安电源的设计方案一种12V新型本

2019-07-24 18:02 点击量:


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  一种12V新型本安电源的设计方案_电力/水利_工程科技_专业资料。一种 12V 新型本安电源的设计方案 1.引言 ?近年来,我国煤矿机械化、自动化程度日益提高,矿井监控、通讯、仪表 自动化系统等应用日益普遍,但煤矿的特殊环境,要求煤矿电气设备必须采 用本安设备。本安

  一种 12V 新型本安电源的设计方案 1.引言 ?近年来,我国煤矿机械化、自动化程度日益提高,矿井监控、通讯、仪表 自动化系统等应用日益普遍,但煤矿的特殊环境,要求煤矿电气设备必须采 用本安设备。本安电源作为矿用本安系统不可缺少的组成部分,其技术先进 性和产品质量决定了本安设备的可靠性,从而直接影响到监测系统数据采集 的准确性、稳定性,关系到矿井安全生产、抗灾能力和矿工安危。 ?2.系统整体方案 ?根据煤矿用直流稳压电源的标准,电源输入电压为交流 127V 标称值的 75%~110%(即 95V~140V),输出电压的纹波电压不应超过直流输出电压 12V 的 5%.根据要求,本文采用 TOP244Y 开关电源芯片,在高频开关电源的基础 上,外加过压保护电路、过流保护电路,设计了新型的 12V 本质安全型电源 (最高开路电压 12.4V、最大短路电流 150mA)。 ?如图 1 所示,本系统包括以下 3 个部分: ?开关电源电路、过压保护电路、过流保护电路。 ? ? ?3.硬件电路设计 3.1 开关电源电路 ?开关电源电路将交流电 127V 转变成直流电 23V.电路原理图如图 2 所示, 交流电经过整流、滤波,成为纹波较大的直流电,通过高频变压器、开关电 源芯片 TOP244Y 得到 23V 的直流电。 ? ?TOP244Y 是 Power Integration 公司的 TopSwitch II 系列产品,它便于实现 开关电源的优化设计,设计的交流输入电压范围是 85V~265V.它能同时实现 输入欠压保护、过压保护、从外部设定极限电流、降低最大占空比等功能。 TOP244Y 具有频率抖动特性,这对降低电磁干扰很有帮助。 ?TOP244Y 的 1 引脚用于占空比控制,根据反馈电压改变占空比,调节电压 稳定输出;2 引脚提供线电压的过压、欠压等自动监测和调整;3 引脚通常与三 极管相连,实现远程开关控制,当三极管导通,3 引脚接地,TOP244Y 正常 工作,当三极管断开,3 引脚类于悬空,TOP244Y 失能;4 引脚为 TOP244Y 内部 MOSFET 的源极,6 引脚为内部 MOSFET 的漏极,作为开关使用,提 供给高频变压器;5 引脚为频率引脚,接地时 TOP244Y 的工作开关频率为 132KHz.R3 为欠压或过压检测电阻,并能给线路提供电压前馈,以减少开关 频率的波动。D2、D3 构成漏极钳位电路,可吸收内部 MOSFET 关断时由高 频变压器 T1 初级漏感产生的尖峰电压,保护 MOSFET 不受损。电阻 R5 用 来从外部设定功率开关管的漏极极限电流,使之略高于满载或输入欠压时的 漏极峰值电流,这就允许在电源起动过程中或输出负载不稳定但未出现饱和 的情况下采用较小尺寸的高频变压器。当输入直流电压过压时,R5 还能自动 降低最大占空比 Dmax,对最大负载功率加以限制。 ?精密光耦反馈电路由线 组成。输出电压 Uo 经过光耦去改变 TOP244Y 的 1 引脚电流 IC,使占空比发 生变化,进而调节 Uo 保持不变。反馈绕组的输出电压经 D3、C8 整流滤波 后,给光耦中的接收管提供偏压。C10 还与 R14 一起构成尖峰电压滤波器, 使偏置电压在负载较重时能保持恒定。