吳 迪

(遼寧朝陽(yáng)師范高等?？茖W(xué)校，遼寧朝陽(yáng) 122000)

恒壓電源［1］在船舶供電、工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，24V、5A恒壓恒流電源是針對(duì)上述領(lǐng)域的供電特殊性及特殊供電要求而設(shè)計(jì)的。

1 恒壓源技術(shù)指標(biāo)

(1)輸入電壓:AC220V±20%;DC100-265V。

(2)輸出電壓:DC24V5A。

(3)電壓精度:≤0.5%。

(4)電壓調(diào)整率:≤1%。

(5)電流調(diào)整率:≤1%。

(6)絕緣電阻:輸入對(duì)外殼≥200MΩ(DC1000V);輸入對(duì)輸出≥200MΩ(DC1000V);輸出對(duì)外殼≥200MΩ(DC250V);

(7)工作溫度:－20～+50℃

2 電路構(gòu)成及工作原理

整個(gè)設(shè)計(jì)由四部分構(gòu)成，見圖1。

圖1 整機(jī)電路

如圖1所示，U1、U3將200～400 V的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4 V的直流電壓，U2將200 V的直流電壓轉(zhuǎn)化為360 V的直流電壓［2］。

當(dāng)市電正常是220 V交流電經(jīng)過(guò)D1整流，R1限浪涌并經(jīng)C1濾波形成300V左右的直流電壓，在經(jīng)過(guò) C2、L1、L2、C3、C4、C11進(jìn)行電磁干擾抑制后再一次進(jìn)行濾波后為電壓轉(zhuǎn)換器U1供電，U1采用LAMBDA公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的DC/DC專用模塊PH150S280-24，該模塊將300 V直流電轉(zhuǎn)化為24 V直流電，經(jīng)過(guò)隔離二極管D2向負(fù)載供電，24 V建立后，經(jīng)過(guò)R6加于光電耦合器OPT1使之控制可控硅SC1導(dǎo)通，限浪涌元件失去作用，提高電源效率［3］。

當(dāng)某種原因引起市電斷開后，后備直流電源200 V經(jīng)過(guò)U2(PF500A-360)轉(zhuǎn)變成360 V的直流電壓，該電壓經(jīng)過(guò) C2、L1、L2、C3、C4、C11進(jìn)行電磁干擾抑制后再一次進(jìn)行濾波后為電壓轉(zhuǎn)換器U3供電，U3(PH150S280-24)將360 V直流電轉(zhuǎn)化為24 V直流電，經(jīng)過(guò)隔離二極管D3向負(fù)載供電［4］。

圖1中R3、R5可精確調(diào)節(jié)輸出電壓。D2、D3為隔離二極管，使兩路電源不互相干擾。C8為輸出濾波元件，確保輸出電壓精度［5］。

3 電源性能測(cè)試

3.1 穩(wěn)壓輸出特性

測(cè)試條件［6］:輸入電壓:DC200 V;輸出電壓:24 V;負(fù)載可調(diào)。在以上條件下，對(duì)輸出電壓和紋波電壓進(jìn)行測(cè)試，其數(shù)據(jù)見表1:

表1 輸入電壓為DC200 V時(shí)，輸出電壓與紋波電壓的測(cè)試數(shù)據(jù)

經(jīng)測(cè)試，在恒壓條件下測(cè)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

測(cè)試條件:輸入電壓:AC220V;輸出電壓:24 V;負(fù)載可調(diào)。在以上條件下，對(duì)輸出電壓和紋波電壓進(jìn)行測(cè)試，其數(shù)據(jù)見表2:

表2 輸入電壓為AC220 V時(shí)，輸出電壓與波紋電壓的測(cè)試數(shù)據(jù)

3.2 電壓調(diào)整率S v(交流供電條件下)

S v=(V os－ V omin)/V os=(23.98 －23.80)/23.98=0.75%

V os為額定輸入電壓條件下的滿載輸出電壓;V omin為拉偏輸入電壓條件下的滿載輸出電壓。

3.3 電流調(diào)整率S i(交流供電條件下)

S i=(V o－ V min)/V o=(24.15 －23.98)/24.15=0.7%

V o為額定輸入電壓條件下的空載輸出電壓;V min為額定輸入電壓條件下的滿載輸出電壓。

3.4 輸出效率η

200 V直流供電效率:

η =P o/P i=121.82/136.45=89.28%

市電供電效率:

η =P o/P i=121.25/133.45=90.85%

3.5 輸出波形

波形圖見圖2～4。

圖2 空載波形

圖3 200 V直流供電滿載波形

圖4 220 V交流供電滿載波形

4 模塊參數(shù)

設(shè)計(jì)中使用的三個(gè)模塊均采用LAMBDA公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的專用模塊

DC/DC 模塊U1、U3(PH150S280-24):

(1)輸入電壓:DC200V-400V0.94A

(2)輸出電壓:DC24V6.3A

AC/DC模塊U2(PF500A-360):

(1)輸入電壓:AC85V-265V7A

(2)輸出電壓:DC360V1.4A

5 結(jié) 論

電源設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過(guò)某科研單位近一年的使用，沒發(fā)現(xiàn)任何問(wèn)題，滿足設(shè)計(jì)要求。

［1］Ned Mohan，Tore M.Undeland，William P.Robbins.Power Electronics:Converters，Applications and Design［M］.Hoboken:Wiley，2002.

［2］Keith Billings.Switch-mode Power Supply Handbook［M］.New York:McGrwa-Hill Inc，1999.

［3］張占松.開關(guān)電源原理與設(shè)計(jì)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［4］王擎宇.基于TL494的逆變電源的設(shè)計(jì)與制作［J］.遼寧師專學(xué)報(bào)，2009(2):81-82.

［5］王春會(huì).新一代開關(guān)電源芯片SG3525工作原理剖析［J］.遼寧師專學(xué)報(bào)，2009(4):23-25.

［6］陶秀梅.單片集成開關(guān)電源設(shè)計(jì)與應(yīng)用技巧［J］.遼寧師專學(xué)報(bào)，2008(3):89-91.