UPS电源电路(DOC)
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1概述 (1)
2引用文件 (1)
2.1执行文件 (1)
2.2参考文件 (1)
3功能描述 (1)
3.1系统功能 (1)
3.2系统组成 (1)
4主要技术性能指标 (2)
5接口要求 (2)
6详细设计 (3)
6.1输入限制保护装置 (3)
6.2 DC/DC转换装置 (4)
6.3二极管电路 (9)
6.4电池组 (9)
6.5 电池充/放电保护模块 (10)
6.5.1充电电路 (10)
6.5.2放电保护电路 (10)
6.6 输出限制保护模块 (13)
6.7 电池管理单元与系统监控单元 (14)
6.8光、电、机械、热接口设计 (15)
6.8.1光、电接口设计 (19)
6.8.2机械接口设计 (19)
6.4.3热接口设计 (19)
6.9可靠性、安全性设计 (20)
6.9.1可靠性设计 (20)
6.9.2安全性设计 (20)
6.10电磁兼容性设计 (20)
6.10.1控制自身干扰 (20)
6.12热设计 (20)
6.13降额设计 (21)
6.14材料、工艺选用分析 (21)
7结论 (21)
1概述
XXX系统中需要的能量除了来自于传统的太阳电池阵、蓄电池外，还要有与WPT 系统的接口。对于模块航天器中的能源进行检测、能源平衡以及能源进行控制，是有效提高无线能量传输效率的有效途径。能源管理系统主要对输入电能量进行管理、存储和分配，为负载提供稳定的输出电压，其对于能量的高效利用，有效应对能源获取、存储和分配所出现的突发事件，保证系统的可靠、正常运行，具有重要的意义。
2引用文件
2.1执行文件
2.2参考文件
3功能描述
3.1系统功能
能源管理系统主要实现对输入电能量进行管理、存储和分配。在正常工作模式下，两路输入电压经过二极管电路进行“或”隔离输入，由DC/DC转换模块转换为35V直流电压供充电电路及输出DC/DC转换模块使用，电池充电保护模块对电池组进行浮充电，输出DC/DC转换模块把35V转换为稳定的28V输出。在输入能量供应不足或者输入发生故障的情况下，系统由电池组供电，输出DC/DC转换模块把电池电压转换为稳定的28V输出。
能源管理系统具有监控单元，以实现对电源输入电压、电流，电源输出电压、电流和电池电压电流状态等进行监测和控制。
3.2系统组成
能源管理系统组成框图如图1所示。能源管理系统包括输入限制保护装置1、2，二极管电路1、2、3、4、5，输入DC/DC转换器，电池充电保护模块，电池放电保护模块，可充电电池组，输出DC/DC转换器，输出限制保护模块，电压电流AD采集模块，能量监测模块，MCU控制模块组成。
输入通道A 输入通道B 输入限制
保护装置1可充电电池组
输入限制保护装置2
输出限制
保护模块
输出
输入DC/DC 转换器输出
DC/DC
转换器
充电保护
模块放电保护
模块
二极管电路1二极管电路2二极管电路3二极管电路4二
极
管电路5
电压电流采样电压电
流采样
MCU 电池状态监测 图1能源管理系统框图
4主要技术性能指标
a ．输入特性
输入电压范围：DC +21.5V~+32.5V ；
电压纹波：≤300mVpp ；
b ．输出特性
输出电压：DC +28 +/-2V ；
最大输出纹波电压：≤300mVpp ；
输出电流：~1A ；
c ．效率特性
输入输出转换效率：81%；
d ．电池特性
电池类型：磷酸铁锂电池；
电池规格：24V 20 Ah
5接口要求
5.1电输入接口满足以下要求:
a.能源管理系统输入通道1输入电压：+21.5V~+32.5V ，纹波≤300mVpp ；
b.能源管理系统输入通道2输入电压：+21.5V~+32.5V ，纹波≤300mVpp ；
电输出接口满足以下要求：
c.能源管理系统出电压28±1V，纹波≤200mVpp，功率>10W。（电流1A计算）
5.2 机械接口要求：
a.尺寸
能源管理系统的外形尺寸要求见表1。
表1能源管理系统的外形尺寸要求
发射端
项目指标要求
机壳外形尺寸（长mm×宽mm×高mm）（300±0.3）×（300±0.3）×（300±0.3）
最大外形尺寸（长mm×宽mm×高mm）（300±0.3）×（300±0.3）×（300±0.3）安装尺寸（mm×mm）（350±0.1）×（300±0.1）
安装孔径（mm）Φ8.0±0.1
安装孔数量（mm）4个
b.外观
外观应符合以下要求:
1）产品表面涂层为黑色阳极化，表面无划伤、毛刺、刻痕、裂纹和其他机械损伤；
2）安装面与结构全底面接触，安装面平面度应优于0.1mm/100mm，粗糙度应优于3.2μm。
c.重量
重量≤15kg。
6详细设计
6.1输入限制保护装置
能源管理电路中，需要有输入浪涌抑制，输入欠压关断和输入过压保护等功能。用RC充电网络控制功率场效应管慢启动实现输入浪涌抑制。用功率TVS管实现过压保护。当输入电压超过设定电压时，其TVS管反向导通，电路结构如下图所示：
图2输入浪涌抑制保护电路
输入欠压保护由DC/DC转换器中的开关控制器实现。DC/DC转换器的开关控制器包含一个欠压锁定电路，输入电压经过电阻分压网络分压，再输入到控制IC，当输入电压低于设定电压时，控制IC可以实现欠压锁定，电路处于待机状态。
图3输入欠压保护电路
6.2 DC/DC转换器
能源管理系统输入电压范围为DC +21.5V至+32.5V。因为电池的浮充电压为29.2V，而且电池充电电路采用BUCK降压电路结构，所以需要输入DC/DC转换器把输入电压转换为35V直流电压，以使充电电路能正常工作。输入DC/DC转换器采用BOOST升压电路结构。此时输出DC/DC转换器的输入电压为35V。
当系统没有外部电源输入时，由蓄电池为系统供电，蓄电池输出电压随其电量的减少而降低，其输出电压范围为19.2V至29.2V。此时输出DC/DC转换器的输入电压为19.2V至29.2V。
综上可知对于输出DC/DC转换器，其输入电压的范围为19.2V~35V，为了获得稳定的+28V输出电压，输出DC/DC转换器采用BUCK-BOOST升降压型结构。
6.2.1输入DC/DC 转换器
能源管理系统的输入电压范围为21.5~32.5V ，由输入DC/DC 转换器转换为35V 供后级电路使用。电路采用BOOST 结构，N 沟道场效应管选威世公司SUM110N06-3m4L 。电路框图如图4所示。 C D SW
L VIN VOUT
开关控制器
图4 BOOST 原理框图
电路主要由开关控制器，功率电感、场效应管和功率二极管构成。开关控制器用TI 公司的用于开关稳压器的高效低侧N 通道控制器LM3481。
1、输出电压OUT V ，占空比D
1IN OUT V V D
=- 3521.50.435
OUT IN MAX OUT V V D V --=== max 3532.50.0735
OUT IN MIN OUT V V D V --==≈ 2、频率为200K 时，FA R
5511114.44.3710 4.3710200
FA S R K f --===Ω???? 3、R1，R2（也就是芯片资料里的R7 R8）
221
1.275UVLO IN R V V R R =≥+ 故只要工作时UVLO V 大于1.275即可。本设计选择了R1，R2各为100k 。
4、Comp 脚链接的电阻c R 取22.6k 和电容c c 去82nF 。
5、输出电感L
(1)0.6560.34421 5.9222200
IN OUT s D DV L uh I f -??≥==?? BOURNS 公司的PM2120-5R6M-RC 电感电感量为5.6uH ，额定电流为15.6A ，直流导通电阻为5m Ω。
6、输出反馈电阻1F R , 2F R （验证过可行）
21
1.275(1)F OUT F R V R =+ 2124F F R R ≈ 7、电流检测电阻,最大输出电流为
3A
(1)160(10.4)323
SEN SEN OUT V D mV R m I --≈=≈Ω 6.2.2输出DC/DC 转换器
输入DC/DC 转换器的输出电压为35V ，而电池供电时电池的输出电压为19.2~29.2V ，所以输出DC/DC 转换器需要把19.2V~35V 的输入电压转换为28V 输出。电路采用BUCK-BOOST （升降压结构）结构。图5为原理框图。 C D SW
L VIN VOUT
开关控制器D
SW
图5 BUCK-BOOST 原理框图
电路主要由开关控制器，功率电感、场效应管和功率二极管构成。开关控制器用
TI 公司的宽电压BUCK-BOOST 控制器LM25118。BOURNS 公司的PM2110-560K-RC 电感电感量为100uH ，额定电流为6.1A ，直流导通电阻为35m Ω，是适合本方案的器件。场效应管用Vishay （威世）公司的SUM110N06-3m4L 。
1、振荡器频率电阻T R
99
336.410 6.4103.0210 3.021028.8200T R K f K
??=-?=-?=Ω 2、占空比
（1）当输入电压低于28V 时是升压模式：
min 2819.20.31428
OUT IN MAX OUT V V D V --=== max 2827.9028OUT IN MIN OUT V V D V --=
=≈ （2）当输入电压高于28V 时是降压模式：
D MIN =V Omin /V INmax =28/35=0.8
D MAX =V Omax /V INmin =28/28.1=0.99
3、输出电感 L O
最大电感纹波电流出现在最大输入电压时。通常情况下，20％至 40％ 的满载电流是在磁芯损耗和电感铜损之间一个很好的折中方案。
BUCK: []uH K H V V f I V L INMAX OUT SW PPMAX OUT O 5.87322812002.012811=??? ??-???=???? ?
?-??= BUCK-BOOST: 2122428323()(2824)20010.2
IN OUT OUT IN PPMAX V V L uH V V f I K ??===+??+??? 取折中，L=100uH,并用该电感值反推PPMAX I 。PPMAX I （BUCK ）=0.875A;
PPMAX I (BUCK-BOOST)=6.46A 。
110.875 1.6880.820.82
OUT PPMAX PEAK I I I A =+=+= 2()(2428)1 6.46 5.930.820.8242
OUT IN OUT PPMAX PEAK IN V V I I I A V ++=+=+=? BOURNS 公司的PM2120-100K-RC 电感电感量为100uH ，额定电流为6.1A ，直流导通电阻为
35m Ω。
4、电源开关管 Q H 和 Q L
V FET =1.5*32V=48V
I FET =IO*0.8=1A*0.8=0.8A
通常选择MOSFET 的额定电流为上述电流的三倍，使开关时器件电阻的损耗最小。场效应管用Vishay （威世）公司的SUM110N06-3m4L 。额定电压为60V ，额定电流为110A 。
5、电流检测电阻 RS
1()11.25 1.25741010 1.688
S BUCK PEAK R m I ===Ω?? 2()12.5 2.5421010 5.93S BUCK BOOST PEAK R m I -=
==Ω?? 要保证两种模式都能达到各自的最大电流，Rs 不能超过42 m Ω。故Rs 选40m Ω。
663
10100101250224010RAMP S L uH C PF R ---??===??? 6、UVLO 分压器 R UV2、R UV1 和 C FT
R UV1取75K ，R UV229.4K 取0.1uf 。
7、输出电容C9~C12
两个180uf ，两个47uf 的电容用于减少ESR ，两个0.47减少尖峰脉冲。
8、输入电容C IN
在开关频率下，稳压器输入电源电压通常具有高源阻抗。有必要使用质量好的输入电容来限制 V IN 引脚的纹波电压，同时在导通时间内提供最大的开关电流。当高边NMOS 器件导通时，电流进入器件使电感电流波形达到谷值，在上升到峰值，然后在关断时下降到零点。应根据RMS 电流额定值和最小纹波电压选择输入电容。所需的纹波电流额定值的合适近似值是I RMS > I OUT /2。
在本方案中，使用了2.2 μF 陶瓷电容器。使用陶瓷电容器输入纹波电压将为三角波。
9、软启动电容Css
SS 引脚的电容 (C SS ) 决定了软启动时间 (t SS )，它是达到最终稳压值的输出电压持续时间。一个给定C SS 的t SS 可以用公式 (8) 计算如下：
ms A
V F A V C t SS SS 121023.11.01023.1=?=?=μμμ 10、反馈电阻R8R9
89121.51.23
OUT R V R =-=
R若R9取值300Ω，则R8为6.45KΩ。
6.3二极管电路
该系统包含两个通道的直流电源输入。这两部分直流电源输入通过二极管功能电路1和2进行隔离接入，以实现双通道直流电源输入的协调供电，并且保证二者之间不会因为故障或者干扰而相互影响和制约，二极管电路实现了“或”的功能。
在充放电电路中，需要二极管功能电路对充电回路与放电回路进行隔离。二极管电路3实现充电电路的输入与放电电路的输出之间的隔离，同时起输入DC/DC转换器到输出DC/DC转换器之间直通的作用。二极管电路4实现充电电路的隔离，二极管电路5实现放电电路的隔离。
二极管电路由一个驱动器和一个N沟道MOSFET组成。MOSFET开启时，等效为二极管导通状态，MOSFET截止时，等效为二极管截止状态，而MOSFET的导通电阻及导通压降比二极管的导通及导通压降小。用二极管电路取代一个肖特基二极管，当在二极管“或”和高电流二极管应用中使用时，二极管电路能够降低功耗、热耗散、电压损失。二极管电路如图6所示。场效应管用Vishay（威世）公司的SUM110N06-3m4L。
图6二极管电路
6.4电池组
对于能源管理系统而言，当输入电源足以保证向负载正常供电或没有负载时，输入电源可通过电池充电保护模块对电池组进行浮充电；当输入电源不足以保证向负载正常供电的情况下，则由电池组通过电池放电输出保护模块，并经输出DC/DC转换模块为负载供电。
锂电池具有体积小、质量轻、电压高、功率大、自放电少以及使用寿命长等优点。目前用作锂离子电池的正极材料主要有：LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2及LiFePO4。这些
组成电池正极材料的金属元素中，钴（Co）最贵，并且存储量不多，镍（Ni）、锰（Mn）较便宜，而铁（Fe）最便宜。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此，采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。
作为可充电电池的要求是：容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全（不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸）、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错，特别在大放电率放电（5～10C放电）、放电电压平稳上、安全上（不燃烧、不爆炸）、寿命上（循环次数）、对环境无污染上，它是最好的，是目前最好的大电流输出动力电池。
本系统选用24V磷酸铁锂电池，其主要参数如下：
型号: IFR26650
电池规格：24V 20Ah；
尺寸：135*107*213mm；
重量：5.45kg；
充电电流：3A；
充电最高电压：29.2V；
放电整组电池保护：19V；
充电截止电流：0.02C。
6.5 电池充/放电保护模块
电池充/放电保护模块用来管理电池组的充电和放电进程，提供对电池组的充电维护及放电欠压和过流保护。
6.5.1充电电路
由于锂离子电池的特殊材料特性，锂离子电池的充电方式和一般的可充电电池的充电方式不同，锂离子电池的充电方式通常分为预充、恒流、恒压三个阶段，时序图如图7所示。
恒流阶段
预充
阶段恒压阶段
电流
电压
图7锂电池的三个充电状态 （1）预充阶段。当电池电压低于19.2V 时，充电器对电池进行预充电。主要是避免电池在低压时大电流充电对电池寿命造成的影响，此时的充电电流应控制在0.01C （C 是电池的额定容量，本方案所选电池的C 是20A ）以内。
（2）恒流充电阶段。当电池电压达到恒流规定的门限值19.2V 的时候，较大电流的充电有利于加快充电速度，此时的充电电流应控制在0.1C 以内，充电器便进入第二阶段，即恒流充电阶段。
（3）恒压充电阶段。随着电池充电的进行，当电池的电压达到29.2V 左右时，充电量接近其额定容量的70%，为了进一步充满电池，充电器进入恒压充电阶段。在恒压充电阶段，以恒压充电的方式使电池电压保持不变，当充电电流逐渐下降到低于电池的0.1C 时，充电周期完成。在电池已被充到额定能量以后，以较小的充电电流保持电池电压的恒定。
作为充电控制电路，所要完成的就是根据电池不同的状态，将功率电路调整于不同的工作状态，完成结电池充电管理的功能。
充电器原理框图如图8所示，输入电源VIN 为35V ，经DC/DC 转换后产生直流电压给电池充电，控制电路通过采样充电电流和电池电压感知电池和充电器的状态，控制充电器的工作。 DC/DC
功率电路充电
控制器
电池
电流采样电压采样
VIN
图8原理框图
充电器实际电路如图9所示，在该电路中,用TI 公司的锂电池充电集成电路bq26430
完成全部控制功能。充电器的功率器件主要有功率MOSFET(SIS412DN、SI7617DN)和滤波电感(8.2μH)等元件。
BQ24630是一款高度集成的锂离子或锂聚合物开关模式电池充电器。该器件提供了一个恒定频率同步开关PWM控制器以及高准确度的充电电流和电压调节。另外，BQ24630还具有充电预查验、充电终止、适配器电流调节和充电器状态监视功能，主要有以下特点：
?600 kHz NMOS/NMOS同步降压型转换器
?针对锂离子电池或锂聚合物电池的独立型充电器支持
?支持多达6节电池(bq24610)并具有5V至28V VCC的输入工作范围
?高达10A的充电电流和适配器电流
图9电池充电电路
6.5.2放电保护电路
由于锂离子电池具有明显的非线性、不一致性和时变特性，因此在应用时需要进行一定的管理。另外锂电池对充放电的要求很高，当出现过充电、过放电、放电电流过大或电路短路时，会使锂电池温度上升，严重破坏锂电池性能，导致电池寿命缩短。当锂电池串联使用于动力设备中时，由于各单节锂电池间内部特性的不一致，会导致各节锂电池充、放电的不一致。一节性能恶化时，整个电池组的行为特征都会受到此电池的限
制，降低整体电池组性能。为使锂电池组能够最大程度地发挥其优越性能，延长使用寿命，必须要对锂电池在充、放电时进行实时监控，提供过压、过流、温度保护和电池间能量均衡。
过放电保护电路如图10所示，当电池电压高于终止电压时,比较器LM293和三极管构成的驱动电路控制场效应管处于导通状态,电池为系统供电；当电池电压达到或者低于终止电压时,比较器输出高电平,三极管Q1、Q3截止,场效应管U3截止,锂离子电池供电电路被断开。只有等下次系统上电时（即VIN 为高时）,才能够通过三极管Q2、Q3使场效应管U3导通使电池放电,从而起到了防止锂电池过放电的保护作用。
当电池温度过高时，MCU 通过置低Contr 控制三极管Q3截止使场效应管U3截止,锂离子电池供电电路被断开。
Vout
Contr
图10过放电保护电路 6.6 输出限制保护模块
当负载级发生故障，导致能源管理系统输出发生短路，这时需要快速关断输出以保护系统安全。输出限制保护模块通过传感电阻和监测电路对输出电流进行监测，当输出电流超过额定值一定范围时，通过输出开关及时关闭输出，并发出告警，以达到对系统安全保护的目的。当按下复位开关时，系统才能重新输出。
系统监控单元信号处理单元
RSEN 复位开
关VIN VOUT
图11输出限制保护电路
6.7 监控单元
监控单元实时监测输入能源管理系统前的电流电压、电池的工作状态以及系统的输出电流电压，并监控电池充放电过程，同时可以将系统状态反馈给上位机。监控单元由电压传感器，电流传感器，模数转换电路ADC ，温度传感器和MCU 组成。
监控单元对电池组充放电保护模块以及电池状态进行监控，对电池的有效保护和利用，实现电池组的长寿命正常运行。系统监控单元对能源管理系统进行全局管理，以实现各部分正常、协调、稳定运行，保护系统的可靠与安全。监控单元实时监测电池组的电量状态，一旦电量低于标定值，就将发送警告信号，请求能量供应；电池组处于充电状态时，电量一达到标定值，就上传溢出信号，请求停止能量供应。 能量输入电池
温度传感器放电保护电路输出限制保护电路
MCU 上位机负
载
ADC 充电
电路电流
采样
电路电压
采样
电路
图13监控单元电路框图
微控制器采用atmel 公司的AVR 系列单片机ATmega64A ，ATmega64A 是基于增强的A VR RISC 结构的低功耗8位CMOS 微控制器。由于其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，ATmega64 的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz ，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。A VR 内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算逻单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期内同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的 CISC 微控制器最高
至10 倍的数据吞吐率。
温度传感器DS18b20，传感器可以实时检测电池的温度，当温度达到要设定最高值时，关断系统的输出。
图14监控单元电路
6.7.1 电流检测模块
在能源管理系统中电流检测模块有三部分，系统输入前端的电压电流、电池工作时的输出电压电流以及整个系统的输出电压电流。系统前途输入电压为21.5V~32.5V/电流3A，电池充放电最大电压是29.2V/电流3A，系统输出电压28V/1A。
目前对电流检测一般有三种常用方法：1、采用电阻+差分运放。2、一级电流互感器或两级互感器并联的方式。3、霍尔电流检测器件。考虑到检测的电压电流值都不是很大，且在监测中电压电流的精度要求不是很高，所以系统采用第一种方法。
系统的电流检测模块中的采样电阻使用的是10mΩ的锰铜电阻，检测放大器采用MAX4081，MAX4081是一种高侧电流检测放大器，输入电压范围4.5V至76V，非常适合需要严密监视电压电流的系统，MAX4081可进行双向电流检测。通过MAX4081的单一输出引脚，便可连续监视从充电到放电整个变化过程，无须额外的极性输出。MAX4081还要求用一个外部基准来设定零电流时的输出电平(V
SENSE
= 0V)。反映充电电流大小的输出
电压范围在V
REF 与V
CC
之间，而反映放电电流大小的输出电压在V
REF
与GND之间。
此组芯片76V的输入电压范围完全与电源电压(V
CC )和共模输入电压(V
RS+
)无关，最大
限度地扩大了其应用范围。由于高侧电流检测不干扰被测负载的地线，使得MAX4081广
泛使用。三档不同增益(5V/V、20V/V、60V/V，分别用后缀F，T，S表示)和用户自选的外部检测电阻相组合，很容易自行设定满量程电流以及与之成正比的输出电压。系统使用MAX4081S，最大量程60v/v，电流5A，灵敏度为±50mv/v，对应的电压输出是检测值与参考电压的差值，所以可通过选取合适的参考电压得出匹配下一级ADC电压采集的输出电压值。MAX4081电路应用如下图所示：
图15 MAX4081电路应用
ADC模数转换模块采用8通道、16位、电荷再分配、逐次逼近寄存器型模数转换器AD7689，AD7689拥有多通道、低功耗数据采集系统所需的所有组成部分，包括：无失码的真16位SAR ADC，用于将输入配置为单端输入、差分输入或双极性输入的8通道低串扰多路复用器；内部低漂移基准源和缓冲器；温度传感器；可选择的单极点滤波器，以及当多通道依次连续采样时非常有用的序列器。
6.7.2 电压检测模块
同上面提到，能源管理系统中电压检测模块也有三部分，系统输入前端的电压电流、电池工作时的输出电压电流以及整个系统的输出电压电流。系统前途输入电压为
21.5V~32.5V/电流3A，电池充放电最大电压是29.2V/电流3A，系统输出电压28V/1A。
系统采用的是电阻分压原理，如下图所示：
图16 电压分压电路图
如图所示，电压检测模块采用的是电压分压原理，由于检测的电压最大值在35V左右，所以依据计算论证采用分压衰减原理，再通过一级运算放大器进行跟随缓冲，有效防止分压电路失效而致使过高电压直接连接到ADC芯片，导致ADC芯片可能烧毁。运算放大器的跟随电路更有利于下一级的ADC信号驱动能力。
电压分压电阻采用高精度、低温漂的金属玻璃釉电阻，精度为1%，R1为1KΩ，R2为9KΩ，整个电压分压电路对原信号进行10倍衰减。
ADC模数转换模块采用8通道、16位、电荷再分配、逐次逼近寄存器型模数转换器AD7689。
6.7.3 温度检测模块
温度检测模块主要采用的是DS18b20温度检测器件，独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。测温范围－55℃～+125℃，固有测温分辨率0.5℃。在使用中不需要任何外围元件。测量结果
以9~12位数字量方式串行传送
6.8结构设计
结构形式
材料与工艺
机箱的壳体采用2mm厚的钢板冲制焊接而成。各连接部分充分考虑搭接，因而整个机箱具有导电、导热性能好等特点。机箱壳体表面喷涂涂敷层，内部插箱部件表面也进行相
应的表面处理，从而进一步保证机箱的热设计指标。整个机箱体积不大，重量适中，加工费用中等。
机箱面板布局及特点机箱面板器件按易于观察、操作方便以及信息流程进行布局，分成5块：即天线光接口区、用户光接口区、显示区、EDFA接口区以及控制区，各区块配以相应的简明文字说明，操作人员可以准确、方便地使用设备。机箱面板布局示意图见图9。
6.8电、机械、热接口设计
6.8.1电接口设计
能源管理系统主要包括：能源补充接口，电源输出接口，通信接口。
6.8.2机械接口设计
根据部件及设备空间环境模拟鉴定试验条件的要求，为了适应加速度、振动、冲击等力学环境，要求结构设计的强度、刚度、安全裕度和辐射保护满足XXX设计和建造规范的要求，并能顺利通过各项验收级试验，机壳采用铝合金材料，机壳厚度选用2.5mm 的铝合金材料2A12-Hll2。
6.8.3热接口设计
机壳表面 (除底板外)进行了黑色阳极氧化处理，半球发射率εH≥0.85。
相关开关电源原理及电路图
相关开关电源原理及电路图 2012-06-03 17:39:37 来源:21IC 关键字：开关电源电路图 什么是开关电源?所谓开关电源，故名思议，就是这里有一扇门，一开门电源就通过，一关门电源就停止通过，那么什么是门呢，开关电源里有的采用可控硅，有的采用开关管，这两个元器件性能差不多，都是靠基极、(开关管)控制极(可控硅)上加上脉冲信号来完成导通和截止的，脉冲信号正半周到来，控制极上电压升高，开关管或可控硅就导通，由220V整流、滤波后输出的300V电压就导通，通过开关变压器传到次级，再通过变压比将电压升高或降低，供各个电路工作。振荡脉冲负半周到来，电源调整管的基极、或可控硅的控制极电压低于原来的设置电压，电源调整管截止，300V电源被关断，开关变压器次级没电压，这时各电路所需的工作电压，就靠次级本路整流后的滤波电容放电来维持。待到下一个脉冲的周期正半周信号到来时，重复上一个过程。这个开关变压器就叫高频变压器，因为他的工作频率高于50HZ低频。那么推动开关管或可控硅的脉冲如何获得呢，这就需要有个振荡电路产生，我们知道，晶体三极管有个特性，就是基极对发射极电压是0.65-0.7V是放大状态，0.7V以上就是饱和导通状态，-0.1V- -0.3V就工作在振荡状态，那么其工作点调好后，就靠较深的负反馈来产生负压，使振荡管起振，振荡管的频率由基极上的电容充放电的时间长短来决定，振荡频率高输出脉冲幅度就大，反之就小，这就决定了电源调整管的输出电压的大小。那么变压器次级输出的工作电压如何稳压呢，一般是在开关变压器上，单绕一组线圈，在其上端获得的电压经过整流滤波后，作为基准电压，然后通过光电耦合器，将这个基准电压返回振荡管的基极，来调整震荡频率的高低，如果变压器次级电压升高，本取样线圈输出的电压也升高，通过光电耦合器获得的正反馈电压也升高，这个电压加到振荡管基极上，就使振荡频率降低，起到了稳定次级输出电压的稳定，太细的工作情况就不必细讲了，也没必要了解的那么细的，这样大功率的电压由开关变压器传递，并与后级隔开，返回的取样电压由光耦传递也与后级隔开，所以前级的市电电压，是与后级分离的，这就叫冷板，是安全的，变压器前的电源是独立的，这就叫开关电源。 图开关电源原理图1
几种实用的直流开关电源保护电路
几种实用的直流开关电源保护电路 1 引言 随着科学技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用，并相继进入各种电子、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直流开关电源[1-3].同时随着许多高新技术，包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展，开关电源技术在不断地创新，这为直流开关电源提供了广泛的发展空间[4].但是由于开关电源中控制电路比较复杂，晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差，在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全，根据了直流开关电源的原理和特点，设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。 2 开关电源的原理及特点 2.1工作原理 直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成。图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图，它是由全波整流器，开关管V，激励信号，续流二极管Vp，储能电感和滤波电容C组成。实际上，直流
开关电源的核心部分是一个直流变压器。 2.2特点 为了适应用户的需求，国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是通过改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体（Mn-Zn）材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能，同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。 直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰，适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距，因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高， 3 直流开关电源的保护 基于直流开关电源的特点和实际的电气状况，为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，本文根据不同的情况设计了多
UPS不间断电源设计
2012 ~ 2013 学年第 2 学期 《电力电子实训》 课程设计报告 题目：UPS不间断电源 专业：自动化 班级：自动化（2） 姓名：唐青荣怀润 指导教师：周松林 电气工程系 2011年5月12日
1、任务书
摘要 UPS（Uninterruptible Power System ），即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将机电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。 电力电子技术的应用围已经深入到我们呢的日常生活中去了，其中UPS不间断电源就是其中的重要应用围。此次电力电子课程设计中，对UPS电源的设计就是本次设计的主要容。随着UPS的广泛使用，在现代社会中的重要性越来越强，使用围越来越广，目前，UPS在电力电子产品中已占市场相当大的份额，所以这次课程设计对我来说具有非常的实际意义，能从中让我学习许多先进的知识和理论，将所学的知识进行升华，这将有利于我今后的工作。 关键词：储能逆变器不间断电源稳压器向负载供电
Abstract UPS (Uninterruptible Power System), namely the uninterruptible power supply, is a kind of energy storage device, uninterruptible power supply voltage and frequency of the main part of the inverter. Mainly used for power supply to a single computer, computer network system or other power electronic equipment to provide uninterrupted. When the power input is normal, UPS city electricity voltage supply to load, the UPS is an AC voltage regulator, at the same time it also to the machine battery charging; when the power outage (outage), UPS will immediately built-in battery power, continue to supply 220V alternating current to the load by the method of inverse transformation, the load to maintain the normal work and protect the load of soft, hardware damage. UPS devices are often large and the voltage is too low to provide protection for all voltage Application of power electronic technology has penetrated into our daily life in London, where UPS uninterruptible power supply is one of the important applications. Power electronics course this design, design of UPS power is the design of the main content. With the wide use of UPS, in the modern society is becoming more and more strong, used, currently, UPS has accounted for a large share of the market in electric and electronic products, so the curriculum design has practice meaning to me, let me learn a lot from the advanced knowledge and theories, to learn the knowledge of sublimation, which will be helpful for our future work. Keywords: energy storage inverter uninterruptible power supply voltage to the load power supply
常用直流开关电源的保护电路设计
常用直流开关电源的保护电路设计 概述 随着科学技术的发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，因此直流开关电源开始发挥着越来越重要的作用，并相继进入各种电子、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直流开关电源[1-3]。同时随着许多高新技术，包括高频开关技术、软开关技术、功率因数校正技术、同步整流技术、智能化技术、表面安装技术等技术的发展，开关电源技术在不断地创新，这为直流开关电源提供了广泛的发展空间。但是由于开关电源中控制电路比较复杂，晶体管和集成器件耐受电、热冲击的能力较差，在使用过程中给用户带来很大不便。为了保护开关电源自身和负载的安全，根据了直流开关电源的原理和特点，设计了过热保护、过电流保护、过电压保护以及软启动保护电路。 2 开关电源的原理及特点 2.1工作原理 直流开关电源由输入部分、功率转换部分、输出部分、控制部分组成。功率转换部分是开关电源的核心，它对非稳定直流进行高频斩波并完成输出所需要的变换功能。它主要由开关三极管和高频变压器组成。图1画出了直流开关电源的原理图及等效原理框图，它是由全波整流器，开关管V，激励信号，续流二极管Vp，储能电感和滤波电容C组成。实际上，直流开关电源的核心部分是一个直流变压器。 2.2特点 为了适应用户的需求，国内外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是通过改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体(Mn-Zn)材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度下获得高的磁性能，同时SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。因此直流开关电源的发展趋势是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。 直流开关电源的缺点是存在较为严重的开关干扰，适应恶劣环境和突发故障的能力较弱。由于国内微电子技术、阻容器件生产技术以及磁性材料技术与一些技术先进国家还有一定的差距，因此直流开关电源的制作技术难度大、维修麻烦和造价成本较高， 3 直流开关电源的保护 基于直流开关电源的特点和实际的电气状况，为使直流开关电源在恶劣环境及突发故障情况下安全可靠地工作，本文根据不同的情况设计了多种保护电路。 3.1过电流保护电路
常用电源芯片手册
常用电源芯片 第1章DC-DC电源转换器/基准电压源 1.1 DC-DC电源转换器 1.低噪声电荷泵DC-DC电源转换器AAT3113/AAT3114 2.低功耗开关型DC-DC电源转换器ADP3000 3.高效3A开关稳压器AP1501 4.高效率无电感DC-DC电源转换器FAN5660 5.小功率极性反转电源转换器ICL7660 6.高效率DC-DC电源转换控制器IRU3037 7.高性能降压式DC-DC电源转换器ISL6420 8.单片降压式开关稳压器L4960 9.大功率开关稳压器L4970A 10.1.5A降压式开关稳压器L4971 11.2A高效率单片开关稳压器L4978 12.1A高效率升压/降压式DC-DC电源转换器L5970 13.1.5A降压式DC-DC电源转换器LM1572 14.高效率1A降压单片开关稳压器LM1575/LM2575/LM2575HV 15.3A降压单片开关稳压器LM2576/LM2576HV 16.可调升压开关稳压器LM2577 17.3A降压开关稳压器LM2596 ,tob_id_4926 18.高效率5A开关稳压器LM2678 19.升压式DC-DC电源转换器LM2703/LM2704 20.电流模式升压式电源转换器LM2733 21.低噪声升压式电源转换器LM2750 22.小型75V降压式稳压器LM5007 23.低功耗升/降压式DC-DC电源转换器LT1073 24.升压式DC-DC电源转换器LT1615
25.隔离式开关稳压器LT1725 26.低功耗升压电荷泵LT1751 27.大电流高频降压式DC-DC电源转换器LT1765 28.大电流升压转换器LT1935 29.高效升压式电荷泵LT1937 30.高压输入降压式电源转换器LT1956 31.1.5A升压式电源转换器LT1961 32.高压升/降压式电源转换器LT3433 33.单片3A升压式DC-DC电源转换器LT3436 34.通用升压式DC-DC电源转换器LT3460 35.高效率低功耗升压式电源转换器LT3464 36.1.1A升压式DC-DC电源转换器LT3467 37.大电流高效率升压式DC-DC电源转换器LT3782 38.微型低功耗电源转换器LTC1754 39.1.5A单片同步降压式稳压器LTC1875 40.低噪声高效率降压式电荷泵LTC1911 41.低噪声电荷泵LTC3200/LTC3200-5 42.无电感的降压式DC-DC电源转换器LTC3251 43.双输出/低噪声/降压式电荷泵LTC3252 44.同步整流/升压式DC-DC电源转换器LTC3401 45.低功耗同步整流升压式DC-DC电源转换器LTC3402 46.同步整流降压式DC-DC电源转换器LTC3405 47.双路同步降压式DC-DC电源转换器LTC3407 48.高效率同步降压式DC-DC电源转换器LTC3416 49.微型2A升压式DC-DC电源转换器LTC3426 50.2A两相电流升压式DC-DC电源转换器LTC3428 51.单电感升/降压式DC-DC电源转换器LTC3440 52.大电流升/降压式DC-DC电源转换器LTC3442 53.1.4A同步升压式DC-DC电源转换器LTC3458 54.直流同步降压式DC-DC电源转换器LTC3703
电源电路分析讲解(doc17页)
电源电路分析讲解（doc 17页） 电路图中的电源电路 自从IBM推出第一台PC至今，微机电源已从AT电源发展到ATX电源。时至今日，微机电源仍是根据IBM公司的个人电脑标准制造的。市场上的ATX电源，不管是品牌电源还是杂牌电源，从电路原理上来看，一般都是在AT电源的基础上，做了适当的改动发展而来的，因此，我们买到的ATX电源，在电路原理上一般都大同小异。在微机国产化的进程上，微机电源技术也由国内生产厂家逐渐消化吸收，生产出了众多国有品牌的电源。微机电源并非髙科技产品，以国内生产厂家的技术和生产实力，应该可以生产出物美价廉的电源产品。然而，纵观整个微机电源市场情况却不尽人意，许多电源产品存在着各种选料和质量问题，故障率较高。ATX电源电路结构较复杂，各部分电路不但在功能上相互配合、相互渗透，且各电路参数设置非常严格，稍有不当则电路不能正常工作。其主电路原理图见图1,从图中可以看出，整个电路可以分成两大部分：一部分为从电源输入到开关变压器T1之前的电路（包括辅助电源的原边电路），该部分电路和交流220 V电压直接相连，触及会受到电击，称为高压侧电路；另一部分为开关变压器T 1以后的电路，不和交
流220V直接相连，称为低压侧电路。二者通过C03、C0 4、C05高压瓷片电容构成回路，以消除静电干扰。其原理方框图见图2,从图中可以看出整机电路由交流输入回路、整流滤波电路、推挽开关电路、辅助开关电源、PWM脉宽调制电路、PS-ON控制电路、保护电路、输出电路和PW? OK信号形成电路组成。弄清各部分电路的工作原理及相互关系对我们维修判断故障是很有用处的，下面简单介绍一下各组成部分的工作原理。 1、交流输入回路 交流输入回路包括输入保护电路和抗干扰电路等。输入保护电路指交流输入回路中的过流、过压保护及限流电路；抗干扰电路有两方面的作用：一是指微机电源对通过电网进入的干扰信号的抑制能力：二是指开关电源的振荡髙次谐波进入电网对其它设备及显示器的干扰和对微机本身的干扰。通常要求微机对通过电网进入的干扰信号抑制能力要强，通过电网对其它微机等设备的干扰要小。 2、整流电路： 包括整流和滤波两部分电路，将交流电源进行整流滤波，为开关推挽电路提供纹波较小的直流电压。 3、辅助电源：辅助电源本身也是一个完整的开关电源。只要ATX电源一上电, 辅助电源便开始工作，输出的两路电压，一路为+5VSB电源，该输出连接到A TX主板的“电源监控部件”，作为它的工作电压，使操作系统可以直接对电源进行管理。通过此功能，实现远程开机，完成电脑唤醒功能；另一路输出电压为保护电路、控制电路等电路供电。 4、推挽开关电路： 推挽开关电路是ATX开关电源的主要部分，它把直流电压变换成高频交流电压, 并
UPS电源结构及原理
UPS电源结构及原理 拓荒者 建议删除该贴!! | 收藏| 回复 | 2009-03-24 22:42:24楼主 不间断电源UPS能够在市电断电后实现不间断地向计算机供电，因为断电后计算机靠储存在滤波电容中的能量来维持电流，一般仅能持续半个周期(10ms)左右。UPS能够在10ms 之内将蓄电池内的直流电能转变为交流电能重新向计算机供电，这样就实现了对计算机不间断供电，可避免存储器中的数据丢失。 一、UPS的基本结构与原理 图12-6为UPS电源系统的基本结构框图。它是由一套交流+直流充电+交直流逆变装置构成。UPS中的蓄电池在市电正常供电时处于充电状态。一旦市电中断，蓄电池立即将储存的直流电输出给逆变器逆变成交流电供给计算机设备，保持对计算机设备供电的连续性。一般情况下，中小功率后备式UPS靠蓄电池维持供电的时间在10～30min左右。 1．交流滤波调压回路 交流滤波回路主要是对输入的交流电进行滤波净化，去掉电网中的干扰成分。并在一定范围内进行调压。 2．整流充电回路 整流充电回路是将交流整流成直流，经充电电路给蓄电池充电，并向内部提供所需的直流电。 3．蓄电池组电路 在中小型UPS中广泛应用的是M型密封电池，这是一种密封免维护电池。一般每节电池的额定电压可为2V、4V、6V或12V，它们经串并联组成电池组在UPS中使用。 蓄电池的规格容量用安时(Ah)表示，如12V，6Ah／20hR。它表明该电池的输出电压为12V，其标称容量为6Ah。这一指标是指把该电池以20h速率的条件下进行放电（放电电流为 6/20=0.3A），一直放电到电池输出的终了电压为10.5V时，所测量到的总安培小时数。 蓄电池是UPS的重要组成部分，蓄电池性能和质量的好坏直接影响到UPS电源整机的质量，它的成本占整机成本的1／3以上。 4．脉宽调制型(PWM)逆变器及控制电路 在UPS中普遍地采用脉冲宽度调制技术(PWM)来实现直流转变成交流，实现直流转变成交流的电路称为逆变器。逆变器及其控制电路是UPS的核心电路。
常用DCDC电源电路方案设计
" 常用DC /DC电源电路设计方案分析 1、DC/DC电源电路简介 DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、5V、，模拟电路电源常用5V 15V，数字电路常用等。结合到本公司产品，这里主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。 2、DC/DC转换电路分类 DC/DC转换电路主要分为以下三大类： （1）稳压管稳压电路。 （2）线性 (模拟）稳压电路。 （3）开关型稳压电路 3、* 4、稳压管稳压电路设计方案 稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示， 选择稳压管时一般可按下述式子估算： (3)Vin=(2-3)Vout (1) Uz=Vout; (2)Izmax=I Lmax 这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。 有些芯片对供电电压要求比较高，例如AD DA芯片的基准电压等，这时候可以采用常用的一些电压基准芯片如MC1403 ,REF02,TL431等。这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。 TL431常用电路设计方案 , TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电阻就可以任意地设置到从Vref（）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为Ω，参考电压源误差1%,输出电流为。最常用的电路应用如下图3-1所示，TL431的内部含有一个的基准电压，所以当在REF端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽范围的分流，控制输出电压。如图3-1所示的电路，当R1和R2的阻值确定时，两者对Vo的分压
开关电源电路详解图
开关电源电路详解图 一、开关电源的电路组成 开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。 开关电源的电路组成方框图如下： 二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1 组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3 会烧毁保护后级电路。 ②输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 ③整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
2、DC 输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。 三、功率变换电路 1、MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。 2、常见的原理图： 3、工作原理： R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖
一种实用ups电源电路图及电路工作原理
一种实用ups电源电路图及电路工作原理 UPS即不间断电源(ups不间断电源)，该装置可以保障计算机系统停电后，用户还能再工作一段时间紧急存盘，不会因为停电而影响工作或使数据丢失。当市电输入正常时，ups可将市电稳压后提供给负载使用，此时ups(ups稳压电源)被当做交流市电稳压器，与此同时还向机内电池充电。当市电中断时，UPS 便立即将机内电池的电能向负载继续供电，使负载保持正常工作状态，并保护负载、软件、硬件不被损坏。UPS 设备通常对电压过大或电压太低都可以提供保护，本文主要介绍了一种实用ups电源电路图及电路工作原理。 在使用ups电源(ups电源的作用)时，我们要留意以下几个注意事项： 1)UPS的输出负载控制在60%左右为最佳，可靠性最高。 2)UPS放电后应及时充电，避免电池因过度自放电而损坏。 3)UPS的使用环境应注意通风良好，利于散热，并保持环境的清洁。 4)切勿带感性负载，如点钞机、日光灯、空调等，以免造成损坏。 5)UPS带载过轻(如1000VA的UPS带100VA负载)有可能造成电池的深度放电，会降低电池的使用寿命，应尽量避免。 6)对于多数小型UPS，上班再开UPS，开机时要避免带载启动，下班时应关闭UPS;对于网络机房的UPS，由于多数网络是24小时工作的，所以UPS也必须全天候运行。 7)适当的放电，有助于电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断掉市电用UPS 带负载放电一次，这样可以延长电池的使用寿命。 一、UPS电源系统组成 UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时(该变化应满足系统要求)，输出幅度基本不变的整流电压。 净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。 由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。 在电网电压工作正常时，给负载供电，而且，同时给储能电池充电;当突发停电时，UPS 电源开始工作，由储能电池供给负载所需电源，维持正常的生产(如粗黑→所示);当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电(如虚线所示)。 二、实用ups电源电路图及电路工作原理 实用ups电源电路图如下图所示。 电路工作原理：常态下，市电(220V)通过可调充电器向蓄电池充电，同时自启动继电器K1吸合，R1与VZ1、VZ2对蓄电池+24V电压进行分压采样，采样电压Vo通过R2、VD3加到V1基极，使V1处于线性放大状态，V2、V3深度饱和，直流控制继电器K吸合，+24V电压通过K、K1送至逆变器V+端，逆变器工作，输出220V正弦波电压，同时自锁继电器K2吸合。 当市电断电时，K1断开，初时输人电压+24V不变，K继续吸合，由于K2的自锁作用，+24V仍正常送至逆变器。经一段时间后，电池电压开始下降，Vo跟着下降，V1导通减弱，
超详细的反激式开关电源电路图讲解
反激式开关电源电路图讲解 一，先分类 开关电源的拓扑结构按照功率大小的分类如下： 10W以内常用RCC(自激振荡)拓扑方式 10W-100W以内常用反激式拓扑(75W以上电源有PF值要求) 100W-300W 正激、双管反激、准谐振 300W-500W 准谐振、双管正激、半桥等 500W-2000W 双管正激、半桥、全桥 2000W以上全桥 二，重点 在开关电源市场中,400W以下的电源大约占了市场的70-80%,而其中反激式电源又占大部分,几乎常见的消费类产品全是反激式电源。 优点：成本低,外围元件少，低耗能，适用于宽电压范围输入,可多组输出. 缺点：输出纹波比较大。(输出加低内阻滤波电容或加LC噪声滤波器可以改善) 今天以最常用的反激开关电源的设计流程及元器件的选择方法为例。给大家讲解如何读懂反激开关电源电路图! 三，画框图 一般来说，总的来分按变压器初测部分和次侧部分来说明。开关电源的电路包括以下几个主要组成部分，如图1
图1，反激开关电源框图 四，原理图 图2是反激式开关电源的原理图，就是在图1框图的基础上，对各个部分进行详细的设计，当然，这些设计都是按照一定步骤进行的。下面会根据这个原理图进行各个部分的设计说明。 图2 典型反激开关电源原理图
五，保险管 图3 保险管 先认识一下电源的安规元件—保险管如图3。 作用：安全防护。在电源出现异常时，为了保护核心器件不受到损坏。 技术参数：额定电压 ,额定电流 ,熔断时间。 分类：快断、慢断、常规 计算公式：其中：Po：输出功率 η效率：(设计的评估值) Vinmin ：最小的输入电压 2：为经验值，在实际应用中，保险管的取值范围是理论值的1.5~3倍。 0.98： PF值 六，NTC和MOV NTC 热敏电阻的位置如图4。 图4 NTC热敏电阻
UPS电源电路(DOC)
目录 1概述 (1) 2引用文件 (1) 2.1执行文件 (1) 2.2参考文件 (1) 3功能描述 (1) 3.1系统功能 (1) 3.2系统组成 (1) 4主要技术性能指标 (2) 5接口要求 (2) 6详细设计 (3) 6.1输入限制保护装置 (3) 6.2 DC/DC转换装置 (4) 6.3二极管电路 (9) 6.4电池组 (9) 6.5 电池充/放电保护模块 (10) 6.5.1充电电路 (10) 6.5.2放电保护电路 (10) 6.6 输出限制保护模块 (13) 6.7 电池管理单元与系统监控单元 (14) 6.8光、电、机械、热接口设计 (15) 6.8.1光、电接口设计 (19) 6.8.2机械接口设计 (19) 6.4.3热接口设计 (19) 6.9可靠性、安全性设计 (20) 6.9.1可靠性设计 (20) 6.9.2安全性设计 (20) 6.10电磁兼容性设计 (20) 6.10.1控制自身干扰 (20) 6.12热设计 (20) 6.13降额设计 (21) 6.14材料、工艺选用分析 (21) 7结论 (21)
1概述 XXX系统中需要的能量除了来自于传统的太阳电池阵、蓄电池外，还要有与WPT 系统的接口。对于模块航天器中的能源进行检测、能源平衡以及能源进行控制，是有效提高无线能量传输效率的有效途径。能源管理系统主要对输入电能量进行管理、存储和分配，为负载提供稳定的输出电压，其对于能量的高效利用，有效应对能源获取、存储和分配所出现的突发事件，保证系统的可靠、正常运行，具有重要的意义。 2引用文件 2.1执行文件 2.2参考文件 3功能描述 3.1系统功能 能源管理系统主要实现对输入电能量进行管理、存储和分配。在正常工作模式下，两路输入电压经过二极管电路进行“或”隔离输入，由DC/DC转换模块转换为35V直流电压供充电电路及输出DC/DC转换模块使用，电池充电保护模块对电池组进行浮充电，输出DC/DC转换模块把35V转换为稳定的28V输出。在输入能量供应不足或者输入发生故障的情况下，系统由电池组供电，输出DC/DC转换模块把电池电压转换为稳定的28V输出。 能源管理系统具有监控单元，以实现对电源输入电压、电流，电源输出电压、电流和电池电压电流状态等进行监测和控制。 3.2系统组成 能源管理系统组成框图如图1所示。能源管理系统包括输入限制保护装置1、2，二极管电路1、2、3、4、5，输入DC/DC转换器，电池充电保护模块，电池放电保护模块，可充电电池组，输出DC/DC转换器，输出限制保护模块，电压电流AD采集模块，能量监测模块，MCU控制模块组成。
教你如何看懂电路图-电源部分
如何看懂电路图2－－ －－电源电路单元 电源电路单元 电源电路单元 前 面介绍了电路图中的元器件的作用和符号。一张电路图通常有几十乃至几百个元器件，它们的连线纵横交叉，形式变化多端，初学者往往不知道该从什么地方开始， 怎样才能读懂它。其实电子电路本身有很强的规律性，不管多复杂的电路，经过分析可以发现，它是由少数几个单元电路组成的。好象孩子们玩的积木，虽然只有十 来种或二三十种块块，可是在孩子们手中却可以搭成几十乃至几百种平面图形或立体模型。同样道理，再复杂的电路，经过分析就可发现，它也是由少数几个单元电 路组成的。因此初学者只要先熟悉常用的基本单元电路，再学会分析和分解电路的本领，看懂一般的电路图应该是不难的。 按单元电路的功能可以把它们分成若干类，每一类又有好多种，全部单元电路大概总有几百种。下面我们选最常用的基本单元电路来介绍。让我们从电源电路开始。 一、电源电路的功能和组成 每 个电子设备都有一个供给能量的电源电路。电源电路有整流电源、逆变电源和变频器三种。常见的家用电器中多数要用到直流电源。直流电源的最简单的供电方法是 用电池。但电池有成本高、体积大、需要不时更换（蓄电池则要经常充电）的缺点，因此最经济可靠而又方便的是使用整流电源。 电 子电路中的电源一般是低压直流电，所以要想从 220 伏市电变换成直流电，应该先把 220 伏交流变成低压交流电，再用整流电路变成脉动的直流电，最后用滤波电路滤除脉动直流电中的交流成分后才能得到直流电。有的电子设备对电源的质量要求很高， 所以有时还需要再增加一个稳压电路。因此整流电源的组成一般有四大部分，见图 1 。其中变压电路其实就是一个铁芯变压器，需要介绍的只是后面三种单元电路。 二、整流电路 整流电路是利用半导体二极管的单向导电性能把交流电变成单向脉动直流电的电路。 （ 1 ）半波整流 半波整流电路只需一个二极管，见图 2 （ a ）。在交流电正半周时 VD 导通，负半周时 VD 截止，负载 R 上得到的是脉动的直流电
家用UPS电源电路及制作
近二十年以来，PC从古老的8086/8088到最新的Pentium4、Athlon64。其间经历了若干次大大小小的架构升级，就连电脑开关电源也从最初的100～200WAT开关电源升级到目前的400W ATX开关电源。这些淘汰下来的旧电脑配件弃之未免可惜。本文介绍的家用在线式UPS本着废物利用的原则，将制作成本降至最低，同时性能也有保证。有兴趣的朋友不妨一试。 家用在线式UPS的原理结构框图如图1所示。220V、50Hz的市电经过开关电源转换为几十伏的低压直流电.经二极管D1对铅酸蓄电池组充电的同时，还为逆变器供电。然后由升压变压器B1将逆变器输出的低压交流电升为220V。当外界停电时，开关电源无输出电压，D1截止，铅酸蓄电池组由充电状态迅速转为放电状态。在转换过程中没有后备式UPS那种继电器的切换，杜绝了供电瞬间中断的现象，保证了电能的持续不间断供应。 普通家用电脑主机和显示器加在一起功耗为400-500W，因此UPS功率应该为600W 以上。要达到这个要求，就必须使用2个300W以上的开关电源或者3个200W左右的开关电源。当然读者也可以制作更大功率的UPS以满足自己的需要。考虑到AT开关电源目前已完全被淘汰，旧货市场里多的是，本文就以200W通用AT开关电源为例来进行说明： 选择铅酸蓄电池组的电压为36V，容量为20Ah，可满负载维持1个小时左右的放电时间。蓄电池组与开关电源并联在一起，工作干长期浮充状态。选择正确的浮充电压是保证UPS正常工作的关键;浮充电压过高容易形成过充电;浮充电压过低又导致蓄电池充不满。按照铅酸蓄电池维护手册选择浮充电压为每单体2.25V，共40.5V。3个开关电源串联在一起，则每个开关电源输出电压应为13.5V。由于AT开关电源输出电压为±12V、±5V四组，其中+5V输出功率最大，占总输出功率的50%以上。这些输出电压及电流与上述要求不符，因此需要将AT开关电源进行局部改造。 原高频变压器次级电路如图2所示。图中+5V输出分为两路：一路经R1、VR1分压后给PWM IC TL494第①脚提供2.5V左右的输出取样电压;另一路提供给四比较器LM339以产生POWER GOOD信号。电源散热风扇直接并接在+12V输出电压上。具体改造步骤为：将高频变压器B1的次级绕组全部拆下来重新绕制，在拆除过程中应记下各输出电压所对应绕组的匝数。换算出13.5v电压所需的匝数后，按照 14.8A(200W)的规格选择合适线径的漆包线进行多线并绕。整流滤波电路可利用原+12V通道，但整流二极管D3、D4容量偏小，需要把+5V整流二极管D1、D2拆下
电脑开关电源电路大全详解
电脑开关电源详解 计算机电源是根据计算机相应的电源标准设计和生产的,在计算机高速发展的这十多年间,计算机电源标准也跟着在不断地发生变化,以适应计算机高速发展的要求,计算机电源主要采用了以下几个标准： PC/XT标准: 是由IBM最先推出个人PC/XT计算机时制定的标准; AT标准: 也是由IBM早期推出PC/AT机时所提出的标准,当时能够提供大约190W的电力供应; ATX标准: 是由Intel公司于1995年提出的工业标准,从最初的ATX1.0开始,ATX标准又经过了多次的变化和完善,目前国内市场上流行的是ATX2.03和ATX12V这两个标准,其中ATX12V 又可分为ATX12V1.2、ATX12V1.3、ATX12V2.0等多个版本。 ATX与AT标准比较：
1、ATX标准取消了AT电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制,增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等功能; 2、ATX电源首次引进了+3.3V的电压输出端,与主板的连接接口上也有了明显的改进。 ATX12V与ATX2.03标准比较： 1、ATX2.03是1999年以前PII、PIII时代的电源产品,没有P4 4PIN接口; 2、ATX12V加强了+12VDC端的电流输出能力,对+12V的电流输出、涌浪电流峰值、滤波电容的容量、保护等做出了新的规定; 3、ATX12V增加的4芯电源连接器为P4处理器供电,供电电压为+12V; 4、ATX12V加强了+5VSB的电流输出能力,改善主板对即插即用和电源唤醒功能的支持。 ATX12V标准之间的比较： ATX 12V是支持P4的ATX标准,是目前的主流标准,该标准又分为如下几个版本： ATX12V_1.0：2000年2月颁布,P4 时代电源的最早版本,增加P4 4PIN接口;
不间断电源UPS工作原理及应用
不间断电源（UPS)知识 何谓不断电系统(UPS)? 不断电系统的英文名称是Uninterruptible Power Supply取其英文字缩写即为"UPS"。所以不断电系统依其字面的意义，就是当电源中断或异常时能够不间断提供电力以维持计算机正常运作的设备。 为何需要不断电系统(UPS)? 不稳定的电源质量均足以影响计算机的正常运作。而不断电系统，不仅在输入电源中断时可立即供应电力，在电源输入平时，也可对质量不良的电源进行稳压、滤除噪声、防雷击等功能以提供使用者稳定纯净的电源。所以，拥有不断电系统就像为计算机设备购买了保险一样，有备无患。 不断电系统(UPS)种类有那些? 按照不同的标准有不同的划分方法，如按UPS工作性质可分为以下几种：离线式(OFF LINE) ,在线式(ON LINE),在线互动式式(LINE INTERACTIVE)和串并联工作模式。 何谓离线式不断电系统(Off-Line UPS)? 如下离线式系统方块图，平常市电走旁边的一条直通路径(直接供电给负载。只有停电或市电异常时，才由电池提供电力。经逆变器转换为交流电源提供给负载电力。特色: 1. 市电正常时，UPS对市电几无处理而直接输出至负载，对市电噪声、突波衰减能力差。 2. 具转换时间，保护性最低。 3.结构简单、体积小、重量轻、控制容易、低成本特性。 何谓在线式不断电系统(On-Line UPS)? 在线式UPS平常由逆变器输出给负载电力，只有UPS故障、过载或过热时才会转为旁路输出给负载。特色: 1.输出至负载之电力经UPS处理，输出电源质量最高 2.无转换时间 3.结构复杂，成本较高 4.保护性最高，对市电噪声、突波衰减能力最佳 何谓在线互动式不断电系统(Line-Interactive UPS)? 互动式UPS平常由旁路经变压器输出给负载，逆变器此时做为充电器。当断电时逆变器则将电池能量转为交流电输出给负载。特色: 1.具双向性转换器设计，UPS电池回充时间较短 2.具转换时间 3.控制结构复杂，成本较高 4.保护性介于在线式与离线式UPS之间，对市电噪声，突波衰减能力差 如何选购适当的不断电系统(UPS)? 1.UPS的质量最重要是有良好的稳定度及可靠的特性 2.在各地有及时的销售与维修服务 3.具最优秀的研发工程人员,具产品创新开发能力 4.产品具备效率高，噪音低等优异特性 5.厂商声誉较佳,及财务结构健全者 6.产品经过国外检验机构认证合格等 7.工厂经过检验机构认证合格如ISO9001,ISO9002 我住的地方很少停电，我需要拥有不断电系统(UPS)吗? 据统计，电力问题中停电只占一小部分,不易察觉的电力问题，例如电压过高、电压过低、突波等才是电力问题之大宗。UPS设计目的就是在提供顾客极重要之负载的全面性电源保护。包括稳压、防止突波损害、避免高频干扰、防止任何型式之电源供应中断或浮动等，以及可以提供没有限制的长延时供电。 不断电系统(UPS)供电时间多长才适当?
几种常见开关电源电路图
uc3842开关电源电路图 用UC3842做的开关电源的典型电路见图1。过载和短路保护，一般是通过在开关管的源极串一个电阻（R4），把电流信号送到3842的第3脚来实现保护。当电源过载时，3842保护动作，使占空比减小，输出电压降低，3842的供电电压Vaux也跟着降低，当低到3842不能工作时，整个电路关闭，然后靠R1、R2开始下一次启动过程。这被称为“打嗝”式（hi ccup）保护。在这种保护状态下，电源只工作几个开关周期，然后进入很长时间（几百ms 到几s）的启动过程，平均功率很低，即使长时间输出短路也不会导致电源的损坏。由于漏感等原因，有的开关电源在每个开关周期有很大的开关尖峰，即使在占空比很小时，辅助电压Vaux也不能降到足够低，所以一般在辅助电源的整流二极管上串一个电阻（R3），它和C1形成RC滤波，滤掉开通瞬间的尖峰。仔细调整这个电阻的数值，一般都可以达到满意的保护。使用这个电路，必须注意选取比较低的辅助电压Vaux，对3842一般为13～15V，使电路容易保护。 图2、3、4是常见的电路。图2采取拉低第1脚的方法关闭电源。图3采用断开振荡回路的方法。图4采取抬高第2脚，进而使第1脚降低的方法。在这3个电路里R3电阻即使不要，仍能很好保护。注意电路中C4的作用，电源正常启动，光耦是不通的，因此靠C4来使保护电路延迟一段时间动作。在过载或短路保护时，它也起延时保护的左右。在灯泡、马达等启动电流大的场合，C4的取值也要大一点。
图1是使用最广泛的电路，然而它的保护电路仍有几个问题： 1. 在批量生产时，由于元器件的差异，总会有一些电源不能很好保护，这时需要个别调整R3的数值，给生产造成麻烦； 2. 在输出电压较低时，如 3.3V、5V，由于输出电流大，过载时输出电压下降不大，也很难调整R3到一个理想的数值； 3. 在正激应用时，辅助电压Vaux虽然也跟随输出变化，但跟输入电压HV的关系更大，也很难调整R3到一个理想的数值。 这时如果采用辅助电路来实现保护关断，会达到更好的效果。辅助关断电路的实现原理：在过载或短路时，输出电压降低，电压反馈的光耦不再导通，辅助关断电路当检测到光耦不再导通时，延迟一段时间就动作，关闭电源。