電源電路
關注創建者：電子工程世界EEWorld 創建時間：2021-07-14
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電源口防雷電路設計需要注意的因素
防雷電路的設計應滿足規定的防護等級要求，且防雷電路的殘壓水平應能夠保護后級電路免受損壞。
在遇到雷電暫態過電壓作用時，保護裝置應具有足夠快的動作響應速度，即能盡早的動作限壓和旁路泄流。
防雷電路加在饋電線路上，不應影響設備的正常饋電。例如，采用串聯式電源防雷電路時，防雷電路應可通過設備滿負荷工作時的電流并有一定的裕量。
防護電路在系統的最高工作電壓時不應動作。通常在交流回路中，防護電路的動作電壓是交流工作電壓有效值的2.2～2.5倍，在直流回路中，防護電路的動作電壓是直流額定工作電壓的1.8～2倍。
防雷電路加在饋電線路上，不應給設備的安全運行帶來隱患。例如，應避免由于電路設計不當而使防雷電路存在著火等安全隱患。
在整個饋電通路上存在多級防雷電路時，應注意各級防雷電路間有良好的配合關系，不應出現后級防雷電路遭到雷擊損壞而前級防雷電路完好的情況。
防雷電路應具有損壞告警、遙信、熱容和過流保護功能，并具有可替換性。
下面分別給出交流電源口和直流電源口的防雷電路設計指導。
交流電源口防雷電路設計
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交流電源口防雷電路
交流電源口防雷電路
上圖是一個兩級的交流電源口防護電路：
G1和G2為氣體放電管
Rvz1～Rvz6為壓敏電阻
F1和F2為空氣開關
F3和F4為保險
L1和L2是退耦電感。
電路原理簡述如下：
第1級防雷電路為具有共模和差模保護的電路，差模保護采用的壓敏電阻。共模保護采用壓敏電阻和氣體放電管串聯。第1級防雷電路的通流能力較高，通常在幾十kA（8/20us）。
展開 在VT1截止時，L2中沒有感應電壓，直流供電輸人電壓又經R1給C1反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導通，再次翻轉達到飽和狀態，電路就這樣重復振蕩下去。這里就像單端反激式開關電源那樣，由變壓器Ｔ的次級繞組向負載輸出所需要的電壓。
自激式開關電源中的開關管起著開關及振蕩的雙重作從，也省去了控制電路。電路中由于負載位于變壓器的次級且工作在反激狀態，具有輸人和輸出相互隔離的優點。這種電路不僅適用于大功率電源，亦適用于小功率電源。
５．推挽式開關電源
推挽式開關電源的典型電路如圖六所示。它屬于雙端式變換電路，高頻變壓器的磁芯工作在磁滯回線的兩側。電路使用兩個開關管VT1和VT2，兩個開關管在外激勵方波信號的控制下交替的導通與截止，在變壓器Ｔ次級統組得到方波電壓，經整流濾波變為所需要的直流電壓。
這種電路的優點是兩個開關管容易驅動，主要缺點是開關管的耐壓要達到兩倍電路峰值電壓。電路的輸出功率較大，一般在100-500Ｗ范圍內。
６．降壓式開關電源
降壓式開關電源的典型電路如圖七所示。當開關管VT1導通時，二極管VD1截止，輸人的整流電壓經VT1和L向Ｃ充電，這一電流使電感Ｌ中的儲能增加。當開關管VT1截止時，電感Ｌ感應出左負右正的電壓，經負載RL和續流二極管VD1釋放電感Ｌ中存儲的能量，維持輸出直流電壓不變。電路輸出直流電壓的高低由加在VT1基極上的脈沖寬度確定。
這種電路使用元件少，它同下面介紹的另外兩種電路一樣，只需要利用電感、電容和二極管即可實現。
７．升壓式開關電源
升壓式開關電源的穩壓電路如圖八所示。當開關管VT1導通時，電感Ｌ儲存能量。當開關管VT1截止時，電感Ｌ感應出左負右正的電壓，該電壓疊加在輸人電壓上，經二極管VD1向負載供電，使輸出電壓大于輸人電壓，形成升壓式開關電源。
８．反轉式開關電源
反轉式開關電源的典型電路如圖九所示。
展開 后來同事指點說，解決這個問題需要增加緩啟動電路，也叫軟啟動電路。
同事繼續解釋道：
這個電路的供電是由一個PMOS控制通斷的，軟啟動的設計是讓PMOS的導通時間變緩，電路上的做法是在PMOS的柵極和源極之間接一個合適的電容，PMOS的導通時間就會變緩了。
作者聽了同學的解答之后，在PMOS的柵極和源極之間接了一個電容，發現開機沖擊電流降下來了。
試了幾個不同容值的電容，對應的效果不一樣。最后作者選了一個合適的電容換上去，電池的開機沖擊電流降到了2.6A：
可惜作者在文章中沒有給出具體的原理圖。
不過從作者的描述來看，差不多就是我之前寫過的《帶軟開啟功能的MOS管電源開關電路》。只是電路參數有區別，能通過的電流、能承受的耐壓等不一樣，但是軟啟動的原理是一樣的。
作為上面案例的補充，讓我們重溫一下MOS管電源開關電路軟啟動的原理。下面用來講解的電路，以5V的電壓為例，一般控制1A左右的電流的通斷，已經大批量使用：
▲ 本文要講解的電路
電源開關電路，經常用在各“功能模塊”電路的電源通斷控制，是常用電路之一。
本文要講解的電源開關電路，是用MOS管實現的，且帶
軟開啟功能，非常經典。
既然帶“軟”開啟功能，不妨把這個電路理解為一個“軟”妹紙，讓咱們深入去了解她吧！
一、電路說明
電源開關電路，尤其是MOS管電源開關電路，經常用在各“功能模塊”電路的電源通斷控制，如下框圖所示：
▲ 框圖中“1個MOS管符號”代表“1個完整的MOS管電源開關電路”
在設計時，只要增加一個電容（C1），一個電阻（R2），就可以實現軟開啟（soft start）功能。
展開 我們經常看到很多非常經典的運算放大器應用圖集，但是這些應用都建立在雙電源的基礎上，很多時候，電路的設計者必須用單電源供電，但是他們不知道該如何將雙電源的電路轉換成單電源電路。在設計單電源電路時需要比雙電源電路更加小心，設計者必須要完全理解這篇文章中所述的內容。
1．1 電源供電和單電源供電
所有的運算放大器都有兩個電源引腳，一般在資料中，它們的標識是VCC＋和VCC－，但是有些時候它們的標識是VCC＋和GND。這是因為有些數據手冊的作者企圖將這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區別。但是，這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候，需要參考運放的數據手冊，特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
絕大多數的模擬電路設計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器，比如圖一左邊的那個電路，一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一般是正負15V，正負12V和正負5V也是經常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的，還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。
單電源供電的電路(圖一中右)運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC＋，地或者VCC－引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運放的輸入引腳上，這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓，運放的輸出電壓以虛地為中心，擺幅在Vom 之內。
有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運放的數據手冊中會特別分別指明Voh 和Vol 。需要特別注意的是有不少的設計者會很隨意的用虛地來參考輸入電壓和輸出電壓，但在大部分應用中，輸入和輸出是參考電源地的，所以設計者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容，用來隔離虛地和地之間的直流電壓。
展開 3~25V電壓可調穩壓電路
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10A 3~15V穩壓可調電源電路
無論檢修電腦還是電子制作都離不開穩壓電源，下面介紹一款直流電壓從3V到15V連續可調的穩壓電源，最大電流可達10A，該電路用了具有溫度補償特性的，高精度的標準電壓源集成電路TL431，使穩壓精度更高，如果沒有特殊要求，基本能滿足正常維修使用，電路見下圖。
10A 3~15V穩壓可調電源電路
其工作原理分兩部分，第一部分是一路固定的5V1.5A穩壓電源電路，第二部分是另一路由3至15V連續可調的高精度大電流穩壓電路。
第一部分的電路非常簡單，由變壓器次級8V交流電壓通過硅橋QL1整流后的直流電壓經C1電解電容濾波后，再由5V三端穩壓塊LM7805不用作任何調整就可在輸出端產生固定的5V1A穩壓電源，這個電源在檢修電腦板時完全可以當作內部電源使用。
第二部分與普通串聯型穩壓電源基本相同，所不同的是使用了具有溫度補償特性的，高精度的標準電壓源集成電路TL431，所以使電路簡化，成本降低，而穩壓性能卻很高。
圖中電阻R4，穩壓管TL431，電位器R3組成一個連續可調的恒壓源，為BG2基極提供基準電壓，穩壓管TL431的穩壓值連續可調，這個穩壓值決定了穩壓電源的最大輸出電壓，如果你想把可調電壓范圍擴大，可以改變R4 和R3的電阻值，當然變壓器的次級電壓也要提高。
變壓器的功率可根據輸出電流靈活掌握，次級電壓15V左右。橋式整流用的整流管QL用15-20A硅橋，結構緊湊，中間有固定螺絲，可以直接固定在機殼的鋁板上，有利散熱。
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內部電源復位電路：
?Codec芯片 - CJC8972的特性：
DAC信噪比91 dB（“A”加權），THD-81.2dB在48 kHz，1.8V
ADC信噪比92.7 dB（“A”加權），THD -82dB在48 kHz，1.8V
可編程ALC /噪聲門
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內部電源復位電路：
?Codec芯片 - CJC8911的特性：
在48kHz，1.8V下；DAC信噪比：91dB，THD：-81.2dB
在48kHz，1.8V下；ADC信噪比：92.7dB，THD：-82dB
可編程ALC /噪聲門
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