随着电子技术的发展,电子设备对电源的要求更加灵活多样,小型化和低成本化促使电源朝着轻、薄、小和高效率方向发展。传统的晶体管串联调整稳压电源虽技术成熟,但存在体积大、效率低等问题,难以满足电子设备发展需求,因此开关型稳压电源迅速发展。
主要技术指标
交流输入电压:AC220V±20%。
直流输出电压:4~16V可调。
输出电流:0~40A。
输出电压调整率:≤1%。
纹波电压:Up≤50mV。
显示与报警:具有电流/电压显示功能及故障告警指示。
基本工作原理 220V交流电压经过EMI滤波及整流滤波后得到约300V直流电压,加到半桥变换器上,用脉宽调制电路产生的双列脉冲信号驱动功率MOS管,通过功率变压器的耦合和隔离作用在次级得到准方波电压,经整流滤波反馈控制后可得到稳定的直流输出电压。
各组成部分主要功能
工作频率设定:工作频率对电源的体积、重量及电路特性影响大,需根据元器件及性价比等因素进行优化设计,本例为fs = 50kHz。
磁芯选用:选用R2KB铁氧体材料制成的EE型铁氧体磁芯,确定工作磁感应强度Bm = 0.15T,通过计算确定磁芯型号,如本例中根据输出功率等参数计算后选定EE55磁芯。
交流EMI滤波及整流滤波电路:开关器件工作在高频通断状态会产生电磁骚扰,在设备电源线入口处安装由带有IEC插头电网滤波器和PCB电源滤波器组成的电源滤波器,可切断电磁干扰传播途径。交流输入220V时采用桥式整流电路,为防止接通电网瞬间产生的浪涌冲击电流损坏元件,在整流桥前加入由电阻R1和继电器K1组成的输入软启动电路。
半桥式功率变换器:采用半桥式变换电路,工作频率50kHz,Q4和Q5功率管及C34和C35电容器在初级一侧交替导通、截止,在高频变压器初级绕组N1两端产生幅值为U1/2的正负方波脉冲电压,能量通过变压器传递到输出端,Q4和Q5采用IRFP400功率MOS管。
功率变压器
以现场可编程门阵列FPGA为核心控制部件,基于超高速硬件描述语言VHDL在Xilinx公司的SpartanⅡE系列的XC2S100E芯片上编程实现。
系统硬件部分
FPGA最小系统板:主要扩展了外部数据存储器。
数据采集部分:由压力传感器、信号的前级处理和A/D转换部分组成。
人机交互界面:为键盘输入,点阵式液晶显示。
软件功能:基于VHDL语言实现全部控制功能,包括基本的称重功能、显示购物清单的功能,还增加了时钟、过载提示、欠量程提示、语音提示等创新功能。整机系统结构简单,使用方便,功能齐全,精度高,具有一定的开发价值。
用反相器组成的单频率音响电路:由CMOS与非门和反相器及电阻、电容组成,当控制端A为高电平时,低频振荡器产生矩形波,音频振荡器产生方波使蜂鸣片发出声响,振荡频率约为1KHz,可通过改变R1的阻值或C1的容量调节。若需要较大音量,可采用扬声器并加一级三极管放大器;用CMOS或非门代替与非门,蜂鸣片发声条件会改变。
两种频率交替的音响电路:由三个振荡器组成,可发出“滴 - 嘟、滴 - 嘟”两种音调交替的声响,工作原理可通过画出电路中各点波形来理解。
包括调频发射机及其主要技术指标、单元电路设计与调试(如LC正弦波振荡器、变容二极管调频等)、整机设计举例以及整机电路的装调与测试等内容。例如在设计过程中需要计算主振回路元件值、调频电路元件值、调制信号的幅度等,通过示波器等工具进行测试和调试。
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