403 Forbidden
You don't have permission to access /product-2175.html
on this server.
Apache Server at www.broadon.net Port 80如何为开关电源选择合适的电感 - 从设计到维修，全方位学习开关电源
日 14:50 来源：本站整理 作者：春波绿影 (0)
　　如何为开关电源选择合适的电感
　　电感是开关电源中常用的元件，由于它的电流、电压相位不同，所以理论上损耗为零。电感常为储能元件，也常与电容一起用在输入滤波和输出滤波电路上， 用来平滑电流。电感也被称为扼流圈，特点是流过其上的电流有&很大的惯性&。换句话说，由于磁通连续特性，电感上的电流必须是连续的，否则将会产生很大的 电压尖峰。
　　电感为磁性元件，自然有磁饱和的问题。有的应用允许电感饱和，有的应用允许电感从一定电流值开始进入饱和， 也有的应用不允许电感出现饱和，这要求在具体线路中进行区分。大多数情况下，电感工作在&线性区&，此时电感值为一常数，不随着端电压与电流而变化。但 是，开关电源存在一个不可忽视的问题，即电感的绕线将导致两个分布参数（或寄生参数），一个是不可避免的绕线电阻，另一个是与绕制工艺、材料有关的分布式 杂散电容。杂散电容在低频时影响不大，但随频率的提高而渐显出来，当频率高到某个值以上时，电感也许变成电容特性了。如果将杂散电容&集中&为一个电容， 则从电感的等效电路可以看出在某一频率后所呈现的电容特性。
　　当分析电感在线路中的工作状况或者绘制电压电流波形图时，不妨考虑下面几个特点：
　　1. 当电感L中有电流I流过时，电感储存的能量为：
　　E＝0.5&L&I2 （1）
　　2. 在一个开关周期中，电感电流的变化（纹波电流峰峰值）与电感两端电压的关系为：
　　V＝（L&di）/dt （2）
　　由此可看出，纹波电流的大小跟电感值有关。
　　3. 就像电容有充、放电电流一样，电感器也有充、放电电压过程。电容上的电压与电流的积分（安&秒）成正比，电感上的电流与电压的积分（伏&秒）成正比。只要电感电压变化，电流变化率di/dt也将变化；正向电压使电流线性上升，反向电压使电流线性下降。
　　计算出正确的电感值对选用合适的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常重要。
　　从图1可以看出，流过开关电源电感器的电流由交流和直流两种分量组成，因为交流分量具有较高的频率，所以它会通过输出电容流入地，产生相应的输出纹波电压dv=di&RESR。这个纹波电压应尽可能低，以免影响电源系统的正常操作，一般要求峰峰值为10mV~500mV
　　纹波电流的大小同样会影响电感器和输出电容的尺寸，纹波电流一般设定为最大输出电流的10%~30%，因此对降压型电源来说，流过电感的电流峰值比电源输出电流大5%~15%。
　　降压型开关电源的电感选择
　　为降压型开关电源选择电感器时，需要确定最大输入电压、输出电压、电源开关频率、最大纹波电流、占空比。下面以图2为例说明降压型开关电源电感值的计算，首先假设开关频率为300kHz、输入电压范围12V&10%、输出电流为1A、最大纹波电流300mA。
　　最大输入电压值为13.2V，对应的占空比为：
　　D＝Vo/Vi＝5/13.2＝0.379 （3）
　　其中，Vo为输出电压、Vi为输出电压。当开关管导通时，电感器上的电压为：
　　V＝Vi－Vo＝8.2V （4）
　　当开关管关断时，电感器上的电压为：
　　V＝-Vo－Vd＝-5.3V （5）
　　dt＝D/F （6）
　　把公式2/3/6代入公式2得出：
　　升压型开关电源的电感选择
　　对于升压型开关电源的电感值计算，除了占空比与电感电压的关系式有所改变外，其它过程跟降压型开关电源的计算方式一样。以图3为例进行计算，假设开关频率为 300kHz、输入电压范围5V&10%、输出电流为500mA、效率为80%，则最大纹波电流为450mA，对应的占空比为：
　　D＝1－Vi/Vo＝1－5.5/12＝0.542 （7）
　　当开关管导通时，电感器上的电压为：
　　V＝Vi＝5.5V （8）
　　当开关管关断时，电感器上的电压为：
　　V＝Vo＋Vd－Vi＝6.8V （9）
　　把公式6/7/8代入公式2得出：
　　请注意，升压电源与降压电源不同，前者的负载电流并不是一直由电感电流提供。当开关管导通时，电感电流经过开关管流入地，而负载电流由输出电容提供，因此输 出电容必须有足够大的储能容量来提供这一期间负载所需的电流。但在开关管关断期间，流经电感的电流除了提供给负载，还给输出电容充电。
　　一般而言，电感值变大，输出纹波会变小，但电源的动态响应也会相应变差，所以电感值的选取可以根据电路的具体应用要求来调整以达到最理想效果。开关频率的提 高可以让电感值变小，从而让电感的物理尺寸变小，节省电路板空间，因此目前的开关电源有往高频发展的趋势，以适应电子产品的体积越来越小的要求。
　　如何抑制开关电源纹波的产生 我们最终的目的是要把输出纹波降低到可以忍受的程度，达到这个目的最根本的解决方法就是要尽量避免纹波的产生，首先要清楚开关电源纹波的种类和产生原因。
　　随着SWITCH的开关，电感L中的电流也是在输出电流的有效值上下波动的。所以在输出端也会出现一个与SWITCH同频率的纹波，一般所说的纹波就是指这个。它与输出电容的容量和ESR有关系。这个纹波的频率与开关电源相同，为几十到几百KHz。
　　另外，SWITCH一般选用双极性晶体管或者MOSFET，不管是哪种，在其导通和截止的时候，都会有一个上升时间和下降时间。这时候在电路中就会出现一个与SWITCH上升下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。同样二极管D在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。这两种噪声一般叫做高频噪声，幅值通常要比纹波大得多。
　　如果是AC／DC变换器，除了上述两种纹波（噪声）以外，还有AC噪声，频率是输入AC电源的频率，为50～60Hz左右。还有一种共模噪声，是由于很多开关电源的功率器件使用外壳作为散热器，产生的等效电容导致的。因为本人是做汽车电子研发的，对于后两种噪声接触较少，所以暂不考虑。
相关技术文章：
相关资料下载：
上周热点文章排行榜
上周资料下载排行榜
技术交流、我要发言！ 发表评论可获取积分！ 请遵守相关规定。
创新实用技术专题
就华为因为是中国公司，顺理成章地，被贴上“商业政治间谍”、“...42V汽车供电系统设计方案
日 11:49 来源：本站整理 作者：秩名 (0)
　　中心议题：
　　42V汽车电气系统的优点
　　汽车供电系统的两种方案比较
　　稀土永磁发电机的设计
　　解决方案：
　　全车42V单一电压方案
　　42V/14V双电压方案
　　汽车电源的电压从上世纪50年代的6V改为12V，己有50多年的历史。自1990年开始，汽车用电量每年以5％～8％的比例增加，其平均电力负荷的发展历史与趋势见图1。随着汽车技术的不断进步，将会有越来越多的电气及电子系统被应用到汽车上。
　　20世纪90年代，汽车设计者提出的提高汽车电源电压的构想，很快得到汽车研究者、汽车制造商、零部件制造商的一致认同，并制定了汽车电源42V电压的相关标准。
　　汽车供电系统由现有的14V标准向42V标准转化已经成为必然发展趋势，并将在未来数年内得到迅速发展，从而导致汽车电器电子产品的一场革命。汽车新供电系统标准的实施，对汽车电子工业的传统产品将带来巨大的冲击。这对于我国来说既是一次挑战，也是一次难得的机遇。我们应在汽车电源改革的过程中，积极参与研发，与国际汽车电器电子产品接轨。
　　1 42V汽车电气系统优点
　　1.1 电压安全、易得
　　根据欧洲的安全法规定人体的安全电压在50V以内，任何超过60V电压的系统，在导线和连接处都要有特殊的绝缘措施，这将增加系统的重量和成本。因此，选择42V电压，就是希望在满足电能需要的同时，能像传统的12V系统一样，即使触碰到电极或金属车体时也不会对人体安全造成威胁。
　　42V电压值是目前汽车发电机输出电压14V的3倍，其采用的36V蓄电池有利于使用3节传统的12V铅酸蓄电池串联改装组成。
　　1.2 显着降低汽车线束成本
　　现代汽车拥有长达2km的导线、2000多个线头和350多个集线器，42V电源系统可大幅度降低这些线束的重量及成本。从理论上讲，传输同样的功率，42V系统的电流只有14V系统的三分之一，这样就降低了电机及电力元件的电流负荷，也使导线及功率元件的传输损耗降低为原来的近九分之一，并可以减小导线截面积以降低重量。
　　1.3 使大量高新技术被广泛应用
　　有了42V电源系统，许多以前看似不切实际或不可能的技术也都变得可行了。在42V电气系统中，线控技术、行驶平顺性控制装置、电子加热式催化器和电磁阀系统、主动悬挂和电动四轮辅助驱动装置都能更有效地使用，为车辆的结构改进提供了更大的可能性（表1）。
　　使用42V电源系统，发动机的一些长期运转的附件如转向助力泵、水泵、冷却风扇、空调压缩机和气泵等呵直接由新的电源系统驱动，从而减少空转消耗，提高能源利用效率。对于电动制动系统，由电源直接驱动，可省去液压或气压系统，带来更好的驾驶舒适性和更好的燃油经济性。
　　1.4 可大幅度提高发电机效率
　　目前汽车使用的硅整流发电机效率在60c/~以下。硅整流发电机输出电流大，电枢绕组的电流密度达10A/ram，很多能量被励磁绕组、电枢绕组和整流元件消耗掉了。
　　42V电源系统可在整个发动机转速范围内提供较高的电流输出，电机效率可达到80％以上，目。功率达到8kw以上酉门子VDO产品输出10～15kW，效率可达85％。
　　1.5 有利于发展混和动力车
　　采用42V电源后，若没讣启动发电集成装置（ISA），则可实现以下功能：
　　①在汽车起步时，增强了启动加速性能，在很短时间内（通常为0.1～0.2s）将内燃机加速到超过怠速转速，然后内燃机开始点火，实现发动机无怠速工况；
　　②汽车较长时间处于停车状态，如遇红灯时，控制系统会自动切断内燃机供油，内燃机停止运行；
　　③汽车正常行驶时，ISA为发电机工况，向电池充电；
　　④汽车加速或爬坡时，ISA工作在电动机工况，为发动机提供辅助推进动力，使发动机工作在高效区，提高了效率，降低了燃油消耗6）已经具备一定的研究基础
　　目前，42V电气系统结构已经得到了国际汽车工业界的认可，并已在一些车辆上被采用，如沃尔沃公司的$80和福特公司的混合动力车Explorer。
　　2 运行模式
　　在新的电气系统中，有两种实施方案：一种是全车42V单一电压方案；另一种是42V/14V双电压方案。
　　2.1 单一电压运行模式
　　42V电气系统的单一电压方案如图2所示，42V单一电压会对目前的汽车零配件制造商造成大冲击，因此推广有一定困难。
相关技术文章：
相关资料下载：
上周热点文章排行榜
上周资料下载排行榜
技术交流、我要发言！ 发表评论可获取积分！ 请遵守相关规定。
创新实用技术专题ALIENTEK MiniSTM32开发板硬件详解
日 11:11 来源：互联网 作者：秩名 (0)
　　ALIENTEK MiniSTM32开发板是一款迷你型的开发板，小巧而不小气，简约而不简单。ALIENTEK MiniSTM32开发板的特点包括：
　　1）小巧。整个板子尺寸为8cm*10cm*2cm（包括液晶，但不计算铜柱的高度）。
　　2）灵活。板上除晶振外的所有的IO口全部引出，特别还有GPIOA和GPIOB的IO口是按顺序引出的，可以极大的方便大家扩展及使用。
　　3）资源丰富。板载十多种外设及接口，让你畅游STM32
&&&&&&& 她的外观尺寸只有8cm*10cm大小，如下图所示：
　　图1 MiniSTM32 开发板外观图
　　这款MiniSTM32开发板，不求最全，但求最精！板子的设计充分考虑了成本与功能这两个矛盾面，再结合实际使用的经验及STM32的特点，最终确定了这样的设计。总体来说是该有的都有，不该有的坚决不要，可有可无的选择性价比最高的留下。现在向大家介绍ALIENTEK MiniSTM32开发板的各部分硬件，让大家对该开发板的各部分硬件原理有个理解。
&&&&&&& CPU
　　ALIENTEK MiniSTM32选择的是STM32F103RBT6作为MCU，STM32F103的型号众多，我们选择这款的原因是看重其性价比，作为一款低端开发板，选择STM32F103RBT6是最佳的选择。128K FLASH、20K SRAM、2个SPI、3个串口、1个USB、1个CAN、2个12位的ADC、RTC、51个可用IO脚&，这样的配置无论放到哪里都是很不错的了，更重要的是其价格，18元左右的零售价，足以秒杀很多其他芯片了，所以我们选择了它作为我们的主芯片。MCU部分原理图如下：
　　图二 MCU部分原理图
　　上图中中上部的BOOT1用于设置STM32的启动方式，其对应启动模式如下表所示：
　　我们用串口下载代码，则配置BOOT0为1，BOOT1为0即可，如果想让STM32一按复位键就开始跑代码，则需要配置BOOT0为0，BOOT1随便设置都可以。
　　P3和P1分别用于PORTA和PORTB的IO口引出，其中P2还有部分用于PORTC口的引出。PORTA和PORTB都是按顺序排列的，这样设计的目的是为了让大家更方便地与外部设备连接。
　　P2连接了DS18B20的数据口以及红外传感器的数据线，它们分别对应着PA0和PA1，只需要通过跳线帽将P2和P3连接起来就可以使用了。这里不直接连在一起的原因有二：1，防止红外传感器和DS18B20对这两个IO口作为其他功能使用的时候的影响；2，DS18B20和红外传感器还可以用来给其他板子提供输入，等于我们的板子为别的板子提供了红外接口和温度传感器，在调试的时候，还是蛮有用的。
　　P4口连接了PL2303的串口输出，对应着STM32的串口1（PA9/PA10），在使用的时候，也是通过跳线帽将这两处连接起来。这样设计有2个好处：1，使得PA9和PA10用作其他用途使用的时候，不受到PL2303的影响。2，USB转串口可以用作他用，并不仅限这个板上的STM32使用，也可以连接到其他板子上，这样ALIENEK MiniSTM32就相当于一个USB串口。
　　P5口是另外一个IO引出排阵，将PORTC和PORTD等的剩余IO口从这里引出。
　　在此部分原理图中，我们还可以看到STM32F103RBT6的各个IO口与外设的连接关系，这些将在后面给大家介绍。
　　这里STM32的VBAT采用CR1220纽扣电池和VCC3.3混合供电的方式，在有外部电源（VCC3.3）的时候，CR1220不给VBAT供电，而在外部电源断开的时候，则由CR1220给VBAT供电。这样，VBAT总是有电的，以保证RTC的走时以及后备寄存器的内容不丢失。
　　该部分还有JTAG，JTAG部分电路如下图：
　　图三 JTAG原理图
　　这里采用的是标准的JTAG接法，但是STM32还有SWD接口，SWD只需要最少2跟线（SWCLK和SWDIO）就可以下载并调试代码了，这同我们使用串口下载代码差不多，而且速度更快，能调试。所以建议大家在设计产品的时候，可以留出SWD来下载调试代码，而摒弃JTAG。STM32的SWD接口与JTAG是共用的，只要接上JTAG，你就可以使用SWD模式了（其实并不需要JTAG这么多线），JLINKV8和ULINK2都支持SWD。
相关技术文章：
相关资料下载：
上周热点文章排行榜
上周资料下载排行榜
技术交流、我要发言！ 发表评论可获取积分！ 请遵守相关规定。
创新实用技术专题
在28nm FPGA战场上，Xilinx和Altera已经展...调压器工作原理及故障分析
日 10:34 来源：本站整理 作者：胡哥 (0)
调压器分类
1、直接作用式调压器
直接式调压器体积小，流量大，结构简单，安装初试及检修方便。它适用范围广，根据进出口压力的不同，可分为高中压、高低压、中中压、中低压等不同类型。缺点是压差大，能量损失多，在小流量时尚有喘、跳等现象。
按结构形式又可分为杠杆式和平衡阀芯式二种:
1.1、拉杆式系列调压器是通过杠杆传递作用力，调压器的出口压力通过调节弹簧设定。当调压器下游流量增大时，出口压力P2有下降的趋势，此时，主调节器下腔内的压力下降，使得主薄膜在调节弹簧的作用下向下移动；在杠杆作用下，阀杆带动阀瓣离开阀口，使调压器打开，从而通过阀口的流量增加，维持下游压力的恒定。当调压器下游流量减小时，其作用与上述过程相反，直到调压器关闭为止。
1.2、平衡阀芯式调压器
膜片（M）的动作借阀柱（S）传导至阀（P），出口压力借感压管连接在皮膜（M）作用，产生的力量与弹簧（D）抗衡。皮摸的气体压力欲关闭阀，而弹簧压力则欲打开阀（故障既启开）。
当没有气流时，弹簧将阀完全打开，当超压时，调压器关闭，阀垫（Q）与阀（P）是一体的，确保完全密闭。当弹簧与出口压力的对抗作用达到平衡时，皮膜一阀柱一阀组合保持不动，而出口压力则符合弹簧设定点。流量需求增加时，出口压力下降，弹簧的作用大于出口压力作用，阀即打开，直到恢复出口设定压力为止。当出口压力增加时，过程相反。
入口压力在平衡室（B）内作用，在各种操作状况下，皆能精确，完美地平衡开关阀（Q）
在调式期间，任何情况下，都应极小心地极缓地打开切断阀，避免强劲气流损害调压器下游设备。
步骤如下：
1、依照系统特性，按部就班的让少量气体流通。所以，打开调压器下游的排气丝堵，如有困难，则稍微打开出口阀一点。
2、缓慢地稍微打开入口阀一点。
3、重新设定切断阀（如果有）
4、待出口压力稳定后，先缓慢完全打开入口阀，再缓缓完全打开出口阀。
设定是在调压器动作过程中完成的，稍微打开入口阀和调压器出口端排气嘴，调整器（L或T）向顺时针方向旋转增加压力，或逆时针方向旋转降低压力。
安全切断阀的工作原理
当信号压力失常，超过（超压型）或低于（失压型）切断阀启动压力设定值时，传感器内气动薄膜带动撞块移动，使脱扣机构动作，在关闭弹簧的作用下，主阀瓣迅速关闭阀口，达到保护调压器及计量仪器等下游设备的作用。
安全放散阀的工作原理
当作用于主薄膜下腔的调压柜（站）出口压力升高至放散阀的启动压力时，它克服调节弹簧的作用力带动拉杆向上运动，在杠杆的作用下，阀杆向下移动将主阀瓣顶开，排放燃气。当压力因燃气排放下降至启动压力设定值时，阀杆上移，阀瓣在复位弹簧的作用下将阀口关闭。
调压器的维护
A、用燃气报警仪器（或皂液）检查调压器有无外泄漏。（注意：放散后的气味残留可能会引起燃气报警仪器报警。）
B、检查调压器的关闭压力
缓慢关闭调压器出口端阀门，在调压器出口端检测口接压力计，并打开开关。三分钟后记录关闭压力值，检查是否在正常范围内。调压器关闭压力正常的情况下无须对调压器进行拆修。
C、对调压器外部进行清洁。
D、清洁调压器内部
当气体介质中含有较重污物时，应定期对调压器内部进行维修清洁。根据气质和使用情况，每3~6个月，对易溶胀或老化的橡胶件如：阀瓣密封垫、膜片、O型圈等应定期进行检查或更换，以保证供气的安全和正常使用。
当介质为人工煤气时，建议维护周期缩短至1－3个月。运行管理部门应根据气质情况，适当调整维护周期。
E、维修前应先将调压器前后的进口和出口阀门关闭，泄掉压力；重装时应小心，以免损坏如阀口、薄膜等零件；组装好后应检查各活动部件能否灵活运动；维修组装完后，按调压器通气运行方法进行维修后的设定，并用皂液检查所有连接密封部位有无外泄漏。
调压器常见故障及排除措施
1、如果调压阀下游没有气体通过，可能是：
1）入口流量不足 、指挥器无气体通过
2）过滤器堵塞&&&
3）切断器被触发
4）调压器皮膜损坏
2、如果调压器出口压力下降，则可能是：
1）入口流量不足
2）实际流量超过调压器设计流量
3）入口过滤器阻塞
4）弹簧断裂
5）指挥器通往调压器内部的信号管道堵塞或损坏
3、调压器出口压力升高可能是：
1)封垫或阀坐磨损
2）封垫堆积灰尘
3）皮膜受损或破裂
4）调压器阀杆动作不灵活
4、调压器震动
1）取压管连接错位或不符合安装要求
2）流量过低
3）指挥器上取牙泄牙阀孔口径不对
5、调压器压力调不高
1）调压器阀垫膨胀，阀口达不到应有的开度
2）指挥器调节弹簧变形，达不到设计压力
6、调压器出口压力不稳和喘气
1）燃气杂质多
2）气体压力或流量突然变化干扰
3）出口压力高，前压波动大
调压器检查步骤：
首先，缓缓关闭出口阀，检查调压器与出口阀之间管线内的压力，若系统操作正常，出口压力会因关闭而暂时升高，然后渐趋稳定。若出口压力持续升高，则表示调压阀口不能密闭，造成系统异常。此时，应关闭调压器.
相关技术文章：
相关资料下载：
上周热点文章排行榜
上周资料下载排行榜
技术交流、我要发言！ 发表评论可获取积分！ 请遵守相关规定。
创新实用技术专题
在28nm FPGA战场上，Xilinx和Altera已经展...