Ⅰ 请教如何使用LM324做自主均流电路
LM324是一款通用抄的集成四路运算放大器,主要优点就是成本低廉、性价比高。 技术上具有以下特点: 即使只用单电源供电,在线性工作区内,共模输入电压是可以低到地电位的,输出电压摆幅也能够到地电位。 增益交越频率是有温度补偿的。 输入偏置电...
Ⅱ 均流电路工作原理
Droop法均流开关电源变换技术(图)
作者:航天科技集团五院五一○所 刘克承 王卫国 郭祖佑 日期:2006-1-1
对Droop法均流变换技术做了理论分析,建立了并联供电的热备份开关变换器的电路模型,进行了电路分析并给出了验证结果
引言
航天用电源系统的发展方向之一是用分布式电源系统代替集中式电源系统,其好处是使供配电系统设计简化,提高系统的整体可靠性。在分布式供配电系统中应用的DC/DC变换器为了进一步提高自身可靠性,一般采用并联备份方式,形成可靠性并联系统。
国内目前星上应用的DC/DC变换器常用的并联备份方式为冷备份方式(主份承担全部输出功率,主份出现故障,需遥控指令进行主备份切换)、温备份方式(主份承担全部输出功率,主份出现故障,备份自动输出工作)。
国外有资料表明,电子元器件在工作温度超过50℃时的寿命是常温25℃时的1/6,或者说电子元器件的失效率随温度升高大大增加。为了更进一步提高 DC/DC变换器工作寿命和可靠性,主要影响DC/DC变换器寿命的功率器件要合理设计使用工作应力,在并联供电系统中实现热备份方式(主备份同时工作, 各承担部分输出功率)。
本文主要通过对Droop法DC/DC变换器并联均流技术的研究,设计了一种基于反激式电路拓扑的两个DC/DC变换器并联输出的均流变换器。
单端反激电路的电路拓扑及工作原理
• 电路拓扑
图1 反激式变换器
反激式变换器是在基本Buck-Boost变换器中插入变压器形成的,线路组成见图1所示。变压器原边绕组其实是充当一个储能电感的作用,后文将叙述到初级电感量的设计将影响到反激式变换器的工作模式。
电路工作的第一阶段是能量存储阶段,此时开关管Tr导通,原边绕组电流Ip的线性变化遵循式(1)。
(1)
电路工作的第二阶段是能量传送阶段,此时开关管Tr关断,原边电流为零,副边整流二极管D导通,出现感生电流。并且按照功率恒定原则,副边绕组安匝值与原边安匝值相等。副边绕组电流Is遵循式(2)。
(2)
其中为副边绕组电压,为变压器副边的等效电感。
• 电路工作模式
(1)工作模式改变的条件
如图1所示的变换器,设开关管导通占空比为D1,二极管导通占空比为D2,工作周期为Ts,按稳态电感电流增量相等原则有:
(3)
连续模式时,D1期间(开关管导通,二极管截止)存储在L上的能量在D2期间(开关管截止,二极管导通)没有完全放完,故有:
(4)
不连续模式时,D1期间(开关管导通,二极管截止)存储在L上的能量在小于D2期间(开关管截止,二极管导通)已完全放完,故有:
(5)
从而可以推导临界连续的条件是:
D1+D2=1且每周期开始时的IP=0
故有:
(6)
其中,Lc为临界连续的电感值。
代入式(3)有:
(7)
利用状态空间平均法可以建立CCM模式下的反激变换器的小信号模型,如图2所示。
图2 CCM模式下的反激变换器的小信号模型
从中可以导出开环输出阻抗为:
(8)
其中
由式(8)可以看出,对设计好的Buck-Boost变换器,其输出阻抗仅为开关管导通比的函数。通过PWM控制开关管的导通占空比D,就可以控制变换器的开环输出阻抗。
Droop法均流原理
分布式电源系统并联使用的好处是可以实现电源模块化和标准化系统设计,可以实现冗余设计,提高系统的可靠性。但同时要求并联的电源之间采取均流(Current-sharing)措施,以保证并联电源模块之间的电流应力和热应力均匀分配。
Droop法又叫改变输出内阻法、斜率控制法、电压下垂法、外特性下垂法、输出特性斜率控制法,线路简单,易于实现;均流精度不高,适用于电压调整率要求不高的并联系统。
图3 开关电源电路模型
图4 开关电源的输出曲线
如图3所示的单个开关电源,它的输出特性曲线如图4所示,其输出电压Vo与负载电流Io的关系为:
(9)
图5 两台开关电源并联的电路模型
当两台开关电源按图5并联时,每个开关电源的负载电流为:
(10)
(11)
其中
图6 并联后开关电源的外特性斜率
从图6显见,外特性斜率小(即输出阻抗小)的电源,分配电流的增长量比外特性斜率大的电源增长量大。
Droop法实现均流的主要手段就是利用电流反馈调节每个变换器的外特性斜率,使并联变换器的输出阻抗接近一致,从而达到输出均流。
由前文所述,反激电路的输出阻抗为开关管导通占空比的函数,因此用反激电路实现Droop法均流的途径,应该通过电流检测信号控制开关管导通占空比来实现,或者说电流检测信号要参与PWM控制。
本文用Droop法设计了两个12V输出的并联DC/DC变换器,结构如图7所示,技术指标要求如下。
图7 Droop法均流DC-DC设计原理框图
输入电压:17V~32VDC;
输出电压:12VDC;
输出最大功率:30W;
工作频率:200kHz。
电压调整率:小于±3%;
负载调整率:小于±3%;
效率:大于70%;
纹波:于70mV。
设计结果
● 负载调整率
本文研究的反激式变换器的输出方式是离线式设计,而且电压采样信号没有从输出端直接采样,而是采用了磁隔离采样技术。这种设计可以不借助启动隔离电 路和隔离驱动电路而实现离线式输出,线路简单,但带来的缺点是负载调整率做不到很高。理论上很难把负载调整率做到±5%,有关文献介绍这种 设计(输出12V,电流从0.1~0.3A变化)可以实现的负载调整率±3%,本设计经过一些有效的措施,使得负载调整率在负载电流从 0.1~1.3A变化时达到±3%。
1. 变压器耦合
由于电压采样信号是通过变压器电压采样信号绕组耦合输出电压变化信号得到的,故信号耦合的好坏直接影响到输出电压负载调整率的好坏。经过反复试验,得到两点实践经验:
1. 变压器的绕制采用“三明治”式绕法,即初级绕组先绕一半,再绕次级绕组,绕后再将初级绕组剩余的匝数绕完,将次级绕组包裹在里面,这样漏感最小,见图8所示。
图8 变压器的绕制方法
2. 输出绕组和电压采样绕组并绕以实现最佳耦合效果。
2. 工作模式
经过试验发现,电路工作模式的不同对负载调整率影响也很大。当电路设计原边电感较大,工作于连续模式(CCM)时,使得负载变化引起的电流信号(峰值电感电流)波形斜率比较平(变化率小),影响输出电压负载调整率;而电路工作于不连续模式(DCM)时,又影响效率。
所以经过反复试验,电路设计原边电感适中(变压器初级匝数调整为6匝),电路工作于临界连续模式,结果对输出电压负载调整率有一定改善。
3. 电压采样信号
试验中还发现,减小电压取样绕组的输出阻抗等效于对电压采样信号有一定的放大效果,可以一定程度地改善输出电压负载调整率,如图9所示。
图9 减小电压取样绕组的输出阻抗可改善输出电压负载调整率
结论
根据本文的有关研究和讨论,以及结合设计中遇到的实际问题的解决,所设计的单端反激热备份均流开关电源性能比较好,各项输出参数见表1。
表1
两个并联DC-DC变换器的均流结果见图10。
图10 两个并联DC-DC变换器的均流结果
从结果来看,由于DC/DC1的输出阻抗小于DC/DC2的输出阻抗,稳态调整的结果DC/DC1的输出电流始终大于DC/DC2 的输出电流,输出电流的不平衡度为12.78%左右。
可以通过串联电阻调节DC/DC1的输出阻抗,能进一步降低不平衡度,但这样一来输出效率下降,二来导致输出负载调整率增大。
从设计结果看,基本实现了热备份DC/DC输出,整体效率和各项指标比较好地达到了设计要求。
参考文献
1. 张占松,蔡宣三著.开关电源的原理与设计. 电子工业出版社.2004.9
2. 周志敏,周纪海著.开关电源实用技术设计与应用. 人民邮电出版社. 2003.8
3. Marty Brown著, 徐德鸿,沈旭,杨成林,周邓燕译. 开关电源设计指南. 机械工业出版社.2005.1
4. 北京半导体器件五厂. 最新开关集成稳压器数据应用手册
5. 刘树棠译.信号与系统(第二版).西安交通大学出版社. 1999.11
6. Gene F.Franklin [美]J.David Powell,Abbas Emami-Naeini著. 动态系统的反馈控制. 朱齐丹,张丽珂,原新等译. 电子工业出版社.2004.5
Ⅲ 模电,功率放大电路
这是个混合型、准互补输出的功放电路。增大图中的Rf会使失真增大,频率特性(专频响属)明显变差,唯一得到的好处是电压放大倍数得到增大。
增大Rf对效率没有影响。
如果Rf取值较小的话,电压放大倍数也小,等同于电路的输入灵敏度较低,这也不妥。一般功放电路的电压放大倍数取30左右为好。即图中Rf可为30千欧或33千欧。
Ⅳ 什么叫静态均流什么叫动态均流各采取什么措施。
1.电力系统稳定性
电力系统稳定性可分为静态稳定、暂态稳定和动态稳定。
(1)电力系统静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性的失步,自动恢复到起始运行状态的能力。
(2)电力系统暂态稳定指的是电力系统受到大干扰后,各发电机保持同步运行并过渡到新的或恢得到原来稳定运行状态的能力,通常指第一或第二摆不失步。
(3)电力系统动态稳定是指系统受到干扰后,不发生振幅不断增大的振荡而失步。
远距离输电线路的输电能力受这3种稳定能力的限制,有一个极限。它既不能等于或超过静态稳定极限,也不能超过暂态稳定极限和动态稳定极限。在我国,由于网架结构薄弱,暂态稳定问题较突出,因而线路输送能力相对国外来说要小一些。
2.提高系统稳定的基本措施
提高系统稳定的措施可以分为两大类:一类是加强网架结构;另一类是提高系统稳定的控制和采用保护装置。
(1)加强电网网架,提高系统稳定。线路输送功率能力与线路两端电压之积成正比,而与线路阻抗成反比。减少线路电抗和维持电压,可提高系统稳定性。增加输电线回路数、采用紧凑型线路都可减少线路阻抗,前者造价较高。在线路上装设串联电容是一种有效的减少线路阻抗的方法,比增加线路回路数要经济。串连电容的容抗占线路电抗的百分数称为补偿度,一般在50%左右,过高将容易引起次同步振荡。在长线路中间装设静止无功补偿装置(SVC),能有效地保持线路中间电压水平(相当于长线路变成两段短线路),并快速调整系统无功,是提高系统稳定性的重要手段。
(2)电力系统稳定控制和保护装置。提高电力系统稳定性的控制可包括两个方面:①失去稳定前,采取措施提高系统的稳定性;②失去稳定后,采取措施重新恢复新的稳定运行。下面介绍几种主要的稳定控制措施。
发电机励磁系统及控制。发电机励磁系统是电力系统正常运行必不可少的重要设备,同时,在故障状态能快速调节发电机机端电压,促进电压、电磁功率摆动的快速平息。因此,充分发挥其改善系统稳定的潜力是提高系统稳定性最经济的措施,国外得到普遍重视。常规励磁系统采用PID调节并附加电力系统稳定器(PSS),既可提高静态稳定又可阻尼低频振荡,提高动态稳定性。目前国外较多的是采用快速高顶值可控硅励磁系统,配以高放大倍数调节器和PSS装置,这样可同时提高静态、暂态和动态3种稳定性。
电气制动及其控制装置。在系统发生故障瞬间,送端发电机输出电磁功率下降,而原动机功率不变,产生过剩功率,使发电机与系统间的功角加大,如不采取措施,发电机将失步。在短路瞬间投入与发电机并联的制动电阻,吸收剩余功率(即电气制动),是一种有效的提高暂态稳定的措施。
快关汽门及其控制。在系统发生故障时,另一项减少功率不平衡的措施是快关汽门,以减少发电机输入功率。用控制汽轮机的中间阀门实现快关汽门可有效提高暂态稳定性。但是,它的实现要解决比较复杂的技术问题,是否采用快关措施要进行研究和比较。
此外还有在送端切机,同时在受端切负荷来提高整个系统的稳定性,以保证绝大多数用户的连续供电。
继电保护及重合闸装置。它是提高电力系统暂态稳定的重要的有效措施之一。对继电保护的要求是:无故障时保护装置不误动,发生故障时可靠动作。它的正确选择、快速切除故障可使电力系统尽快恢复正常运行状态。高压线路上发生的大多数故障是瞬时性短路故障。继电保护装置动作,跳断路器,断开线路,使线路处于无电压状态,电弧就能自动熄灭。在绝缘恢复后,重新将断开的线路投入,恢复供电。这种自动重合断路器的措施称为自动重合闸。它分为单相和三相重合闸,也是一项显著提高暂态稳定性的措施。
Ⅳ 你做出了一个LM2596的均流电路吗 可以把电路图发到我邮箱吗 我现在也再做,第二块LM2596设计的不好
LM2596真的太贵,假货太多,没保障。改用BM2596,还有技术支持,规格书网上能搜到
Ⅵ 哪位大侠给一个用运放做的,电源均流电路,实用的详细的。(不用专用均流芯片)
VREF/R3就是恒流源的电流大小了这是一个负反馈电路
Ⅶ 并联开关电源 均流电路
简单的均流电路:均流电阻(零点几欧,如0.2Ω5W)
Ⅷ pwm降压均流电路什么意思
这个概念太大,可以写成一本书,简单的的说:
PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路,它能在不同程度上解决传 统整流电路存在的问题。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路,就形成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路进行控制,使其输入电流非常接近正弦波,且和输入电压同相位,则功率因数近似为1。因此,PWM整流电路也称单位功率因数变流器。
Ⅸ 模块电源并联均流方法有那些
方法一,输出阻抗法(下垂法,电压调整率法)
并联的各模块的外特性呈下垂特性,负载越重,输出电压越低。在并联时,外特性硬(内阻小)的模块输出电流大;外特性软的模块输出电流小。输出阻抗法的思路是,设法将外特性硬(内阻小、斜率小)的外特性斜率调整得接近外特性软的模块,使得两个模块的电流分配接近均匀。
方法二,主从设置法。
主从设置法即是认为选定一个模块作为主模块(Master
Mole),其余模块作为从模块(Slave
Mole)。用主模块的电压调节器来控制其余并联模块的电压调整值,所有并联模块内部具有电流型内环控制。由于各从模块电流按同一基准电流调制(主模块的电压误差转换成的基准电流),从而与主模块电流一致,实现均流。
方法三,平均电流自动均流法。
用均流母线来连接所有电源模块输出电流取样电压的输出端,均流母线上的电压由所有并联电源模块系统取样电压,经各电源模块的均流电阻所提供。通俗地说,即是均流母线的电压为各模块电流信(以电压呈现)的平均值,然后各模块的电流信号(以电压呈现)再与均流信号比较,得到补偿量用来进行控制。
平均电流自动均流法可以精确均流。但是,当连接在母线上的某一个模块不工作时,将导致母线平均值降低,电压下调,到达下线时出现故障。
方法四,最大电流法自动均流。
又称“民主均流法”,该法与主从设置法相似,区别在于主模块是不固定的,系统中电流最大的模块自动作为主模块工作。
方法五,热应力自动均流法。
该法按每个模块的电流和温度(即热应力)自动均流。系统中仍以各模块电流平均值得到均流母线作为比较参考,各模块的电流信号再与均流母线作比较得到误差,进而补偿控制。(目前不太明白与前面的平均电流法的区别)
方法六,外加均流控制器。
应用此法时,每个模块的控制电路中都需要加一个特殊的均流控制器,用以检测并联各模块电流不均衡情况,调整控制信号,从而实现均流。但是均流控制器的引入增加了系统的复杂性,若设计不正确,可能使系统不稳定。