電容降壓式簡(jiǎn)易電源的基本電路如圖1，C1為降壓電容器，D2為半波整流二極管，D1在市電的負(fù)半周時(shí)給C1提供放電回路，D3是穩(wěn)壓二極管，R1為關(guān)斷電源后C1的電荷泄放電阻。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)常常采用的是圖2的所示的電路。當(dāng)需要向負(fù)載提供較大的電流時(shí)，可采用圖3所示的橋式整流電路。 整流后未經(jīng)穩(wěn)壓的直流電壓一般會(huì)高于30伏，并且會(huì)隨負(fù)載電流的變化發(fā)生很大的波動(dòng)，這是因?yàn)榇祟?lèi)電源內(nèi)阻很大的緣故所致，故不適合大電流供電的應(yīng)用場(chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-10-23
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針對(duì)目前矩陣變換器電壓傳輸比多數(shù)只能達(dá)到0.866的問(wèn)題，進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)了一種泵式矩陣變換器結(jié)構(gòu)，使電壓傳輸比任意可調(diào),并從機(jī)理上解決了矩陣式變換器的傳輸比低的問(wèn)題。
上傳時(shí)間： 2013-11-19
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單相橋式逆變電路為例：S1～S4是橋式電路的4個(gè)臂，由電力電子器件及輔助電路組成。S1、S4閉合，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電壓uo為正S1；S1、S4斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，uo為負(fù)，把直流電變成了交流電。改變兩組開(kāi)關(guān)切換頻率，可改變輸出交流電頻率。圖5-1 逆變電路及其波形舉例電阻負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流io和uo的波形相同，相位也相同。阻感負(fù)載時(shí)，io滯后于uo，波形也不同（圖5-1b）。t1前：S1、S4通，uo和io均為正。t1時(shí)刻斷開(kāi)S1、S4，合上S2、S3，uo變負(fù)，但io不能立刻反向。io從電源負(fù)極流出，經(jīng)S2、負(fù)載和S3流回正極，負(fù)載電感能量向電源反饋，io逐漸減小，t2時(shí)刻降為零，之后io才反向并增大 （2）換流方式分類(lèi)換流——電流從一個(gè)支路向另一個(gè)支路轉(zhuǎn)移的過(guò)程，也稱(chēng)換相。開(kāi)通：適當(dāng)?shù)拈T(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)就可使其開(kāi)通。關(guān)斷：全控型器件可通過(guò)門(mén)極關(guān)斷。半控型器件晶閘管，必須利用外部條件才能關(guān)斷，一般在晶閘管電流過(guò)零后施加一定時(shí)間反壓，才能關(guān)斷。研究換流方式主要是研究如何使器件關(guān)斷。本章?lián)Q流及換流方式問(wèn)題最為全面集中，因此在本章講述1、器件換流利用全控型器件的自關(guān)斷能力進(jìn)行換流（Device Commutation）。2、電網(wǎng)換流由電網(wǎng)提供換流電壓稱(chēng)為電網(wǎng)換流（Line Commutation）。可控整流電路、交流調(diào)壓電路和采用相控方式的交交變頻電路，不需器件具有門(mén)極可關(guān)斷能力，也不需要為換流附加元件。3、負(fù)載換流由負(fù)載提供換流電壓稱(chēng)為負(fù)載換流（Load Commutation）。負(fù)載電流相位超前于負(fù)載電壓的場(chǎng)合，都可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。負(fù)載為電容性負(fù)載時(shí)，負(fù)載為同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載換流。
上傳時(shí)間： 2013-10-15
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MAX29X是美國(guó)MAXIM公司生瓣的8階開(kāi)關(guān)電容低通濾波器,由于價(jià)格便宜、使用方便、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，在通訊、信號(hào)自理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文就其工作原理、電氣參數(shù)、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)等問(wèn)題作了討論，具有一定的實(shí)用參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電容、濾波器、設(shè)計(jì) 1 引言 開(kāi)關(guān)電容濾波器在近些年得到了迅速的發(fā)展，世界上一些知名的半導(dǎo)體廠(chǎng)家相繼推出了自己的開(kāi)頭電容濾波器集成電路，使形狀電容濾波器的發(fā)展上了一個(gè)新臺(tái)階。 MAXIM公司在模擬器件生產(chǎn)領(lǐng)域頗具影響，它生產(chǎn)MAX291/292/293/294/295/296/297系列8階低通開(kāi)關(guān)電容濾波器由于使用方便（基本上不需外接元件）、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單（頻率響應(yīng)函數(shù)是固定的，只需確定其拐角頻率即截止頻率)、尺寸小（有8-pin DIP封裝）等優(yōu)點(diǎn)，在ADC的反混疊濾波、噪聲分析、電源噪聲抑制等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 MAX219/295為巴特活思（型濾波器，在通頻帶內(nèi)，它的增益最穩(wěn)定，波動(dòng)小，主要用于儀表測(cè)量等要求整個(gè)通頻帶內(nèi)增益恒定的場(chǎng)合。MAX292/296為貝塞爾（Bessel）濾波器，在通頻帶內(nèi)它的群時(shí)延時(shí)恒定的，相位對(duì)頻率呈線(xiàn)性關(guān)系，因此脈沖信號(hào)通過(guò)MAX292/296之后尖峰幅度小，穩(wěn)定速度快。由于脈沖信號(hào)通過(guò)貝塞爾濾波器之后所有頻率分量的延遲時(shí)間是相同的，故可保證波形基本不變。關(guān)于巴特活和貝塞爾濾波器的特性可能圖1來(lái)說(shuō)明。圖1的蹤跡A為加到濾波器輸入端的3kHz的脈沖，這里我們把濾波器的截止頻率設(shè)為10kHZ。蹤跡B通過(guò)MAX292/296后的波形。從圖中可以看出，由于MAX292/296在通帶內(nèi)具有線(xiàn)性相位特性，輸出波形基本上保持了方波形狀，只是邊沿處變圓了一些。方波通過(guò)MAX291/295之后，由于不同頻率的信號(hào)產(chǎn)生的時(shí)延不同，輸出波形中就出現(xiàn)了尖峰(overshoot)和鈴流(ringing)。 MAX293/294/297為8階圓型（Elliptic）濾波器，它的滾降速度快，從通頻帶到阻帶的過(guò)渡帶可以作得很窄。在橢圓型濾波器中，第一個(gè)傳輸零點(diǎn)后輸出將隨頻率的變高而增大，直到第二個(gè)零點(diǎn)處。這樣幾番重復(fù)就使阻事賓頻響呈現(xiàn)波浪形，如圖2所示。阻帶從fS起算起，高于頻率fS處的增益不會(huì)超過(guò)fS處的增益。在橢圓型濾波中，通頻帶內(nèi)的增益存在一定范圍的波動(dòng)。橢圓型濾波器的一個(gè)重要參數(shù)就是過(guò)渡比。過(guò)渡比定義為阻帶頻率fS與拐角頻率（有時(shí)也等同為截止頻率）由時(shí)鐘頻率確定。時(shí)鐘既可以是外接的時(shí)鐘，也可以是自己的內(nèi)部時(shí)鐘。使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)只需外接一個(gè)定時(shí)用的電容既可。 在MAX29X系列濾波器集成電路中，除了濾波器電路外還有一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器（其反相輸入端已在內(nèi)部接地）。用這個(gè)運(yùn)算放大器可以組成配合MAX29X系列濾波器使用后的濾波、反混濾波等連續(xù)時(shí)間低通濾波器。 下面歸納一下它們的特點(diǎn)： ●全部為8階低通濾波器。MAX291/MAX295為巴特沃思濾波器；MAX292/296為貝塞爾濾波器；MAX293/294/297為橢圓濾波器。 ●通過(guò)調(diào)整時(shí)鐘，截止頻率的調(diào)整范圍為：0.1Hz～25kHz（MAX291/292/293*294）；0.1Hz～kHz（MAX295/296/297）。 ●既可用外部時(shí)鐘也可用內(nèi)部時(shí)鐘作為截止頻率的控制時(shí)鐘。 ●時(shí)鐘頻率和截止頻率的比率：10∶1(MAX291/292/293/294);50∶1(MAX295/296/297)。 ●既可用單+5V電源供電也可用±5V雙電源供電。 ●有一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器可用于其它應(yīng)用目的。 ●8-pin DIP、8-pin SO和寬SO-16多種封裝。2 管腳排列和主要電氣參數(shù) MAX29X系列開(kāi)頭電容濾波器的管腳排列如圖3所示。 管腳功能定義如下： CLK：時(shí)鐘輸入。 OP OUT：獨(dú)立運(yùn)放的輸出端。 OP INT：獨(dú)立運(yùn)放的同相輸入端。 OUT：濾波器輸出。 IN：濾波器輸入。 V-：負(fù)電源 。雙電源供電時(shí)搛-2.375～-5.5V之間的電壓，單電源供電時(shí)V--=-V。 V+：正電源。雙電源供電時(shí)V+=+2.35～+5.5V,單電源供電時(shí)V+=+4.75～+11.0V。 GND：地線(xiàn)。單電源工作時(shí)GND端必須用電源電壓的一半作偏置電壓。 NC：空腳，無(wú)連線(xiàn)。 MAX29X的極限電氣參數(shù)如下： 電源（V+～V-）：12V 輸入電壓（任意腳）：V--0.3V≤VIN≤V++0.3V 連續(xù)工作時(shí)的功耗：8腳塑封DIP：727mW；8腳SO：471mW；16腳寬SO：762mW；8腳瓷封DIP：640mW。 工作溫度范圍：MAX29-C-：0℃～+70℃；MAX29-E-：-40℃～+85℃；MAX29-MJA：-55℃～+125℃；保存溫度范圍：-65℃～+160℃；焊接溫度（10秒）：+300℃； 大多數(shù)的形狀電容濾波器都采用四節(jié)級(jí)連結(jié)構(gòu)，每一節(jié)包含兩個(gè)濾波器極點(diǎn)。這種方法的特點(diǎn)就是易于設(shè)計(jì)。但采用這種方法設(shè)計(jì)出來(lái)的濾波器的特性對(duì)所用元件的元件值偏差很敏感。基于以上考慮，MAX29X系列用帶有相加和比例功能的開(kāi)關(guān)電容持了梯形無(wú)源濾波器，這種方法保持了梯形無(wú)源濾波器的優(yōu)點(diǎn)，在這種結(jié)構(gòu)中每個(gè)元件的影響作用是對(duì)于整個(gè)頻率響應(yīng)曲線(xiàn)的，某元件值的誤差將會(huì)分散到所有的極點(diǎn)，因此不值像四節(jié)級(jí)連結(jié)構(gòu)那樣對(duì)某一個(gè)極點(diǎn)特別明顯的影響。3 MAX29X的頻率特性 MAX29X的頻率特性如圖4所示。圖中的fs都假定為1kHz。4 設(shè)計(jì)考慮 下面對(duì)MAX29X系列形狀電容濾波器的使用做些討論。4.1 時(shí)鐘信號(hào) MAX29X系列開(kāi)頭電容濾波器推薦使用的時(shí)鐘信號(hào)最高頻率為2.5MHz。根據(jù)對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘頻率和拐角頻率的比值，MAX291/MAX292/MAX293/MAX294的拐角頻率最高為25kHz.MAX295/MAX296/MAX297的拐角頻率最高為50kHz 。 MAX29X系列開(kāi)關(guān)電容濾波器的時(shí)鐘信號(hào)既可幅外部時(shí)鐘直接驅(qū)動(dòng)也可由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生。使用外部時(shí)鐘時(shí)，無(wú)論是采用單電源供電還是雙電源供電，CLK可直接和采用+5V供電的CMOS時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器的輸出相連。通過(guò)調(diào)整外部時(shí)鐘的頻率，可完成濾波器拐角的實(shí)時(shí)調(diào)整。 當(dāng)使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，振蕩器的頻率由接在CLK端上的電容VCOSC決定： fCOSC (kHz)=105/3COSC (pF) 4.2 供電 MAX29X系列開(kāi)關(guān)電容濾波器既可用單電源工作也可用雙電源工作。雙電源供電時(shí)的電源電壓范圍為±2.375～±5.5V。在實(shí)際電路中一般要在正負(fù)電源和GND之間接一旁路電容。 當(dāng)采用單電源供電時(shí)，V-端接地，而GND端要通過(guò)電阻分壓獲得一個(gè)電壓參考，該電壓參考的電壓值為1/2的電源電壓，參見(jiàn)圖5。4.3 輸入信號(hào)幅度范圍限制 MAX29X允許的輸入信號(hào)的最大范圍為V--0.3V～V++0.3V。一般情況下在+5V單電源供電時(shí)輸入信號(hào)范圍取1V～4V,±5V雙電源供電時(shí)，輸入信號(hào)幅度范圍取±4V。如果輸入信號(hào)超過(guò)此范圍，總諧波失真THD和噪聲就大大增加；同樣如果輸入信號(hào)幅度過(guò)小（VP-P＜1V），也會(huì)造成THD和噪聲的增加。4.4 獨(dú)立運(yùn)算放大器的用法 MAX29X中都設(shè)計(jì)有一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)算放大器，這個(gè)放大器和濾波器的實(shí)現(xiàn)無(wú)直接關(guān)系，用這個(gè)放大器可組成一個(gè)一階和二階濾波器，用于實(shí)現(xiàn)MAX29X之前的反混疊濾波功能鄞MAX29X之后的時(shí)鐘噪聲抑制功能。這個(gè)運(yùn)算放大器的反相端已在內(nèi)部和GND相連。 圖6是用該獨(dú)立運(yùn)放組成的2階低通濾波器的電路，它的拐角頻率為10kHz,輸入阻抗為22Ω,可滿(mǎn)足MAX29X形狀電容濾波器的最小負(fù)載要求（MAX29X的輸出負(fù)載要求不小于20kΩ）可以通過(guò)改變R1、R2、R3、C1、C2的元件值改變拐角頻率。具體的元件值和拐角頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系參見(jiàn)表1。
上傳時(shí)間： 2013-10-18
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38V/100A可直接并聯(lián)大功率AC/DC變換器 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電源技術(shù)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域，涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。特別是近年來(lái)，隨著IGBT的廣泛應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源向更大功率方向發(fā)展。研制各種各樣的大功率，高性能的開(kāi)關(guān)電源成為趨勢(shì)。某電源系統(tǒng)要求輸入電壓為AC220V，輸出電壓為DC38V，輸出電流為100A，輸出電壓低紋波，功率因數(shù)>0.9，必要時(shí)多臺(tái)電源可以直接并聯(lián)使用，并聯(lián)時(shí)的負(fù)載不均衡度<5％。 設(shè)計(jì)采用了AC/DC/AC/DC變換方案。一次整流后的直流電壓，經(jīng)過(guò)有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，再經(jīng)半橋變換電路逆變后，由高頻變壓器隔離降壓，最后整流輸出直流電壓。系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)有DC/DC電路、功率因數(shù)校正電路、PWM控制電路、均流電路和保護(hù)電路等。 1 有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié) 由于系統(tǒng)的功率因數(shù)要求0.9以上，采用二極管整流是不能滿(mǎn)足要求的，所以，加入了有源功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)。采用UC3854A/B控制芯片來(lái)組成功率因數(shù)電路。UC3854A/B是Unitrode公司一種新的高功率因數(shù)校正器集成控制電路芯片，是在UC3854基礎(chǔ)上的改進(jìn)。其特點(diǎn)是：采用平均電流控制，功率因數(shù)接近1，高帶寬，限制電網(wǎng)電流失真≤3％[1]。圖1是由UC3854A/B控制的有源功率因數(shù)校正電路。 該電路由兩部分組成。UC3854A/B及外圍元器件構(gòu)成控制部分，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)側(cè)輸入電流和輸出電壓的控制。功率部分由L2，C5，V等元器件構(gòu)成Boost升壓電路。開(kāi)關(guān)管V選擇西門(mén)康公司的SKM75GB123D模塊，其工作頻率選在35kHz。升壓電感L2為2mH/20A。C5采用四個(gè)450V/470μF的電解電容并聯(lián)。因?yàn)椋O(shè)計(jì)的PFC電路主要是用在大功率DC/DC電路中，所以，在負(fù)載輕的時(shí)候不進(jìn)行功率因數(shù)校正，當(dāng)負(fù)載較大時(shí)功率因數(shù)校正電路自動(dòng)投入使用。此部分控制由圖1中的比較器部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。R10及R11是負(fù)載檢測(cè)電阻。當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，R10及R11上檢測(cè)的信號(hào)輸入給比較器，使其輸出端為低電平，D2導(dǎo)通，給ENA(使能端)低電平使UC3854A/B封鎖。在負(fù)載較大時(shí)ENA為高電平才讓UC3854A/B工作。D3接到SS（軟啟動(dòng)端），在負(fù)載輕時(shí)D3導(dǎo)通，使SS為低電平；當(dāng)負(fù)載增大要求UC3854A/B工作時(shí)，SS端電位從零緩慢升高，控制輸出脈沖占空比慢慢增大實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)。 2 DC/DC主電路及控制部分分析 2.1 DC/DC主電路拓?fù)?在大功率高頻開(kāi)關(guān)電源中，常用的主變換電路有推挽電路、半橋電路、全橋電路等[2]。其中推挽電路的開(kāi)關(guān)器件少，輸出功率大，但開(kāi)關(guān)管承受電壓高（為電源電壓的2倍），且變壓器有六個(gè)抽頭，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；全橋電路開(kāi)關(guān)管承受的電壓不高，輸出功率大，但是需要的開(kāi)關(guān)器件多（4個(gè)），驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。半橋電路開(kāi)關(guān)管承受的電壓低，開(kāi)關(guān)器件少，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單。根據(jù)對(duì)各種拓?fù)浞桨傅墓こ袒瘜?shí)現(xiàn)難度，電氣性能以及成本等指標(biāo)的綜合比較，本電源選用半橋式DC/DC變換器作為主電路。圖2為大功率開(kāi)關(guān)電源的主電路拓?fù)鋱D。
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