
老师让我把开关电源的东西总结一下,我应该从什么方面总结呢
开关电源类型,各部分电路作用及器件的选
第一部分:硬件一、 数字信号1、 TTL和带的TTL信号 (1、输出高电>2.4V,输出低电平<0.4V。
在下,一般输出高电平是3.5V,输出低电平是0.2V。
最小输入高电平和低电平:输入高电平>=2.0V,输入低电平<=0.8V,噪声容限是0.4V。
2,CMOS电平: 1逻辑电平电压接近于电源电压,0逻辑电平接近于0V。
而且具有很宽的噪声容限。
3,电平转换电路: 因为TTL和COMS的高低电平的值不一样(ttl 5v<==>cmos 3.3v),所以互相连接时需要电平的转换:就是用两个电阻对电平分压,没有什么高深的东西。
哈哈 4,OC门,即集电极开路门电路,OD门,即漏极开路门电路,必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。
否则它一般只作为开关大电压和大电流负载,所以又叫做驱动门电路。
5,TTL和COMS电路比较: 1)TTL电路是电流控制器件,而coms电路是电压控制器件。
2)TTL电路的速度快,传输延迟时间短(5-10ns),但是功耗大。
COMS电路的速度慢,传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。
COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关,频率越高,芯片集越热,这是正常现象。
3)COMS电路的锁定效应: COMS电路由于输入太大的电流,内部的电流急剧增大,除非切断电源,电流一直在增大。
这种效应就是锁定效应。
当产生锁定效应时,COMS的内部电流能达到40mA以上,很容易烧毁芯片。
防御措施: 1)在输入端和输出端加钳位电路,使输入和输出不超过不超过规定电压。
2)芯片的电源输入端加去耦电路,防止VDD端出现瞬间的高压。
3)在VDD和外电源之间加线流电阻,即使有大的电流也不让它进去。
4)当系统由几个电源分别供电时,开关要按下列顺序:开启时,先开启COMS电路得电源,再开启输入信号和负载的电源;关闭时,先关闭输入信号和负载的电源,再关闭COMS电路的电源。
6,COMS电路的使用注意事项 1)COMS电路时电压控制器件,它的输入总抗很大,对干扰信号的捕捉能力很强。
所以,不用的管脚不要悬空,要接上拉电阻或者下拉电阻,给它一个恒定的电平。
2)输入端接低内组的信号源时,要在输入端和信号源之间要串联限流电阻,使输入的电流限制在1mA之内。
3)当接长信号传输线时,在COMS电路端接匹配电阻。
4)当输入端接大电容时,应该在输入端和电容间接保护电阻。
电阻值为R=V0\\\/1mA.V0是外界电容上的电压。
5)COMS的输入电流超过1mA,就有可能烧坏COMS。
7,TTL门电路中输入端负载特性(输入端带电阻特殊情况的处理): 1)悬空时相当于输入端接高电平。
因为这时可以看作是输入端接一个无穷大的电阻。
2)在门电路输入端串联10K电阻后再输入低电平,输入端出呈现的是高电平而不是低电平。
因为由TTL门电路的输入端负载特性可知,只有在输入端接的串联电阻小于910欧时,它输入来的低电平信号才能被门电路识别出来,串联电阻再大的话输入端就一直呈现高电平。
这个一定要注意。
COMS门电路就不用考虑这些了。
8,TTL电路有集电极开路OC门,MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门,它的输出就叫做开漏输出。
OC门在截止时有漏电流输出,那就是漏电流,为什么有漏电流呢
那是因为当三机管截止的时候,它的基极电流约等于0,但是并不是真正的为0,经过三极管的集电极的电流也就不是真正的 0,而是约0。
而这个就是漏电流。
开漏输出:OC门的输出就是开漏输出;OD门的输出也是开漏输出。
它可以吸收很大的电流,但是不能向外输出的电流。
所以,为了能输入和输出电流,它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。
OD门一般作为输出缓冲\\\/驱动器、电平转换器以及满足吸收大负载电流的需要。
9,什么叫做图腾柱,它与开漏电路有什么区别
TTL集成电路中,输出有接上拉三极管的输出叫做图腾柱输出,没有的叫做OC门。
因为TTL就是一个三级关,图腾柱也就是两个三级管推挽相连。
所以推挽就是图腾。
一般图腾式输出,高电平400UA,低电平8MA)2、 RS232和定义 一、RS-232-C RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准,其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会,RS(recommeded standard)代表推荐标准,232是标识号,C代表RS232的最新一次修改(1969),在这之前,有RS232B、RS232A。
。
它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。
常用物理标准还有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。
这里只介绍EIA�RS-232-C(简称232,RS232)。
例如,目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口,就是RS-232C接口。
1.电气特性 EIA-RS-232C对电器特性、逻辑电平和各种信号线功能都作了规定。
在TxD和RxD上:逻辑1(MARK)=-3V~-15V 逻辑0(SPACE)=+3~+15V 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上: 信号有效(接通,ON状态,正电压)=+3V~+15V 信号无效(断开,OFF状态,负电压)=-3V~-15V 以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。
对于数据(信息码):逻辑“1”(传号)的电平低于-3V,逻辑“0”(空号)的电平高于+3V;对于控制信号;接通状态(ON)即信号有效的电平高于+3V,断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V,也就是当传输电平的绝对值大于3V时,电路可以有效地检查出来,介于-3~+3V之间的电压无意义,低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义,因此,实际工作时,应保证电平在±(3~15)V之间。
EIA-RS-232C与TTL转换:EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态,与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。
因此,为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接,必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。
实现这种变换的方法可用分立元件,也可用集成电路芯片。
目前较为广泛地使用集成电路转换器件,如MC1488、SN75150芯片可完成TTL电平到EIA电平的转换,而MC1489、SN75154可实现EIA电平到TTL电平的转换。
MAX232芯片可完成TTL←→EIA双向电平转换。
3、 RS485\\\/422(平衡信号)RS485采用差分信号负逻辑,+2V~+6V表示“0”,- 6V~- 2V表示“1”。
RS485有两线制和四线制两种接线,四线制只能实现点对点的通信方式,现很少采用,现在多采用的是两线制接线方式,这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。
很多情况下,连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。
而忽略了信号地的连接,这种连接方法在许多场合是能正常工作的,但却埋下了很大的隐患,这有二个原因:(1)共模干扰问题: RS-485接口采用差分方式传输信号方式,并不需要相对于某个参照点来检测信号,系统只需检测两线之间的电位差就可以了。
但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围,RS-485收发器共模电压范围为-7~+12V,只有满足上述条件,整个网络才能正常工作。
当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠,甚至损坏接口。
(2)EMI问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于PC机默认的只带有RS232接口,有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路:(1)通过RS232\\\/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号,对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。
(2)通过PCI多串口卡,可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。
RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。
实际上还有一根信号地线,共5根线。
由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点。
即一个主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。
接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。
RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON\\\/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)。
RS-422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mb\\\/s。
其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在 100kb\\\/s速率以下,才可能达到最大传输距离。
只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。
一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mb\\\/s。
RS-422需要一终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。
在矩距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻。
终接电阻接在传输电缆的最远端。
4、 干接点信号二、 模拟信号视频1、 非平衡信号2、 平衡信号三、 芯片1、 封装2、 74073、 74044、 74005、 74LS5736、 ULN20037、 74LS2448、 74LS2409、 74LS24510、 74LS138\\\/23811、 CPLD(EPM7128)12、 116113、 max69114、 max485\\\/7517615、 mc148916、 mc148817、 ICL232\\\/max23218、 89C51四、 分立器件1、 封装2、 电阻:功耗和容值3、 电容1) 独石电容2) 瓷片电容3) 电解电容4、 电感5、 电源转换模块6、 接线端子7、 LED发光管8、 8字(共阳和共阴)9、 三极管2N555110、 蜂鸣器五、 单片机最小系统1、 单片机2、 看门狗和上电复位电路3、 晶振和瓷片电容六、 串行接口芯片1、 eeprom2、 串行I\\\/O接口芯片3、 串行AD、DA4、 串行LED驱动、max7129七、 电源设计1、 开关电源:器件的选择2、 线性电源:1) 变压器2) 桥3) 电解电容3、 电源的保护1) 桥的保护2) 单二极管保护八、 维修1、 电源2、 看门狗3、 信号九、 设计思路1、 电源:电压和电流2、 接口:串口、开关量输入、开关量输出3、 开关量信号输出调理1) TTL―>继电器2) TTL―>继电器(反向逻辑)3) TTL―>固态继电器4) TTL―>LED(8字)5) 继电器―>继电器6) 继电器―>固态继电器4、 开关量信号输入调理1) 干接点―>光耦 2) TTL―>光耦5、 CPU处理能力的考虑6、 成为产品的考虑:1) 电路板外形:大小尺寸、异形、连接器、空间体积2) 电路板模块化设计3) 成本分析4) 器件的冗余度1. 电阻的功耗2. 电容的耐压值等5) 机箱6) 电源的选择7) 模块化设计8) 成本核算1. 如何计算电路板的成本
2. 如何降低成本
选用功能满足价格便宜的器件十、 思考题1、 如何检测和指示RS422信号2、 如何检测和指示RS232信号3、 设计一个4位8字的显示板1) 电源:DC122) 接口:RS2323) 4位3”8字(连在一起)4) 亮度检测5) 二级调光4、 设计一个33位1”8字的显示板1) 电源:DC5V2) 接口:RS2323) 3排 11位8字,分4个、3个、4个3组,带行与行之间带间隔4) 单片机最小系统5) 译码逻辑6) 显示驱动和驱动器件5、 设计一个PCL725和MOXA C168P的接口板1) 电源:DC5V2) 接口:PCL725\\\/MOXA 8个RS2321. PCL725,直立DB37,孔2. MOXA C168P,DB62弯3) 开关量输出信号调理:6个固态继电器和8个继电器,可以被任何一路信号控制和驱动,接口:固态继电器5.08直立,继电器3.81直立4) 开关量输入调理:干接点闭合为1或0可选,接口:3.81直立5) RS232调理:1. LED指示2. 前4路RS232全信号,后4路只需要TX、RX、03. 无需光电隔离4. 接口形式:DB9(针)直立第二部分:软件知识一、 汇编语言二、 C51该部分可以从市场上买到的N种开发板上学到,至于第一部分,需要人来带吧。
为什么要掌握这些知识
实际上,电子工程师就是将一堆器件搭在一起,注入思想(程序),完成原来的这些器件分离时无法完成的功能,做成一个成品。
所需要的技能越高、功能越复杂、成本越低、市场上对相应的东东的需求越大,就越成功。
这就是电子工程师的自身的价值。
从成本到产品售出,之间的差价就是企业的追求。
作为企业的老板,是在市场上去寻找这样的应用;对电子工程师而言,是将老板提出的需求或者应用按照一定的构思原则(成本最低、可靠性最高、电路板最小、功能最强大等)在最短的时间内完成。
最短的时间,跟电子工程师的熟练程度、工作效率和工作时间直接有关。
这就是电子工程师的价值。
将电子产品抽象成一个硬件的模型,大约有以下组成: 1) 输入 2) 处理核心 3) 输出 输入基本上有以下的可能: 1) 键盘2) 串行接口(RS232\\\/485\\\/can bus\\\/以太网\\\/USB) 3) 开关量(TTL,电流环路,干接点) 4) 模拟量(4~20ma、 0~10ma、0~5V(平衡和非平衡信号)) 输出基本上有以下组成: 1) 串行接口(RS232\\\/485\\\/can bus\\\/以太网\\\/USB) 2) 开关量(TTL、电流环路、干接点、功率驱动) 3) 模拟量(4~20ma, 0~10ma,0~5V(平衡和非平衡信号)) 4) LED显示:发光管、八字 5) 液晶显示器 6) 蜂鸣器 处理核心主要有: 1) 8位单片机,主要就是51系列 2) 32位arm单片机,主要有atmel和三星系列 51系列单片机现在看来,只能做一些简单的应用,说白了,这个芯片也就是做单一的一件事情,做多了,不如使用arm来做;还可以在arm上加一个操作系统,程序既可靠又容易编写。
最近三星的arm受到追捧,价格便宜,以太网和USB的接口也有,周立功的开发系统也便宜,作为学习ARM的产品来说,应该是最好的;作为工业级的控制,是不是合适,在网友中有不同的看法和争议。
本公司使用atmel ARM91系列开发的1个室外使用的产品,在北京室外使用,没有任何的通风和加热的措施,从去年的5月份到现在,运行情况良好。
已经有个成功应用的案例。
但对于初学者来说,应该从51着手,一方面,51还是入门级的芯片,作为初学者练还是比较好的,可以将以上的概念走一遍;很多特殊的单片机也是在51的核的基础上增加了一些I\\\/O和A\\\/D、D\\\/A;也为今后学习更高一级的单片机和ARM打下基础。
再说了,哪个老板会将ARM级别的开发放在连51也没有学过的新手手中
在51上面去做复杂的并行扩展是没有必要的,比如,扩展I\\\/O口和A\\\/D、D\\\/A等等,可以直接买带有A\\\/D、D\\\/A的单片机;或者直接使用ARM,它的I\\\/O口线口多。
可以使用I2C接口的芯片,扩展I\\\/O口和A\\\/D、D\\\/A,以及SPI接口扩展LED显示,例如:MAX7219等芯片。
市面上一些比较古老的书籍中还有一些并行扩展的例子,如:RAM、EPROM、A\\\/D、D\\\/A等,我觉得已经没有必要去看了,知道历史上有这些一回事就行了; 这知识,是所有产品都具备的要素。
所以要学,再具体应用。
开关电源是不是把直流变成交流,再把交流变成直流
为什么要变来变去的呢
现在,大多数的外设都使用开关电源进行变压。
虽然开关电源具有体积小,工作效率高,稳压效果好等特点,但是由于开关电源是直接与市电相连的,市电电压的变化和浪涌都可能造成开关电源的损坏。
开关电源的电路较为复杂,不少爱好者对电源损坏束手无策,其实,只要我们对它有一定的了解,维修起来也并非难事。
开关电源的原理大致相同,在这里,我们以HP 3748打印机配套的开关电源无电压输出为例,来讲解开关电源的工作原理与故障检查的方法。
了解工作原理 如果要学会排除开关电源的故障,我们得对其工作原理以及哪些元件易损坏有个了解(图1、2)。
当市电从输入端输入时,首先到达由电容和电感组成L型或π型滤波电路进行滤波,以消除市电中的浪涌电压和干扰信号,提高电源质量。
同时,在市电输入端还串接有保险管,当电源发生短路性故障时,保险管熔断,避免故障扩大化。
并且,现在大多数的开关电源输入端还并有压敏电阻。
这种电阻当电压正常时,阻值为无穷大,不影响电路的工作。
而一旦电压过高,压敏电阻将短路,使通过保险管的电流增大,保险管熔断,避免了因高压致其他元件损坏。
经过滤波后的交流电经二极管桥式整流电路和高压大容量电容滤波后,生成300V的高压直流电压,之后该电压经电阻降压和简单稳压后送入振荡控制电路以生成振荡信号,生成的振荡信号通过电源振荡管放大后,配合高频变压器,会被转变为低压交流电压,低压交流电压再经过一次整流滤波后,就可以生成各种可供设备使用的低压直流电了。
另外,在主电压输出端,还设有电压采样反馈电路,将当前电压反馈回振荡控制电路,一旦主电压由于负载变化而产生电压漂移时,振荡控制电路将改变振荡脉宽,以保证输出电压的稳定性。
同时,当负载短路时,采样反馈信号也会及时通知振荡控制电路,停止电压的输出,避免电源因过载而损坏。
故障检测的方法 对开关电源有了一个基本了解后,我们来看看故障的检测与维修方法。
首先应观察电源保险管是否损坏。
如保险管损坏,不能急于更换,必须要先检查电源是否存在短路现象。
方法:用万用表的电阻挡测试电源保险管后的交流端(如图3测试点一),其正常电阻应在数十千欧姆以上,如电阻为零,则说明电源存在交流短路现象。
另外,我们还应重点检查电源的交流滤波电容是否损坏;同时如果有压敏电阻的话,还应检查这一电阻。
如上述测试结果正常,我们接着应检测电源的四个整流二极管(测试点二)。
在正常状态下,二极管的正向电阻为数k(用万用表×1k挡测试),反向电阻接近无穷大。
如发现测试结果不正常,则需更换。
顺着排查下来,接着要做的是测试电源的直流电阻这一部位(测试点三),其正常电阻也在数k,如电阻为零,则说明存在直流短路。
造成直流短路的原因比较多,像滤波电容短路性损坏、电源振荡管损坏,振荡集成块及外围电路部分损坏都可能造成短路现象。
在此,需要说明的是在更换电源振荡管之前,必须确定振荡集成块及外围电路正常,否则会造成电源管的再次损坏。
排除了开关电源上述问题后,说明故障大多存在于振荡控制电路、采样反馈电路或负载上。
这时,我们应先检查振荡集成块的供电电路是否正常(测试点四),其正常的电压应该在10V左右(特别提醒:由于测试电压应在通电情况下进行,而电源板上有高压的市电,因此要特别注意人身安全,不可尝试直接触摸电源的任何部分)。
如该点无电压或电压很低,首先要检查降压电阻是否损坏;其次再检查振荡集成块和其外部的供电电路是否正常。
如外围电路未发现故障,建议更换振荡集成块。
当然,有时候电源不能正常输出电压也有可能是由于负载短路使电源保护造成的。
对这款电源而言,我们只须将输出线拔除,检查输出电压是否正常(测试点五),即可确定故障部位。
前面的故障排除后,最后还应该检查反馈电路部分,一般来说这部分故障主要集中在光电耦合器和其放大电路上,要特别注意。
总结 当然,上述方法并不能解决电源所有的问题,但对于开关电源日常较容易出现的一些问题还是行之有效的。
希望通过这次介绍,能起到一个抛砖引玉的作用,对大家解决开关电源中遇到的小问题有所帮助。
怎样学开关电源
我从事显示器和电视机的开关电源的设计,经典的开关电源先学习Flyback方式的(反激式),其它的方式可以先放放,不着急学习。
但是,开关电源中最重要的是磁性器件,它的特性要掌握,可以学习一些电感的测量方法,变压器单品的一些测量方法,这个搞懂了,有利于你开发变压器,这点非常非常重要。
开关型稳压电源研制 毕业设计
摘要随着电力电子技术的告诉发展,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,进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代,进入90年代开关电源相继进入各种电子、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开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。
开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关晶体管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制IC和MOSFET构成。
开关电源和线性电源相比,二者的成本都随着输出功率的增加而增长,但二者增长速率各异。
线性电源成本在某一输出功率点上,反而高于开关电源,这一成本反转点。
随着电力电子技术的发展和创新,使得开关电源技术在不断地创新,这一成本反转点日益向低输出电力端移动,这为开关电源提供了广泛的发展空间。
目 录第一章绪论……………………………………………………………11.1 开关电源的基本概念……………………………………………………11.2 开关电源的发展……………………………………………………………21.2.1 开关电源的发展状况……………………………………………………21.2.2 开关电源的技术追求和发展趋势…………………………………………31.3 开关电源的技术动态和要点…………………………………………………41.4 小节…………………………………………………………………………………5第二章开关电源的基本分类和工作原理………………………………62.1 开关电源电路基本分类……………………………………………………62.1.1 选择开关电源…………………………………………………………62.1.2开关电源的分类……………………………………………………………62.2 开关稳压电源的基本工作原理……………………………………………92.2.1 TOPSwitch系列单片开关电源的工作原理……………………………92.2.2 TOPSwitch-Ⅱ的性能测试…………………………………………………102.2.3 开关稳压电源的工作原理………………………………………………112.2.4四种反馈电路的基本类型 ………………………………………………132.2.5 单片开关电源的两种工作模式…………………………………………142.3 小节………………………………………………………………………………14第三章小功率通用开关稳压电源的研制………………………………153.1性能特点及技术指标………………………………………………153.2 TOP224P型的管脚功能……………………………………………… 153.2.1 TOP224P的工作原理……………………………………………163.3 开关电源电路中的关键元器件的选择与设计……………………………203.3.1 TL431型可调式精密并联稳压器………………………………………203.3.2 线性光耦合器PC817………………………………………………213.3.3 瞬态电压抑制器…………………………………………223.3.4快恢复及超快恢复二极管……………………………………………233.4 开关电源的设计原理……………………………………………243.4.1 开关电源的的工作原理及电路图……………………………………243.4.2电磁干扰滤波器…………………………………………263.5反激式单片开关电源的基本原理…………………………………………263.6高频变压器的设计和绕制方法………………………………………….283.6.1 单片开关电源高频变压器的设计要点…………………………………283.6.2高频变压器的绕制注意事项……………………………………………293.7输出整流滤波电路的设计………………………………………… 293.7.1输出整流电路的设计………………………………………293.7 .2输出滤波电路的设计…………………………………………303.8计算机设计单片开关电源的程序流程图…………………………………303.9单片开关电源设计方法和步骤…………………………………………343.10 小节…………………………………………40第四章 开关电源设计的总结…………………………………414.1设计实验结果分析………………………………………414.2设计试验总结…………………………………………41附录一…………………………………………42附录二…………………………………………43附录三………………………………………44附录四…………………………………………45参考文献…………………………………………46致谢…………………………………………47



