開(kāi)關(guān)電源電路

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開(kāi)關(guān)電源電路范文第1篇

關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源；過(guò)壓保護(hù)；過(guò)流保護(hù)；M51995A電源芯片

中圖分類號(hào)：TM13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）11-0-02

0 引 言

隨著時(shí)代的前進(jìn)與社會(huì)的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鐵心變壓器電源。開(kāi)關(guān)電源的集成化與小型化正逐步成為發(fā)展趨勢(shì)[1-3]，開(kāi)關(guān)電源更是在計(jì)算機(jī)、通信、電器等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[4]。但開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)若無(wú)性能良好的保護(hù)電路便很容易導(dǎo)致儀器壽命的縮短甚至使儀器受到損壞。由此可見(jiàn)，為了能夠讓開(kāi)關(guān)電源在惡劣環(huán)境以及突發(fā)故障的情況下安全穩(wěn)定的工作，保護(hù)電路的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。開(kāi)關(guān)電源的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1 M51935AFP開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓芯片簡(jiǎn)介

M51995A是一款開(kāi)關(guān)電源初級(jí)PWM 控制芯片，專為AC/DC變換設(shè)計(jì)，芯片功能如表1所列。它主要包括振蕩器、PWM比較、反饋電壓檢測(cè)變換、PWM鎖存、過(guò)壓鎖存、欠壓鎖存、斷續(xù)工作電路、斷續(xù)方式和振蕩控制電路、驅(qū)動(dòng)輸出及內(nèi)部基準(zhǔn)電壓等。

M51995A既具有快速輸出和高頻振蕩能力，又具有快速響應(yīng)的電流限制功能[5]。此外，過(guò)流時(shí)采用斷續(xù)方式工作可以有效保護(hù)二次電路。該芯片的主要特征如下：

（1）工作頻率低于500 kHz；

（2）輸出電流能夠達(dá)到±2 A；

（3）輸出上升時(shí)間為60 s，下降時(shí)間為40 s；

（4）起動(dòng)電流比較小，典型值為90 A；

（5）起動(dòng)電壓為16 V，關(guān)閉電壓為10 V；

（6）起動(dòng)電壓和關(guān)閉電壓的壓差大；

（7）過(guò)流保護(hù)采用斷續(xù)方式工作；

（7）用脈沖方法快速限制電流；

（8）欠壓、過(guò)壓鎖存電路。

3 實(shí)驗(yàn)仿真分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源保護(hù)電路的工作性能，我們采用計(jì)算機(jī)仿真軟件MultiSIM對(duì)所設(shè)計(jì)的保護(hù)電路做了軟件仿真測(cè)試。當(dāng)電源輸出電壓為60 Hz正弦波、有效值為24 V時(shí)，電源保護(hù)電路的光耦控制OVP端的信號(hào)輸出狀態(tài)如圖4所示。

圖4中的仿真結(jié)果表明，輸出電壓信號(hào)變化控制光耦的導(dǎo)通，從而控制了光耦OVP端的電壓輸出，當(dāng)電源輸出電壓在0 V-24 V期間時(shí)，光耦輸入端沒(méi)有電壓信號(hào)不導(dǎo)通，OVP端電壓為0，電路處于保護(hù)工作狀態(tài)；電壓在0+24 V期間時(shí)，光耦輸入端有電壓信號(hào)作用而導(dǎo)通，OVP端電壓為+5 V，電路處于正常工作狀態(tài)。當(dāng)輸出電壓過(guò)高時(shí)，OVP端電壓為0，電路處于保護(hù)工作狀態(tài)。40 V電壓信號(hào)的狀態(tài)圖如圖5所示。

實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，當(dāng)電源輸出電壓范圍為0+24 V時(shí)，開(kāi)關(guān)電源電路正常工作；當(dāng)電壓為負(fù)電壓時(shí)，光耦中的二極管反向截止，OVP端電壓為0，開(kāi)關(guān)電源的保護(hù)電路工作，電源輸出為0；當(dāng)輸出電壓高于+24 V時(shí)，OVP端電壓為0，開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入保護(hù)電路工作狀態(tài)，電源輸出0。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于M51995A電源芯片設(shè)計(jì)了開(kāi)關(guān)電源的過(guò)壓和過(guò)流保護(hù)電路，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，該電路設(shè)計(jì)合理，工作穩(wěn)定，電路設(shè)計(jì)可以有效降低電路的復(fù)雜程度和成本，能對(duì)開(kāi)關(guān)電源電路進(jìn)行有效保護(hù)，從而使電源運(yùn)行安全可靠，設(shè)計(jì)完全能滿足系統(tǒng)性能的指標(biāo)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 歐浩源，丁志勇.電流控制型脈寬調(diào)制器UC3842在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用[J]. 今日電子，2008（C00）：88-89.

[2] 王朕，潘孟春，單慶曉.UC3842應(yīng)用于電壓反饋電路中的探討[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2004（8）：480-483.

[3] 關(guān)振源，張敏.基于電流型PWM控制器的隔離單端反激式開(kāi)關(guān)電源[J].電子元器件應(yīng)用，2005（2）：21-23.

開(kāi)關(guān)電源電路范文第2篇

關(guān)鍵詞：待機(jī)控制 故障 檢修

1.開(kāi)關(guān)電源待機(jī)控制的基本原理

彩電待機(jī)控制功能的實(shí)現(xiàn)是待機(jī)控制電路在微處理電路的指令下對(duì)開(kāi)關(guān)電源自激振蕩電路和開(kāi)關(guān)電源輸出電路實(shí)施控制的。

所謂待機(jī)控制也就是通過(guò)按下待機(jī)控制按鍵或在程序控制下，由微處理電路讓整機(jī)工作于正常開(kāi)機(jī)和待機(jī)兩種狀態(tài)。待機(jī)時(shí)電路一般表現(xiàn)為兩個(gè)方面：一是切斷行掃描電路的工作電源，使行輸出級(jí)不工作；二是使開(kāi)關(guān)電源工作于間歇振蕩狀態(tài)，降低主電源的輸出電壓和電路功耗，同時(shí)仍保證電源有一定的電壓輸出，確保微處理電路正常工作，以便在接收到開(kāi)機(jī)指令的時(shí)候能重新輸出開(kāi)機(jī)控制電壓?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān)電源并接通行掃描電路的電源。

2.4T36機(jī)芯彩電開(kāi)關(guān)電源待機(jī)控制電路分析

4T36機(jī)芯彩電開(kāi)關(guān)電源待機(jī)控制電路主要由微處理器IC101、三極管Q607、Q609、Q604、Q605、Q610等元件構(gòu)成。在微處理電路IC101 腳輸出的電壓控制下，控制過(guò)程分三個(gè)環(huán)節(jié)同時(shí)完成。

微處理電路輸出的待機(jī)控制電壓若為低電平時(shí)則代表開(kāi)機(jī)指令，若為高電平時(shí)則代表待機(jī)指令。

24V電源為Q609的工作電源，R617為Q609的集電極負(fù)載電阻，微處理的待機(jī)控制電壓經(jīng)R634送到Q609的基極控制其導(dǎo)通與截止。Q607的導(dǎo)通與截止取決于Q609的集電極電位高低，若Q609導(dǎo)通則Q607截止，若Q609截止則Q607導(dǎo)通。Q604和Q605的基極電流通路由Q607控制。若Q607導(dǎo)通，則Q604導(dǎo)通輸出24V電源供給行激勵(lì)電路和場(chǎng)輸出級(jí)電路，同時(shí)Q605導(dǎo)通輸出12V電源經(jīng)Q613組成的穩(wěn)壓電路產(chǎn)生9V電源供給行振蕩、解碼電路和公共通道電路；若Q607截止，則Q604和Q605都截止，24V和9V電源輸出同時(shí)關(guān)斷，電視機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)。

微處理輸出開(kāi)機(jī)指令（IC101 腳0V），Q610截止，對(duì)Q608所接的穩(wěn)壓電路不產(chǎn)生影響；微處理輸出待機(jī)指令（IC101 腳2V），Q610導(dǎo)通使Q608的集電極電流增大，IC601內(nèi)發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)，光敏三極管的流通電流增大，從而導(dǎo)致開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間減少，降低了輸出電壓。

3.4T36機(jī)芯彩電開(kāi)關(guān)電源待機(jī)控制電路故障檢修

待機(jī)控制電路出現(xiàn)故障表現(xiàn)可以分為不能待機(jī)和不能開(kāi)機(jī)兩種形式。

3.1不能待機(jī)的故障分析與檢修

對(duì)于不能待機(jī)的故障檢修的關(guān)鍵是在待機(jī)狀態(tài)時(shí)Q604和Q605兩個(gè)管子同時(shí)導(dǎo)通，其條件是Q604和Q605兩個(gè)管子的基極電流通路在待機(jī)狀態(tài)時(shí)仍然存在，即Q607的CE有電流通路。因此不能待機(jī)的檢修要點(diǎn)實(shí)際上是Q607的CE電流是如何形成的，檢修時(shí)可以根據(jù)Q607、Q609的工作點(diǎn)分析判別出具體的故障元件。在待機(jī)狀態(tài)下測(cè)量：

若Q607的Vb=0V、Vc=0，則說(shuō)明Q607的CE擊穿短路損壞；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0.7V，Q609的Vb=0.7V、Vc=0V，則說(shuō)明Q607的BC擊穿短路損壞；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb=0.7V、Vc≥0.7V，則說(shuō)明Q609的BC開(kāi)路損壞；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb=0V、Vc≥0.7V，IC101的 腳電壓為高電平，則說(shuō)明Q609的BE擊穿短路或R634開(kāi)路損壞；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb>0.7V、Vc≥0.7V，則說(shuō)明Q609的BE開(kāi)路損壞；若Q607的Vb=0.7V、Vc=0V，Q609的Vb=0V、Vc≥0.7V，IC101的 腳電壓為低電平，則說(shuō)明微處理電路異常。

3.2不能開(kāi)機(jī)的故障分析與檢修

對(duì)于不能開(kāi)機(jī)的故障檢修的關(guān)鍵是在開(kāi)機(jī)狀態(tài)時(shí)Q604和Q605兩個(gè)管子有一個(gè)截止或兩個(gè)同時(shí)都截止，而造成兩個(gè)管子同時(shí)截止和只有一個(gè)管子截止的原因完全不同。下面分三種情況進(jìn)行分析。

（1）Q604和Q605兩個(gè)管子同時(shí)截止

如果出現(xiàn)在開(kāi)機(jī)時(shí)主電源正常但24V和12V電壓輸出全部丟失的情況即為Q604和Q605兩個(gè)管子同時(shí)都截止的故障。要造成兩個(gè)管子同時(shí)截止，必須是兩個(gè)三極管的共用電路出現(xiàn)問(wèn)題。因此檢修的對(duì)象可以確定在Q607、Q609、24V整流濾波電路和微處理電路上，檢修時(shí)可以普測(cè)24V電源電壓、Q607、Q609、IC101的64腳電源，進(jìn)行分析判斷找出故障元件。在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下測(cè)量：

若24V電壓為0V，則說(shuō)明D611和開(kāi)關(guān)變壓器損壞；若24V電壓正常，Q607的Vb=0V、Vc=24V，Q609的Vb=0V、Vc≥0.7V，則說(shuō)明Q607的BE擊穿短路或R637開(kāi)路損壞；若24V電壓正常，Q607的Vb>0.7V、Vc=24V，則說(shuō)明Q607的BE開(kāi)路損壞；若24V電壓正常，Q607的Vb=0.6V、Vc=24V，則說(shuō)明Q607的BC開(kāi)路損壞；若24V電壓正常，Q607的Vb=0V、Vc=24V、Q609的Vb=0V、Vc=0V，則說(shuō)明Q609的CE擊穿短路或R617開(kāi)路損壞；若24V電壓正常，Q607的Vb

腳為低電平，則說(shuō)明Q609的BC擊穿短路損壞；若IC101的 腳為高電平，則說(shuō)明微處理電路異常。

（2）只有Q604截止

如果出現(xiàn)在開(kāi)機(jī)時(shí)主電源正常，12V輸出電壓正常，只有24V電壓輸出丟失的情況即為Q604截止的故障。檢修的思路是分析在Q607導(dǎo)通的情況下Q604為什么截止。檢修時(shí)可以通過(guò)測(cè)量Q604的各腳電壓判別出故障原因。 在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下測(cè)量：

若Q604的Veb=0V、Vc=0V，則說(shuō)明Q604的BE擊穿短路或R619開(kāi)路損壞；若Q604的Veb>0V、Vc=0V，則說(shuō)明Q604的BE開(kāi)路損壞；若Q604的Veb=0.7V、Vc=0V，則說(shuō)明Q604的BC開(kāi)路損壞；若Q604的Veb=0.7V、Vc=24V，行激勵(lì)沒(méi)有電源，則說(shuō)明R629開(kāi)路損壞。

（3）只有Q605截止

如果出現(xiàn)在開(kāi)機(jī)時(shí)主電源正常、24V輸出電壓正常，只有12V電壓輸出丟失的情況即為Q605截止的故障。檢修時(shí)可以通過(guò)測(cè)量Q605的各腳電壓判別出故障原因。 在開(kāi)機(jī)狀態(tài)下測(cè)量：

若Q605的Veb=0V、Vc=0V，則說(shuō)明Q605的BE擊穿短路或R621開(kāi)路損壞或D614開(kāi)路損壞；若Q605的Veb>0V、Vc=0V，則說(shuō)明Q605的BE開(kāi)路損壞；若Q605的Veb=0.7V、Vc=0V，則說(shuō)明Q605的BC開(kāi)路損壞。

4.結(jié)束語(yǔ)

本論文從彩電待機(jī)控制的基本原理入手，對(duì)4T36機(jī)芯彩電開(kāi)關(guān)電源待機(jī)控制電路的組成結(jié)構(gòu)、控制過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述和分析。針對(duì)待機(jī)控制電路的不同故障表現(xiàn)，根據(jù)電路的工作原理分析，提出了該部分電路故障范圍的判別和檢修的思路和方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 林春芳. 彩電電視機(jī)原理與維修. 機(jī)械工業(yè)出版社.2008.01

開(kāi)關(guān)電源電路范文第3篇

關(guān)鍵詞：波紋；開(kāi)關(guān)電源；晶體管

引言

在用電控制的儀器設(shè)備中，都需要穩(wěn)壓電源，由于價(jià)格、功率等的要求，因此設(shè)計(jì)人員更傾向于使用開(kāi)關(guān)電源，而很少使用線性電源。開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)在于轉(zhuǎn)換效率高，最高可以達(dá)到將近97%，另外開(kāi)關(guān)電源重量輕、體積小。開(kāi)關(guān)電源最大的缺點(diǎn)是輸出的紋波和噪聲電壓較大，而這一性能影響到儀器設(shè)備的運(yùn)行，特別是對(duì)于需要處理小信號(hào)的儀器中，電源產(chǎn)生的噪聲可能會(huì)干擾輸入的信號(hào)，使得儀器無(wú)法正確運(yùn)行。如何處理好電源的噪聲，有很多方法[1][2]，本文通過(guò)一個(gè)典型電源電路分析開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生紋波和噪聲的原因及減小紋波和噪聲的措施，并詳細(xì)探討了電源各部分電路的原理功能和實(shí)現(xiàn)的方法。

1干擾產(chǎn)生分析

電信號(hào)干擾分為：噪聲（nois）和紋波（ripple）兩種，其表現(xiàn)形式為圖1形式。噪聲的定義是指在直流電壓或電流中，疊加了振幅和頻率上完全無(wú)規(guī)律的交流分量。該分量會(huì)干擾電路的分析、邏輯關(guān)系，影響其設(shè)備正常工作。紋波是指疊加在直流電壓或電流上的交流信號(hào)，會(huì)降低電源的效率，嚴(yán)重的波紋更有可能會(huì)損壞用電設(shè)備，另外波紋還會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響設(shè)備工作狀態(tài)。通常的開(kāi)關(guān)電源輸出的直流電壓中疊加了由噪聲和波紋引起的交流信號(hào)。波紋主要是由于開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)動(dòng)作造成的，而波動(dòng)的頻率跟開(kāi)關(guān)的頻率是一致的，大小取決于輸入、輸出電容的參數(shù)。作為開(kāi)關(guān)的元件都有寄生的電感與電容，當(dāng)元件在電流流動(dòng)變化工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓與電流的浪涌，這些浪涌信號(hào)都會(huì)在電源產(chǎn)生干擾信號(hào)。浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流，這種瞬時(shí)過(guò)電流稱為浪涌電流，是一種瞬變干擾。噪聲電壓主要跟電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電路中的寄生參數(shù)、工作的電磁環(huán)境以及印制電路板的布線有關(guān)。當(dāng)信號(hào)較小的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生干擾的信號(hào)。圖2（a）是實(shí)驗(yàn)信號(hào)波形，（b）是小信號(hào)上疊加了干擾的波形。干擾可以表現(xiàn)為尖峰、階躍、正弦波或隨機(jī)噪聲，干擾的產(chǎn)生來(lái)自多方面，電路設(shè)計(jì)不合理、器件使用不當(dāng)、工作環(huán)境干擾、電源噪聲等，其中電源產(chǎn)生的噪聲是常見(jiàn)主要的原因，而這些干擾信號(hào)會(huì)造成后續(xù)電路一系列的處理誤差，所以在要求較高的場(chǎng)合，這樣的噪聲是必須要解決的。

2解決措施

開(kāi)關(guān)電源電路一般由整流平滑電路、集成開(kāi)關(guān)電路、浪涌電壓吸收電路、電壓檢測(cè)電路、次級(jí)側(cè)整流平滑電路等構(gòu)成。其工作原理：開(kāi)關(guān)電路供應(yīng)穩(wěn)定電壓和平滑的電流，是本電路的主要部分，開(kāi)關(guān)晶體管的集電極電流決定電源的輸出電流。紋波的解決措施[3][4]主要有：調(diào)整電感和電容參數(shù)、增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)。

2.1調(diào)整電感和電容參數(shù)

電流波動(dòng)與電感參數(shù)、以及輸出電容大小有關(guān)，通常電感值越小，波動(dòng)越大，輸出電容值越小，波紋越大。因此可以通過(guò)增大電感值和輸出電容值來(lái)降低波紋。在這里以BUCK型開(kāi)關(guān)電源為例，當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，提供的電壓不變，但是電流會(huì)變化，為了穩(wěn)定電源的輸出電流，在如圖4（a）的指示位置并聯(lián)一個(gè)電容C+。通過(guò)增加電感值的方法來(lái)減小波紋的做法是受限的。因?yàn)殡姼性酱螅w積就越大。電感的取值可以這樣計(jì)算：假定輸入電壓為Vin，輸出電壓為Vo，工作頻率為f，輸出電流為I，電感中電流的波動(dòng)值為駐I的話，有：在電路調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，隨著C+不斷增加，減小波紋的效果會(huì)越來(lái)越差，同時(shí)增加f，會(huì)增加開(kāi)關(guān)損失。因此可以通過(guò)再加一級(jí)LC濾波器的方法來(lái)改善，如圖4（b）所示。LC濾波器抑制波紋的效果較好，只要根據(jù)需要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容即可。

2.2增加電容電阻緩沖網(wǎng)絡(luò)

在二極管高速導(dǎo)通截止時(shí)，要考慮寄生參數(shù)。在二極管反向恢復(fù)期間，等效電感和等效電容成為一個(gè)RC振蕩器，產(chǎn)生高頻振蕩。為了抑制這種高頻振蕩，需在二極管兩端并聯(lián)電容C或RC緩沖網(wǎng)絡(luò)。電阻與電容取值要經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)才能確定，一般選擇電阻為10Ω-100Ω，電容取4.7pF-2.2nF。如果選用不當(dāng)，反而會(huì)造成更嚴(yán)重的振蕩。

3電路設(shè)計(jì)及實(shí)測(cè)

根據(jù)以上分析，設(shè)計(jì)出了一種開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源如圖5所示，采用可控硅觸發(fā)方式。通過(guò)整流放大后的波紋去觸發(fā)可控硅的導(dǎo)通，當(dāng)整流電壓值為零時(shí)，可控硅自動(dòng)關(guān)斷。只要用輸出電壓的變化來(lái)控制觸發(fā)信號(hào)的前沿，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電路主要由可控硅、4個(gè)晶體管和1個(gè)變壓器等組成，如圖5所示。我們?cè)趍ultisim環(huán)境下對(duì)該電路進(jìn)行仿真，效果非常好。再用實(shí)際電路搭試，并加上30歐姆純電阻阻抗后，選取了7個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試波形見(jiàn)圖6所示。圖中變壓器T、二極管D1～D4和電容器C1-4組成整流濾波電路，測(cè)試點(diǎn)1電壓紋波波形見(jiàn)圖6中1的圖像，顯然是在全波整流后的紋波出現(xiàn)；電阻R2、R3和隔直電容C5組成取樣電路，測(cè)試點(diǎn)2電壓紋波波形見(jiàn)圖6中2的圖像；控制可控硅的紋波信號(hào)測(cè)試點(diǎn)3、4電壓紋波波形見(jiàn)圖6中的3、4的圖像；隔直后的測(cè)試點(diǎn)5電壓紋波波形見(jiàn)圖6中的5的圖像；線圈T2控制信號(hào)的初級(jí)波形見(jiàn)圖6中7的圖像；線圈T2次級(jí)控制可控硅信號(hào)見(jiàn)圖6中6的圖像。當(dāng)電壓沒(méi)有紋波時(shí)，線圈T2不發(fā)揮作用，但當(dāng)電壓有波動(dòng)時(shí)（紋波），則自動(dòng)控制可控硅工作，抑制電壓的波動(dòng)。在電路中的電感對(duì)抑制電壓的波動(dòng)也起到了良好的作用，其電感值可以根據(jù)電壓的大小和對(duì)紋波的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。該電路在最后的輸出功率可以達(dá)到110W，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化10-104歐姆時(shí)，電壓變化的范圍大約是1毫伏。

4結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)開(kāi)關(guān)電源噪聲與紋波的產(chǎn)生原因和抑制方法進(jìn)行了分析和討論，并設(shè)計(jì)出了一種晶體管開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源電路，觀察仿真實(shí)驗(yàn)，可以得出該設(shè)計(jì)能夠抑制一定的電源噪聲與波紋。在實(shí)際中，需要依據(jù)產(chǎn)品的參數(shù)，如體積、成本等問(wèn)題綜合考慮，選擇合適的設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)：

開(kāi)關(guān)電源電路范文第4篇

關(guān)鍵詞： 開(kāi)關(guān)電源； 單端反激； 高頻變壓器； 雙反饋

中圖分類號(hào)： TN702?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2013）14?0162?04

Design of multi?channel switching power supply with single?ended flyback

HU Zhi?qiang 1， WANG Gai?yun1， WANG Yuan 2

（1. Guilin University of Electronic Technology， Guilin 541004， China；2. Shandong Huayu Vocational College， Dezhou 253034， China）

Abstract： A TOP223Y?based switching power supply with multi?channel output single?end flyback AC/DC module was designed. Peripheral circuits are analyzed by TOP Switch series single?chip switching power supply chip and the feedback system composed of TL431 and PC817A. The AC/DC switching power supply whose voltage stabilization adjusting weight is 0.6 and 0.4 with the outputs of +5V/3A and +12V/1A was designed. The experimental results show that the switching power supply has high efficiency， small ripple， high output accuracy and high stability.

Keywords： switching power supply； single?ended flyback； high?frequency transformer； double feedback

單片開(kāi)關(guān)電源自問(wèn)世以來(lái)，以其效率高，體積小，集成度高，功能穩(wěn)定等特點(diǎn)迅速在中小功率精密穩(wěn)壓電源領(lǐng)域占據(jù)重要地位。美國(guó)PI公司的TOPSwitch系列器件即是一種新型三端離線式單片高頻開(kāi)關(guān)電源芯片，開(kāi)關(guān)頻率fs高達(dá)100 kHz，此芯片將PWM控制器、高耐壓功率MOSFET、保護(hù)電路等高度集成，連接少許器件即可使用[1?2]。本文介紹了一種基于TOP223Y輸出為+5 V/3 A，+12 V/1 A的單端反激式開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)原理和方法。

1 設(shè)計(jì)原理

開(kāi)關(guān)電源是涉及眾多學(xué)科的一門(mén)應(yīng)用領(lǐng)域，通過(guò)控制功率開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通與關(guān)閉調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制占空比達(dá)到穩(wěn)定輸出的目的，能夠?qū)崿F(xiàn)AC/DC或者DC/DC轉(zhuǎn)換。

TOP223Y共三個(gè)端：控制極C、源極S、漏極D。因只有漏極D用作脈寬調(diào)制功率控制輸出，故稱單端；高頻變壓器在功率開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)只是將能量存儲(chǔ)在初級(jí)繞組中，起到電感的作用，在功率開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)才將能量傳遞給次級(jí)繞組，起變壓作用，故稱反激式[1]。

圖1 開(kāi)關(guān)電源控制原理框圖

電路功能部分主要由輸入/輸出整流濾波、功率變換、反饋電路組成。工作原理簡(jiǎn)述為：220 V市電交流經(jīng)過(guò)整流濾波得到直流電壓，再經(jīng)TOP223Y脈寬調(diào)制和高頻變壓器DC?AC變換得到高頻矩形波電壓，最后經(jīng)輸出整流濾波得到品質(zhì)優(yōu)良的直流電壓，同時(shí)反饋回路通過(guò)對(duì)輸出電壓的采樣、比較和放大處理，將得到的電流信號(hào)輸入到TOP223Y的控制端C，控制占空比調(diào)節(jié)輸出，使輸出電壓穩(wěn)定。

2 設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)作為某智能儀器的供電電源，具體的參數(shù)要求如下：交流輸入電壓最小值：VACMIN=85 V；交流輸入電壓最大值：VACMAX=265 V；輸出：U1：+5 V/3 A；U2：+12 V/1 A；輸出功率：Po=27 W；偏置電壓：VB=12 V；電網(wǎng)頻率fL=50 Hz；開(kāi)關(guān)頻率fs=100 kHz；紋波電壓：小于100 mV；電源效率：η大于80%；損耗分配因數(shù)Z為0.5；功率因數(shù)為0.5。

3 設(shè)計(jì)實(shí)例

本設(shè)計(jì)是基于TOP223Y的多路單端反激式開(kāi)關(guān)電源，性能優(yōu)越，便于集成。電路原理如圖2所示，可分為輸入保護(hù)電路、輸入整流濾波電路、鉗位保護(hù)電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路、反饋回路、控制電路7個(gè)部分。

圖2 開(kāi)關(guān)電源電路原理圖

3.1 輸入保護(hù)電路

由保險(xiǎn)絲F1、熱敏電阻RT和壓敏電阻RV組成，對(duì)輸入端進(jìn)行過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)。

保險(xiǎn)絲F1用于當(dāng)線路出現(xiàn)故障產(chǎn)生過(guò)電流時(shí)切斷電路，保護(hù)電路元器件不被損壞，其額定電流IF1按照IF1>2IACRMS選擇3 A/250 VAC保險(xiǎn)絲，其中IACRMS為原邊有效電流值。熱敏電阻RT用以吸收開(kāi)機(jī)浪涌電流，避免瞬間電流過(guò)大，對(duì)整流二極管和保險(xiǎn)絲帶來(lái)沖擊，造成損壞，加入熱敏電阻可以有效提高電源設(shè)計(jì)的安全系數(shù)，其阻值按照RRT1>0.014VACMAX/IACRMS選擇10D?11（10 Ω/2.4 A）。壓敏電阻RV能在斷開(kāi)交流輸入時(shí)提供放電通路，以防止大電流沖擊，同時(shí)對(duì)沖擊電壓也有較好鉗位作用。RV選取MY31?270/3，標(biāo)稱值為220 V。

3.2 輸入整流濾波電路

由EMI濾波電路、整流電路、穩(wěn)壓電路組成。

EMI濾波電路針對(duì)來(lái)自電網(wǎng)噪聲干擾。采用由L1，CX1，CX2，CY1，CY2構(gòu)成典型的Π型濾波器。

CX1和CX2用來(lái)濾除來(lái)自電網(wǎng)的差模干擾，稱為X電容，通常取值100～220 nF，這里取100 μF；CY1和CY2用來(lái)濾除來(lái)自電網(wǎng)的共模干擾，稱為Y電容，通常取值為1～4.7 nF，這里取2.2 nF；同樣用來(lái)消除共模干擾的共模電感L1的取值8～33 mH，這里取8 mH，采取雙線并繞。

輸入整流電路選擇不可控全波整流橋。整流橋的反向耐壓值應(yīng)大于1.25倍的最大直流輸入電壓，整流橋的額定電流應(yīng)大于兩倍的交流輸入的有效值，計(jì)算后選擇反向擊穿電壓為560 V，額定電流為3 A的KBP306整流橋。

在當(dāng)前的供電條件下，輸入儲(chǔ)能電容器CIN的值根據(jù)輸出功率按照2～3 μF/W來(lái)取值，考慮余量，取CIN=100 μF/400 V的電解電容。假設(shè)整流橋中二極管導(dǎo)通時(shí)間為tc=3 ms，可由：

（1）

（2）

得到輸入直流電壓的最小值和最大值。

3.3 鉗位保護(hù)電路

當(dāng)功率開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，由于漏感的影響，高頻變壓器的初級(jí)繞組上會(huì)產(chǎn)生反射電壓和尖峰電壓，這些電壓會(huì)直接施加在TOPSwitch芯片的漏極上，不加保護(hù)極容易使功率開(kāi)關(guān)MOSFET燒壞。加入由R1、C2和VD1組成經(jīng)典的RCD鉗位保護(hù)電路，則可以有效地吸收尖峰沖擊將漏極電壓鉗位在200 V左右，保護(hù)芯片不受損壞。推薦鉗位電阻R1取27 kΩ/2 W，VD1鉗位阻斷二極管快恢復(fù)二極管耐壓800 V的FR106，鉗位電容選取22 nF/600 V的CBB電容。

3.4 高頻變壓器

3.4.1 磁芯的選擇

磁芯是制造高頻變壓器的重要組成，設(shè)計(jì)時(shí)合理、正確地選擇磁芯材料、參數(shù)、結(jié)構(gòu)，對(duì)變壓器的使用性能和可靠性，將產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。高頻變壓器磁芯只工作在磁滯回線的第一象限。在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)只儲(chǔ)存能量，而在截止時(shí)向負(fù)載傳遞能量。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)頻率為100 kHz，屬于比較高的類型，所以選擇材料時(shí)選擇在此頻率下效率較高的鐵氧體，由：

（3）

估算磁芯有效截面積為0.71 cm2，根據(jù)計(jì)算出的考慮到閾量，查閱磁芯手冊(cè)，選取EE2825，其磁芯長(zhǎng)度A=28 mm，有效截面積SJ=0.869 cm2，有效磁路長(zhǎng)度L=5.77 cm，磁芯的等效電感AL=3.3 μH/匝2，骨架寬度Bw=9.60 mm。

3.4.2 初級(jí)線圈的參數(shù)[3]

（1）最大占空比。根據(jù)式（1），代入數(shù)據(jù)：寬范圍輸入時(shí)，次級(jí)反射到初級(jí)的反射電壓VoR取135 V，查閱TOP223Y數(shù)據(jù)手冊(cè)知MOSFET導(dǎo)通時(shí)的漏極至源極的電壓VDS=10 V，則：

（4）

（2）設(shè)置。KRP=，其中IR為初級(jí)紋波電流；IP為初級(jí)峰值電流；KRP用以表征開(kāi)關(guān)電源的工作模式（連續(xù)、非連續(xù)）。連續(xù)模式時(shí)KRP小于1，非連續(xù)模式KRP大于1。對(duì)于KRP的選取，一般由最小值選起，即當(dāng)電網(wǎng)入電壓為100 VAC/115 VAC或者通用輸入時(shí)，KRP=0.4；當(dāng)電網(wǎng)輸入電壓為230 VAC時(shí)，取KRP=0.6。當(dāng)選取的KRP較小時(shí)，可以選用小功率的功率開(kāi)關(guān)，但高頻變壓器體積相對(duì)要大，反之，當(dāng)選取的KRP較大時(shí)，高頻變壓器體積相對(duì)較小，但需要較大功率的功率開(kāi)關(guān)。對(duì)于KRP的選取需要根據(jù)實(shí)際不斷調(diào)整取最佳。

（3）初級(jí)線圈的電流

初級(jí)平均輸入電流值（單位：A）：

（5）

初級(jí)峰值電流值（單位：A）：

（6）

初級(jí)脈動(dòng)（紋波）電流值（單位：A）：

初級(jí)有效電流值（均方根值RMS（單位：A））：

（7）

查閱手冊(cè)，由：

（8）

可知，選取合適。TOPSwitch器件的選擇遵循的原則是選擇功率容量足夠的最小的型號(hào)。

（4）變壓器初級(jí)電感

（9）

（5）氣隙長(zhǎng)度

（10）

Lg>0.051 mm，參數(shù)合適，μy為常數(shù)4π×10?7 H/m。

3.4.3 初級(jí)次級(jí)繞組匝數(shù)[4]

當(dāng)電網(wǎng)電壓為230 V和通用輸入220 V時(shí)：每伏特取0.6匝，即KNS=0.6。由于輸出側(cè)采用較大功率的肖特基二極管用作輸出整流二極管，因此VD取0.7 V，磁芯的最大工作磁通密度在BM在2 000～3 000 GS范圍內(nèi)。偏置二極管VDB的壓降取0.7 V，偏置電壓VB取12 V。

初級(jí)繞組匝數(shù)：

（10）

次級(jí)繞組匝數(shù)：

（11）

（12）

偏置繞組匝數(shù)：

（13）

3.5 輸出整流濾波電路

由整流二極管、濾波電容和平波電感組成。將次級(jí)繞組的高頻方波電壓轉(zhuǎn)變成脈動(dòng)的直流電壓，再通過(guò)輸出濾波電路濾除高頻紋波，使輸出端獲得穩(wěn)定的直流電壓。肖特基二極管正向?qū)〒p耗小、反向恢復(fù)時(shí)問(wèn)短，在降低反向恢復(fù)損耗以及消除輸出電壓中的紋波方面有明顯的性能優(yōu)勢(shì)，所以選用肖特基二極管作為整流二極管，參數(shù)根據(jù)最大反向峰值電壓VR選擇，同時(shí)二極管的額定電流應(yīng)該至少為最大輸出電流的3～5倍。次級(jí)繞組的反向峰值電壓VSM為：

（14）

（15）

式中：VS為次級(jí)繞組的輸出電壓；VACMAX為輸入交流電壓最大值，則：

（16）

（17）

則VR1=22 V，VR2=57.1 V，VD2，VD3，VD4均選擇MBR1060CT，最大反向電壓60 V，最大整流電流10 A。RC串聯(lián)諧振可以消除尖峰脈沖，防止二極管擊穿。

第一級(jí)濾波電容的選擇由式（18）確定：

（18）

式中：Iout是輸出端的額定電流，單位為A；Dmin是在高輸入電壓和輕載下所估計(jì)的最小占空比（估計(jì)值為0.3）；V（PK?PK）是最大的輸出電壓紋波峰峰值，單位為mV。計(jì)算得出后考慮閾值C6取100 μF/10 V，C8取220 μF/35 V。

第二級(jí)經(jīng)LC濾波使不滿足紋波要求的電壓再次濾波。輸出濾波電容器不僅要考慮輸出紋波電壓是否可以滿足要求，還要考慮抑制負(fù)載電流的變化，在這里可以選擇C7取22 μF/10 V，C9取10 μF/35 V。C5取經(jīng)驗(yàn)值0.1 μF/25 V。輸出濾波電感根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取2.2～4.7 μH，采用3.3 μH的穿心電感，能主動(dòng)抑制開(kāi)關(guān)噪聲的產(chǎn)生。為減少共模干擾，在輸出的地與高壓側(cè)的地之間接共模抑制電容C15。

3.6 反饋回路設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電源的反饋電路有四種類型：基本反饋電路、改進(jìn)型基本反饋電路、配穩(wěn)壓管的光耦反饋電路、配TL431的光耦反饋電路。本設(shè)計(jì)采用電壓調(diào)整率精度高的可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器TL431加線形光耦PC817A構(gòu)成反饋回路。

TL431通過(guò)電路取樣電阻來(lái)檢測(cè)輸出電壓的變化量ΔU，然后將采樣電壓送入TL431的輸入控制端，與TL431的2.5 V參考電壓進(jìn)行比較，輸出電壓UK也發(fā)生相應(yīng)變化，從而使線性光電耦合器中的發(fā)光二極管工作電流發(fā)生線性變化，光電耦合器輸出電流。

經(jīng)過(guò)光電耦合器和TL431組成的外部誤差放大器，調(diào)節(jié)TOP223Y控制端C的電流IC，調(diào)整占空比D（IC與D成反比），從而使輸出電壓變化，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

對(duì)于電路中的反饋部分，開(kāi)關(guān)電源反饋電路僅從一路輸出回路引出反饋信號(hào)，其余未加反饋電路。這樣，當(dāng)5 V輸出的負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，定會(huì)影響12 V輸出的穩(wěn)定性。

解決方法是給12 V輸出也增加反饋電路。另外，電路中C10為T(mén)L431的頻率補(bǔ)償電容，可以提高TL431的瞬態(tài)頻率響應(yīng)。R5為光電耦合器的限流電阻，R5的大小決定控制環(huán)路的增益。電容器C13為軟啟動(dòng)電容器，可以消除剛啟動(dòng)電源時(shí)芯片產(chǎn)生的電壓過(guò)沖。

下面主要是確定R4～R8的值：

按照應(yīng)用要求，對(duì)5 V電源要求較高，但也要兼顧12 V電源，權(quán)衡反饋量，將R7，R8的反饋權(quán)值均設(shè)置為0.6，0.4，各個(gè)輸出的穩(wěn)定性均得到保障和提高。

只有5 V輸出有反饋時(shí)，如R4，R7取值均為10 kΩ，此時(shí)電流=250 μA，分權(quán)后，R7分得150 μA、R8分得150 μA。根據(jù)TL431的特性知，Vo，VREF，R7，R8，R4之間存在以下關(guān)系：

（19）

（20）

式中：VREF為T(mén)L431參考端電壓，為2.5 V；Vo為T(mén)L431輸出電壓。根據(jù)電流分配關(guān)系得（單位：kΩ）：

（21）

（22）

又由電路可知 ：

（23）

式中：VF 為光耦二極管的正向壓降，由PC817技術(shù)手冊(cè)知，典型值為1.2 V。先取R5=390 Ω，可得R6=139 Ω，取標(biāo)稱值150 Ω。

3.7 控制回路

由電容C7和電阻R12串聯(lián)組成。C9用來(lái)濾除控制端的尖峰電壓并決定自動(dòng)重啟動(dòng)時(shí)序，并和R12一起設(shè)定控制環(huán)路的主極點(diǎn)為反饋控制回路進(jìn)行環(huán)路補(bǔ)償。由數(shù)據(jù)手冊(cè)知，C9選擇47 μF/25 V的電解電容，當(dāng)C9 =47 μF時(shí)，自動(dòng)重啟頻率為1.2 Hz，即每隔0.83 s檢測(cè)一次調(diào)節(jié)失控故障是否已經(jīng)被排除，若確認(rèn)已被排除，就自動(dòng)重啟開(kāi)關(guān)電源恢復(fù)正常工作[1]。R12取6.2 Ω。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)方法和規(guī)范，設(shè)計(jì)出的一種基于TOP223Y雙路+5 V/3 A，+12 V/1 A輸出的反激式開(kāi)關(guān)電源。在寬范圍85～265 VAC的輸入范圍下對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試，如表1所示。

表1 開(kāi)關(guān)電源輸入性能測(cè)試數(shù)據(jù)（部分）

由以上選取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，+5 V/3 A（反饋權(quán)重0.6，負(fù)載500 Ω）輸出的電壓調(diào)整率為SV = ±0.18%，輸出的紋波電壓為39 mV，輸出的最大電流為3.2 A；

+12 V/1 A（反饋權(quán)重0.4，負(fù)載750 Ω）輸出的電壓調(diào)整率為SV = ±0. 3%，輸出的紋波電壓為68 mV，輸出的最大電流為1.10 A。

該電源在滿載狀態(tài)時(shí)，功率可達(dá)27.6 W，最大占空比為0.60， 電源效率為83.1%，開(kāi)關(guān)電源具有良好的性能，滿足應(yīng)用要求。

6 結(jié) 語(yǔ)

本開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)，芯片的高度集成化，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。電源的性能通過(guò)參數(shù)的調(diào)節(jié)仍有提升的空間。雙輸出雙反饋異權(quán)重的設(shè)計(jì)使開(kāi)關(guān)電源的更加實(shí)用靈活，不同的保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，使電源的實(shí)用更加安全可靠，該電源在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)良好。

參考文獻(xiàn)

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開(kāi)關(guān)電源電路范文第5篇

【關(guān)鍵詞】低壓開(kāi)關(guān)柜；雙路電源；進(jìn)線設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

低壓開(kāi)關(guān)柜會(huì)經(jīng)常需要兩路電源進(jìn)線。這兩路電源一路為市電，另一路為自發(fā)電源，要求在某一路電源停電時(shí)切換到另一路電源上。但一路電源合閘后另一路就不準(zhǔn)合閘，以避免一路有電電源向另一路無(wú)電電源倒送電，造成事故。

一、低壓開(kāi)關(guān)柜

1、概述

低壓開(kāi)關(guān)柜中進(jìn)線柜、母聯(lián)柜、電容柜采用固定分隔式結(jié)構(gòu)，出線柜采用抽屜式結(jié)構(gòu)。本技術(shù)要求適用于本合同的成套低壓固定分隔式開(kāi)關(guān)柜或抽屜式開(kāi)關(guān)柜，它對(duì)戶內(nèi)低壓開(kāi)關(guān)包括母線的設(shè)計(jì)、材料、結(jié)構(gòu)、試驗(yàn)、技術(shù)文件等提出了最低要求。

2、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

除相關(guān)文件提出的要求外，所有設(shè)備還應(yīng)符合中華人民共和國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（GB）或有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的最新版本，應(yīng)提供經(jīng)LOVAG認(rèn)可的國(guó)際權(quán)威試驗(yàn)室的型式試驗(yàn)報(bào)告、國(guó)內(nèi)型式試驗(yàn)報(bào)告和3C認(rèn)證證書(shū)。

3、使用條件

（1）海拔高度：2000米以內(nèi)；

（2）環(huán)境溫度：-20～+50℃；

（3）相對(duì)濕度：95%（20℃時(shí)）。

4、系統(tǒng)數(shù)據(jù)

（1）400V，3相4線，50Hz，中性點(diǎn)接地。

（2）電壓變化范圍：正常±10%，瞬時(shí)-20%，頻率變化范圍±4%。

5、系統(tǒng)說(shuō)明

（1）本設(shè)備用于本項(xiàng)目變電所的低壓配電系統(tǒng)。

（2）本低壓開(kāi)關(guān)柜應(yīng)包括主電路、輔助電路、母線，是一臺(tái)或多臺(tái)低壓開(kāi)關(guān)電器及其保護(hù)和控制裝置的組合，同時(shí)包括控制、測(cè)量、信號(hào)指示和各種附件以及所有內(nèi)部電氣和機(jī)械的連接。

（3）低壓控制裝置包括低壓一次設(shè)備（如熔斷器、斷路器、接觸器、熱繼電器等）和二次系統(tǒng)。按照本技術(shù)標(biāo)書(shū)所附系統(tǒng)圖的要求，將有關(guān)的一、二次設(shè)備組裝在封閉的金屬柜內(nèi)，成為低壓開(kāi)關(guān)柜。

（4）元器件選用

要求智能型框架斷路器具有完善的三段式保護(hù)：過(guò)載長(zhǎng)延時(shí)、短路瞬動(dòng)、短路延時(shí)、接地保護(hù)（根據(jù)施工圖要求進(jìn)行配置）及上下級(jí)配合功能。

所有受電主開(kāi)關(guān)和饋電開(kāi)關(guān)，應(yīng)使用同一公司同一品牌的產(chǎn)品。

（5）斷路器安裝方式

整定電流500A以上的斷路器采用框架式（ACB）抽出安裝。整定電流500A及以下的斷路器采用塑殼式，采用插拔式安裝。

（6）其它

風(fēng)機(jī)正、反轉(zhuǎn)可在低壓開(kāi)關(guān)柜內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)完成。

二、低壓開(kāi)關(guān)柜中雙路電源進(jìn)線的設(shè)計(jì)

雙路電源進(jìn)線的常用設(shè)計(jì)方法是采用雙投開(kāi)關(guān)，如HS13。這種雙投開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)決定了只能做在柜深較深的固定式面板的柜中，如PGL柜中，局限性就比較大。

現(xiàn)在主隔離開(kāi)關(guān)都選用全封閉式免維護(hù)引進(jìn)產(chǎn)品QSA刀熔開(kāi)關(guān)或QA無(wú)熔斷器隔離開(kāi)關(guān)。如果兩路電源每路進(jìn)一只QSA(或QA)，出線端并聯(lián)引出，只要專門(mén)設(shè)計(jì)機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)以保證兩只開(kāi)關(guān)不能同時(shí)合閘，那么無(wú)論是在選用元件的先進(jìn)性，安裝的靈活適應(yīng)性上都將比舊式的雙投開(kāi)關(guān)好。機(jī)械聯(lián)鎖裝置有多種設(shè)計(jì)方案，原理都是利用合閘開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)90，后反映到距離的變化，阻止另一開(kāi)關(guān)的旋轉(zhuǎn)(合閘)。但這些設(shè)計(jì)有的要破壞開(kāi)關(guān)的完整性—焊接轉(zhuǎn)軸等，有的要妨礙柜中元件的維護(hù)、檢修。

現(xiàn)在設(shè)計(jì)一種適用于任何柜體，且只與操作手柄的安裝孔(在門(mén)上)及鎖頭(可卸件)發(fā)生關(guān)系的機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)(見(jiàn)下圖)。在GLG-0.4分隔式低壓開(kāi)關(guān)柜和XLL-0.4組合分隔式開(kāi)關(guān)柜上安裝使用了幾十套，效果很好。

1.聯(lián)鎖擋板2.定位板3.偏心輪4.防伸擋板

5.自攻螺釘ST4.8x196.緊定螺釘7.螺釘8.導(dǎo)向銷

機(jī)構(gòu)是用套在鎖頭方軸上特制凸輪塊隨鎖頭旋轉(zhuǎn)時(shí)最高點(diǎn)頂住聯(lián)鎖擋板，壓住另一把QSA鎖頭方軸上凸輪的最低邊，因而阻止了兩只開(kāi)關(guān)同時(shí)合附的可能性。在實(shí)際制作中，因手柄長(zhǎng)度較長(zhǎng)(140mm)，當(dāng)一只開(kāi)關(guān)合上后，強(qiáng)行扳動(dòng)另一只開(kāi)關(guān)時(shí)，凸輪對(duì)聯(lián)鎖擋板所施的力矩約是手柄所施力的5倍，無(wú)疑會(huì)對(duì)另一開(kāi)關(guān)軸產(chǎn)生很強(qiáng)的推力，迫使兩根軸向上下兩端延伸，兩軸間距增大。一旦間距增大到超過(guò)偏心凸輪的最高點(diǎn)與最低點(diǎn)的差值時(shí)，凸輪便會(huì)強(qiáng)行轉(zhuǎn)過(guò)聯(lián)鎖擋板的阻止產(chǎn)生誤動(dòng)作，這是絕對(duì)不允許的，為此在兩凸輪的最外兩邊裝設(shè)兩塊“防伸擋板”，防止兩軸的延伸。這樣，除非將固定“防伸擋板”的兩只ST4.8mmx19mm。自攻螺釘切斷，否則便不可能誤動(dòng)作。

這種機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)巧妙地利用操作手柄四只安裝孔，結(jié)構(gòu)緊湊，大面積的聯(lián)鎖擋板裝在門(mén)背后隨門(mén)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，不占倉(cāng)位面積，不遮視線，不影響接線和倉(cāng)位元件維修。安裝開(kāi)關(guān)柜時(shí)可以在所有元件安裝完畢后再加裝本聯(lián)鎖裝置，安裝維修極為方便。，

聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)總計(jì)五種零件，九件。其中兩種，四件為機(jī)加工件；三種，五件為飯金件。因精度要求不高，制作較為方便，而且適用范圍廣，可適用于QSA-16oA-QSA-63oA；QA-400A~QA-630A等用H系列旋轉(zhuǎn)操作手柄的任一種開(kāi)關(guān)。

最近我發(fā)現(xiàn)用兩只QSA豎直合并后，中間加聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)及出軸，并將兩只開(kāi)關(guān)固定在一勢(shì)板上，做成QSA(或QA)式的雙投開(kāi)關(guān)的資料。與這種產(chǎn)品相比，上述的雙電源進(jìn)線設(shè)計(jì)仍有其優(yōu)越性，這是由于:(1)新雙投開(kāi)關(guān)占用倉(cāng)位較多。以QSA-630A為例，豎裝兩開(kāi)關(guān)總長(zhǎng)為6900m加板后整體不會(huì)小于750mm，只能裝在800~880mm高的倉(cāng)位中；而機(jī)械聯(lián)鎖式用兩只橫裝的QSA-630A總高540mm，可裝在600-660mm的倉(cāng)中，縮小了一個(gè)檔次的倉(cāng)位高度；(2)雙電源進(jìn)線中較常用一路開(kāi)關(guān)(如常用市電)較易損壞，而另一路開(kāi)關(guān)使用時(shí)間相對(duì)小得多。當(dāng)常用的一路開(kāi)關(guān)需更換時(shí)，新雙投開(kāi)關(guān)因連在一起只能一起換掉；而分立式雙路開(kāi)關(guān)只需換掉一只常用開(kāi)關(guān)即可，維護(hù)費(fèi)用相對(duì)較為節(jié)省；(3)新雙投開(kāi)關(guān)完全由兩只QSA(或QA)拼裝加附加機(jī)構(gòu)而成，而分立式雙路開(kāi)關(guān)僅增加一套成本不高、易于自制的機(jī)械聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，總計(jì)價(jià)格估計(jì)不會(huì)高于新雙投開(kāi)關(guān)。

三、低壓開(kāi)關(guān)柜雙電源供電的實(shí)現(xiàn)

對(duì)于單母線分段雙電源供電系統(tǒng)，可有多種運(yùn)行方式，本設(shè)計(jì)僅為二路電源同時(shí)供電，以母聯(lián)作備自投的一種常用方案，其特點(diǎn)是當(dāng)工作電源失電后，母聯(lián)在滿足自投條件下自動(dòng)投入運(yùn)行；當(dāng)失電線路恢復(fù)來(lái)電時(shí)，又能自動(dòng)切斷母聯(lián)斷路器，自動(dòng)恢復(fù)原線路供電。

1、ATS裝置動(dòng)作的基本條件

（1）母線工作電源由人工手動(dòng)切除，或保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘造成母線失電，ATS裝置不應(yīng)動(dòng)作

（2）I(II)段母線工作電源斷開(kāi)后，II(I)段工作母線應(yīng)具有60％～70％的額定電壓（228V~266V）方具備自投條件。

（3）工作母線失壓保護(hù)按母線額定電壓的25％（95V）整定，電壓繼電器1KV～4KV全部按串聯(lián)連接，線圈長(zhǎng)期允許工作電壓為440V。若運(yùn)行中發(fā)生B相熔絲熔斷，1KV（3KV）和2KV（4KV）的電壓降相同，同為190V，此時(shí)因1KV(3KV)繼電器實(shí)際工作電壓高于整定值，因而1KV（3KV）不會(huì)誤動(dòng)作，僅發(fā)生缺相報(bào)警信號(hào)，因而避免了ATS的誤動(dòng)作。

（4）ATS是否投入運(yùn)行，由運(yùn)行值班人員根據(jù)所需的運(yùn)行方式?jīng)Q定，并由工作轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1SA（2SA）切換至所需工位。

2、母線初次送電

I，II段母線分別由二路電源供電，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1SA~3SA均在手動(dòng)位置，由工人手動(dòng)操作，先后合上進(jìn)線斷路器1QF，2QF。

3、自投過(guò)程

（1）將母聯(lián)斷路器3QF置于熱備用狀態(tài)。

（2）在二路電源同時(shí)供電的情況下，操作轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)1SA~3SA，置于自動(dòng)工作位置。

（3）假設(shè)I段工作母線失壓并斷流，時(shí)間繼電器1KT動(dòng)作，1KC釋放，I段進(jìn)線斷路器經(jīng)延時(shí)后跳閘，延時(shí)時(shí)間的整定應(yīng)避免母線晃電造成瞬間斷電而誤動(dòng)作。

（4）1QF跳閘后，母聯(lián)3QF合閘回路全部通路，并完成自投合閘過(guò)程。

4、自復(fù)過(guò)程

（1）當(dāng)I段進(jìn)線電源側(cè)三相全部恢復(fù)供電后，3KT即失電延時(shí)返回，并接通3QF跳閘回路，使母聯(lián)跳閘。

（2）3QF跳閘后，1HQ即得電，并將I段進(jìn)線電源合上恢復(fù)供電。

（3）如運(yùn)行要求不需要來(lái)電自復(fù)，只須將3QF分閘回路切換片1XB切換至信號(hào)位置，指示進(jìn)線電源已恢復(fù)供電。

5、故障失電

I(II)段母線在運(yùn)行時(shí)如發(fā)生故障,過(guò)流繼電器2KC(4KC)動(dòng)作，I(II)段進(jìn)線斷路器1QF(2QF)立即分閘，并啟動(dòng)5KA(6KA) ，使3QF合閘回路斷開(kāi)，禁止ATS誤動(dòng)，并發(fā)出過(guò)流報(bào)警信號(hào)。報(bào)警信號(hào)由人工手動(dòng)復(fù)位。

結(jié)束語(yǔ)

以上所設(shè)計(jì)的雙路進(jìn)線QSA(QA)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)無(wú)論在通用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性和新穎性方面都占優(yōu)勢(shì)，可供成套廠、設(shè)計(jì)院及新型雙投開(kāi)關(guān)試制廠設(shè)計(jì)部門(mén)參考。

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