升压电路
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升压电路范文第1篇
【关键词】倍压电路 电容参数优化 PSIM仿真 输出电压
随着电力电子技术的发展以及半导体技术的革新，功率器件如IGBT、MOSFET的出F，将直流高压电源向高频化、小型化、智能化的方向推进。这一改进也使得直流高压电源的应用范围更为广泛，从航空、航天军事领域到农业、生活的方方面面。在不同的领域，不同的应用场合，直流高压电源对其输出电压的稳定性、纹波问题有着不同的要求，因此，在对直流高压电源其输出电压影响因素的研究有着重要的意义。本文针对基于科克罗夫特-瓦尔顿（C-W）倍压整流电路电容的参数优化，分析电容的参数选取对直流高压电源输出电压动态响应时间以及纹波影响。
1 PSIM仿真
如图1，为PSIM仿真软件下的四级（两个电容、两个二极管构成一级倍压电路，一级倍压电路的输出电压为输入电压的两倍）C-W倍压整流电路图，其输入电压Ui是通过高频交错的控制策略生成幅值为310V、频率为25kHz的方波电压源，通过四级C-W倍压电路整流，理论上其输出电压Uo应为8Ui。在满足输出电流Io低于10mA的前提下，将负载电阻Ro选为280kΩ。
2 电容参数优化
将倍压电路中的电容定义为升压电容（C1、C2、C3、C4）和输出电容（C1*、C2*、C3*、C4*）。首先给定一组升压电容以及输出电容值，选定为1e-7F，以此作为参照，其仿真输出电压如图2；将升压电容改变为1e-6F、输出电容保持参照值不变，对比图3可知输出电压响应速度变慢、纹波增大但其对稳压值影响不大；而保持升压电容不变，改变输出电容为1e-6F，其输出电压如图4所示响应时间受到影响更大、稳压值降低但其纹波影响不大。
3 结论
通过对比，我们可以初步得出以下结论，升压电容越大使输出电压的动态响应时间增大、纹波明显但不影响输出电压值；输出电容越大对输出电压的动态响应时间影响更显著同时降低了输出电压稳态值而对纹波影响不大。
（通讯作者：管瑞欣）
参考文献
[1]戚栋，王宁会.实用电源技术手册特种电源分册[M].沈阳：辽宁科学技术出版社，2005：72-79.
[2]胡秀芳.基于ARM高级定时器的高频交错SPWM实现方法[J].陕西电力，2015（04）：32-35.
[3]洪悦.30kV可调直流高压电源设计[D].大连：大连理工大学，2011.
通讯作者简介
管瑞欣（1991-），女，汉族，山西省运城市人。硕士研究生学历。主要研究方向为高压PWM直流电源。
升压电路范文第2篇
【关键词】电压回路;检表;接线方式;电压指示
本文作者为了更好的介绍正确的电压回路选择与被检表接线方式，参考了大量电力资料，分析了升压电路的概念、电压选择电路的方式、电压指示指示以及被检表接线方式选择，这些内容可以指导相关人员选择出正确的检表接线方式，可以使电路中的设备正常、稳定的运行，从而提高对电能测量的准确度。
一、升压电路
升压电路是电压回路装置中常用的电路方式，在这种电路中会用到升压变压器，这种变压器的是由初级绕组抽头与次级让组抽头构成的，也有的升压变压器的次级绕组是由四种抽头构成的，这种四个抽头的绕组并不常用，这主要与其线电压有关。计算升压变压器的容量会受到很多因素的干扰，其数值并不是准确的数值，而且近似值，因为升压器的要求很多，其承受的负载也比较大，而且计算其容量的方法并不完善，这些因素都影响了升压变压器容量计算的精准度。在设计升压变压器时，需要考虑很多因素，其中变压器采用的铁芯应选择厚度为0.35mm的圆环铁芯，这种铁芯是由冷轧硅刚片制成的，其磁感应强度与导磁率都比较大。采用这种铁芯可以有效的降低其功耗，还能改善升压变压器输出电压的波形，使输入与输出的电压差距变小。另外，设计升压变压器时还要考虑每伏的匝数，在升流变压器中，每伏的匝数的选择需要满足运行时噪音小的原则，其升温是的幅度比较小的。在升压变压器中，如果每伏的匝数选择比较少，则会增加其运行时发出的噪音，还会影响其磁感应强度的大小。最后，导线的电流密度也对升压电压表的影响很大，为了保证升压电压表的运行质量，应选择密度小于1.5A/mm2的电流。
二、电压选择电路
电压回路装置中，电压输出端也就是电压输出的接线端，线路中的电压在接线端与被检表接线端连接时，其幅值与相位可以在被检表中显示出，所以，保证被检表接线方式的正确性，对测量电能的准确值有很大影响。这种装置的电压回路一旦出现故障，可以对电压输出端的向量进行检测，在根据开关接点的通断方式检查故障发生的原因。在检测时，可以利用被检表要求的接线方式进行排查，这样可以很好的满足电能表的测定要求，不需要装置的其他量程方式或者接线方式，这样可能会干扰检测数值的准确性。
三、电压指示与对称指示
1、电压指示
电压指示需要利用多种电压表，这些电压表的类型有指针式的，也有数字式的，数字式比较智能化，不同类型的电压表需要运用在不同的线路中，只要满足相关要求，显示出准确的数据就可以。这种电压表在读数时采用的仪表有直读方式、百分数读值方式，两种仪表都有着一定优势以及使用条件，采用直读式仪表可以降低量程选错的概率，还能提高测定结果的准确性，避免由于电压过高而对仪表造成损坏;百分数仪表具有操作简单，读数方便的优点，其可以提高检测人员的工作效率。
被检表接线的方式主要有两种，其一，线路可接在升压变压器的次级端口，其二是接在互感器的初级接口，这两种方式都可以准确的指示电压，接线方式不同，指示的线电压也会出现变化。为了使装置中的电压可以稳定工作，必须保证电能表在启停电压的状态下，功率表极性的变化不会影响到电压。
2、对称指示器和对称指示仪表
在正常的电力线路中，电力装置具有对称指示器以及监视对称指示仪表。其中对称指示器的主要功能是指示三相电压的相位，使其达到对称的要求。对称指示器的刻度通常都是不均匀的，其一般安装在三相变压器的缺口位置，其可以在电压不稳定的环境下承受较高的电压，当三相电压趋于平衡后，其会达到较高的分辨率以及灵敏度。由于变压器的三个绕组不一定平衡，而且对称指示器又有内阻。普通的电压表或对数刻度的电压表代替对称指示器，实用效果都不理想所以目前装置上很少应用。用三只相同的电压表接在各相的相电压上，用调压器把各相的相电压调到相同示值，再用转换开关把三只电压表改接到相应的线电压上。
四、被检表接线方式的选择
被检表接线方式选择的设计是装置设计最主要的部分，一般来说，标准表和被检表使用相同的接线方式，这样使装置各项影响带来的误差。对于标准表和被检表来说大小是相近的，符号是相同的，这样可以有效地提高装置的精度，就如同长度计量中使用的阿贝原理相类似。但是在目前的情况下，电能表的特殊性在于，它分为有功和无功电能表，有功电能表是余弦式的，从准确度高的0.005级到2级系列齐全，但是，无功电能表只能生产0.5级到3级，而且大多数使用有功表依靠改变接线测量无功，这些表很少正弦式的，都不能作标准表，需要用余弦式的标准有功电能表靠改变接线的方法来检定无功电能表。
1、检定单相有功电能表的接线
单相装置和三相装置检定单相表时的接线一般有两种：经互感器扩展量程的和不经互感器扩展量程的。图中可以看出单相装置的典型接线图也是虚负荷法检表的典型接线图，在不经互感器扩展量程的单相装置，电流回路和电压回路分别由电源供给、相位角φ由内电源调节，与负载的容量和功率因数无关。在电流回路中，标准表的电压的电流线圈与被检表的电流线圈直接相串联，标淮表的电压线圈与被检表的电压线圈直接相关联，这样的接线没有方法原理误差。在经感器扩展量程的装置中，被检表所加的电压为U1，标准表所加的电压为U2，被检表所通过的电流为I1，标准表所通过的电流为I2。
2、单相装置的综合误差
装置误差的评定方法有很多，其中较为常用的是误差综合计算法和装置的误差综合计算是最简单的，因而也是最典型的，装置其他接线的方法虽然复杂，但就其实际而言，主要是分元件计算，也就是分解为单相装置的误差计算方法，然后合成，所以，弄清单相误差综合计算方法是很重要的。
五、结语
综上所述，在电力系统中，想要保证电路的安全性以及稳定性，必须对电压回路以及被检表接线方式做出正确的选择，这样才能保证装置运行的稳定性。本文介绍了升压电路在设计时需要注意的问题，电压选择电路的方法以及电压指示的不同仪表类型与适用条件，分析了被检表接线方式的选择，以供相关人员参考与借鉴，希望可以避免电力人员仪表选择失误，或者接线方式出现错误的情况，从而使我国的电力系统更加安全、稳定的运行。
参考文献
[1]潘斌军，叶佳.电压在高压电能计量中的影响[J].科技咨询导报，2007（10）.
升压电路范文第3篇
（正德职业技术学院，江苏 南京 211006）
【摘要】液晶显示器高压板电路主要由驱动控制电路（振荡器、调制器）、直流变换电路、Royer结构驱动电路、液晶显示器高压板电压和电流检测电路、CCFL等组成。在实际的高压板中，常将振荡器、调制器、保护电路集成在一起，组成一块小型集成电路，一般称为PWM控制芯片。高压电源板负责给LCD的灯管供电，它将直流低压电源变换为高频高压电源以点亮灯管，属于功率变换器件，易发热，所以比较容易坏。本文主要介绍了液晶显示器内部的高压板电路的作用，分析了高压板电路典型故障的判断与调测的方法。
关键词 液晶显示器；高压板电路；故障调测
Judgment and Fault Detection of The Typical Fault of High-pressure Liquid Crystal Display Board
LIU Jia
(Zhengde Polytechnic College, Nanjing Jiangsu 211006, China)
【Abstract】Liquid crystal displays high-voltage plate circuit is mainly composed of the drive control circuit (oscillator, modulator), DC converter circuit, Royer drive circuit, the structure of liquid crystal displays high-voltage plate voltage and current detection circuit, CCFL etc.. In the pressure plate，the oscillator, modulator, protection circuit are integrated together, formed a small integrated circuit，commonly known as the PWM control chip. High voltage power supply board is responsible for supplying power to lamps LCD, It will transform the DC low voltage power supply for high frequency and high voltage power supply to light the lamp tube, It belongs to the power device, easy to heat, so it is easy to bad. This paper mainly introduces the internal high voltage circuit of liquid crystal display function, analyzes the judgment method of typical faults of high voltage and circuit board test.
【Key words】Liquid crystal display; High voltage circuit; Fault testi
1液晶显示器内部电路结构及高压板电路的作用
近年来，液晶显示器作为显示器的主流产品已经完全取代了CRT显示器在PC应用领域的霸主地位，成为各大品牌机以及兼容机首选的标配产品。如图1所示，液晶显示器的内部电路由驱动板，电源板，高压板（背光板），液晶屏等几个部分组成。本文主要探讨高压板的几种典型故障的判断及其调测。
背光板又称为背光灯高压板，作用是负责给LCD的灯管供电，它将直流低压电源变换为高频高压电源以点亮灯管。高压板属于功率变换电路，易发热，因此，在液晶显示电路中属于故障率较高的部件。容易损坏的部位主要是：振荡电路、开关管、变压器。
2高压板工作原理及正常工作条件
高压板由一个脉宽产生IC（包含振荡/控制/反馈等外围电路）、供电控制电路、自激振荡产生器、反馈取样电路等组成。如图2所示。
液晶面板上使用的灯管属于CCFL冷阴极荧光灯管。它同日光管一样，内部充满了氖气，要想让它发光，必须在其未点亮前产生1500V的高压来击发内部的气体，一旦气体导通后，则必须要有600~800V电压、9MA左右的电流供其发光。这也是必须采用高压变换电路对直流12V进行升压的原因。
当背光灯的供电条件满足，背光灯就能发光。但是，液晶显示器在关机的时候是只控制主板信号而并不关掉12V供电的，这时，升压板会继续工作，液晶面板表现为全白的显示（白屏）。为此必须从主板中引出一路控制信号来控制升压板上脉宽IC供电电压，该控制信号根据机型及厂家设计的不同有高低两种电压控制，一般均为3.3或5V控制，只有有了控制电压，才能保证升压板上的供电随着开关机器而通断（另有一部份机子是控制IC振荡等）。
另外，每一台的液晶显示器都要具备亮度调节功能，要想使背光灯的亮度能够随着调节控制而改变，必须引入亮度控制信号。亮度控制信号由主板的MCU输出，随着亮度的调节，在0~5V或5~0V间变化。
因此，要使一台液晶面板的背光系统能够完全正常的工作，必须具备以下4个条件：12V供电线；接地线；控制信号线；亮度控制线。
尤其是前三个条件缺一个都会导致背光灯无法点亮（黑屏）。
3高压板电路的典型故障的判断与调测
3.1高压板电路典型故障的判断
高压板常见的故障主要是无高压输出（显示屏表现为黑屏）、开机有高压输出随后高压消失和输出高压大小偏低等。造成高压板电路的原因是电源供电电路工作不正常、PWM控制模块损坏、集成场效应功率管击穿、高压输出电路工作不正常及过流、稳压电源异常等。
典型的现象有：开机后，电源指示灯亮，但显示屏呈黑屏；开机瞬间显示屏可以点亮紧接着马上黑屏；画面亮度低或闪烁；开机后屏幕亮度不够或随后黑屏，高压板部位有“吱吱”响声。
3.2高压板电路三种典型故障的调测
（1）高压板无高电压输出故障调测
如图3所示，高压板无高压输出的故障调测分为四个步骤：
第一步，检修+12V电源供电电路。如图4（a）（b）（c）所示，首先检测开关电源是否有+12V输出，然后检测控制模块电源脚是
（a）检测开关电源是否有+12V输出（b）检测控制模块电源脚是否有+12V
（c）检查+12V供电回路元件
第二步，启动电路检测。如图5（a），（b），（c）所示。首先调测主控电路板是否有启动电平输出，然后检测控制模块启动脚是否有启动电平输入，最后检查积分电路元件是否工作正常。
（a）主控电路板是否有启动电平输出 （b）控制模块启动脚是否有启动电平输入
（c）检查积分电路元件
第三步，检测集成场效应功率管是否工作正常。用万用表直流50V电压档位检测集成场效应功率管U302的供电引脚S2的电压是否为+12V，如果无+12V输入，则检测+12V供电回路。再用万用表R×10Ω档检测集成场效应管内部是否击穿。
第四步，检测高频升压电路。FAN7318PWM控制模块的检测可用测量在路电阻的方法，如果测量出的在路电阻值与FAN7318PWM控制模块在路电阻正反向参考电阻值表中的参数有很大的差别，则说明PWM控制模块损坏。
根据以上四个步骤可以判断出高压板无高压输出的故障点，然后进行调测和修复。
（2）显示器画面暗或亮一下就变暗的故障调测
如图6所示，显示器画面暗或亮一下就变暗的故障调测也同样分为四个步骤。
图6显示器画面暗或亮一下就变暗的故障调测流程图
第一步，检测高压板启动电路。用万用表直流10V电压档监测FAN7318PWM控制模块第8脚启动信号是否正常，如果不正常，说明启动电路有故障或主控电路把输出的启动信号不正常，可检查启动回路元件。
第二步，检测PWM控制模块供电电压是否偏低。在+12V供电电压正常的情况下，用万用表直流50V档测量FAN7318PWM控制模块的第12脚电压，如果低于+12V很多，说明PWM控制模块内部存在过流保护现象，需更换PWM控制模块才能排除故障。
第三步，检测过流保护和稳压电路。过流保护和稳压电路元件的性能直接影响到PWM内部保护电路是否起保护动作。在检修时可用万用表检测电压取样电容C350～C353和电流检测线圈L301、L302，找出故障元件更换排除故障。
第四步，检测升压电路。用万用表检测高频升压变压器线圈绕组是否阻值变小，高频升压电容是否有漏电现象。
根据以上四个步骤可以明确液晶显示器画面忽明忽暗现象出现的原因及故障位置，有针对性的进行调测和修复。
（3）显示器画面闪烁的故障调测
如图7所示，显示器画面闪烁的故障调测也是分为四个步骤实施。
第一步，检测稳压电路元件。用万用表电阻档检测稳压电路中电压取样电容C350～C353是否存在漏电现象。
第二步，检测LC自激振荡。用万用表电阻档位测量高频升压变压器T301初、次级线圈绕组是否有接触不良的现象；再检测四个高压电容C313～C306是容量发生变化的现象。
第三步，检测过流保护电路。用万用表电阻档检测电流检测线圈L301、L302和电阻R320～R323元件是否异常。
第四步，检查背光灯管及插座连线是否接触不良。先用一根好的背光灯管代换原机灯管看故障是否排除，如果画面依然闪烁，可检查背光灯管插座连线是否有接触不良的现象，找出故障点排除故障。
4总结
高压板是液晶显示器中故障率最高的部件，本文仅对三种典型的因高压板引起的故障现象的调测进行了分析和示范，在实际应用中，还会出现例如显示器瞬间亮后马上黑屏、水波纹干扰等其他由于高压板故障而产生的不能正常显示的现象。对于调测人员来说，需要通过不断地学习增强自身的理论基础，通过不断地实践操作增强对实际电路中的故障进行分析、检测、调试的能力，从而才能成为一名合格的无线电系统调测人员。
参考文献
［1］王晓东.液晶彩色电视机维修从入门到精通[M].2版.北京:人民邮电出版社,2012.
［2］田陌涛.液晶显示器维修高级教程[M].北京:人民邮电出版社,2012.
升压电路范文第4篇
关键词：同步整流；隔离升压；DC/DC；Saber仿真
中图分类号：TN911—34；TM464文献标识码：A文章编号：1004—373X（2012）18—0168—03
引言
整流电路作为DC/DC变换器的一个重要组成部分，对DC/DC变换器的整机性能起着非常重要的作用[1]。传统的整流器件是采用功率二极管，由于二极管工作时，其导通压降较高，所以整流二极管上的损耗也比较严重。这种情况在低压、大电流的场合下显得尤为突出。二极管整流电路带来的损耗极大地影响着整个电路的效率。
这种场合，用低压功率MOSFET代替二极管作为整流器件，由于低压MOSFET的通态阻抗可以做到很小，所以可以有效地减小整流电路中的损耗，从而提高整个变换器的效率。整流器件由于要求与电路工作同步开关动作，所以被称为同步整流管，与此相关的技术，也形成同步整流技术[2]。
1改进型隔离升压全桥电路的提出
在主电路拓扑的选择上，单端正激式变换电路、推挽变换电路、推挽正激变换电路、半桥变换电路大多应用于中、小功率的场合[3]。而本文设计的变换器必须满足大功率的要求，且设计出的变换器要满足低压大电流输入、大升压比，所以主电路拓扑应采用全桥变换电路[4]，但是全桥电路存在一定的缺陷，由于其变压器次级连接着全桥整流电路，而全桥整流电路又由四个二极管连接而成，其次级的功率损耗很大，会对全桥变换电路的效率产生很大的影响。所以基于以上原因本文提出了改进的隔离升压全桥电路（如图1所示），即将同步整流技术应用于全桥电路之中，这样设计出的变换器即可以满足大功率的要求又可以减少变换器的功率损耗，提高变换器的效率。
改进后的全桥变换电路具有以下优点：
（1）采用同步整流技术，用MOSFET代替二极管作为整流器件，由于MOSFET的通态阻抗可以做到很小，所以可以有效地减小整流电路中的损耗，从提高整个变换器的效率。
（2）铁芯双向磁化，利用率高，其结构简单，成本较低，功率开关管承受电源电压，流过一倍输入电流，比较适合大功率场合。
（3）有隔离变压器，使电路能实现电气隔离，同时能完成大升压比。
（4）输入/输出电压调节范围广，适合电压波动范围大的场合。
控制电路动态性能的优劣对变换器的性能有着重要的影响，所以选择一种易实现且性能优良的控制电路在电源设计中极为重要。目前较为成熟的几种控制电路分别为集成控制电路（采用SG3525A集成控制芯片），滞环控制电路和脉宽调制电路。
2.1集成控制电路
升压电路范文第5篇
【关键词】航空直流电源；过压浪涌；欠压浪涌；LTspice
1.引言
电子系统中的浪涌（Electrical surge）指的是瞬间超过电路正常工作范围的电压尖峰或电流尖峰。浪涌的形成有多种原因，如电网对雷电的感应，还有电动机的起停，发电机的起停，大型用电负载的开关，因为这些设备里总是存在容性或感性元件，而这些器件在状态发生瞬时变化是会产生感应电动势或大电流。浪涌会使电路可靠性降低，寿命变短，内存丢失，控制系统紊乱，停机，甚至于损坏电路器件。
机载设备上28V直流电源是最常用的一种电源，其额定电压为28V，允许变化范围18～36V。当飞机发电机起停、发动机启动、大负载变化和电源汇流排转换时，会在设备电源上产生生过压浪涌、欠压浪涌，甚至还有瞬时断电等现象。
鉴于机载电源上会产生如此严重的干扰电压，航空28V直流电源要求用电负载在装机前通过承受80V/50ms的过压浪涌和8V/50ms的欠压浪涌等电源特性试验，为了保护这些用电设备，防止受浪涌电压冲击而损坏，必须在直流电源电子设备的设计中，考虑浪涌的影响，增加防护措施，设计有效的抗浪涌电路，吸收和抑制浪涌时突发的巨大能量。如果不采取适当的处理措施，当浪涌电压传送到机载设备时，将会产生系统停机、设备损坏等严重后果。
常用的浪涌抑制设计大都是使用热敏电阻、TVS二极管等吸收浪涌能量转换为热能释放掉，损耗较大，且较少考虑欠压浪涌设计，而采用LT8705设计的升降压电源可以有效解决28V直流的欠压、过压浪涌冲击。
2.LT8705介绍
LT8705是一款高效的（高达98%）的同步降压-升压型DC/DC控制器，可在高于、低于或等于稳定输出电压的输入电压下工作。该器件具有4个反馈环路，用于调节输入和输出端上的电压和电流。可在2.8V至80V的宽输入电压范围内工作，产生1.3V至80V的输出。单电感配合4个外置NMOS开关的同步整流，开关频率和在100K～400K设置，效率高达98%，可即时根据输入电压调节升压还是降压模式，单个器件可提供高达几百瓦的输出功率。若将多个电路并联，还能实现更高的输出功率。用户可以选择以强制连续、断续和突发模式（Burst Mode?）工作，以最大限度地提高轻负载时的效率。
其他特点包括指示反馈环路处于工作状态的伺服引脚、给外部器件供电的3.3V/12mA LDO、可调软启动、内置芯片温度监视器、以及-40℃至125℃的工作结温范围。LT8705采用38引脚5mm×7mmQFN或38引脚TSSOP封装。Linear公司在LTspiceIV仿真软件里提供了LT8705的电路模型，可以把用户需要的电路先进行仿真验证，再进行设计，提高了效率和成本。
3.电路设计
本设计是机载设备里的抗浪涌电源电路，设计输入8V～80V，输出恒定的28V给后端的DC/DC隔离电源模块，由DC/DC电源模块供给设备内部各个电路稳定电压。
3.1 输入处理电路
图1 输入处理电路
D2是TVS二极管，当TVS上的电压超过一定的幅度时，器件迅速导通，通过PN结反向过压雪崩击穿将浪涌能量泄放掉用于吸收进来的尖峰脉冲，但是它的抑制时间只有几微秒，对80V/50ms的持续浪涌不能起到良好的抑制作用。
Q2，R1，R2，D1组成防反接电路，通常在电源正串联二极管来防反接，但是二极管存在压降和功耗太大的问题，这里NMOS源极漏极反接，电源正常输入时，28V通过NMOS的体二极管流入地，此时在R1，R2上的分压超过GS偏置电压，只要有偏置电压，NMOS源极漏极导通，体二极管同时旁路，由于NMOS导通电阻只有几毫欧到几十毫欧，所以线上压降非常小，几乎可以忽略不计。当电源反接时，体二极管不通，NMOS管也不通，起到防反接的作用。
3.2 基本引脚功能
图2 LT8705电路
【SHDN为使能端，当引脚电压低于0.4V时芯片处于关闭状态，当高于1.234V时芯片使能，R6，R18组成的分压电路在输入8V时，SHDN电压为1.73V，保证了芯片一直处于工作状态。】
【LT8705的内部振荡频率范围在100K ～400K之间，这根据RT引脚所接电阻的大小来设置，频率-电阻公式为RT=（43750/f-1）KΩ，图中RT即R20=220K，求出频率f≈198K。】
SS是软启动引脚，内部100K电阻和外部电容R28组成阻容充电电路，芯片上电后随着Vss电压的逐渐升高，芯片内部启动逻辑根据输入电压依次开启内部各个工作模块，软启动消除了上电瞬间加给芯片的冲击电流，起到了保护芯片和电路的作用。
INTVcc/EXTVcc/GATEVcc/LDO33引脚，INTVcc是6.35V的稳压电源，负责给内部大多数电路和LDO33稳压电源供电，当EXTVcc悬空或小于6.22V时，INTVcc由输入电源供电，当EXTVcc大于6.4V时，INTVcc由EXTVcc供电；GATEVcc负责给Q4，Q5的NMOS驱动器供电；LDO33输出的3.3V稳压电源可以给外部电路供电，比如单片机。
3.3 升降压电路
开关电源只有三种基本拓扑[1]：buck（降压），boost（升压）和buck-boost（升降压），这取决于电感的连接方式，设置合适的参考地后，可以得到三个不同端子：输入端、输出端和地端，若电感一端与地连接，则得到buck-boost电路；若与输入端连接，则得到boost电路，若与输出端连接，则得到buck电路，如图3所示。
图3 三种基本拓扑
LT8705正是利用4个NMOS开关和电感组合，在不同的工作状态下控制不同的开关闭合，实现了三种基本拓扑，如图4所示。
图4 LT8705驱动4个开关的简化连接图
当VIN明显高于VOUT时，M3始终关断而M4始终导通，电感连接在输出端，该器件将运行在降压模式。除非在突发模式（Burst Mode）操作或不连续模式中检测到反向电流。在每个周期的起点，同步开关M2首先接通，而电感器电流由一个内部放大器来检测。一个斜率补偿斜坡信号被加至检测电压，接着与一个基准电压进行比较。在检测到的电感器电流降至基准以下之后，开关M2关断，而M1（同步整流器）则在此周期的剩余时间里接通。开关M1和M2将交替接通和关断，其作用类似于一个典型的同步降压型稳压器。
当VIN和VOUT彼此靠近时，占空比将减小，直至达到转换器在降压模式中的最小占空比为止，此时M2和M3轮流导通，把电感接地，该器件进入降压-升压区，而且所有4个MOSFET将执行开关操作。
当VOUT明显高于VIN时，M1始终导通，而开关M2则始终关断，电感连接在输入端，该器件将运行在升压模式。在每个周期的起点，开关M3首先接通，而电感器电流由一个内部放大器来检测。在检测到的电感器电流升至高于基准电压之后，开关M3关断，而开关M4则在此周期的剩余时间里接通。开关M3和M4将交替接通和关断，其作用类似于一个典型的同步升压型稳压器。
3.3.1 保护电路
除了实现基本升降压功能的电路，让芯片稳定运行的保护电路也是必不可少的，LT8705具有4个错误比较放大器EA1～EA4，分别控制输出电流（EA1），输入电流（EA2），输入电压（EA3），输出电压（EA4）。
3.3.2 电流检测和控制
LT8705提供输入输出两个结构相同的电流控制回路，检测电阻Rsense两端接到CSPIN/OUT和CSNIN/OUT引脚，一个和电阻电流成比例的电压输出到IMON_IN/OUT引脚上，可以用于电流检测，如图5所示。
图5 输入输出电流限制
输入电压控制：EA3检测VIN和分压电阻在FBIN上的电压值如果低于1.205V的基准电压，则降低输入电流来使输入电压继续降低，也可以设为欠压保护。
输出电压控制：EA4检测VOUT和分压电阻在FBIN上的电压值，如果低于1.207V基准电压，则增大内部开关占空比以提高输出电压，如果高于基准电压，则降低内部开关占空比以减小输出电压，从而达到稳定输出电压的目的。
设置输出电压的分压电阻由公式R12= （Vout/1.207-1）*R21，这里设置R21=10K，Vout=28V，可得R12=221.9K，可以选取220K的电阻。
4.电路仿真
凌特公司提供了免费的电路仿真软件LTspiceIV，包含了几千种凌特公司的电源芯片和通用元件的仿真模型，它操作简单，入门容易。拥有集成电路图捕获和波形观测功能，不但可以进行瞬态分析、交流小信号分析、直流扫频、噪声分析、直流传递函数和直流工作点分析，而且还能计算仿真时间内各器件的电压、电流平均值和有效值，各器件的平均功率损耗和瞬时功率损耗，这个功能是其他的仿真软件中没有的，可极大地方便电源设计，提高所设计电源的工作效率。
图6 输入8V输出28V及各个NMOS开关
利用LTspice IV提供的LT8705电路仿真原型，按照图2所示的电路进行了修改后，对其关键节点进行了仿真，图6所示是8V输入时的仿真波形，可以看到，在欠压输入时NMOS管Q1常开，Q4常关，Q3和Q5周期性开关，属于降压电路。
图7所示是80V输入时的仿真波形，可以看到，在过压压输入时NMOS管Q3常开，Q5常关，Q1和Q4周期性开关，属于升压电路。
图7 输入80V输出28V及各个NMOS开关
升压电路范文第6篇
关键词：MSP430;开关电源;PWM;升压斩波
Design of Switching Regulated Power Supply Based on MSP430
WANG Xiaolei,WU Birui,JIANG Qun
(hongyuan Institute of Technology,hengzhou,450007,China
Abstract：This pape introduces a system structure of switching power supply based on MSP430 single chip computer and a total design project.The hardware includs load resistance of rectifier-filter circuits,boost chopper circuit,PWM driving circuit and protection circuit.The software adopts C language writing,to complete some designs of high precision A/D data acquisition of 12 bit,overload protection,in the meantime,it has the functions of setting of keyboard and display of real-time value.
eywords：MSP430;switching power supply;PWM;boost choppingオ
1 引 言
MSP430系列单片机是美国TI公司生产的新一代16位单片机，是一种超低功耗的混合信号处理器(Mixed Signal Processor，它具有低电压、超低功耗、强大的处理能力、系统工作稳定、丰富的片内外设、方便开发等优点，具有很高的性价比，在工程控制等领域有着极其广泛的应用范围。开关Boost稳压电源利用开关器件控制、无源磁性元件及电容元件的能量存储特性，从输入电压源获取分离的能量，暂时把能量以磁场的形式存储在电感器中，或以电场的形式存储在电容器中，然后将能量转换到负载。对DC-DC主回路采用Boost升压斩波电路。
2 系统结构和总设计方案
本开关稳压电源是以MSP430F449为主控制器件，它是TI公司生产的16位超低功耗特性的功能强大的单片机，其低功耗的优点有利于系统效率高的要求，且其ADC12是高精度的12位A/D转换模块，有高速、通用的特点［1］。这里使用MSP430完成电压反馈的PI调节；PWM波产生，基准电压设定；电压电流显示；过电流保护等。
系统框图如图1所示。
3 硬件电路设计
3.1 DC/DC转换电路设计
系统主硬件电路由电源部分、整流滤波电路、DC/DC转换电路、驱动电路、MSP430单片机等部分组成。交流输入电压经整流滤波电路后经过DC/DC变换器，采用Boost升压斩波电路DC/DC变换［2］，如图2所示：
式(1中,I1,为输出电流,电感储能的大小通过的电流与电感值有关。在实际电路中电感的参数则与选取开关频率与输入/输出电压要求，根据实际电路的要求选用合适的电感值，且要注意其内阻不应过大，以免其损耗过大减小效率采样电路。对于电容的计算，在指定纹波电压限制下，它的大小的选取主要依据式(2：
3.2 采样电路
采样电路为电压采集与电流采集电路，采样电路如图3所示。其中P6.0,P6.1为MSP430芯片的采样通道,P6.0为电压采集，P6.1为电流采集。
电压采集因为采样信号要输入单片机MSP430内部，其内部采样基准电压选为2.5 V，因此要将输入的采样电压限制在2.5 V之下，考虑安全裕量则将输入电压限制在2 V以下，当输入电压为36 V时，采样电压为：12/（12+200）×36=2.04 V，符合要求。
电流采集采用康铜丝进行采集。首先考虑效率问题，康铜丝不能选择过大，同时MSP430基准电压为2.5 V，且所需康铜丝需自制。考虑以上方面在康铜丝阻值选取上约为0.1 Ω。
3.3 PWM驱动电路的设计
电力MOSFET驱动功率小，采用三极管驱动即可满足要求，驱动电路如图4所示。
由于单片机为弱电系统，为保证安全需要与强电侧隔离，防止强电侧的电压回流，烧坏MSP430，先用开关光耦进行光电隔离，再经三极管到MOSFET的驱动电路IR2101。MSP430产生的PWM波，经过光耦及后面的IR2101芯片，在芯片的5管脚输出的PWM波接到MOSFET的门极G端，使其工作。IR2101是专门用来驱动耐高压高频率的N沟道MOSFET和 IGBT的。它是一个8管脚的芯片，其具有高低侧的输出参考电平。门极提供的电压范围是10~20 V。
3.4 保护电路的设计
过电流保护是一种电源负载保护功能，以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。当电流大于限定值的时候，使用继电器常闭触点断开进行保护。用MSP430单片机控制继电器的常开常闭的吸合，实现自动恢复电路工作的功能［3］。如图5所示：
4 软件设计
MSP430单片机内部具有高、中、低速多个时钟源，可以灵活地配置给各模块使用以及工作于多种低功耗模式，大大降低控制电路的功耗提高整体效率；430F449有ADC12模块能够实现12位精度的模数转换、硬件乘法器以及带有PWM输出功能的TIMERA和TIMRB定时器，使得整个电路不需要任何扩展就能完成对电源输出电压、电流的实时采集、PI控制、PWM输出；同时MSP430F449带有内部LCD驱动模块，直接将液晶显示屏连接在芯片的驱动端口即可，电路结构极为简单。本设计的软件采用C语言编写，整个程序包括的子模块有：键盘控制模块、A/D电压和电流采集模块、PI控制模块和PWM波发生模块等几个部分［4］，软件流程图如图6所示。
键盘控制和显示模块：通过键盘可实现电压参考值的设定，电压电流的切换显示。通过LED实现参考电压的设定与显示，通过LCD显示电压和电流的采集值。
AD电压和电流采集模块：通过MSP430单片机的12位A/D转换模块，对系统输出的电压值和负载电流进行采集。PI控制模块：此模块用来对系统输出电压进行控制，使输出电压稳定［5］。其控制原理如图7所示。PWM波发生模块：利用MSP430单片机的TimerB定时器的比较功能，产生驱动MOSFET的信号［6］。
5 实验结果分析
通过单片机MSP430软件设计，对PI调节选定合理参数及开关频率，能达到稳压的效果，使以上前3个指标能达到良好的效果。而能否对纹波电压限制，主要在于整流滤波电路中电容，因此高耐压的支撑电解电容的选取是重要的。
在选定开关元件之后，效率主要受开关频率的影响、储能电感的内阻以及线路中其他器件损耗影响，因此在器件选取上要注重其损耗的高低。对此系统的进行综合测试，结果如表1所示。
6 结 语
本开关稳压电源设计采用低功耗的TI公司的16位单片机MSP430F449片机最小系统板为控制核心，以PWM控制技术，闭环PI调节，高精度的12位A/D转换为基础,完成了采样值显示与设置电压值的功能和参数指标。实验结果表明：通过单片机MSP430软件设计，对PI调节选定合理参数及开关频率，能达到稳压的效果。
参 考 文 献
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升压电路范文第7篇
关键词： 单片机控制； 高压直流电源； 隔离型Zeta斩波电路； PWM
中图分类号： TN86?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）12?0165?04
Abstract： In order to satisfy the requirements of small?size and intelligence of the high?voltage power supply， a new high?voltage DC power supply controlled by single chip microcomputer was designed， whose output voltage is 5～10 kV adjustable. The method of combining theoretical analysis with hardware circuit experiment is adopted to analyze and describe the drive circuits of high?frequency PWM （pulse width modulation） square wave generation， chopping wave and half bridge， and over?voltage protection circuit of the output power supply. The voltage?regulation principle and working principle of the isolated Zeta chopper circuit are studied emphatically. The design thought of voltage regulation based on program is proposed to implement the digital power supply. The experimental results show that the power supply is feasible， and its output voltage is stable.
Keywords： single chip microcomputer control； high?voltage DC power supply； isolated Zeta chopper circuit； PWM
0 引 言
高压直流电源在工业生产应用和实验研究得到广泛运用，如工业环境的静电除尘、医用X光机、CT机等。传统的高压直流电源大多采用工频变压器升压，再经整流滤波得到，存在着电源体积大、效率低、输出电压纹波大等缺点[1?3]。随着电力电子技术的发展，开关电源技术逐步应用到高压直流电源中，高频技术的引入大大降低了设计电源的体积，同时随着电气智能化的发展，智能电源也随之发展起来。本文设计以AT89C51单片机为控制核心智能开关电源，通过程序调节前级Zeta斩波与半桥逆变的输出电压，从而控制电源输出电压，最高输出电压10 kV。电源的特点是能实现程序完全控制输出电压，同时具有自动监测和保护功能。
1 电源结构与工作原理
本文将单片机技术与脉冲宽度调节（PWM）相结合，进行直流高压电源的逆变、调压、升压控制。电源主体由滤波整流、Zeta斩波、半桥逆变、高频升压、倍压整流、保护电路以及PWM调节控制部分组成。电源基本工作原理为：市电220 V，50 Hz输入，电压经过电磁干扰（EMI）滤波以及全波整流变为电压值约为300 V的直流电，再通过隔离型Zeta斩波电路将电压控制在200～400 V之间，之后经过半桥逆变电路将其变为高频交流电，最后通过高频变压器升压和二倍压整流电路，将其变为所设定的直流高压。其中Zeta斩波、半桥逆变的开关频率与脉冲宽度利用单片机程序控制。为了使电源工作稳定且利于调节，设计规定Zeta斩波输出电压在DC 200～400 V即控制斩波电路开关占空比在0.4～0.6之间。同时在输出端设置过电压反馈控制回路，防止程序错误，电压异常升高。图1为电源整体结构图。
2 隔离型Zeta斩波调压电路
与Zeta斩波电路相比，隔离型Zeta斩波电路将高频变压器与电感L0并联，此时前级电路电压可通过变压器将电能递到后级电路[2?5]。如为考虑升高/降低电压，则可将变压器原副边变比增大/减小。采用Zeta隔离型斩波电路的优点：相同的输入、输出电压极性；输出电压可调；输入电流低，EMI小；输入、输出电气隔离。图2为Zeta隔离斩波调压电路[6?8]。
设计隔离型Zeta电路工作在电感电流不连续模式（DCM），电路存在三种不同的工作状态：
（1） 时，S闭合，电源E向L0充电，同时中间电容C1向L1与C2供电，二极管D截至，此时通过L1电流增加，输出电压Uo增加；
（2） 时，S断开，L0向变压器原边电感充电，变压器工作并通过副边电感向C1充电，二极管D导通，电感L1与电容C2向负载供电，输出电压Uo增加；
（3） 时，S处于断开阶段，变压器转换能量结束，二极管D截至，这时电容C1与C2向电感L2与负载供电，此时输出电感L2电流上升，输出电压Uo减小。
3 控制电路的设计
控制电路以AT89C51单片机为核心，通过单片机程序控制P1.0～P1.2口的输出脉冲，即可控制斩波与逆变电路[9?11]。图5为隔离型Zeta斩波控制电路，当单片机P1.0口输出低电平时，控制脉冲通过TPL250隔离驱动Q1开通即斩波电路工作，反之输出高电平，Q1截至。
图6为单片机控制半桥逆变电路图。单片机P1.1、P1.2输出脉冲通过IR2110驱动芯片，驱动半桥开关管。当输出为低电平时，经非门转换为高电平，再经驱动芯片IR2110驱动Q2，Q3的开通，反之Q2，Q3截至。为使电源各芯片工作稳定，由两个独立的LM317精密稳压源提供各芯片工作电压，同时限制斩波与逆变的开关频率与占空比，即通过单片机控制输出端口的脉冲频率与脉冲宽度。为使电源各级电压输出在规定可调范围（斩波输出DC 200～400 V，倍压输出为5～10 kV），在各级分别设置由TL431与PC817和TL431与TLP521?1构成的光耦隔离过压反馈保护电路。当输出过压时，反馈电路工作，控制芯片中断/复位，各级引脚输出高电平Q1，Q2，Q3关闭，电路暂停工作，复位LED（D，D3）灯亮。
4 实验结果与分析
进行单片机程序控制实验，得到电源电压输出波形。图7为Zeta斩波输出电压与其驱动脉冲波形。由图7得驱动脉冲理想，斩波电路工作正常。图8为半桥驱动波形与电源电压输出波形。图8中驱动脉冲幅值与电源电压相位相差180°且有一定时间延迟（防直通）即死区时间，电源输出电压（电阻线性降压测得）纹波小，电路工作稳定。
5 结 论
本文以单片机为核心，研制了一种新型依据程序控制的智能高压直流电源。将高频引入电源设计中，有效地减小电源体积，节约电源成本；采用隔离型Zeta斩波调压电路，实现低压控制高压输出。实验结果表明，所设计电源输出电压稳定、输电纹波小、负载能力强。
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升压电路范文第8篇
【关键词】直流斩波；风力发电；双环控制；过压保护
1.引言
风能作为可再生能源，前景十分看好[1-3]，而大型，高容量的风力发电系统的建设也势在必行[4]。风能经过发电机之后需要经过整流器进行整流，整流器是较早应用的一种AC/DC变换装置[5]，当风速比较低的情况下，整流之后的电压幅值波动比较大，这时能量无法回馈到电网中，在风电系统中为了解决以上提到的问题可以在整流之后加上一个Boost电路。Boost电路可以适用于较宽的调速范围。同时，Boost电路还能调节整流电路输入端的电流波形，用以改善电路的功率因数和谐波失真[6]。但是随着发电系统功率的不断增加，单重的Boost电路的开关器件必然要承受更高的瞬时电压和电流[7]，如果要更换电路中的器件必将面临着高成本、器件选择困难等问题，而且还将增大电路的和[8]，势必会造成严重的辐射和电磁干扰。因此为了满足发电系统的需要，本文采用了多支路Boost电路并联的方案，这种电路能够降低输入的电流纹波和电磁干扰，而且还能够降低功率器件在耐压和耐流能力方面的要求。
在风电系统并网变流器中，逆变部分控制策略目前研究较多也较成熟[9]，因此本文主要研究变流器中的Boost电路。国内在这个领域的研究[10]一般用三相交流电源来代替风力发电机而没有结合风力发电机的实际模型进行研究，而本文就在前人的基础之上建立了风机模型，并把把直驱式风力发电系统与boost电路结合起来进行系统的仿真研究。
2.boost控制系统
Boost主电路采用三重升压斩波电路并联共接一个阻感负载的形式，每一个斩波电路都采用电流电压双闭环控制系统，其控制系统图如图1所示。在图1中，boost电路控制系统采用双闭环控制；外环是Boost电路输出的电压环，内环为升压电抗器上通过的电流环。当升压斩波电路输出的电压值小于预先设定的指令电压时，则输出偏差为正，第一个PI调节器的输出将增加，然后经过限幅器限幅之后，作为流经升压电抗器上的电流指令值。设流经升压电抗器上的电流大小不变，那么偏差为正，则第二个PI调节器上的输出值也将不断的增加，最后再经过限幅器限幅并与三角载波相比较，就得到了导通比在不断增加的PWM脉冲信号；当IGBT上的导通比不断增加时，流经升压斩波电抗器的电流值也将紧跟导通比而迅速增加，这样就会使内环上的动态偏差为零。所以最后导通比只跟斩波输出的电压值有关。随着导通比的不断增加，输出电压也将会随着导通比不断增加，最后输出电压环上的偏差也将会越来越小直到为零，最终两个PI调节器上的输出都趋于一个动态的定值。这时系统就进入稳定的工作状态。
3.boost主电路
在升压斩波主电路中采用三个升压斩波电路并联的形式，每一个斩波电路都有其独立的控制系统。在Boost主电路之后又加上了一个电压钳位电路，主要作用是为了防止IGBT开关器件因输出的直流母线电压过高而造成损坏。其工作原理为：当直流母线电压小于控制电路中设置的安全电压时，电压钳位电路上的IGBT不会导通，能耗电阻上也不会有电流通过，支路不起任何作用。然而当直流母线电压大于设定的安全电压时，电压钳位电路上的IGBT导通，此时能耗电阻上就会有较大的电流流过，消耗大部分的能量，这样就使直流母线上的电压降到安全值以下。
在matlab/simulink中画出boost的主电路图，如图2所示。在图2中，前半分为永磁同步发电机模型，中间为整流电路后半部分为直流斩波电路。整流电路输出的不稳定的直流电作为boost电路的输入。图2中主电路IGBT控制信号和限压支路IGBT控制信号封装成一个独立的模块，这样可以简化电路，使电路简洁美观。
参照文献[11、12]计算和通过反复仿真调试得出boost电路中的参数如下：限压支路上电阻R=0.3Ω，C1=0.00075F，C2=0.1F，L1=L2=L3=0.01H，负载RL中R=1Ω，L=0.001H。在主电路IGBT控制信号中，设定给定电压指令为1150V，三角波的频率设为250Hz。在限压电路IGBT控制信号中给定限压信号设为1050V。
4.仿真分析
在matlab/simulink环境下搭建仿真模型。调速使发电机发出的三相电压幅值为 550V，这时系统仿真结果如图3、4所示。
发电机输出的三相交流电经过整流之后输出的电压波形如图3所示，从图3中可以看出输出电压变成了直流电，但是幅值却在800～900V之间不断变化，很不稳定。图4为经过boost电路之后输出的电压波形。从图4中可以看出电压在0.03S之后逐渐稳定在1000V左右，波动很小，波形基本呈一直线，并且经过boost电路之后电压有所增加，由原来的850V左右上升到了1000V。由这两组图形可以看出这种boost电路基本能满足直驱式风力发电的要求，能够连续稳定的输出逆变器所需要的直流电。如果把boost电路中的限压电路去掉那么输出波形就变成了图5所示的波形。
图6为加上限压支路后主电路上IGBT管的电流波形。在图6中，0.01S～0.08S之间电流为零，这说明主电路上的IGBT管没有导通，而这个时间段内限压支路上的IGBT处于通态，限压支路正在发挥限压作用，此时限压之路上能耗电阻上的电流波形如图7所示。当电压回归于给定限压信号之下时也就是在0.08S之后主电路上IGBT又恢复工作。
5.结束语
本文研究了一种适用于大型并网型直驱式风力发电系统的boost电路，并对原有的斩波电路进行了改进。该电路有效的解决了风力发电机发出的三相交流电经过整流之后输出电压低、幅值波动比较大的问题，还具有输出电压稳定，提升电压，过压时保持输出电压恒定，及时保护主电路中IGBT免受高压冲击的优点。本文还在matlab/simulink环境下建立了风机模型并与boost电路相结合进行了仿真分析，仿真结果能较好的满足风力发电系统的要求。
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