开关电源的制作与检测（精选10篇）

开关电源的制作与检测 第1篇

本文介绍一种通用性较强、成本低廉的便携式电源系统设计与制作, 系统具有两种供电模式, 可采用外接电源供电, 也可由内置锂电池供电, 系统最终输出电压均为3V, 两者同时存在时, 优先选择外接电源供电。具有两种外接电源接口, 电源适配器和USB接口, 两者同时使用时, 电源适配器具有优先权。本系统可广泛应用于各种便携式设备, 有较强的实用性和较好的市场前景。

电源模块外形封装如图1。

电源系统原理框图如图2, 由输入选择电路选择外接电源的供电方式, 电源输入的电压值为4.5～6伏, 有外接电源时, 直接经3.3V稳压器稳压后输出, 如果电池电量不足时, 同时通过锂电池充电电路对锂电池进行充电;没有外接电源时, 由锂电池供电, 经3.3V低压差线性稳压器稳压后输出, 供电选择电路根据是否有外接电源, 选择由外接电源供电或者锂电池供电。

二、电路设计

1. 输入选择电路

输入选择电路用以实现对外接供电电源的选择, 本设计中采用目前主流的USB供电以及电源适配器供电两种方式, 以适应不同的供电环境, 外接电源的供电电压需在4.5V～6V之间, 当两者共同存在时, 适配器具有优先权, 具体实现方法如图3, 分以下三种情况:

●只有电源适配器供电, PMOS管截止, 输入电压经D1降压后, 给后级电路供电, D1采用肖特基二极管, 导通压降约为0.3V;

●只有USB供电, PMOS管导通, D1用于防止USB接口通过电阻R2消耗电能;

●两者同时存在, PMOS管截止, 电源适配器输入电压经D1降压后, 给后级电路供电。

2.锂电池充电管理电路

锂电池充电电路采用CN3052锂电池充电芯片, CN3052可以对单节锂电池进行恒流或恒压充电, 只需要极少的外围元器件, 可编程设定充电电流, 恒压充电电压为4.2V。并且符合USB总线技术规范, 非常适合于便携式应用的领域。

应用电路如图4, 只需要很少的外部元件, 输出电压4.2V, 精度可达1%, CE为芯片使能端, 高电平有效。绿色LED用于指示电池是否处于故障状态, 红色LED用于指示是否处于充电状态。本设计中TEMP管脚接到地, 未使用温度检测功能。R4用于设定恒流充电电流, 计算公式为:

本设计中R4为10KΩ, 充电电流为180m A。

3. 电池输出稳压电路

因锂电池电量不同时, 输出电压可在大约3.5～4.3V之间变动, 采用低压差线性稳压器 (LDO) 对电池输出电压进行稳压, 经稳压后输出恒定的3.3V电压, 本设计采用TPS76333稳压芯片, 只需极少的外围元件, 使用方便, 此稳压芯片最大可输出150m A电流。电路图如图5所示。

4. 外接电源稳压电路

因电池供电时, 经LDO电路稳压后, 输出电流有限, 当有外接电源时, 稳压方式采用SPX1117-3.3V稳压器进行稳压, 输出电流可达800m A。电路图如图6所示。

5.供电选择及输出电路

如图7所示, 分以下三种情况:

只有外接电源, 未接锂电池时, 电源输入电压经SPX1117-3.3V稳压器稳压, 输出3.3V电压。

只有锂电池, 无外接电源时, 电池输出电压经TPS76333稳压, 输出3.3V电压经D2降压后输出, D2为肖特基二极管, 最终输出电压为3V左右。

两者同时存在时, D2截止, 由外部电源供电, 输出3.3V电压。

6. 系统整体电路

系统整体电路如图8所示。

三、实物制作

采用单面布线, 设计完成的PCB布线图, 如图9。

单面板制板完成效果图, 如图10。

焊接完成的电路板如图11所示。

开关电源的制作与检测 第2篇

1.印制电路板的制作

实习过程中，我首先进行印制电路板的制作，具体步骤如下： 第一步，使用Protel设计PCB板。

首先，新建原理图库文件并设计：先要点击【Document】选择【schematic library】,在原来的库里找到类似的进行编辑修改，这样比较省时省力一些。找到相似的元件后我要注意，要把粘贴到【schematic library】里面进行的引脚等其他部分进行编辑和修改。设计完成后保存，回到【schematic document】中，找到自己做好的元件双击添加。

其次，新建原理图文件并设计：打开Protel 软件点击【New document】选择【schematic Document】,新建一个原理图纸，设置原理图图纸大小为“A4”。然后回到建好的原理图图纸页面，在任意位置，双击页面对照图纸来选择相应的符号，在原理图页面对照图纸画好原理图，双击的标示改好。在画原理图的时候特别要注意，导线的节点不能忘记标注，要修改属性，检查电气规则等。原理图中的集成电路，有些在库中找不到，需要自己画好添加到库中然后调用到原理图上。

然后，新建PCB文件并设计。在【New document】选择【PCB document】,将工作层面调至Keep Out Layer，并画出电路板电气边界。生成网络表后，打开网络表点击以NET结尾的文件进行检查，检查错误，直到修改无误把焊盘修改为合适大小。之后导出并在电路板电气范围内排布，元件比较多排布元件比较麻烦，所以要与足够的耐心摆放元件以便最后出的图比较规整。手工布线清晰明了布线完成时要仔细检查。虽然经过一段很复杂的过程但当最后看见自己的成果时真的存在一种喜悦。然后设置点击【design rules】选择【routing layers】之后在【top laver】右侧选择单面层或双面板然后点击OK直接生成。

最后，自动布线。我在实习所做的是单层印制板，布线之前要做的是修改封装。先新建【new document】->【PCB document】 ,设计封装要调至【top overlay】 层进行设计。下次再设置封装的时候，就可以调用封装库，终于有的封装修改成自己想要的大小。

第二步，制作PCB板。

我们采用热转印法来制作PCB板。首先我将原理图打印在热转印纸上，再将打印在转印纸上的原理图热转印到印制板上，然后根据原理图在印制板上的大小来裁板，并进行打磨处理。将板上的碳粉磨掉，打孔涂松香油水。然后将绘制好的电路板用转印纸打印出来，师傅特别强调注意滑的一面向自己。之后用专用的裁板机裁剪覆铜板到合适的大小，裁剪时特别会主意留点余量不要小了，再用木工砂纸打磨使边界光滑平整。

把打印好的转印纸有字的一面平铺到覆铜板上，有铜的一面用透明胶固定一个边再进行转印电路板。将打印好的电路板裁剪成合适大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐好后把覆铜板放入热转印机，放入时一定要保证转印纸没有错位。次转印电路板得经过2-3次才能很牢固的转印在覆铜板上。热转印机事先就已经被师傅预热温度设定在160-200摄氏度。由于温度很高在操作时候一直强调要我们注意安全。在腐蚀线路板之前我检查一了下电路板有些地方没有转印完整，若有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补，然后就可以腐蚀了。等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时将线路板从腐蚀液中取出清洗干净，一块线路板就腐蚀好了。要时刻注意腐蚀的进度，特别在线宽小的时候腐蚀，刚完成就要马上拿开并去冲洗干净。

腐蚀之后钻孔，钻孔一般用0.8mm钻头。在钻的时候会特别的小心也会不耐烦因为太用力会把空钻大。至此热转印已经完成了，用木工细砂纸打磨把铜线上的墨粉除去。不要除去的部分，保留作为阻焊层来保护电路板。打磨后就是焊接了，焊接调试完成后可以用加层膜来保护电路板涂上油漆，这是线路板预处理。钻孔完后用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉用清水把线路板清洗干净。水干后用松香水涂在有线路的一面为加

快松香凝固，然后我们用热风机加热线路只需2-3分钟使松香凝固。最后一步就是焊接电子元件，焊接完板上的电子并通电检查制成的板是否好用。

2.印制电路板的检测

对于电路板的检查内容主要是：要对检查机开始自动检查时所弹出画面进行检查。画面红框表示检查机报出不良，检查员目视画面，参照作业指导票进行逐点确认，确认不良或疑似不良的点击“NG”按钮，确认误报点击“OK”。具体检测步骤如下：

第一步，对检查机的前期操作，按下设备右侧的绿色检查（INSPECT）按钮，开始自动检查并弹出画面。对于画面红框表示检查机报出不良，我们要目视画面，参照作业指导票进行逐点确认。

第二步，确认不良元件或疑似不良元件的点击“NG”按钮，确认误报点击“OK”。确认结束后取出印制电路板。重点目视去二人且多角度进行，先观察印制板是否有元器件缺失；元器件是否存在装置误差；有没有元件引脚沾锡不良，桥接，焊锡缺乏等。或者焊料过多凝成锡球，印制板有污染物，引脚浮起，引脚伸出过长，焊锡过多等。

第三步，要防止管脚翘起有不良流出，再确认OK后再回路号上点蓝色标识点。检查完毕后按照《PCB板检印图》在规定位置加盖检印。检完一箱PCB板则要及时填写质量保证卡的相应内容，操作员在质量保证卡的备注栏内加盖无铅印。检出不良按照《不良品理流程》进行标示处理。退出检查界面，单击页面中的“结束”按钮依次退出。关闭电脑，关闭设备电源开关。

最后，看印制电路板经回流炉后，有没有缺件、多件、锡球、偏移、侧立、碑立、反贴、极反、错件、坏件、桥连、虚焊、错误标识、无焊锡、少焊锡、多焊锡、浮起、IC引脚浮起、IC引脚弯曲、XYθ偏移量数据输出等错误；手动目视放大镜检测设备主要检测基板上集成块的引脚的虚焊或腿翘，通过将观测结果与实际结果进行比较，就可以知道印制电路板的好坏。

3.实习体会与感想

通过这段时间的实习，使我对Protel99SE软件更加熟悉。也让我更加掌握印刷电路板的制作设计。对于以后的社会中技术应用有很大的帮助。这次实训带给我太多的感触，它让我知道工作上的辛苦和事业途中的艰辛。让我知道了实际的工作并不像在学校学习那样轻松。人非生而知之，虽然我现在的知识结构还不是很好但是我知道要学的知识，一靠努力学习，二靠潜心实践。没有实践学习就是无源之水无本之木。在实际操作中经常会出现各种各样的问题，然而它们不是简单就能解决的。你会感觉到烦躁与不安，所以这就需要学会冷静与坚持。这次实习我真正感觉到步入社会后我们要学的东西很多，差距还是有的，专业知识的欠缺、动手能力不足等等，我也知道这不是一两天能够学会的，不过我坚信我能做到这一点。有些东西是要自己去摸索的，有些东西是要从理论中去发现用于实际。从开始的制图，就让我学到了要想做好一件事并不是那么的简单，要用实际去证实它。只是一味的学习理论，那也是远远不够的，没有实际的体验，发现不了自己的动手能力，这都需要理论与实际相结合。更需要头脑和双手的配合。

开关电源的制作与检测 第3篇

关键词:DSP;开关磁阻电机;检测与控制

一、基于DSP的SRM磁链特性的检测

磁链的计算采用数值方法,数值方法对相电流信号和相电压信号进行离散采样,借助计算机,通过数值计算方法求出各个时刻的磁链值。

(一)系统参数设置

基于DSP的SR电动机磁链检测装置中,DSP是整个系统的控制核心,PWM单元为功率开关sl提供开通信号,ADC单元在绕组通电后由霍尔电压和电流传感器实时采样相绕组端电压和电流值,SCI单元将采集到的电压电流数据传送到上位机,CSP芯片TMS320F2812时钟频率为150MHz,运行速度快,支持多组中断,在数据采集和电机控制系统有广泛应用。

(二)实验步骤

SRM和机械夹紧装置固定在同一工作台上,当转子通过机械夹紧装置固定在某一位置后,DSP的PWM单元发出导通信号,绕组中电流逐渐上升,绕组一端串有大功率小阻值电阻,限制绕组电流上升速度和最大值。测量时

1.给SRM一相绕组通一小电流,使电机位于平衡位置,机械夹紧装置将电机固定在此位置,作为测试起点。

2.闭合开关S,给电容C充电,使其两端电压达到24V,断开开关S:

3.DSP输出PWM信号导通功率开关S1,电容两端电压加到相绕组上,ADC单元采样放电过程绕组电压,电流瞬时值,并暂存在数据存储区,采样完成关断S1,SCI单元将数据发送到上位机:

4.绕组充分放电后保证初始磁链,(0)=0),在同一位置采样多组数据:

5.松开夹紧装置,将转子位置转过5度,再将转子夹紧,重复2～4步骤;

6.采样完成,根据式2对采样的电压和电流信号计算,绘制不同转子位置下的磁链特性曲线:

(三)DSP资源配置

DSt'的EV单元通用定时器3的周期寄存器T3PR值设置电机绕组通电周期,通用定时器1的周期寄存器T1PR值设置电压电流ADC采样周期,采样1000组数据。EVA设置为数字量输入通道,ADC模块为同步采样模式,排序器级联,EVA触发启动ADC转换,两个通道分别采样电流量和电压量。

设置ADC采样周期为50us。当PWM端口输出功率器件开通信号后,定时器从零开始连续增计数;当计数值等于周期寄存器的值时,定时器溢出,触发ADC单元进行电压电流信号采样和转换:转换完成后进入ADc中断子程序,在.ADC中断子程序中存储采样结果,并且记录已采样数据个数;当采样个数达到要求后(电压电流采样数据为1000组1,定时器停止计数,相绕组关断,再利用scI模块将数据传送至上位机。

二、开关磁阻电机的控制方式及特点

(一)SR电动机的运行特性

SR电动机运行速度低于∽。(第一临界速度)的范围内,为了保证max和I不超过允许值,采用改变电压、导通角和触发角中任一个或任两个,或者三者同时配合控制。当SR电动机在高于u。范围运行时,在外加电压、导通角和触发角都一定的条件下,随着转速的增加,磁链和电流将下降,转矩则随着转速的平方下降。为了得到恒功率特性,必须采用可控条件。但是外施电压最大值是由电源功率变换器决定的,而导通角又不能无限增加(一般不能超过半个转子极距)。因此,在电压和导通角都达最大时,能得到的最大功率的最高转速sc。被称之为“第二临界转速”。

当转速再增加时,由于可控条件(电压和导通角)都已经达到极限,转矩将随转速的二次方下降。开关磁阻电机一般运行在恒转矩区和恒功率区。在这两个区域中,电机的实际。

运行特性可控。通过控制条件,可以实现粗实线以下的任一实际运行特性。而在串励特性区,电机的可控条件都已达极限,电机的运行特性不再可控,电机呈现自然串励运行特性,故电机一般不会运行在此区域。

(二)SR电动机的控制方式

当给定电动机,电机的结构参数是一定的。若要改变电机转矩大小,只有改变SRM的控制参数定子绕组电压us,开通角e.。与关断角e。SRM的控制就是如何合理改变这三个控制参数以达到运行要求。根据改变控制参数的不同方式,SRM有3种控制模式,即角度位置控制(Angular Position Contr01.简称APC、电流斩波控制(CurTent Choppin~Control,简称CCC)与电压控制(VoltaireCon-trol,简称VC)。

APC是电压保持不变,通过改变开通角和关断角调节电机转矩大小,适合电机较高速区,但是对于每一个由转速与转矩确定的运行点,开通角与关断角有多种组合,每一种组合对应不同的性能,具体操作比较复杂,且难以得到满意的性能。

CCC一般应用于电机低速区,是为限制电流超过功率开关元件和电机允许的最大电流而采取的方法,CCC实际上是调节电压的有效值。与APC类似,它也可以随转速、负载要求调节开关角。

VC是在固定的开关角条件下,通过调节绕组电压来控制电机转速。它分直流侧PWM斩波调压、相开关斩波调压与无斩波调压。无斩波调压是通过调节整流電压以响应电机转速要求,在整个速度范围内只有一个运行模式,即单脉冲方式。

对于小功率SRD,为简化控制和减低成本,可采用电压斩波。通常用作斩波的脉宽调制信号的频率选为l～2.5赫兹。由这样信号控制的:PWM功率变换器输出矩形电压。脉冲加在根据转子瞬时位置应通电的相绕组两端。电压脉冲宽度的改变,相当于改变相绕组上的平均电压,从而实现转矩的无级调速。

参考文献:

[1]吴建华.开关磁阻电机设计与应用[M].北京:机械工业出版社,2000.

可编程遥控开关设计与制作 第4篇

目前,市场上已经大量出现了各种遥控开关,但都不具备编程能力,只是把手动的开关变成无线遥控的操作方式。为了让电气设备的开关控制电路更加灵活通用,让电气设备的操控更加方便,特意设计制作了可编程遥控开关这一产品。本文阐述的可编程遥控开简单实用,不仅能用于对电气设备的遥控,而且能够对开关编程完成复杂的逻辑控制,具有PLC的基本功能,比较适用于家用电器和电气控制设备的遥控。本文将从产品的技术要求、硬件电路设计制作、软件设计和应用展望四个方面进行阐述。

1 可编程遥控开关的技术要求及功能

可编程遥控开关的应用定位于家用电器和工业电气控制设备。因此,可编程遥控开关的技术要求为 :开关输出设计成4路继电器输出类型 ;开关带负载能力设计为3A/220V ;采用STC12C5608AD型单片机编程实现开关的各种工作方式 ;可灵活定制多种开关工作方式,如点动、自锁、互锁和顺序等多种工作方式,并用拨码开关设定当前工作模式 ;开关工作电压9V ;有RS232串口,支持MODBUS RTU通信协议,可接入工控网络 ;开关控制方式为四键遥控器无线控制和串口MODBUS RTU协议控制。

可编程遥控开关的主要功能 :可以用四键遥控器无线遥控开关,并可通过对单片机编程预制开关的多种工作模式,如点动、自锁、互锁和顺序等多种工作方式。点动方式,4路继电器J1/J2/J3/J4不能同时工作,只能其中一路点动工作。如按紧遥控器A键J1接通,松开A则断开J1,J1/J2/J3/J4不能同时独立工作,该工作模式适用于电动门等应用场合。自锁方式,4路继电器J1/J2/J3/J4能独立工作 , 不相互干扰,按遥控键吸合相应继电器,如按一次A键J1接通 , 再按一次A键J1断开,B、C、D同样,四路可独立通断,各个键的操作只会与对应的继电器有效,不影响其它继电器,该工作模式可应用如灯具的控制等。互锁方式,4路继电器J1/J2/J3/J4交替吸合,如按A键,J1接通并锁定一直接通,再按B键断开J1,J2接通并锁定一直接通,C键、D键依此类推,四路互锁,只能有一路接通,该工作模式可应用如电风扇档位开关电路等。顺序工作方式,按下A键J1/J2/J3/J4继电器立即接通并保持,按下B键J1/J2/J3/J4继电器立即断开,按下C键J1/J2/J3/J4继电器按5秒间隔顺序接通并保持,按下D键J1/J2/J3/J4继电器按5秒间隔逆序断开,该工作模式应用在多台电气设备顺序控制的场合。除此之外,可按用户要求编程,使开关在接收到遥控器不同的按键后,4路继电器J1/J2/J3/J4按照程序设计的特殊方式工作。

2 可编程遥控开关的硬件设计与制作

可编程遥控开关,有四键遥控器和可编程开关两个部分。可编程开关的电路框图,如图1所示,由无线接收与解码电路、单片机系统电路、继电器输出电路和RS232串口电路组成。

无线接收与解码电路,主要器件包括无线接收模块和PT2272M4非锁型解码芯片,无线接收模块接收来四键遥控器发出的无线信号,并通过非锁型解码芯片解码输出四位数字信号D0/D1/D2/D3,D0-3与遥控器的四个按键状态一致,如按下A/B/C/D四键中的A键时则D0输出1,D1-3输出0,松开A键时D0-3输出全0。

单片机最 小系统电 路,包括STC12C5608AD型单片机、电源电路、晶振电路和复位电路等,即能够维持单片机工作的最简电路。可对单片机编程设计,在可编程开关中预设多种功能,如点动、自锁、互锁和顺序等多种工作方式,并可通关过拨码开关设定当前工作模式。单片机通过P10/P11/P12/P13接收解码器的4位输出信号D0/D1/D2/D3,通过单片机程序处理后,由P14/P15/P16/P17输出四路控制信号,以按照当前工作模式控制4路继电器开关输出。

四路继电器输出电路,接收单片机的P14/P15/P16/P17输出信号,经PNP型三极管驱动电路控制4个继电器J1/J2/J3/J4的输出状态,继电器线圈为DC5V,触点可用于3A/220V电路,为了增强负载电流的通过能力,减少发热量,电路在制作时220V的所有网络全部强化处理。

RS232串口电路,核心芯片 采用MAX232,不仅能够作为与上位机进行通信的端口,还能够通过串口下载程序到可编程开关。

3 可编程遥控开关的软件设计

可编程遥控开关的单片机程序设计将实现 :点动工作方式、自锁工作方式、互锁工作方式和顺序工作方式四种预设功能 ;另外,在可编程开关的单片机中编写通信程序,以支持工业广泛使用的MODBUS RTU协议与上位机通信。可编程遥控开关的主程序流程,如图2所示。

可编程遥 控开关初 始化函数 为Init_Kai Guan(),主要完成 输入输出 端口初始化、定时器初始化、串口通信初始化等。Kai Guan_Mode() 函数识别 开关设定的 当前工作 模式,通过模式 判断选择switch(Kai Guan_Mode()) 进入可编程 开关相对 应的工作 模式。点动模式 函数为Kai Guan_Out1(),自锁模式函 数为Kai Guan_Out2(),互锁模式 函数为Kai Guan_Out3(),顺序模式 函数为Kai Guan_Out4(),这些函数识别遥控信号并处理后输出,完成可编程开关的四种逻辑控制功能,用户只需要设置拨码开关就能选择进入相对应的工作模式运行。

4 总结和展望

高压开关柜母排选型制作工艺 第5篇

【关键词】高压开关柜；母排；选型制作

前言

目前，在我国大多数发电厂和变电所中，人们一般都会采用高压开关柜母排作为输配电系统的导体，这样不仅可以有效的满足交直流回路大电流的输送要求，还能够使得输配电系统用的稳定性和可靠性得到进一步的增强，从而使得电力资源输送的质量得到有效的提高。而且随着科学技术的不断发展，在对输配电系统进行建设施工的过程中，也将许多先进的设备和技术应用到其中，这就使得高压输配电系统用的性能得到了一定的优化。不过，在不同的环境条件，人们对高压开关柜母排的规格和安装方法存折一定的差异，因此为了保证高压开关柜母排的工作性能可以满足输配电系统运行的相关标准，我们在对其进行制作的过程中，就要对高压开关柜母排选型制作工艺进行严格的要求。下面我们就简单的介绍一下高压开关柜母排选型制作工艺的相关内容

1、母排规格的选择

在对输配电系统进行建设施工的过程中，人们一般都会采用高压开关柜母排作为其中主要的导体。不过在不同的环境条件下，人们对高压开关柜母排的规格和型号要求也就存在着一定的差异，在对其进行制作的过程中，就要对母排的规格进行选择，以确保输配电系统的正常运行。目前，我们在对高压开关柜母排规格进行选择的过程中，所提出的要求有很多，其中主要的要求有以下几种：

1.1我们在对进线柜母排选择时，进线柜母排的电流不得小于水平母排的电流。

1.2在输配电系统中，人们为了保证系统的正常运行，就在其中设置多个馈电回路，这样就有效的提高了输配电系统在运行过程中的稳定性和可靠性。而在单个馈电回路中，人们为了满足断路器额定电流的输送的相关要求，就要按照电流值的大小，来对其高压开关柜母排的规格进行选择，而不是根据输配电系统中的整定值或者互感器来对型号进行选取。

1.3而在多个回来中的母排选型的过程中，人们主要是根据主母排的电力和额定分散系数乘积来对其进行判断。其中我们所谓的额定分散系数则是指，输配电系统设备中一部分或者一个框架单元结构中的若干主电路结构，在某一时间段所有电路中电流通过的最大值和设备选的部分的额定电流之间的比值。它在人们对整个高压开关柜母排型号规格选择的过程中都有着十分重要的作用。

1.4上下两个断路器的馈电柜，选排时只需满足各自的电流来选，比如，一台柜子有两个断路器（上下排列），其额定电流为1000A，总电流是2000A，选排时就可以从各自的断路器引一条60*8的排到水平母排。而按分散系数来定的话电流为2000*0.9=1800A。2（60*8）的电流是1750A。

1.5如果一台馈电柜的电流加起来超过进线柜的电流，那垂直排的规格不能超过水平母排的规格。

2、工艺过程

在对高压开关柜母排规格进行选择完成以后，我们就要对其进行相关的安装处理，不过我们在对高压开关柜母排进行制作前，必须要对其工艺过程进行全面的了解，只有这样才能有效的保证高压开关柜母排的正常运行。目前，我们在对高压开关柜进行制作时，所设计到的工艺过程主要有以下几点。

2.1母线的制作

2.1.1按所确定的长度尺寸取料（留有余量）并去毛刺。

2.1.2矩形母排应矫正平直，矫正后，应无明显锤痕、伤痕和凹坑等缺陷，切断面应平整。

2.1.3矩形母排的搭接连接及开孔，应在多工位母排加工机或数控母排冲孔机上进行，开孔后去毛刺，孔的周围不应有凹凸不平现象。

2.1.4母排接头螺孔的直径大于螺栓直径1mm，钻孔应垂直、不歪斜，螺孔间中心距离的误差应为±0.5mm。

2.1.5根据母排的搭接要求和需要进行搪锡，将铜母排用回丝擦干净，用0#砂纸将母线表面打光，然后将其浸入氯化锌溶液中，浸泡三至五分钟，母线表面目视呈白色时，取出母排置于搪锡槽中浸泡三至五分钟，时间长短视母线大小而定，搪錫后取出母排并用毛刷清除其表面的锡粒，使之表面光洁。将母排置于水中冷却，然后用洗洁精清洗母排，并用水冲洗干净、晾干。

2.1.6按母排的走向对母排进行弯曲。母排折弯要先进行定位，然后在多工位母排加工机或数控弯曲机上进行弯曲，弯曲时只可冷弯，不可热弯。

2.1.7母排折弯时应符合下列规定：母排开始弯曲处距最近绝缘子的母排支持夹板边缘不应大于0.25L，但不得小于50mm。

分支母线开始弯曲处距主母线连接位置不应小于30mm；矩形母排应减少直角弯曲，弯曲处不得有裂纹及显著的折皱，母排的最小弯曲半径应符合的规定。

2.1.8在液压机上的压花专用模具进行压花，母排压花面应均匀清晰。

2.1.9母排采用螺栓固定搭接时，连接处距绝缘子的支持夹板边缘不应小于50mm；上片母排端头与下片母排平弯开始处的距离不应小于30mm。

2.1.10母排扭转90°时，其扭转部分的长度应为母排宽度地2.5倍～5倍。

2.1.11母排的接触面加工必须平整、无氧化膜。经加工后其截面减少值；铜母排不应超过原截面的3%；铝母排不应超过原截面的5%。

2.1.12制作完毕后的母排就其安装的位置，应在该母排的醒目位置做好标识。

2.1.13水平母排在产品出厂前应作试排安装。有安装螺栓要求的，必须在母排相应位置上配齐。

2.2涂色母线

2.2.1母线涂刷颜色要求按规定执行。

2.2.2单层母线的所有面、多层母线的所有可见面均应涂漆。

2.2.3母排与螺栓连接处，母排与元件连接处及所有距离连接10mm以内的地方不涂漆，漆膜要求均匀，色泽一致，界限清楚，同一元件同一侧各相母线涂漆界限应相同，高低相差不得超过5mm。

2.2.4母排涂漆色时应在安装前按规定要求涂好，待干透后再装，以免污染电器元件及其它零件。

2.3工艺收尾

2.3.1清理现场，保持工艺场地和设备的卫生清洁。

2.3.2检查母线的搪锡质量。母线表面锡层均匀、光滑，不得有露底及其它缺陷。

2.3.3检查母排的涂色是否均匀、一致。

2.4其它事项

2.4.1搪锡槽每星期六清理锡渣等杂物，保证搪锡槽清洁。

2.4.2塑料盘中的氯化锌溶液为保证其质量，每半月更换一次。

2.4.3为确保母线搪锡质量，搪锡后不装的母线为防止碰坏或刺伤表面，要妥善存放保管。

2.4.4做好工艺设备的安全检查，并加强日常维护和保养。

2.4.5工位器具要经常维护和保养。

2.4.6操作人员应戴好劳动保护用品，精心操作，避免人身事故和损伤工件。

3、结束语

总而言之，在当前社会解决发展的过程中，电力资源的安全生产和质量保证，在目前我国电力生产工作中有着十分重要的作用，因此在对高压开关柜母排进行制作时，对其自身的型号规格进行选择是很重要的，这样不仅可以对输配电系统的性能进行一定的优化，还能保证电力资源的质量，从而推动我国社会经济的发展。

参考文献

[1]刘志安.非敞开式12kV开关柜安全隐患整改[J].农村电气化，2012 （02）

[2]袁和刚，罗强，王明，官学彪.无线测温技术在高压开关柜监控中的应用研究[J].电子技术，2011 （12）

开关电源的制作与检测 第6篇

一、LED光源的基本特性

家用LED光源一般均为白光LED，在2000年时，白光LED的光效已达25流明/瓦，目前我们从著名的LED制造厂商美国科锐公司(CREE)的有关资料了解到，其公司生产的XR-E系列的白光LED，驱动电流在350mA～1A之间，在350mA时发光效率可达到100流明/瓦，完全可以用作家用照明。通常白光LED在350mA工作电流时的电压为2.8～3.9V之间，典型值为3.3V，反向击穿电压为5V，可视角为90°，温度系数为-4mV/℃。用4个这样的LED就可以做成一个家用LED灯，其照明效率达400流明/瓦，可达到8W荧光灯的发光效率。

二、家用LED电源的设计与制作

性能指标要求：工作电压为AC187～265V，输出电压为自适应6～13.5V，可以随意2～4个白光LED串联使用，输出电流为350mA，带短路保护。

1. VIPer12A芯片简介

由意法半导体公司(ST)生产的VIPer12A是一个8引脚的芯片，外型如图1所示。VIPer12A是一个单封装的产品，在同一颗芯片上整合了一个专用电流式PWM控制器和一个高压功率场效应MOS晶体管，其内部原理如图2所示，VDD为芯片供电电源，FB为反馈控制端，其余为场效应晶体管的漏极和源极，控制器工作频率为60kHz。通过反馈端FB的控制，来进行脉宽调制，从而达到稳压的目的。

这种器件的设计方式可以减少组件数量，降低系统成本，简化电路板设计。因此，这个产品家族广泛用来设计离线开关式电源，VIPer12A产品具有：自动热关断、防止输出短路导致击穿故障的打嗝(HICCUP)保护模式、保证低负载条件下低功耗的突发模式、高压启动电流源以及低待机功耗(小于1W)等良好的特性。

2. 原理设计

首先我们用VIPer12A设计成一个离线式开关电源，采用光电隔离、单端反激式拓扑结构，如图3所示，VIPer12A内带一个PWM控制器和一个高压MOSFET(场效应管)，当PWM控制输出为高电平时，场效应管导通，变压器TF初级开始储能，输出电压由变压器次级的输出电容C5来维持，由于工作频率较高，所以输出电容不需要太大;当PWM控制输出为低电平时，场效应管截止，变压器次级开始向负载释放能量，同时对输出电容进行充电，整个过程通过光电耦合U2的反馈支路进行控制。考虑到输出电压太高会引起VIPer12A本身损耗增大、发热损坏，所以本电路应用低成本的双运放U4 (LM358)中的一个(U4:2)设计成电压控制环路，使该电源输出最高电压控制在13.5V左右，能够快速有效地保护电源工作在可控范围内。同时为了控制LED的功耗，我们又用双运放U4的另一个设计成电流控制环路，使LED工作在恒流350mA左右，以满足LED的工作要求，限制其自身功耗，双环路的控制可以提高本电源的可靠性和稳定性，为防止产生自激，两个环路各自增加了RC补偿网络。本设计电路如图3。启动时由芯片的高压源产生激磁电流，使输出建立电压，同时变压器辅助绕组随输出也建立电压，给VIPer12A供电，开始正常工作，RS为电流取样电阻，同时有过载保护作用。

3. 变压器设计与制作

本电源的核心是设计变压器，可以通过相关的设计工具或估算来进行，由于工作在60kHz，使用的磁芯都为铁氧体材料，选择磁芯可参考以下公式：

其中：

Pt (变压器的标称输出功率) =Pout=0.3513.5≈5W

Ko (窗口的铜填充系数) ≈0.2

Kc (磁芯填充系数) =1 (对于铁氧体)

Fos c该LED灯电源工作频率，为60kHz

Bm (变压器磁通密度) =1500Gs

J (电流密度) =5A/mm2，为变压器工作效率按90%估算

Aw为窗口面积，Ae为磁芯的有效截面积

考虑到绕线空间, 选择窗口面积大一些的磁芯，查有关手册：

选用日本Nicera EI19铁氧体磁芯，初始导磁率为2300, EI19铁氧体磁芯，有效截面积Ae=23mm2，它的窗口面积Aw=55mm2

EI19的功率容量乘积为：

Ap=AeAw=0.230.55=0.12c m4>0.031c m4, 满足计算要求 (实际选择后还需验证调整) , 图4为变压器引脚及外形图。

变压器各绕组的计算与电源工作方式、电源输入电压范围、工作频率、脉冲占空比等诸多因素有关，过程较为复杂，而且结果不是唯一的，这里只把某一计算结果列出。

初级线圈P1, P2为直径0.16mm的高强度漆包线，112匝，初级电感量为2.0mH;

辅助线圈B1, B2为直径0.12mm的高强度漆包线，50匝;

次级线圈(输出绕组)S1, S2为直径0.32mm的高强度漆包线，30匝。

由于本变压器体积较小，主要考虑安全绝缘工艺，先绕辅助绕组，加一绝缘层，再绕初级绕组，加三层绝缘，最后绕次级绕组，外包绝缘层，注意同名端不能弄错。

需要注意的是，辅助绕组是提供在电源启动后提供芯片电源的，由于VDD的正常范围为9～38V，根据单端反激式电源的工作方式，该绕组与输出绕组同名端极性相同，它的计算依据次级线圈匝数和电压来确定，也就是说，辅助线圈与次级线圈的匝数比就是辅助电压与输出电压之比，当输出电压在6～13.5V变化时，辅助电压VDD必须在9～38V的范围内，否则该电源的性能指标就达不到设计要求。如图5所示。

4. PCB板设计

本电源设计成长方形，可以与光源的散热结构组装在一起，做成类似于小日光灯的家用照明灯，图6为PCB板及元件布置图：

当然根据LED灯具要求，也可以设计成园型，做成灯头型的。

三、测试与分析

测试具体分二步进行，先使用模拟负载，再接实际LED光源，电源输入端接功率表，具体结果见表1。

当输出短路时，电源打嗝保护正常，当输出为13.6V，电源输入功率为6.3W，其电源效率为13.60.338/6.3=73%，效率较高;当电源调为AC187V和AC265V时，负载测试数据同表1。

从测试结果看，电源的工作完全满足设计要求，实际接2～4个LED工作在恒流状态，而超过4个LED时电源开始进入恒压限流状态，起到保护作用，实际中如果设计制作不当，电源可能提前保护，不能正常工作，可直接用功率高一档输出的VIPe r22A芯片代替原来的VIPe r12A芯片，该电源成本不足10元，非常有利于LED照明的推广，随着白光LED光效的不断提高，散热结构的成本同时也为下降，加上寿命长，几乎无需维护，普遍使用LED照明的时代已为期不远。

开关电源的制作与检测 第7篇

许多电子爱好者们在DIY时, 常常需要一个能输出大电流、性能优良的直流稳压电源, 并且希望这个直流稳压电源还能够比较方便的根据自己的需要随时改变输出电压的大小。本文介绍一款采用MP1593制作的DC-DC稳压电源, 这款DC-DC稳压电源的体积很小, 但它能提供2A甚至最高达3A的输出电流, 并且其性能指标非常好, 完全可以满足电子爱好者们在DIY时的要求, 下面就原理及实际制作等方面的一些问题做一个详细的介绍。

二、MP1593的结构及工作原理简介

MP1593是美国MPS公司 (Monolithic Power Systems, Inc) 研制生产的一款降压型 (Stepdown) DC-DC器件, 它采用8 pin小型SOP封装, 体积很小, 只有5mm4mm1.5mm大小。该IC允许输入的电压范围从4.75~28V, 输出电流最高可达3A, 其最高工作效率可达95%。该IC典型的数据为:当输入12V, 输出为5V, 且电流达到2.5A时, 其工作效率为90%。在这样高电压差、大电流的情况下, 该IC连续工作24小时也无需加装任何散热器, 可见其功耗非常之小。另外, 该集成电路的外围电路也十分简单, 非常容易应用。

图1是MP1593典型的外部应用电路及部分内部原理图。

该集成电路的工作原理简述如下。

输入电压Vin从集成电路的pin 2端进入, 这时如果在pin 7 (Enable) 端加高电平 (+5V左右) , 则IC被启动进入到工作状态。在时间Ton (导通时间) 内, 输入电压通过导通的MOS管V1从IC的pin 3端输出, 加在电感L1的左端, 该电压经过L1与电容C5组成的滤波电路向负载RL供电, 同时在电感L1上储存了电能。在时间Toff (关断时间) 内, MOS管V1处于关断状态, 这时, 在储能元件电感L1上产生的自感电压为左负右正, 因此加在二极管D1上的电压是正向偏置电压, 致使二极管导通, 于是, 电感L1与二极管D1及负载RL形成了一个放电回路, 电感L1上储存的电能向负载RL释放, 以提供负载RL所需的电能。电路中各点的波形如 (图2) 所示。

输出电压Vout的稳压控制过程简述如下。

电阻R1与R2组成的分压电路从输出电压Vout端取出采样电压, 然后通过pin 5端送到IC内部的误差电压放大器Y3的反相输入端, 与IC内部设置的加在同相端的基准电压1.22V进行比较, 从而使误差电压放大器Y3的输出电压Ua产生相应的变化, 此电压Ua被送到IC内部的电流比较器Y2的反相输入端;另一方面, IC内部电阻R'通过对输出回路中的电流进行采样, 取得一个采样电压。此电压经电流传感放大器Y1进行放大后得到电压Ub, 此电压被送到电流比较器Y2的同相输入端。这两个电压Ua和Ub共同决定了电流比较器Y2的输出电压Uc的大小, 而电压Uc就是IC内部的逻辑电路的输入控制信号。通过逻辑电路的控制, 改变MOS管V1的通断相对时间长短, 也就是改变了电感L1上的充电和放电时间的长短, 即Ton (导通时间) 和Toff (关断时间) 的相对长短, 从而改变了电感上平均电压的大小, 也就是改变了输出电压Vout的大小, 最终实现了对输出电压Vout的稳压控制。整个稳压过程实质上是一个反馈控制过程。从以上所述的稳压控制过程中, 我们看到:只要改变外部电阻R1与R2的比值, 就可以改变采样电压的大小, 从而也就改变了输出电压Vout的大小, 事实上, 该电路就是通过调节电阻R1与R2的比值来实现对输出电压Vout大小的调节。

MP1593各管脚的功能定义如表1所示。

三、MP1593实际的应用电路图及一些设计要点

采用这颗IC设计+5V电源的实际应用电路如图3所示。

对这个电路的设计, 有几点说明如下:

1. 这里用的电阻、电容等元件都是采用贴片型的元件。采用贴片型元件的好处:一是可以使整个电路的体积做的很小, 二是为了让各元件排列得很紧凑, 以避免元件之间连接线过长而导致引入外部的干扰使得电路工作不稳定。

2. 电容C4、C5不能用电解电容, 而必须采用多层陶瓷介质贴片电容 (即MLCC电容) , 最好是采用X7R型或X5R型的贴片电容, 因为这种电容滤波效果较好, 能确保输出电压Vout的纹波电压较小。

3. C2必须采用X7R型的贴片电容, 同时还要尽可能靠近MP1593, 以确保使得从输入端引入的高频干扰减到最小。

4. D1必须采用正向电流大于3A的肖特基二极管 (Schottky barrier diode) 以确保当IC内部的MOS管V1关断时, 电感L1能快速的向负载提供足够大的电流。

5. R3、R4、R5必须采用误差为1%的贴片电阻, 以确保输出电压Vout的精度。R4、R5串联使用也是为了更方便的调节Vout, 使其精度达到预定的要求。

6. L1采用绕线式工字型贴片电感, 其额定工作电流必须达到2A以上。

7. 电阻R1、R2组成串联分压电路从12V电压分出大约5V左右的电压给pin 7端作为该电路的启动信号。电路中所使用的所有元件的型号规格参数如表2所示。

四、结束语

在采用集成电路MP1593设计直流稳压电源时, 有以下几点值得注意:

1. 如果输出的电压不是+5V而是+3.3V、+1.8V或者其它输出电压, 这时在设计MP1593的应用电路时, (图3) 中的某些元件的参数是需要进行调整的, 如:L1、D1、C6、R3、R4、R5、R6都需要根据输出电压的大小而重新选择适当的参数。如何选择参数?可参考MPS公司发布的MP1593的IC规格书的最新版本文件:MP1593 Datasheet Rev 2.0.pdf。

2. 在PCB布线时, 必须注意地线的排布方法。一般要求将输入部分的地线与输出部分的地线分别各自在一点汇总后再相互连接起来, 且汇总地点尽可能靠近MP1593的pin 4 (GND) 端。

3. 在PCB布线时, L1、D1、C3必须在一点进行连接并且与MP1593的pin3端连接的线段要尽可能短一些, 粗一些。

4. 在PCB布线时, L1、D1、C4这几个元件在PCB板上所围成的面积要尽可能的小一些, 实际上就是要求将这几个元件尽量排布得相互靠近些。

开关电源的制作与检测 第8篇

该型电源车故障检测设备的开发与研制正是在这种情形之下提出来的。它通过实时采集电源车在运行过程中的关键节点数据，并经过处理器的处理与判断，做出诊断结果，具有快速性、准确性和比较高的可靠性。

1 系统总体设计

为了实现该设备设计的功能，系统主要由数据采集与调理模块、控制平台、数据处理与人机界面三大模块组成，如图1所示。

该设备配有专门设计的数据采集接口，可以与电源车控制电路系统进行匹配连接，便于数据的采集。

数据采集与调理模块的功能在于采集电源车关键节点的数据，经变换处理使之成为数据量。由于所采集信号的数量和种类比较多，包括模拟量、开关量、数字量及串行通信数据，因此需要不同的转换电路进行相应的处理。例如模拟量经过信号整形后送入A/D转换通道，开关量送入电平转换通道，如图2所示。

控制平台是整个设备的控制核心，以89S52单片机作为处理器，通过外接数据存储器与程序存储器共同工作。数据信号在经过数据采集与调理模块处理之后送入该模块，由单片机接口送入数据存储器。该模块同时还配有真空荧光显示屏VFD(Vacuum Fluorescent Display)显示器和键盘进行人机交互。由于电源车的使用环境比较复杂，因此采用VFD显示器以适应复杂环境下的使用。

数据处理与人机界面模块即单片机软件，在信号处理后，通过故障诊断知识库进行故障诊断，检测电源配电车故障点，人机交互接口程序将检测结果显示在VFD显示器上，并可通过键盘进行检查设置、显示检测结果。随着设备的投入使用，故障诊断知识库还将进行不断的更新以适应不断变换的故障形式。

2 硬件电路的设计

该系统的硬件电路主要包含以下几部分：信号采集电路、A/D转换电路、显示电路和主控电路。

2.1 信号采集电路

由于该设备所采集的信号种类和数量比较多，主要包含开关信号、模拟信号、数字信号及频率信号[3]等，因此，需要针对不同的信号类型，采用不同的方案，设计不同的采集电路来完成信号的准确采样。另外还需要对采集到的信号提取其几何特征、统计特征和时频域特征等，以尽量提取简洁高效的信号。目前，特征提取采用主元分析法[4,5,6]，是为了防止信号在采集过程中因受到干扰而采样失真或者不能采集到信号，并且在硬件上，所有信号采集电路均进行了电磁屏蔽和光耦隔离;软件上采用“看门狗”技术以保证信号的正确采样。

2.1.1 开关信号采集电路

该型电源车的控制核心为柴油发电机组控制器，它的工作电压为24 V，由车载电瓶直接提供。通过在电源车控制电路中检测一些重要节点是否存在24 V电平信号，可以直接知道对应开关的通断，进而判断整个控制电路各模块的工作状况，采集电路如图3所示。

2.1.2 模拟信号采集电路

该型电源车的模拟信号包含220 V电压信号、380 V压信号、电流信号及其他一些模拟量。由于电源车电的电压信号与电流信号都比较大,因此在实际采样电中需要通过电压互感器与电流互感器对其进行降低值的处理,并经过信号整形之后送入模数转换电路进转换电压采集电路如图所示

2.1.3 RS485信号采集电路

该型电源车在控制电路方面做了很大的改进。采用柴油发电机组控制器作为电源车的控制核心，大大减少了控制系统的元器件数目，增强了控制效果，更加智能化。在电源车运行过程中，通过安装于柴油发电机组各处的传感器在线监测相应的参数量值，可以直接获取电源车运行的各项参数。并且在RS485通信芯片MAX485CPA的作用下，通过控制器RS485通信接口与检测设备直接进行通信,为检测设备提供依据，如图5所示。

2.2 A/D转换电路

A/D转换部分在电路中用于对采集的信号进行预处理,该设备的A/D转换器选用ADC0809N,如图6所示。

ADC0809是8 bit逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转转换完的数据。

2.3 显示电路

电源车的工作环境复杂多变，需要适应各地区的气候条件，而且对可靠性的要求很高。作为电源车的随车设备之一，检测仪采用VFD显示器，其显示亮度及分辨率高，且只需很低的驱动电压，另外具有很强的抗干扰能力与耐环境的能力，其接口电路如图7所示。

故障诊断之后，在显示控制器的作用下，人机交互接口程序将检测结果显示在VFD显示器上，并可通过键盘进行检查设置、显示检测结果。

2.4 主控电路

主控电路中选用89S52作为高速处理核心。89S52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微处理器，具有8 KB在系统可编程Flash存储器,在该系统中同时又外接了序存储器，使存储空间大大增大。该处理器使用Atmel公司高密度非易失性存储器制造技术，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程,亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得89S52在众多嵌入式控制应用系统中得到广泛的应用。

主控89S52作为处理核心能够产生系统需要的全部控制信号[7]，保证系统的各个部分能够协调一致地工作。主控电路如图8所示。

89S52单片机作为整个系统硬件电路的核心，连接着设备的各个组成模块。当数据采集模块的信号经过变换成为单片机能够处理的信号之后，送入单片机，由单片机控制送入数据存储器，并将处理结果通过人机交互设备在VFD显示器上反映出来。在该电路中，P10-P13接口用于对程序进行校验，74LS373用于进行模拟通道的选择，并进行锁存。MAX485CPA芯片中有一个驱动器和一个接收器，用于对485信号进行收发与传送。

3 系统软件的设计

该系统的主控软件采用了自顶向下的模块化结构，包括主程序和4个子程序。

3.1 主程序设计

主程序是整个系统的主线，上电复位后，系统即进入主程序。系统上电后首先初始化并对检测设备进行自检。如自检正常，将显示欢迎使用界面，然后进入键盘扫描状态，根据键值散转，完成确定的功能。如果检测仪自检不正常，将显示相应错误信息，用户需根据提示修理检测仪后方可使用。

在主程序设计中，充分考虑到了系统的容错能力，当操作错误时，系统将进行提示。主程序流程如图9所示。

3.2 泵油及预热功能测试子程序

在电源车中，柴油机作为原动力直接关系到电源车的运行，因此在检测设备中首先需要对柴油机工作状况进行检查，测试其泵油及预热模块是否正常工作。柴油机工作正常才可以进行下面的检测，否则检查柴油机问题。

在该子程序模块中，主要实现对柴油机泵油和预热模块的检测。子程序流程图如图10所示。

3.3 同步测试子程序

该型电源车同时配有两台机组，启动过程中一台机组先启动到达额定运行状态，另一台机组启动到达额定运行状态时,在同步控制器的作用下与第一台机组实现同步并联运行。该子程序的功能在于测试在同步过程中相关模块的功能是否正常，主要包含同步控制器电源、分闸电源、滤波器母线及滤波器机组等。程序流程图如图11所示。

4 联调与测试

故障检测设备针对电源车而设计和开发，对于电源车的各类故障进行了分类与建模，并且建立了该型电源车的故障树。当电源车出现故障时，系统会自动提取故障信号进行分析处理，利用已经建立的故障知识库进行诊断与辨识，得出故障类型。

在检测设备的联调测试试验中，通过人为设置不同类型的故障，然后连接检测设备进行测试。检测结果表明，该故障检测设备能够准确地测试电源车的故障，快速、准确，具有较高的可靠性，能够适应不同环境下的测试要求。

本文详细从设计理念、系统结构到软、硬件电路对电源车故障检测设备进行了介绍。与以往对电源车的保障技术相比，该型电源车故障检测设备能够快速、准确地鉴定故障类型，对故障进行定位，具有较高的可靠性。该设备不仅体积小，功耗低，工作稳定，而且保证了较高的移动性能，可作为电源车的随车设备进行装配，完全满足系统设计的要求，必将为电源车更加可靠高效的保障提供支持。在后续的研究工作中还将其功能进行不断扩展。

摘要：随着部队装备向复杂化、智能化方向快速发展,现有维修保障设备已经很难满足保障的要求,为此提出开发一种智能的故障检测设备。通过自动采集电源车在运行中的关键节点数据,并经过信号的处理与判断,实现对电源车故障的在线检测,为使用人员提供技术支持。该设备的硬件电路主要包括信号采集电路、模数转换电路等;软件部分包括主控制程序、同步检测程序等。经过与电源车进行联调测试,验证了该设备的实用性与可靠性。

关键词：检测设备,故障诊断,模数转换,数据处理

参考文献

[1]陈烺中,李为民,王冠男,等.面向对象的防空反导仿真系统研究[J].计算机工程,2007,33(8):219-226.

[2]张强,雷虎民.基于小世界网络的防空反导系统复杂性研究[J].现代防御技术,2010,38(6):1-6.

[3]Yang Bo,Su Yan,Zhou Bailing.New closed-loop drivingcircuit of silicon micromachined vibratory gyroscope[J].Tran-sactions of Nanjing University of Aeronautics&Astronau-tics,2005,22(2):150-154.

[4]TURE M,KURT I,AKTURK Z.Comparison of dimensionreduction methods using patient satisfaction data[J].ExpertSystems with Applications,2007,32(1):422-426.

[5]TAMURA M,TSUJITA S.A study on the number of princ-ipal components and sensitivity of fault detection usingPCA[J].Computers and Chemical Engineering,2007(31):1035-1046.

[6]叶永伟,刘志浩,黄利群.基于PCA的汽车涂装线设备信号特征提取[J].仪器仪表学报,2011,32(10):2363-2370.

开关电源的制作与检测 第9篇

关键词：大功率短波发射机,功率开关控制板,原理分析,测试模版,设计制作

1 前言

我台有四部TBH-552型150kW短波发射机和两部DF100A型100kW短波发射机, 这两种机型发射机使用的功率开关控制板都是同一个规格, 每部发射机都使用了50块功率开关控制板。由于功率开关控制板使用数量比较多, 维护工作量比较大, 为此, 我们通过实践设计制作出了功率开关控制板的测试模板。自从有了测试模板以后, 对功率开关控制板的维护质量和维护效率都有了明显的提高, 给我们的维护工作带来很大的便利。下面分别对功率开关控制板的工作原理和功率开关控制板测试模板的设计、制作进行简单介绍, 供同行参考。

2 功率开关控制板的工作原理

功率开关控制板是功率开关模块的一个重要组成部件, 主要由AC管合断控制电路、DC管合断控制电路、功率模块输出端短路保护电路、DC管工作状态检测及故障保护电路、失步保护电路和开关状态及外电检测电路等电路组成, 功率开关控制板的组成框图及其与64芯插座的连接示意图如图1所示。功率开关控制板还是调制器控制器与功率开关模块之间的连接接口。功率开关控制板与调制器控制器之间的联系是通过两条高绝缘光缆来实现的。其中, 一条光缆用于接收来自调制器控制器中循环调制器板合或断开关管的指令信号;另一条光缆用于传递功率控制板所在功率开关模块工作是否正常的信息。功率开关控制板直接控制着功率开关模块的工作, 对功率开关模块上的两个绝缘栅双极性晶体管 (AC管、DC管) 进行驱动;它还具有对本功率开关模块进行自我检测和实行故障保护的功能, 它能将有故障的功率开关模块从整个调制器电路中脱开, 而不影响整体的工作。

2.1 功率开关控制板的电源

图2是功率开关模块简要控制原理图。在图2中, 来自T1﹑T2变压器的两组12V交流电压分别加至两套整流稳压电路 (一组是三相桥式整流器模块CR6﹑稳压器VR2, 另一组为CR7﹑VR3) 后, 作为功率开关控制板的供电电源, 分别给出供AC管控制电路使用的+12VA和供DC管控制电路使用的+12VB电源。

由图2可见, +12VA电源的地是接至AC管的发射极, 即图中A点, 这表明在功率开关处于正常工作时B点的电位是700V, 则+12VA这组电源相对于A点为+712V;+12VB电源的地是接至DC管的发射极, 即图中B点 (或E18输出端) , 这表明随着DC管在控制通断工作时, B点电压是在700V和0V两个电压上、下跳变, 它使得+12VB电源随着DC管的导通而上跳变为+712V, 又随着DC管的截止而下跳变为+12V。

图2是D F 1 0 0 A型1 0 0 k W短波发射机所使用的功率开关模块简要控制原理图。TBH-522型150kW发射机与DF100A型100kW发射机的功率开关控制板的供电及其控制原理是完全相同的。

2.2 AC管通、断控制电路

图3是AC管控制电路原理。开机后, +12VA电源, 一路通过R2和稳压管VR1使比较器U2的6脚 (反相端) 得到5.1V电压;另一路, +12VA电源经R1对C4充电, 使U2的5脚 (同相端) 电位逐步升高, 经τ=1.1C4R2=0.1ms后, 电位达到6V, 使比较器U2的7脚输出高电平。此高电平加至RS与非门触发器的S端 (置0端) 。在开机时, 由于触发器复位端R的充电网络τ=1.1R4C8=10ms, 速度比较慢。之前, RS与非门触发器Q端已被置为“0”电平, 即使R端充电至高电平, RS与非门触发器Q端输出维持原状态“0”电平。该“0”电平经反相器U5变为“1”电平, 送至AC管栅极, 将AC管接通。

2.3 DC管通、断控制电路

图4是DC管控制电路原理。当某个PSM开关的合闸信号由电信号转为光信号时, 它通过光缆传送到一个对号的光接收器U8。U8收到光后, 其1脚输出低电平, 送到DC管控制电路中的U11的6脚, 使U11的4脚输出高电平, 此高电平加至U11的12脚, 如果模块输出端短路保护电路 (图5) 正常, 模块输出端短路保护电路输出高电平送到U11的13脚, 导致U11的11脚输出低电平, 经反相器U12输出高电平, 将DC管接通。同时, U11的4脚输出的高电平还送到DC管故障检测电路 (图6) 异或门U9的6脚。

2.4 功率开关模块输出端短路保护电路的工作原理

图5为功率模块输出端短路保护电路原理。当功率开关模块的输出端E17和E18之间出现短路时 (见图2) , 通过电阻丝R的电流将急剧加大, 当电阻丝R两端压降大于0.7V时, 光电隔离管U14中的发光二极管导通, 进而使三极管也随之导通, 三极管集电极5脚输出低电平, 这个低电平信号对定时器U10进行触发, 使U10的9脚输出高电平, 此高电平信号送到U11的1、2脚, 使U11的3脚输出低电平, 这个低电平送到DC管控制电路, 最终使DC管控制电路输出低电平, 送到DC管的栅极, 关断DC管。若此时DC管通断控制电路收到一个合这个DC管的指令, 将由图4的U11的4脚输出高电平, 送至图6的U9的6脚, 由于DC管处于关断状态, 使U9的11脚输出低电平, 进而使U9的4脚输出高电平, 并发出一个将AC管关断的信号, 使这个故障功率开关彻底脱离高压供电回路。这就是DC管既处于开路状态, 同时又得到了合的指令的情况。

2.5 DC管工作状态检测及故障保护电路的工作原理

图6为DC管工作状态检测和故障保护电路。

首先, 分析DC管正常时该电路的工作状态。当DC管没有接通或没有得到合的指令, 处于开路状态时, 异或门U9的12、13脚均为高电平, U9的11脚输出低电平。此低电平送到U9的5脚, 由于此时DC管没有得到合的指令, 则U9的6脚为低电平, 进而使U9的4脚输出低电平, 这个低电平对后面的电路不起作用。

当DC管接到合的指令而导通后, U9的13脚为高电平 (+12VB) , U9的12脚为低电平, U9的11脚输出高电平。此高电平送到U9的5脚, 由于此时DC管得到合的指令, 则U9的6脚为高电平, 进而使U9的4脚输出低电平, 这个低电平对后面的电路仍不起作用。

其次, 分析D C管在故障时的情况。当DC管出现短路时, 此时无论是否有合DC管的指令, DC管总是处于导通状态, 则U9的11脚输出为高电平, 送到U9的5脚, 而此时若对应没有要求合这个开关的指令, 则U9的6脚为低电平, 使得U9的4脚输出高电平, 这个高电平将向后面的电路通报故障。

当DC管开路损坏时, 则U9的11脚输出为低电平, 而此时若对应发来了合这个开关的指令, 则U9的6脚为高电平, 使得U9的4脚输出高电平, 这个高电平向后面的电路通报故障。

无论D C管发生短路或开路故障, U9的4脚都输出高电平, 加至U9的2脚, 而此时失步保护电路正常, U9的1脚为低电平, 则U9的3脚输出高电平, 它使Q1导通, 进而使U7中的发光二极管发光, 三极管导通, 其集电极5脚输出变为低电平, 这个低电平送到AC管控制电路U4的8脚, 使RS触发器U4的Q端被置1, 经U5反相输出低电平, 送到AC管的栅极, 关断AC管。

2.6 失步保护电路的工作原理

图7为失步保护电路也称之为光信号检测电路。当需要合时, 光接收器U8的1脚输出低电平 (见图4) , 送至U11的9脚, 使U11的10脚输出高电平, 场效应管Q2导通, 电容C33放电;当需要断时, 光接收器U8的1脚输出高电平, U11的10脚输出低电平, 使Q2截止, 电容器C33被充电, C33处于交替的慢速充电和快速放电的循环过程中, 只要正常工作, C33上的电压就充不到8V以上的状态, 定时器U10的5脚输出一直为高电平, 此高电平接至反相器U6, 输出低电平, 此低电平信号送到DC管故障检测电路 (图6) 异或门U9的1脚 (此时U9的2脚为低电平, 保持同步) , U9的3脚输出低电平, Q1不导通, U7中的二极管不发光, 三极管不导通, 使U7的5输出为高电平, 送到图2中, 对RS触发器不起作用, 仍保持输出低电平, 无法使AC管断开。只有当光传输系统损坏或光缆接头故障时, 使光接收器U8的1脚输出保持高电平, 与非门U11的10脚长时间处于低电平, Q2截止, 电容C33 (100µF) 被充电, 当历时110s后, 电容两端电压上升到8V以上, 使定时器U10输出翻转为低电平, 经非门U6后为高电平, 此高电平信号送到DC管故障检测电路 (图6) U9的1脚 (此时U9的2脚为低电平, 出现失步) , U9的3脚输出高电平, Q1导通, U7中的二极管发光, 三极管导通, 使U7的5输出为低电平, 使图2中的RS触发器输出由低电平变为高电平, 拉开AC管, 使该级的AC管处于停用状态, 只有关机修理后才能工作。

因保护管输出正常, 开关管没有出现击穿和开路现象, 控制小板认为开关模块工作正常, 可以参加循环工作, 但由于光缆出现问题, 使开关管实际上并没有工作, 这时将产生70/48=1.46kHz的杂音, 如果没有失步保护电路, 杂音将一直存在, 有此电路后, 在110s以后杂音将消失。

2.7 开关状态及外电检测电路的工作原理

图8为开关状态检测电路。在图8中, 当AC保护管导通后, AC管的发射极有一个700VDC, 即A点有700V的输出电压, 该输出电压经功率开关控制小板中CR1与R12的串联组合、再与电阻R11并联后加到端子P1-C11上, 再通过功率开关模块中的R13和R14接到模块输出的负极 (E17端) 构成闭合回路, 从而使二极管CR1两端的电压降加到压控振荡器U3的3、4号端子。在正常情况下, U3的3、4脚端电压为-3.7V, 这个电压与R12和C11共同决定压控振荡器U3的输出频率, 其计算公式为:fout=Vin/10R12C11, U3正常输出频率为37kHz, 且使光发射器DS1按37kHz的矩形波电压的规律发光, 这表明对号的PSM模块开关保护管输出700V电压正常。由图8电路可知, U3输出的37kHz频率是随着外电的变化而变化的, 外电升高, 开关模块输出的700V电压升高, Vin升高, 则37kHz频率升高, 反之亦然。

3 功率开关控制板测试模板

3.1 设计制作说明

功率开关控制板的测试模板由图9、图10两部分电路组成, 图9为功率开关控制板的辅助供电电路, 图10为功率开关控制板的模拟控制电路, 两个电路所连接的64芯插座是与图1功率开关控制板简要方框图所连接的64芯插头是一一对应的关系。

(1) 在图9中, 使用了两个250VAC/14VAC的变压器T1、T2。T1的次级输出接在P 1-A 3 2、P 1-A 3 1上, T2的次级输出接在P1-A29、P1-A28上, 这两路电源分别给功率开关控制板的+12VA和+12VB供电。考虑到这两组电源的特点, 地信号必须用各自电路本身的地, 切记千万不能混用一个地。

(2) 变压器T2输出的交流电压, 经过整流滤波稳压之后, 输出5V直流电压。此直流电压的负载是可调电位器R2。把P1-A23端接在可调电位器的中心抽头, 把P1-A24端接在电源的负端, 用来控制DC管的通断, 调整电位器R2, 当P1-A23与P1-A24之间的电压为1.2V-1.4V时, DC管就可以被切断, 在不用时, 将其调整为0V。

(3) 图10 (c) 为自制的模拟DC管合、断的电路, 小豆开关1S2接在P1-A26与P1-A15之间, 1S2合上, 表示DC管接通;1S2断开, 表示DC管断开, 用此电路来检测DC管工作状态检测和故障保护电路是否正常。

(4) 变压器T1输出的交流电压, 经过整流滤波稳压之后, 就变成了直流电压。此直流电压的负载是可调电位器R1。把P1-A8端接在可调电位器的中心抽头, 把P1-A11端接在电源的负端, 通过调整电位器R1, 当P1-A8和P1-A11之间的电压为-3.7V时, 电压/频率转换器U3就会输出37kHz的方波信号, 使图8中的光发射器DS1发光工作。

(5) 图10 (a) 为检测AC管控制电路是否正常的电路, 将一个2kΩ/1W的电阻与一个发光二极管1DS1 (正向工作电流10mA、正向电压小于等于3V) 相串联, 将P1-A1接到电阻的一端, 将P1-C8接在发光二极管的负端, 用来检测AC管的合、断控制电路工作是否正常。当AC管控制电路正常时, 二极管发光;当AC管控制电路有故障时, 二极管不发光。

(6) 图10 (b) 为检测DC管控制电路是否正常的电路, 将一个2kΩ/1W的电阻和一个发光二极管1DS2 (正向工作电流10mA、正向电压小于等于3V) 相串联, 将P1-A19) 接在电阻的一端, 将P1-A14接在二极管的负端, 用来检测DC管的合、断控制电路工作是否正常。当DC管控制电路正常时, 二极管发光;当DC管控制电路有故障时, 二极管不发光。

(7) 准备一条一头是光收、一头是光发的光缆, 用于模拟加光信号。

(8) 图9、图10两部分电路被制作在一块电路板上, 并安装在用胶木板制作小盒中, 在小盒的上盖板上安装有两个小豆开关、两个发光二极管、两块电压表、地信号EMBED Visio.Drawing.11 A插孔、地信号EMBED Visio.Drawing.11 B插孔和64芯插座。在检测功率开关控制板时, 只需将小板的64芯插头插到64芯插座上即可。

3.2 测试开关控制板的步骤及其正确使用方法

(1) 合上小豆开关1 S 1, 给A C管和D C管的控制电路供电。把模拟DC管通、断的小豆开关1S2断开, 让DC管处于开路状态, 并使光接收器U8不工作 (表明没有合的指令) 。调整R2, 使其输出为0V。调整R1, 使其输出-3.7V, 用示波器测量V/F转换器U3的输出, 看其是否是37kHz的方波信号。并调整V/F转换器的输入电压, 看其输出的方波信号频率是否随电压大小的变化而变化, 以此来确认V/F转换器是否正常。同时观察功率开关控制板上的DS1是否发光, 发光就说明开关状态检测电路 (图8) 正常。如果检测的是一块正常板, 其现象是:1DS1开始亮, 但是110s后又熄灭, 并且1DS2一直就不亮。由此可以初步确认AC管控制电路 (图3) 正常, 同时可以判断失步保护电路 (图7) 工作正常。以上情况是, DC管既处于开路状态, 同时又没有得到合的指令。

(2) 合上小豆开关1S1, 给AC管和DC管的控制电路供电。把模拟DC管通、断的小豆开关1S2断开, 使DC管处于开路状态。用自制的光缆, 把控制小板DS1产生的光发信号通过光缆送到光接收器U8, 使U8输出低电平。如果是一块正常板, 其现象是:1DS1开始亮, 但是瞬间就熄灭, 并且1DS2一直亮。由此可以初步确认AC管控制电路正常, 并判断DC管控制电路 (图4) 正常, 同时可以初步确认DC管工作状态检测和故障保护电路 (图6) 正常。以上情况是, DC管既处于开路状态, 同时又得到了合的指令。

(3) 合上小豆开关1S1, 给AC管和DC管的控制电路供电。把模拟DC管通、断的小豆开关1S2合上, 让DC管处于短路状态。使光接收器U8不工作 (表明没有合的指令) 。如果是一快正常板, 其现象是:1DS1开始亮, 但是瞬间就熄灭, 1DS2一直处于不亮的状态。由此可以初步确认AC管的控制电路正常, 结合 (2) 的结论, 就进一步可以判断DC管工作状态检测和故障保护电路 (图6) 正常。以上情况是, DC管既处于短路状态, 同时又没有得到合的指令。

(4) 合上小豆开关1S1, 给AC管和DC管的控制电路供电。把模拟DC管通、断的小豆开关1S2合上, 让DC管处于短路状态。用自制的光缆, 把控制小板DS1产生的光发信号通过光缆送到光接收器U8, 使U8输出低电平。如果是一块正常板, 其现象是:1DS1、1DS2两个指示灯一直处于亮的状态。就此可以判断出AC管和DC管的控制电路正常。以上情况是, DC管既处于短路状态, 同时又得到了合的指令。

(5) 在第 (2) 和 (4) 两种情况下, 慢慢调整R2, 大约输出 (1.2V-1-.4V) 时, 1DS2灯将熄灭。由此可以判断功率开关模块输出端短路保护电路 (图5) 正常。

3.3 实际使用中的注意事项

(1) 在设计制作测试模板时, 将EMBED Visio.Drawing.11 A地和EM-BED Visio.Drawing.11 B地引到测试台面上, 这样操作测试起来, 十分方便。

(2) 在查找故障时, 不要做了某个测试后, 就过早下结论, 需要完成全部测试, 并综合考虑后, 再做出正确的判断。

(3) 在检查功率开关控制板故障时, 先将模块输出端过流检测电压 (图9中R2输出) 调整为0V。当其它故障排除后, 再调整过流检测电压, 检查功率开关模块输出端短路保护电路是否正常。

(4) 在修理功率开关控制小板时, 最好使用示波器测量, 其结果比较直观准确。当确定某一集成电路有问题时, 在更换之前, 最好将电路改进一下, 先焊上一个集成块底座, 这样, 下一次再更换集成电路时, 更为方便。

4 结束语

车载红外检测器的设计与制作 第10篇

一、检测器的工作原理

本检测器由红外发射电路和接收电路组成。检测器的作用就是将路面的标志线信号转化为微控制器可以识别的电信号。检测标志线的原理是:光线照射到路面并反射, 由于路面和标志线的反射系数不同, 反射光的强弱也不同。当汽车在路面上行驶时, 不同强度的反射光会照射到安装在汽车底部的光电传感器上, 检测器根据收到的光强度变化把标志线信号转换成电压信号输出。

二、光电传感器的选择

光电传感器的种类非常多, 如何正确的选择是非常重要的。选择的不好, 将降低系统的可靠性。例如选择可见光发光管与光敏二极管组成的光电传感器, 工作时光敏二极管不但接收发光管送来的亮度信号, 同时还接收周围环境光源送来的可见光干扰信号。这种环境光源干扰信号是随机的、频率范围较宽, 很难在测量电路中滤除。一旦外界光亮度很强, 还可能使电路进入过载区, 造成车辆失控。

采用反射式红外线发射接收传感器能有效地滤除周围环境光源造成的可见光干扰信号, 它由红外发光管和红外接收管组成。红外发光管发出的光是峰值波长为0.88μm～0.94μm, 红外接收管的受光峰值波长为0.88μm～0.94μm之间, 恰好与红外发光管的光峰值波长相匹配并避开了可见光的波长区间。通过用频率调制红外线发射信号, 可以把红外发射管发射的红外线和周围环境光源发射的红外线区别开, 从而避免阳光和灯光等光线中红外线成分的干扰, 提高装置的可靠性。

红外发光管的封装有透镜式和平头式, 选择红外发光管的封装形式时, 还要注意红外发光管的指向性。所谓红外发光管的指向性是指它的发射光强与几何角度的关系, 是由封装透镜的形状及管芯与顶端的位置决定的。球面透镜封装的管子指向角度较小, 在偏离发射中心线10°角的位置上发射强度只有0°位置上的50%。所以采用指向性好的红外发射管不但可以提高检测的准确性, 还减小了对周围光电传感器的影响。

三、红外发射电路

考虑到环境中红外线光干扰主要是直流分量, 采用频率调制红外线发射信号, 则可大幅度减少外界干扰。图1是红外发射电路图, 它由NE555电路和红外发光管组成。NE555电路和外围阻容元件组成矩形波振荡器, 产生16kHz矩形波信号, 驱动红外发光管发射出调制的红外线信号。R1、W1和C1的大小决定调制频率的高低, 计算公式为f=1/[ln2 (R1+2R2) C1]。

红外发光管选用的是TLN107, 它的正向工作电流为50mA, 峰值电流为600mA, 管压降小于1.5V, 光波长为0.94μm。

在不超过红外发光管的正向工作电流的情况下, 如果使用脉宽较小的调制信号, 可适当提高红外发光管的驱动电流, 这样会提高红外检测器的灵敏度。选取R2阻值的公式为R2= (3.6V-1.5V) /50mA=42Ω, 选R2为33Ω。流过红外发光管的最大电流为Imax= (3.6V-1.5V) /33Ω=64mA, 小于NE555的最大输出电流200mA。如果灵敏度不够, 还可继续减小R2的阻值, 但不要超过100mA。C2是滤波电容取值为0.01μF。

四、红外接收电路

在路面上除了标记线外, 可能还会有一些污染物, 例如脚印, 它们也会影响到红外线信号的接收, 对测量造成干扰。对这类干扰, 可以进行两方面的处理, (1) 调整前置放大级的限幅区。通过调整W1提高前置放大级的放大倍数, 使其在白色区域和灰色区域时, 都处在一个稳定的限幅状态, 只有在红外发光管照射到标记线区域时, 才会进入线性区域, 引起输出电压的变化。 (2) 调整W2, 改变比较器参考电压值, 去掉污染物造成的信号变化。图2是红外接收电路图, 它由红外接收管、前置选频放大器、比较器组成。红外接收管收到的红外线信号较小, 通过前置选频放大器放大后, 再经过比较器比较, 送微控制器处理。对其它频率的干扰信号由于得不到放大而被丢弃。L1为10mH, C1为0.01μF, 该LC谐振回路的谐振频率为调整W1可改变谐振回路的Q值, 从而改变前置选频放大器的放大倍数和带宽。D1、C2和R3组成检波电路, 检出与标记线对应的电平信号。W2和IC2组成比较器, 改变W2的值, 可改变检测器的灵敏度。R4和D2组成钳位电路, 保护后面的微控制器。微控制器收到数据后, 可对数据进行进一步的处理。例如可根据车速和距离判断此时数据类型的正确性。

五、结语