超详细!常见电源电路图及原理讲解

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超详细!常见电源电路图及原理讲解
⽤电路元件符号表⽰电路连接的图,叫电路图。电路图是⼈们为研究、⼯程规划的需要,⽤物理电学标准化的符号绘制的⼀种表⽰各元器件组成及器件关系的原理布局图,可以得知组件间的⼯作原理,为分析性能、安装电⼦、电器产品提供规划⽅案。
电路图是电⼦⼯程师必学的基本技能之⼀,本⽂集合了稳压电源、DCDC转换电源、开关电源、充电电路、恒流源相关的经典电路资料,为⼯程师提供最新鲜的电路图参考资料,超全超详细,只能帮你到这了!
⼀、稳压电源
1、3~25V电压可调稳压电路图
此稳压电源可调范围在3.5V~25V之间任意调节,输出电流⼤,并采⽤可调稳压管式电路,从⽽得到满意平稳的输出电压。
⼯作原理:经整流滤波后直流电压由R1提供给调整管的基极,使调整管导通,在V1导通时电压经过RP、R2使V2导通,接着V3也导通,这时V1、V2、 V3的发射极和集电极电压不再变化(其作⽤完全与稳压管⼀样)。调节RP,可得到平稳的输出电压,R1、RP、R2与R3⽐值决定本电路输出的电压值。
元器件选择:变压器T选⽤80W~100W,输⼊AC220V,输出双绕组AC28V。FU1选⽤1A,FU2选⽤3A~5A。VD1、VD2选⽤ 6A02。RP选⽤1W左右普通电位器,阻值为250K~330K,C1选⽤3300µF/35V电解电容,C2、C3选⽤0.1µF独⽯电容,C4选⽤ 470µF/35V电解电容。R1选⽤180~220Ω/0.1W~1W,R2、R4、R5选⽤10KΩ、1/8W。V1选⽤2N3055,V2选⽤ 3DG180或2SC3953,V3选⽤3CG12或3CG80。
2、10A3~15V稳压可调电源电路图
⽆论检修电脑还是电⼦制作都离不开稳压电源,下⾯介绍⼀款直流电压从3V到15V连续可调的稳压电源,最⼤电流可达10A,该电路⽤了具有温度补偿特性的,⾼精度的标准电压源集成电路TL431,使稳压精度更⾼,如果没有特殊要求,基本能满⾜正常维修使⽤,电路见下图。
其⼯作原理分两部分,第⼀部分是⼀路固定的5V1.5A稳压电源电路,第⼆部分是另⼀路由3⾄15V连续可调的⾼精度⼤电流稳压电路。
第⼀路的电路⾮常简单,由变压器次级8V交流电压通过硅桥QL1整流后的直流电压经C1电解电容滤波后,再由5V三端稳压块LM7805不⽤作任何调整就可在输出端产⽣固定的5V1A稳压电源,这个电源在检修电脑板时完全可以当作内部电源使⽤。
第⼆部分与普通串联型稳压电源基本相同,所不同的是使⽤了具有温度补偿特性的,⾼精度的标准电压源集成电路
TL431,所以使电路简化,成本降低,⽽稳压性能却很⾼。
图中电阻R4,稳压管TL431,电位器R3组成⼀个连续可调得恒压源,为BG2基极提供基准电压,稳压管TL431的稳压值连续可调,这个稳压值决定了稳压电源的最⼤输出电压,如果你想把可调电压范围扩⼤,可以改变R4 和R3的电阻值,当然变压器的次级电压也要提⾼。
变压器的功率可根据输出电流灵活掌握,次级电压15V左右。桥式整流⽤的整流管QL⽤15-20A硅桥,结构紧凑,中间有固定螺丝,可以直接固定在机壳的铝板上,有利散热。
调整管⽤的是⼤电流NPN型⾦属壳硅管,由于它的发热量很⼤,如果机箱允许,尽量购买⼤的散热⽚,扩⼤散热⾯积,如果不需要⼤电流,也可以换⽤功率⼩⼀点的硅管,这样可以做的体积⼩⼀些。
滤波⽤50V4700uF电解电容C5和C7分别⽤三只并联,使⼤电流输出更稳定,另外这个电容要买体积相对⼤⼀点的,那些体积较⼩的同样标注50V4700uF尽量不⽤,当遇到电压波动频繁,或长时间不⽤,容易失效。
些体积较⼩的同样标注50V4700uF尽量不⽤,当遇到电压波动频繁,或长时间不⽤,容易失效。
最后再说⼀下电源变压器,如果没有能⼒⾃⼰绕制,有买不到现成的,可以买⼀块现成的200W以上的开关电源代替变压器,这样稳压性能还可进⼀步提⾼,制作成本却差不太多,其它电⼦元件⽆特殊要求,安装完成后不⽤太⼤调整就可正常⼯作。
⼆、开关电源
1、PWM开关电源集成控制IC-UC3842⼯作原理
下图为UC3842 内部框图和引脚图,UC3842 采⽤固定⼯作频率脉冲宽度可控调制⽅式,共有8 个引脚,各脚功能如下:
①脚是误差放⼤器的输出端,外接阻容元件⽤于改善误差放⼤器的增益和频率特性;
②脚是反馈电压输⼊端,此脚电压与误差放⼤器同相端的2.5V 基准电压进⾏⽐较,产⽣误差电压,从⽽控制脉冲宽度;
③脚为电流检测输⼊端,当检测电压超过1V时缩⼩脉冲宽度使电源处于间歇⼯作状态;
④脚为定时端,内部振荡器的⼯作频率由外接的阻容时间常数决定,f=1.8/(RT×CT);
⑤脚为公共地端;
⑥脚为推挽输出端,内部为图腾柱式,上升、下降时间仅为50ns 驱动能⼒为±1A ;
⑦脚是直流电源供电端,具有⽋、过压锁定功能,芯⽚功耗为15mW;⑧脚为5V 基准电压输出端,有50mA 的负载能⼒。
UC3842 内部原理框图
UC3842是⼀种性能优异、应⽤⼴泛、结构较简单的PWM开关电源集成控制器,由于它只有⼀个输出端,所以主要⽤于⾳端控制的开关电源。
UC3842 7脚为电压输⼊端,其启动电压范围为16-34V。在电源启动时,VCC﹤16V,输⼊电压施密物⽐较器输出为0,此时⽆基准电压产⽣,电路不⼯作;当 Vcc﹥16V时输⼊电压施密特⽐较器送出⾼电平到5V蕨稳压器,产⽣5V基准电压,此电压⼀⽅⾯供销内部电路⼯作另⼀⽅⾯通过
⑧脚向外部提供参考电压。⼀旦施密特⽐较器翻转为⾼电平(芯⽚开始⼯作以后),Vcc可以在10V-34V范围内变化⽽不影响电路的⼯作状态。当Vcc低于10V时,施密特⽐较器⼜翻转为低电平,电路停⽌⼯作。
当基准稳压源有5V基准电压输出时,基准电压检测逻辑⽐较器即达出⾼电平信号到输出电路。同时,振荡器将根据④脚外接Rt、Ct参数产⽣ f=/Rt.Ct的振荡信号,此信号⼀路直接加到图腾柱电路的输⼊
另⼀路加到PWM脉宽市制RS触发器的置位端,RS型PWN脉宽调制器的R端接电流检测⽐较器输出端。R端为占空调节控制端,当R电压上升时,Q端脉冲加宽,同时⑥脚送出脉宽也加宽(占空⽐增多);当R端电压下降时,Q端脉冲变窄,同时⑥脚送出脉宽也变变窄(占空⽐减⼩)。
UC3842各点时序如图所⽰,只有当E点为⾼电平时才有信号输出,并且a、b点全为⾼电平时,d点才送出⾼电平,c点送出低电平,否则d点送出低电平,c点送出⾼电平。②脚⼀般接输出电压取样信号,也称反馈信号。当②脚电压上升时,①脚电压将下降,R端电压亦随之下降,于是⑥脚脉冲变窄;反之,⑥脚脉冲变宽。
③脚为电流传感端,通常在功率管的源极或发射极串⼊⼀⼩阻值取样电阻,将流过开关管的电流转为电压,并将此电压引⼊境脚。当负载短路或其它原因引起功率管电流增加,并使取样电阻上的电压超过1V时,⑥脚就停⽌脉冲输出,这样就可以有效的保护功率管不受损坏。
2、TOP224P构成的12V、20W开关直流稳压电源电路
由TOP224P构成的 12V、20W开关直流稳压电源电路如图所⽰。
电路中使⽤两⽚集成电路:TOP224P型三端单⽚开关电源(IC1),PC817A型线性光耦合器(IC2)。
交流电源经过UR和Cl整流滤波后产⽣直流⾼压Ui,给⾼频变压器T的⼀次绕组供电。
VDz1和VD1能将漏感产⽣的尖峰电压钳位到安全值,并能衰减振铃电压。VDz1采⽤反向击穿电压为200V的P6KE200型瞬态电压抑制器,VDl选⽤1A/600V的UF4005型超快恢复⼆极管。
⼆次绕组电压通过V砬、C2、Ll和C3整流滤波,获得12V输出电压Uo。Uo值是由VDz2稳定电压Uz2、光耦中LED的正向压降UF、R1上的压降这三者之和来设定的。
改变⾼频变压器的匝数⽐和VDz2的稳压值,还可获得其他输出电压值。R2和VDz2五还为12V输出提供⼀个假负载,⽤以提⾼轻载时的负载调整率。反馈绕组电压经VD3和C4整流滤波后,供给TOP224P所需偏压。由R2和VDz2来调节控制端电流,通过改变输出占空⽐达到稳压⽬的。
共模扼流圈L2能减⼩由⼀次绕组接D端的⾼压开关波形所产⽣的共模泄漏电流。C7为保护电容,⽤于滤掉由⼀次、⼆次绕组耦合电容引起的⼲扰。C6可减⼩由⼀次绕组电流的基波与谐波所产⽣的差模泄漏电流。C5不仅能滤除加在控制端上的尖峰电流,⽽且决定⾃启动频率,它还与R1、R3⼀起对控制回路进⾏补偿。
本电源主要技术指标如下:
•交流输⼈电压范围:u=85~265V;
•输⼊电⽹频率:fLl=47~440Hz;
•输出电压(Io=1.67A):Uo=12V;
•最⼤输出电流:IOM=1.67A;
•连续输出功率:Po=20W(TA=25℃,或15W(TA=50℃);
•电压调整率:η=78%;
•输出纹波电压的最⼤值:±60mV;
•⼯作温度范围:TA=0~50℃。
三、DC-DC电源
1、3V转+5V、+12V的电路图
电池供电的便携式电⼦产品⼀般都采⽤低电源电压,这样可减少电池数量,达到减⼩产品尺⼨及重量的⽬的,故⼀般常⽤3~5V作为⼯作电压,为保证电路⼯作的稳定性及精度,要求采⽤稳压电源供电。
若电路采⽤5V⼯作电压,但另需⼀个较⾼的⼯作电压,这往往使设计者为难。本⽂介绍⼀种采⽤两块升压模块组成的电路可解决这⼀难题,并且只要两节电池供电。
该电路的特点是外围元件少、尺⼨⼩、重量轻、输出+5V、+12V都是稳定的,满⾜便携式电⼦产品的要求。+5V电源可输出60mA,+12V电源最⼤输出电流为5mA。
该电路如上图所⽰。它由AH805升压模块及FP106升压模块组成。AH805是⼀种输⼊1.2~3V,输出5V的升压模块,在3V供电时可输出 100mA电流。FP106是贴⽚式升压模块,输⼊4~6V,输出固定电压为29±1V,输出电流可达
40mA,AH805及FP106都是⼀个电平控制的关闭电源控制端。
两节1.5V碱性电池输出的3V电压输⼊AH805,AH805输出+5V电压,其⼀路作5V输出,另⼀路输⼊FP106使其产⽣28~30V电压,经稳压管稳压后输出+12V电压。
从图中可以看出,只要改变稳压管的稳压值,即可获得不同的输出电压,使⽤⼗分灵活。FP106的第⑤脚为控制电源关闭端,在关闭电源时,耗电⼏乎为零,当第⑤脚加⾼电平》2.5V时,电源导通;当第⑤脚加低电平<0.4V时,电源被关
闭端,在关闭电源时,耗电⼏乎为零,当第⑤脚加⾼电平》2.5V时,电源导通;当第⑤脚加低电平<0.
4V时,电源被关闭。可以⽤电路来控制或⼿动控制,若不需控制时,第⑤脚与第⑧脚连接。
2、⽤MC34063做3.6V电转9V电路图
⼯作状态:
•⽆负载:输⼊:3.65V、18uA(相当600mAH的电池待机三年多)
•有负载:输出:9.88V、50.2mA,输⼊:3.65V、186.7mA,效率为72%
⼯作原理:
•⽆负载时,IC的 6脚没有电,停⽌⼯作,输⼊端3.65V⼯作电流只有18uA(相当600mAH的电池待机三年多)!•当有负载时(Q1有Ieb电流)8550的EC极导通,IC得电⼯作。IC是否⼯作是由是否有负载决定的,就相当⼀个电池。⽤IC做电压转换效率⾼,输出稳定!
这个电路加点改进,增加功率可以做“不需开关的4.2V转5V移动电源”。可以⽤个电池盒做⼿机的后备电源!
四、充电电路
1、lm358碱性电池充电器电路图
碱性电池能否充电的问题,有两种不同的说法。有的说可以充,效果⾮常好。有的说绝对不能充,电池说明提⽰了会有爆炸的危险。事实上,碱性电池确可充电,充电次数⼀般为30-50次左右。
实际上是由于在充电⽅法上的掌握,导致了截然不同的两种后果。⾸先,碱性电池可以充电是⽏庸置疑的,同时,在电池的说明中,都提到碱性电池不可充电,充电可能导致爆炸。
这也是没错的,但是注意这⾥的⽤词是“可能”导致爆炸。你也可以理解为⼚家的⼀种免责性的⾃我保护声明。碱性电池充电的关键是温度。只要能做到对电池充电时不出现⾼温,就可以顺利地完成充电过程,正确的充电⽅法要求有⼏点:
•⼩电流50MA
•不过充1.7V,不过放1.3V
⼀些⼈尝试充电实践后,斩钉截铁地说不能充电,之所以出现充不进电、⽤电时间短、漏液、爆炸等问题,多数是充电器的问题,如果充电器充电电流太⼤,远超过 50ma,如⼀些快速充电器充电电流在200ma以上,直接的后果是电池温度很⾼,摸上去烫⼿,轻则会漏液,严重的就会爆炸。
有的⼈使⽤镍氢充电电池充电器来充,低档的充电器没有⾃动停充功能,长时间的充电导致电池过充也会出现漏液和爆炸。好⼀点的充电器有⾃动停充功能,但停充电压⼀般设定为镍氢充电电池的1.42V,⽽碱性电池充满电压约为1.7V。
因此,电压太低,感觉上就是充不进电,⽤电时间短,没什么效果。再有就是电池不过放指的是不要等到电池完全没电再充电,这样操作,再好的电池也就能充三、五次,且效果差。
⼀般建议⽤南孚碱性电池电压不低于1.3V。所以,你如果打算对碱性电池充电,必须要有⼀个合格的充电器,充电电流50ma左右,充电截⽌电压1.7V左右。看看你家的充电器吧。
市⾯上有卖碱性电池专⽤充电器的,所谓专利产品。实际上就是充电电压1.7V电流50ma的简单电路。利⽤⼿边现有的零件LM358和TL431,我做了个简单电路,截⽌电压1.67V⾃动停充,成本两元⽽已。供感兴趣的朋友参考。
相关说明:
碱锰充电电池:是在碱性锌锰电池的基础上发展起来的,由于应⽤了⽆汞化的锌粉及新型添加剂,故⼜称为⽆汞碱锰电池。这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时,⼜能充电使⽤⼏⼗次到⼏百次,⽐较经济实惠。
池。这种电池在不改变原碱性电池放电特性的同时,⼜能充电使⽤⼏⼗次到⼏百次,⽐较经济实惠。
碱性锌锰电池简称碱锰电池,它是在1882年研制成功,1912年就已开发,到了1949年才投产问世。⼈们发现,当⽤KOH电解质溶液代替NH4Cl做电解质时,⽆论是电解质还是结构上都有较⼤变化,电池的⽐能量和放电电流都能得到显著的提⾼。
它的特点:
•开路电压为1.5V;
•⼯作温度范围宽在-20℃~60℃之间,适于⾼寒地区使⽤;
•⼤电流连续放电其容量是酸性锌锰电池的5倍左右;
•它的低温放电性能也很好。充电次数在30次以内,⼀般10-20次,需要特别充电器,极为容易丧失充电能⼒。
2、2.75W中功率USB充电器电路图
该设计采⽤了Power Integrations的LinkSwitch系列产品LNK613DG。这种设计⾮常适合⼿机或类似的USB充电器应⽤,包括⼿机电池充电器、USB 充电器或任何有恒压/恒流特性要求的应⽤。
在电路中,⼆极管D1⾄ D4对AC输⼊进⾏整流,电容C1和C2对DC进⾏滤波。L1、C1和C2组成⼀个π型滤波器,对差模传导EMI噪声进⾏衰减。这些与Power Integrations的变压器E-sheild?技术相结合,使本设计能以充⾜的裕量轻松满⾜EN55022 B级传导EMI要求,且⽆需Y电容。防⽕、可熔、绕线式电阻RF1提供严重故障保护,并可限制启动期间产⽣的浪涌电流。
图1显⽰U1通过可选偏置电源实现供电,这样可以将空载功耗降低到40 mW以下。旁路电容C4的值决定电缆压降补偿的数量。1µF的值对应于对⼀条0.3 Ω、24 AWG USB输出电缆的补偿。(10 µF电容对0.49 Ω、26 AWG USB输出电缆进⾏补偿。)
在恒压阶段,输出电压通过开关控制进⾏调节。输出电压通过跳过开关周期得以维持。通过调整使能与禁⽌周期的⽐例,可以维持稳压。这也可以使转换器的效率在整个负载范围内得到优化。轻载(涓流充电)条件下,还会降低电流限流点以减⼩变压器磁通密度,进⽽降低⾳频噪⾳和开关损耗。随着负载电流的增⼤,电流限流点也将升⾼,跳过的周期也越来越少。
当不再跳过任何开关周期时(达到最⼤功率点),LinkSwitch-II内的控制器将切换到恒流模式。需要进⼀步提⾼负载电流时,输出电压将会随之下降。输出电压的下降反映在FB引脚电压上。作为对FB引脚电压下降的响应,开关频率将线性下降,从⽽实现恒流输出。
D5、R2、R3和C3组成RCD-R箝位电路,⽤于限制漏感引起的漏极电压尖峰。电阻R3拥有相对较⼤
的值,⽤于避免漏感引起的漏极电压波形振荡,这样可以防⽌关断期间的过度振荡,从⽽降低传导EMI。
⼆极管D7对次级进⾏整流,C7对其进⾏滤波。C6和R7可以共同限制D7上的瞬态电压尖峰,并降低传导及辐射EMI。电阻R8和齐纳⼆极管 VR1形成⼀个输出假负载,可以确保空载时的输出电压处于可接受的限制范围内,并确保充电器从AC市电断开时电池不会完全放电。反馈电阻R5和R6设定最⼤⼯作频率与恒压阶段的输出电压。
五、恒流源
1、浅谈如何设计三线制恒流源驱动电路
恒流源驱动电路负责驱动温度传感器Pt1000,将其感知的随温度变化的电阻信号转换成可测量的电压信号。本系统中,所需恒流源要具有输出电流恒定,温度稳定性好,输出电阻很⼤,输出电流⼩于0.5 mA(Pt1000⽆⾃热效应的上限),负载⼀端接地,输出电流极性可改变等特点。
由于温度对集成运放参数影响不如对晶体管或场效应管参数影响显著,由集成运放构成的恒流源具有稳定性更好、恒流性能更⾼的优点。尤其在负载⼀端需要接地的场合,获得了⼴泛应⽤。所以采⽤图2所⽰的双运放恒流源。其中放⼤器UA1构成加法器,UA2构成跟随器,UA1、UA2均选⽤低噪声、低失调、⾼开环增益双极性运算放⼤器OP07。

本文发布于:2023-05-11 14:07:24,感谢您对本站的认可!

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