PT，額定管壓降為0.7V，那么功耗至少也要達到：Pd＝2A×0.7V＝1.4W，這樣效率低，發(fā)熱量大，要加散熱器。

　　2,另外還可以用二極管橋?qū)︔斎胱稣�，這樣電路就永遠有正確的極性(圖2)。這些方案的缺點是，二極管上的壓降會消耗能量。輸入電流為2A時，圖1中的電路功耗為1.4W，圖2中電路的功耗為2.8W。

　　圖1 一只串聯(lián)二極管保護系統(tǒng)不受反向極性影響，二極管有0.7V的壓降

　　圖2 是一個橋式整流器，不論什么極性都可以正常工作，但是有兩個二極管導(dǎo)通，功耗是圖1的兩倍.

　　利用MOS管的開關(guān)特性，控制電路的導(dǎo)通和斷開來設(shè)計防反接保護電路，由于功率MOS管的內(nèi)阻很小，解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。

　　MOS管型防反接保護電路

　　圖3利用了MOS管的開關(guān)特性，控制電路的導(dǎo)通和斷開來設(shè)計防反接保護電路，由于功率MOS管的內(nèi)阻很小，現(xiàn)在 MOSFET Rds（on）已經(jīng)能夠做到毫歐級，解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。

　　極性反接保護將保護用場效應(yīng)管與被保護電路串聯(lián)連接。保護用場效應(yīng)管為PMOS場效應(yīng)管或NMOS場效應(yīng)管。若為PMOS，其柵極和源極分別連接被保護電路的接地端和電源端，其漏極連接被保護電路中PMOS元件的襯底。若是NMOS，其柵極和源極分別連接被保護電路的電源端和接地端，其漏極連接被保護電路中NMOS元件的襯底。一旦被保護電路的電源極性反接，保護用場效應(yīng)管會形成斷路，防止電流燒毀電路中的場效應(yīng)管元件，保護整體電路。

　　具體N溝道MOS管防反接保護電路電路如圖3示。

　　圖3. NMOS管型防反接保護電路

　　N溝道MOS管通過S管腳和D管腳串接于電源和負(fù)載之間，電阻R1為MOS管提供電壓偏置，利用MOS管的開關(guān)特性控制電路的導(dǎo)通和斷開，從而防止電源反接給負(fù)載帶來損壞。正接時候，R1提供VGS電壓，MOS飽和導(dǎo)通。反接的時候MOS不能導(dǎo)通，所以起到防反接作用。功率MOS管的Rds（on）只有20mΩ實際損耗很小，2A的電流，功耗為（2×2)×0.02=0.08W根本不用外加散熱片。解決了現(xiàn)有采用二極管電源防反接方案存在的壓降和功耗過大的問題。

　　VZ1為穩(wěn)壓管防止柵源電壓過高擊穿mos管。NMOS管的導(dǎo)通電阻比PMOS的小，最好選NMOS。

　　NMOS管接在電源的負(fù)極，柵極高電平導(dǎo)通。

　　PMOS管接在電源的正極，柵極低電平導(dǎo)通。

　　直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓電路 - 電源

　　1．穩(wěn)壓電路的功能維持輸出直流電壓穩(wěn)定，使其不隨電源電壓和負(fù)載電流的變化而變化。

　　2．穩(wěn)壓電路的主要技術(shù)指標(biāo)

　　（1）穩(wěn)壓系數(shù)

　�。�2）輸出電阻

　　（3）輸出電壓的溫度系數(shù)

　　3．串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路（1）電路組成串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路如圖1所示。它由基準(zhǔn)環(huán)節(jié)、取樣環(huán)節(jié)、比較放大環(huán)節(jié)和調(diào)整環(huán)節(jié)組成。實際上，串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電源就是一個電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。

　　圖1 串聯(lián)型線性穩(wěn)壓電路的組成

　　（2）輸出電壓及其調(diào)節(jié)范圍

　�。�3）電路的主要特點① 電壓穩(wěn)定度高、紋波電壓小、響應(yīng)速度快。② 輸出電壓可調(diào)，輸出電流范圍較大，輸出電阻小。③ 調(diào)整管工作在線性狀態(tài)，管壓降較大（通常在3~5V之間），電路的功率變換效率較低，約30%~50%。（4）線性集成穩(wěn)壓器線性集成穩(wěn)壓器的電路結(jié)構(gòu)與工作原理與圖1所示電路類似。表1列出了幾種常用的線性集成穩(wěn)壓器及其特點。

　　表1 幾種常用的線性集成穩(wěn)壓器及其特點

　　名稱

　　主要特點

　　三端集成穩(wěn)壓器

　　輸出電

　　壓可調(diào)

　　LM317，LM117

　　輸出正電壓

　　調(diào)整管工作在線性狀態(tài)，管壓降較大，效率低。

　　LM337，LM137

　　輸出負(fù)電壓

　　輸出電

　　壓固定

　　LM78××

　　輸出正電壓

　　LM 79××

　　輸出負(fù)電壓

　　低壓差線性集成穩(wěn)壓器

　　1.調(diào)整管工作于臨界飽和狀態(tài)。

　　2.管壓降最小。

　　3.電路的效率很高。

　　4．高精度基準(zhǔn)電壓源該類基準(zhǔn)電壓源具有精度高、噪聲低、溫漂系數(shù)小、長期穩(wěn)定度好等特點，但輸出電流比較小，一般只有幾毫安到幾十毫安。廣泛應(yīng)用于穩(wěn)壓電路、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（A/D、D/A）及大多數(shù)傳感器等電路之中。

　　5．開關(guān)型穩(wěn)壓電路當(dāng)穩(wěn)壓電源中的調(diào)整管在控制脈沖作用下，工作于開關(guān)狀態(tài)，通過適當(dāng)調(diào)整開通和關(guān)斷的時間，可使輸出電壓穩(wěn)定的穩(wěn)壓電源稱為開關(guān)穩(wěn)壓電源。調(diào)整管開通和關(guān)斷時間的控制方式有兩種，一種是固定開關(guān)頻率，控制脈沖寬度（PWM——脈沖寬度調(diào)制）；一種是固定脈沖寬度，控制開關(guān)頻率（PFM——脈沖頻率調(diào)制）。無論是那一種控制方式，開關(guān)穩(wěn)壓電源仍然是一個負(fù)反饋控制系統(tǒng)。開關(guān)型穩(wěn)壓電路有以下幾個主要特點① 調(diào)整管在控制脈沖的作用下工作于開關(guān)狀態(tài)，功耗低，電源的功率轉(zhuǎn)換效率高，約60%~80%，甚至可高達90%以上。② 由于控制脈沖的頻率高，一般在幾十千赫茲以上，所以濾波電感、電容的數(shù)值較小。故大多數(shù)開關(guān)電源沒有工頻電源變壓器，體積小，重量輕。③ 電路的其它性能指標(biāo)略低于線性電源。

　　電源為Δ接時對稱三相電路的計算（Δ–Y，Δ–Δ） - 電工基礎(chǔ)

　　1.Δ–Y接法（有無端線阻抗方法一樣）的計算

　　再根據(jù)上述Δ–Δ接方法計算 2.不考慮端線阻抗時Δ–Δ接法計算取A相求相電流由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。 3.考慮端線阻抗時Δ–Δ接法計算對稱Δ–Δ電路的計算步驟：（1）根據(jù)星形和三角形的等效互換公式，將其化成對稱的Y－Y三相電路。（2）用一相計算方法（A相）求Y－Y電路的線電流iA。（3）根據(jù) 得負(fù)載對稱的相電流iAB，iBC，iCA。（4）進而求得：負(fù)載對稱的相(.線)電壓:uAB， uBC，uCA。例1. 已知對稱三相電源的線電壓為380V，對稱負(fù)載Z＝100＜30０Ω，求線電流。解：方法1：取A相求相電流。方法2：化為Y – Y。連接中線Nn，取A相為例計算例2. 已知對稱三相電源線電壓為380V，Z = (6.4 + j4.8)Ω，Zl = (3 + j4)Ω。求負(fù)載Z的相電壓、線電壓和電流。解：求出一相電路的電壓和電流后，根據(jù)對稱性求出其它量。對稱三相電路的一般計算方法：（1）將所有三相電源、負(fù)載都化為等值Y連接；（2）連接各負(fù)載和電源中點，中線上若有阻抗則不計；（3）畫出單相計算電路，求出一相的電壓、電流：（4）根據(jù)Δ接、Y接時線量、相量之間的關(guān)系，求出原電路的電流電壓；（5）由對稱性，得出其它兩相的電壓、電流。

　　含受控電源的電阻電路 - 電工基礎(chǔ)

　　一、受控電源：在電路中起電源作用,但其大小和方向受電路中其它支路的電流或電壓控制,這種電源稱為受控電源, 簡稱受控源。電源的輸出大小不受其它電路的影響，此類電源稱為獨立電源。

　　二、含受控源電阻電路的分析例用支路電流法計算圖中各支路電流。

　　解

　　同時

　　例用節(jié)點電位法求圖中電路電位Va和Vb

　　應(yīng)用疊加原理求圖中電壓U

　　十大金律輕松搞定DCDC電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 - 電源

　　第一條、搞懂DC/DC電源怎么回事

　　DC/DC電源電路又稱為DC/DC轉(zhuǎn)換電路，其主要功能就是進行輸入輸出電壓轉(zhuǎn)換。一般我們把輸入電源電壓在72V以內(nèi)的電壓變換過程稱為DC/DC轉(zhuǎn)換。常見的電源主要分為車載與通訊系列和通用工業(yè)與消費系列，前者的使用的電壓一般為48V、36V、24V等，后者使用的電源電壓一般在24V以下。不同應(yīng)用領(lǐng)域規(guī)律不同，如PC中常用的是12V、5V、3.3V，模擬電路電源常用5V 15V，數(shù)字電路常用3.3V等，現(xiàn)在的FPGA、DSP還用2V以下的電壓，諸如1.8V、1.5V、1.2V等。在通信系統(tǒng)中也稱二次電源，它是由一次電源或直流電池組提供一個直流輸入電壓，經(jīng)DC/DC變換以后在輸出端獲一個或幾個直流電壓。

　　第二條、需要知道的DC/DC轉(zhuǎn)換電路分類

　　DC/DC轉(zhuǎn)換電路主要分為以下三大類：

　　①穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路。 ②線性 (模擬)穩(wěn)壓電路。 ③開關(guān)型穩(wěn)壓電路

　　第三條、最簡單的穩(wěn)壓管電路設(shè)計方案

　　穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)簡單，但是帶負(fù)載能力差，輸出功率小，一般只為芯片提供基準(zhǔn)電壓，不做電源使用。

　　選擇穩(wěn)壓管時一般可按下述式子估算： (1) Uz=Vout; (2)Izmax=(1.5-3)ILmax (3)Vin=(2-3)Vout 這種電路結(jié)構(gòu)簡單，可以抑制輸入電壓的擾動，但由于受到穩(wěn)壓管最大工作電流限制，同時輸出電壓又不能任意調(diào)節(jié)，因此該電路適應(yīng)于輸出電壓不需調(diào)節(jié)，負(fù)載電流小，要求不高的場合，該電路常用作對供電電壓要求不高的芯片供電。

　　第四條、基準(zhǔn)電壓源芯片穩(wěn)壓電路

　　穩(wěn)壓電路的另一種形式，有些芯片對供電電壓要求比較高，例如AD DA芯片的基準(zhǔn)電壓等，這時常用的一些電壓基準(zhǔn)芯片如TL431、 MC1403 ,REF02等。TL431是最常用基準(zhǔn)源芯片，有良好的熱穩(wěn)定性能的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)電壓源。它的輸出電壓用兩個電阻就可以任意地設(shè)置到從Vref(2.5V)到36V范圍內(nèi)的任何值。最常用的電路應(yīng)用如下圖示，此時Vo=(1+R1/R2)Vref。選擇不同的R1和R2的值可以得到從2.5V到36V范圍內(nèi)的任意電壓輸出，特別地，當(dāng)R1=R2時，Vo=5V。

　　其他的幾個基準(zhǔn)電壓源芯片電路類似。

　　第五條、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的電路認(rèn)識

　　串聯(lián)型穩(wěn)壓電路屬直流穩(wěn)壓電源中的一種，其實是在三端穩(wěn)壓器出現(xiàn)之前比較常用的直流供電方法，在三端穩(wěn)壓器出現(xiàn)之前，串聯(lián)穩(wěn)壓器通常有OP放大器和穩(wěn)壓二極管構(gòu)成誤差檢測電路，如下圖，該電路中，OP放大器的反向輸入端子與輸出電壓的檢測信號相連，正向輸入端子與基準(zhǔn)電壓Vref相連，Vs=Vout*R2/(R1+R2).由于放大信號ΔVs為負(fù)值，控制晶體管的基級電壓下降，因此輸出電壓減小在正常情況下，必有Vref=Vs=Vout*R2/(R1+R2)，調(diào)整R1，R2之比可設(shè)定所需要的輸出電壓值。

　　圖中所示只是這也是三端穩(wěn)壓器的基本原理，其實負(fù)載大小可以可以把三極管換成達林頓管等等，這種串聯(lián)型穩(wěn)壓電路做組成的直流穩(wěn)壓電源處理不當(dāng)，極易產(chǎn)生振蕩。現(xiàn)在沒有一定模擬功底的工程師，一般現(xiàn)在不用這種方法，而是直接采用集成的三端穩(wěn)壓電路，進行DC/DC轉(zhuǎn)換電路的使用。

　　第六條、線性(模擬)集成穩(wěn)壓電路常用設(shè)計方案

　　線性穩(wěn)壓電路設(shè)計方案主要以三端集成穩(wěn)壓器為主。三端穩(wěn)壓器，主要有兩種：

　　一種輸出電壓是固定的，稱為固定輸出三端穩(wěn)壓器，三端穩(wěn)壓器的通用產(chǎn)品有78系列(正電源)和79系列(負(fù)電源)，輸出電壓由具體型號中的后面兩個數(shù)字代表，有5V，6V，8V，9V，12V，15V，18V，24V等檔次。輸出電流以78(或79)后面加字母來區(qū)分。L表示0.1A,M表示0.5A，無字母表示1.5A，如78L05表求5V 0.1A。

　　另一種輸出電壓是可調(diào)的線性穩(wěn)壓電路，稱為可調(diào)輸出三端穩(wěn)壓器，這類芯片代表是是LM317(正輸出)和LM337(負(fù)輸出)系列。其最大輸入輸出極限差值在40V，輸出電壓為1.2V-35V(-1.2V--35V)連續(xù)可調(diào)，輸出電流為0.5-1.5A，輸出端與調(diào)整端之間電壓在1.25V，調(diào)整端靜態(tài)電流為50uA。

　　其基本原理相同，均采用串聯(lián)型穩(wěn)壓電路。在線性集成穩(wěn)壓器中，由于三端穩(wěn)壓器只有三個引出端子，具有外接元件少，使用方便，性能穩(wěn)定，價格低廉等優(yōu)點，因而得到廣泛應(yīng)用。

　　第七條、DCDC轉(zhuǎn)換開關(guān)型穩(wěn)壓電路設(shè)計方案

　　上面所述的幾種DCDC轉(zhuǎn)換電路都屬于串聯(lián)反饋式穩(wěn)壓電路，在此種工作模式中集成穩(wěn)壓器中調(diào)整管工作在線性放大狀態(tài)，因此當(dāng)負(fù)載電流大時，損耗比較大，即轉(zhuǎn)換效率不高。因此使用集成穩(wěn)壓器的電源電路功率都不會很大，一般只有2-3W，這種設(shè)計方案僅適合于小功率電源電路。

　　采用開關(guān)電源芯片設(shè)計的DCDC轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應(yīng)用，常用的分為非隔離式的開關(guān)電源與隔離式的開關(guān)電源電路。

　　DCDC轉(zhuǎn)換開關(guān)型穩(wěn)壓電路設(shè)計方案，采用開關(guān)電源芯片設(shè)計的DCDC轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)化效率高，適用于較大功率電源電路。目前得到了廣泛的應(yīng)用，常用的分為非隔離式的開關(guān)電源與隔離式的開關(guān)電源電路。當(dāng)然開關(guān)電源基本的拓?fù)浒ń祲盒�、升壓型、升降壓型及反激、正激、橋式變化等等�?/p>

　　非隔離式DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計方案。

　　隔離式DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計方案。

　　第八條、非隔離式DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換集成電路芯片電路設(shè)計方案

　　DCDC開關(guān)轉(zhuǎn)換集成電路芯片，這類芯片的使用方法與第六條中的LM317非常相似，這里用L4960舉例說明，一般是先使用50Hz電源變壓器進行AC-AC變換，將～220V降至開關(guān)電源集成轉(zhuǎn)換芯片輸入電壓范圍比如1.2～34V，由L4960進行DC-DC變換，這時輸出電壓的變化范圍下可調(diào)至5V，上調(diào)至40V，最大輸出電流可達2.5A(還可以接大功率開關(guān)管進行擴流)，并且內(nèi)設(shè)完善的保護功能，如過流保護、過熱保護等。盡管L4960的使用方法與LM317差不多，但開關(guān)電源的L4960與線性電源的LM317相比，效率不可同曰而語，L4960最大可輸出100W的功率(Pmax=40V*2.5A=100W)，但本身最多只消耗7W，所以散熱器很小，制作容易。與L4960類似的還有L296，其基本參數(shù)與L4960相同，只是最大輸出電流可高達4A，且具有更多的保護功能，封裝形式也不一樣。這樣的芯片比較多，比如，LM2576系列，TPS54350，LTC3770等等。一般在使用這些芯片時，廠家都會詳細的使用說明和典型電路供參考。

　　第九條、隔離的DCDC開關(guān)電源模塊電路設(shè)計方案

　　常用的隔離DC/DC轉(zhuǎn)換主要分為三大類：1.反激式變換。2.正激式變換。3.橋式變換

　　常用的單端反激式DC/DC變換電路，這類隔離的控制芯片型號也不少�？刂菩酒湫痛硎浅Ｓ玫腢C3842系列。這種是高性能固定頻率電流的控制器，主要用于隔離AC/DC、DC/DC轉(zhuǎn)換電路。其主要應(yīng)用原理是：電路由主電路、控制電路、啟動電路和反饋電路4 部分組成。主電路采用單端反激式拓?fù)�，它是升降壓斬波電路演變后加隔離變壓器構(gòu)成的，該電路具有結(jié)構(gòu)簡單，效率高，輸入電壓范圍寬等優(yōu)點。控制電路是整個開關(guān)電源的核心，控制的好壞直接決定了電源整體性能。這個電路采用峰值電流型雙環(huán)控制，即在電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)中加入峰值電流反饋控制。這類方案選擇合適的變壓器及MOS管可以把功率做的很大，與前面幾種設(shè)計方案相比電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，元器件參數(shù)確定比較困難，開發(fā)成本較高，因此需要此方案時可以優(yōu)先選擇市面上比較廉價的DC/DC隔離模塊。

　　第十條、 DCDC開關(guān)集成電源模塊方案

　　很多微處理器和數(shù)字信號處理器(DSP)都需要內(nèi)核電源和一個輸入/輸出(I/O)電源，這些電源在啟動時必須排序。設(shè)計師們必須考慮在加電和斷電操作時內(nèi)核和I/O電壓源的相對電壓和時序，以符合制造商規(guī)定的性能規(guī)格。如果沒有正確的電源排序，就可能出現(xiàn)閉鎖或過高的電流消耗，這可能導(dǎo)致微處理器I/O端口或存儲器、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器等支持器件的I/O端口損壞。為了確保內(nèi)核電壓正確偏置之前不驅(qū)動I/O負(fù)載，內(nèi)核電源和I/O電源跟蹤是必需的�，F(xiàn)在有專門的電源模塊公司量身定做一些專用的開關(guān)電源模塊，主要是那些對除去常規(guī)電性能指標(biāo)以外，對其體積小，功率密度高，轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)熱少，平均無故障工作時間長，可靠性好，更低成本更高性能的DC/DC電源模塊。這些模塊結(jié)合了實現(xiàn)即插即用(plug-and-play)解決方案所需的大部分或全部組件，可以取代多達40個不同的組件。這樣就簡化了集成并加速了設(shè)計，同時可減少電源管理部分的占板空間。

　　最傳統(tǒng)和最常見的非隔離式DC/DC電源模塊仍是單列直插(SiP)封裝。這些開放框架的解決方案的確在減少設(shè)計復(fù)雜性方面取得了進展。然而，最簡單的是在印刷電路板上使用標(biāo)準(zhǔn)封裝的組件。

　　第十一條、DCDC電源轉(zhuǎn)換方案的選擇注意事項

　　本條金律也是本文的總結(jié)，很重要。本文這里主要大致介紹了DCDC電源轉(zhuǎn)換的穩(wěn)壓管穩(wěn)壓、線性(模擬)穩(wěn)壓、DCDC開關(guān)型穩(wěn)壓三種電路模式的幾種常用的設(shè)計方法方案。

　　①需要注意的是穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路不能做電源使用，只能用于沒有功率要求的芯片供電;②線性穩(wěn)壓電路電路結(jié)構(gòu)簡單，但由于轉(zhuǎn)化效率低，因此只能用于小功率穩(wěn)壓電源中;③開關(guān)型穩(wěn)壓電路轉(zhuǎn)化效率高，可以應(yīng)用在大功率場合，但其局限性在電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜(尤其是大功率電路)，不利于小型化。因此在設(shè)計過程中，可根據(jù)實際需要選擇合適的設(shè)計方案。

　　開關(guān)電源常用的幾種軟啟動電路 - 電源

　　開關(guān)電源的輸入電路大都采用整流加電容濾波電路。在輸入電路合閘瞬間，由于電容器上的初始電壓為零會形成很大的瞬時沖擊電流（如圖1所示），特別是大功率開關(guān)電源，其輸入采用較大容量的濾波電容器，其沖擊電流可達100A以上。在電源接通瞬間如此大的沖擊電流幅值，往往會導(dǎo)致輸入熔斷器燒斷，有時甚至將合閘開關(guān)的觸點燒壞，輕者也會使空氣開關(guān)合不上閘，上述原因均會造成開關(guān)電源無法正常投入。為此幾乎所有的開關(guān)電源在其輸入電路設(shè)置防止沖擊電流的軟起動電路，以保證開關(guān)電源正常而可靠的運行。本文介紹了幾種常用的軟啟動電路。

　　圖1 合閘瞬間濾波電容電流波形

　　（1）采用功率熱敏電阻電路

　　熱敏電阻防沖擊電流電路如圖2所示。它利用熱敏電阻的Rt的負(fù)溫度系數(shù)特性，在電源接通瞬間，熱敏電阻的阻值較大，達到限制沖擊電流的作用；當(dāng)熱敏電阻流過較大電流時，電阻發(fā)熱而使其阻值變小，電路處于正常工作狀態(tài)。采用熱敏電阻防止沖擊電流一般適用于小功率開關(guān)電源，由于熱敏電阻的熱慣性，重新恢復(fù)高阻需要時間，故對于電源斷電后又需要很快接通的情況，有時起不到限流作用。

　　圖2 采用熱敏電阻電路

　�。�2）采用SCR-R電路

　　該電路如圖3所示。在電源瞬時接通時，輸入電壓經(jīng)整流橋VD1?VD4和限流電阻R對電容器C充電。當(dāng)電容器C充電到約80％的額定電壓時，逆變器正常工作，經(jīng)主變壓器輔助繞組產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)信號，使晶閘管導(dǎo)通并短路限流電阻R，開關(guān)電源處于正常運行狀態(tài)。

　　圖3 采用SCR-R電路這種限流電路存在如下問題：當(dāng)電源瞬時斷電后，由于電容器C上的電壓不能突變，其上仍有斷電前的充電電壓，逆變器可能還處于工作狀態(tài)，保持晶閘管繼續(xù)導(dǎo)通，此時若馬上重新接通輸入電源，會同樣起不到防止沖擊電流的作用。

　�。�3）具有斷電檢測的SCR-R電路

　　該電路如圖4所示。它是圖3的改進型電路，VD5、VD6、VT1、RB、CB組成瞬時斷電檢測電路，時間常數(shù)RBCB的選取應(yīng)稍大于半個周期，當(dāng)輸入發(fā)生瞬間斷電時，檢測電路得到的檢測信號，關(guān)閉逆變器功率開關(guān)管VT2的驅(qū)動信號，使逆變器停止工作，同時切斷晶閘管SCR的門極觸發(fā)信號，確保電源重新接通時防止沖擊電流。

　　圖4 具有斷電檢測的SCR-R電路

　�。�4）繼電器K1與電阻R構(gòu)成的電路

　　該電路原理圖如圖5所示。電源接通時，輸入電壓經(jīng)限流電阻R1對濾波電容器C1充電，同時輔助電源VCC經(jīng)電阻R2對并接于繼電器K1線包的電容器C2充電，當(dāng)C2上的充電電壓達到繼電器的動作電壓時，K1動作，旁路限流電阻R1，達到瞬時防沖擊電流的作用。通常在電源接通之后，繼電器K1動作延時0.3～0.5秒，否則限流電阻R1因通流時間過長會燒壞。

　　圖5 由繼電器與電阻構(gòu)成的電路

　　然而這種簡單的RC延遲電路在考慮到繼電器吸合電壓時還必須顧及流過線包的電流，一般電阻的阻值較小而電容的容量較大，延遲時間很難準(zhǔn)確控制，這主要是電容容量的誤差和漏電流造成，需要仔細地挑選和測試。同時繼電器的動作閾值取決于電容器C2上的充電電壓，繼電器的動作電壓會抖動及振蕩，造成工作不可靠。

　�。�5）采用定時觸發(fā)器的繼電器與限流電阻的電路

　　該電路如圖6所示（僅畫出定時電路，主電路同圖5），它是圖5的改進型電路。電源接通時，輸入電壓經(jīng)整流橋和限流電阻R1對C1充電，同時定時時基電路555的定時電容C2由輔助電源經(jīng)定時電阻R2開始充電，經(jīng)0.3秒后，集成電路555的2端電壓低于二分之一電源電壓，其輸出端3輸出高電平，VT2導(dǎo)通，繼電器K1動作，限流電阻R1被旁路，直流供電電壓對C1繼續(xù)充電而達到額定值，逆變器處于正常工作狀態(tài)。由于該電路在RC延遲定時電路與繼電器之間插入了單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和電流放大器，確保繼電器動作干脆、可靠，有效地起到防止沖擊電流的效果，而不會像圖5電路那樣由于繼電器動作的不可靠性而燒壞限流電阻及繼電器的自身觸點。

　　圖6 定時電路

　　（6）過零觸發(fā)的光耦可控硅與雙向可控硅構(gòu)成的電路

　　該電路如圖7所示。集成穩(wěn)壓器輸出穩(wěn)定的5V電壓，為軟起動電路提供電源電壓。晶體管VT1、反相器IC2構(gòu)成過零觸發(fā)電路，IC1555構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，R1、C1為定時周期，但因5端至1端接有延遲電路R2、C2，所以555是逐步達到滿周期的。當(dāng)電網(wǎng)電壓過零時，晶體管VT1截止，反相器IC2輸出低電平，起動定時電路555工作，軟起動延遲時間由時間常數(shù)R1C1及R2C2共同決定。

　　圖7 過零觸發(fā)的光耦可控硅與雙向可控硅構(gòu)成的電路

　　電子電路故障檢查的一般方法 - 電源

　　對于新設(shè)計組裝的電路來說，常見的故障原因有：

　　(1)實驗電路與設(shè)計的原理圖不符;元件使用不當(dāng)或損壞;

　　(2)設(shè)計的電路本身就存在某些嚴(yán)重缺點，不能滿足技術(shù)要求，連線發(fā)生短路和開路;

　　(3)焊點虛焊，接插件接觸不良，可變電阻器等接觸不良;

　　(4)電源電壓不合要求，性能差;

　　(5)儀器作用不當(dāng);

　　(6)接地處理不當(dāng);

　　(7)相互干擾引起的故障等。

　　檢查故障的一般方法有：直接觀察法、靜態(tài)檢查法、信號尋跡法、對比法、部件替換法旁路法、短路法、斷路法、暴露法等，下面主要介紹以下幾種：

　　1. 直接觀察法和信號檢查法：與前面介紹的調(diào)試前的直觀檢查和靜態(tài)檢查相似，只是更有目標(biāo)針對性。