第一篇：boost電路設(shè)計(jì)介紹

BOOST電路設(shè)計(jì)介紹

0 引言

在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)涉及到升壓電路的設(shè)計(jì)，對(duì)于較大的功率輸出，如70W以上的DC／DC升壓電路，由于專用升壓芯片內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的限制，難于做到大功率升壓變換，而且芯片的價(jià)格昂貴，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)受到很大限制?？紤]到Boost升壓結(jié)構(gòu)外接開(kāi)關(guān)管選擇余地很大，選擇合適的控制芯片，便可設(shè)計(jì)出大功率輸出的DC／DC升壓電路。

UC3S42是一種電流型脈寬調(diào)制電源芯片，價(jià)格低廉，廣泛應(yīng)用于電子信息設(shè)備的電源電路設(shè)計(jì)，常用作隔離回掃式開(kāi)關(guān)電源的控制電路，根據(jù)UC3842的功能特點(diǎn)，結(jié)合Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，完全可設(shè)計(jì)成電流型控制的升壓DC／DC電路，且外接元器件少，控制靈活，成本低，輸出功率容易做到100W以上，具有其他專用芯片難以實(shí)現(xiàn)的功能。UC3842芯片的特點(diǎn)

UC3842工作電壓為16~30V，工作電流約15mA。芯片內(nèi)有一個(gè)頻率可設(shè)置的振蕩器；一個(gè)能夠源出和吸入大電流的圖騰式輸出結(jié)構(gòu)，特別適用于MoSFET的驅(qū)動(dòng)；一個(gè)固定溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)電壓和高增益誤差放大器、電流傳感器；具有鎖存功能的邏輯電路和能提供逐個(gè)脈沖限流控制的PWM比較器，最大占空比可達(dá)100％。另外，具有內(nèi)部保護(hù)功能，如滯后式欠壓鎖定、可控制的輸出死區(qū)時(shí)間等。

由UC3842設(shè)計(jì)的DC／DC升壓電路屬于電流型控制，電路中直接用誤差信號(hào)控制電感峰值電流，然后間接地控制PWM脈沖寬度。這種電流型控制電路的主要特點(diǎn)是：

1)輸入電壓的變化引起電感電流斜坡的變化，電感電流自動(dòng)調(diào)整而不需要誤差放大器輸出變化，改善了瞬態(tài)電壓調(diào)整率；

2)電流型控制檢測(cè)電感電流和開(kāi)關(guān)電流，并在逐個(gè)脈沖的基礎(chǔ)上同誤差放大器的輸出比較，控制PWM脈寬，由于電感電流隨誤差信號(hào)的變化而變化，從而更容易設(shè)置控制環(huán)路，改善了線性調(diào)整率；

3)簡(jiǎn)化了限流電路，在保證電源工作可靠性的同時(shí)，電流限制使電感和開(kāi)關(guān)管更有效地工作；

4)電流型控制電路中需要對(duì)電感電流的斜坡進(jìn)行補(bǔ)償，因?yàn)椋骄姼须娏鞔笮∈菦Q定輸出大小的因素，在占空比不同的情況下，峰值電感電流的變化不能與平均電感電流變化相對(duì)應(yīng)，特別是占空比，50％的不穩(wěn)定性，存在難以校正的峰值電流與平均電流的誤差，即使占空比<50％，也可能發(fā)生高頻次諧波振蕩，因而需要斜坡補(bǔ)償，使峰值電感電流與平均電感電流變化相一致，但是，同步不失真的斜坡補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)上有一定的難度。2 Boost電路結(jié)構(gòu)及特性分析

2.1 由UC3842作為控制的Boost電路結(jié)構(gòu)

由UC3842控制的Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電路分別如圖1和圖2所示。

圖2中輸入電壓Vi=16~20V，既供給芯片，又供給升壓變換。開(kāi)關(guān)管以UC3842設(shè)定的頻率周期開(kāi)閉，使電感L儲(chǔ)存能量并釋放能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，電感以V1／L的速度充電，把能量?jī)?chǔ)存在L中。當(dāng)開(kāi)關(guān)截止時(shí)，L產(chǎn)生反向感應(yīng)電壓，通過(guò)二極管D把儲(chǔ)存的電能以(Vo-Vi)／L的速度釋放到輸出電容器C2中。輸出電壓由傳遞的能量多少來(lái)控制，而傳遞能量的多少通過(guò)電感電流的峰值來(lái)控制。

整個(gè)穩(wěn)壓過(guò)程由二個(gè)閉環(huán)來(lái)控制，即

閉環(huán)1 輸出電壓通過(guò)取樣后反饋給誤差放大器，用于同放大器內(nèi)部的2.5V基準(zhǔn)電壓比較后產(chǎn)生誤差電壓，誤差放大器控制由于負(fù)載變化造成的輸出電壓的變化。

閉環(huán)2 Rs為開(kāi)關(guān)管源極到公共端間的電流檢測(cè)電阻，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間流經(jīng)電感L的電流在Rs上產(chǎn)生的電壓送至PwM比較器同相輸入端，與誤差電壓進(jìn)行比較后控制調(diào)制脈沖的脈寬，從而保持穩(wěn)定的輸出電壓。誤差信號(hào)實(shí)際控制著峰值電感電流。2.2 Boost升壓結(jié)構(gòu)特性分析

Boost升壓電路，可以工作在電流斷續(xù)工作模式(DCM)和電流連續(xù)工作模式(CCM)。CCM工作模式適合大功率輸出電路，考慮到負(fù)載達(dá)到lO％以上時(shí)，電感電流需保持連續(xù)狀態(tài)，因此，按CCM工作模式來(lái)進(jìn)行特性分析。

Boost拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)升壓電路基本波形如圖3所示。

ton時(shí)，開(kāi)關(guān)管S為導(dǎo)通狀態(tài)，二極管D處于截止?fàn)顟B(tài)，流經(jīng)電感L和開(kāi)關(guān)管的電流逐漸增大，電感L兩端的電壓為Vi，考慮到開(kāi)關(guān)管S漏極對(duì)公共端的導(dǎo)通壓降Vs，即為Vi-Vs。ton時(shí)通過(guò)L的電流增加部分△ILon滿足式(1)。

式中：Vs為開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)的壓降和電流取樣電阻Rs上的壓降之和，約0.6~0.9V。

toff時(shí)，開(kāi)關(guān)管S截止，二極管D處于導(dǎo)通狀態(tài)，儲(chǔ)存在電感L中的能量提供給輸出，流經(jīng)電感L和二極管D的電流處于減少狀態(tài)，設(shè)二極管D的正向電壓為Vf，toff時(shí)，電感L兩端的電壓為Vo+Vf-Vi，電流的減少部分△ILoff滿足式(2)。

式中：Vf為整流二極管正向壓降，快恢復(fù)二極管約0.8V，肖特基二極管約0.5V。

在電路穩(wěn)定狀態(tài)下，即從電流連續(xù)后到最大輸出時(shí)，△ILon=△ILoFf，由式(1)和(2)可得

如果忽略電感損耗，電感輸入功率等于輸出功率，即

由式(4)和式(5)得電感器平均電流

同時(shí)由式(1)得電感器電流紋波

式中：f為開(kāi)關(guān)頻率。

為保證電流連續(xù)，電感電流應(yīng)滿足

考慮到式(6)、式(7)和式(8)，可得到滿足電流連續(xù)情況下的電感值為

另外，由Boost升壓電路結(jié)構(gòu)可知，開(kāi)關(guān)管電流峰值Is(max)=二極管電流峰值Id(max)=電感器電流峰值ILP，樣機(jī)電路設(shè)計(jì)

樣機(jī)的電路圖如圖2所示，是基于UC3842控制的升壓式DC／DC變換器。電路的技術(shù)指標(biāo)為：輸入Vi=18V，輸出Vo=40V、Io=2A，頻率f≈49 kHz，輸出紋波噪聲1％。

根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，結(jié)合Boost電路結(jié)構(gòu)的定性分析，對(duì)圖2的樣機(jī)電路設(shè)計(jì)與關(guān)鍵參數(shù)的選擇進(jìn)行具體的說(shuō)明。3.1 儲(chǔ)能電感L

根據(jù)輸入電壓和輸出電壓確定最大占空比。由式(4)得

當(dāng)輸出最大負(fù)載時(shí)至少應(yīng)滿足電路工作在CCM模式下，即必須滿足式(9)，同時(shí)考慮在10％額定負(fù)載以上電流連續(xù)的情況，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)可以假設(shè)電路在額定輸出時(shí)，電感紋波電流為平均電流的20％~30％，因增加△IL可以減小電感L，但為不增加輸出紋波電壓而須增大輸出電容C2，取30％為平衡點(diǎn)，即

L可選用電感量為140~200μH且通過(guò)5A以上電流不會(huì)飽和的電感器。電感的設(shè)計(jì)包括磁芯材料、尺寸、型號(hào)選擇及繞組匝數(shù)計(jì)算、線徑選用等。電路工作時(shí)重要的是避免電感飽和、溫升過(guò)高。磁芯和線徑的選擇對(duì)電感性能和溫升影響很大，材質(zhì)好的磁芯如環(huán)形鐵粉磁芯，承受峰值電流能力較強(qiáng)，EMI低。而選用線徑大的導(dǎo)線繞制電感，能有效降低電感的溫升。3.2 輸出電壓取樣電阻R1、R2

因UC3842的腳2為誤差放大器反向輸入端，芯片內(nèi)正向輸入端為基準(zhǔn)2.5v，可知輸出電壓Vo=2.5(1+R1／R2)，根據(jù)輸出電壓可確定取樣電阻R1、R2的取值。

由于儲(chǔ)能電感的作用，在開(kāi)關(guān)管開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)會(huì)形成大的尖峰電流，在檢測(cè)電阻Rs上產(chǎn)生一個(gè)尖峰脈沖，為防止造成UC3842的誤動(dòng)作，在Rs取樣點(diǎn)到UC3842的腳3間加入R、C濾波電路，R、C時(shí)間常數(shù)約等于電流尖峰的持續(xù)時(shí)間。3.3 開(kāi)關(guān)管S

開(kāi)關(guān)管的電流峰值由式(10)得

Iv(max)=ILP=5.11A

開(kāi)關(guān)管的耐壓由式(11)得

Vds(off)=Vo+Vf=40+0.8=40.8V

按20％的余量，可選用6A／50V以上的開(kāi)關(guān)管。為使溫升較低，應(yīng)選用Rds較小的MOS開(kāi)關(guān)管，要考慮的是通態(tài)電阻Rds會(huì)隨PN結(jié)溫度T1的升高而增大。圖4為實(shí)測(cè)開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)電壓波形和電流瞬態(tài)波形圖。

3.4 輸出二極管D和輸出電容器C2

升壓電路中輸出二極管D必須承受和輸出電壓值相等的反向電壓，并傳導(dǎo)負(fù)載所需的最大電流。二極管的峰值電流Id(max)=ILP=5.11A，本電路可選用6A／50V以上的快恢復(fù)二極管，若采用正向壓降低的肖特基二極管，整個(gè)電路的效率將得到提高。

輸出電容C2的選定取決于對(duì)輸出紋波電壓的要求，紋波電壓與電容的等效串聯(lián)電阻ESR有關(guān)，電容器的容許紋波電流要大于電路中的紋波電流。

電容的ESR<△Vo/△IL=40x1％/1.33=O.3Ω。

另外，為滿足輸出紋波電壓相對(duì)值的要求，濾波電容量應(yīng)滿足

根據(jù)計(jì)算出的ESR值和容量值選擇電容器，由于低溫時(shí)ESR值增大，故應(yīng)按低溫下的ESR來(lái)選擇電容，因此，選用560μF／50V以上頻率特性好的電解電容可滿足要求。

3.5 外補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)

UC3842誤差放大器的輸出端腳l與反相輸入端腳2之間外接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rf、Cf。Rf、Cf的取值取決于UC3842環(huán)路電壓增益、額定輸出電流和輸出電容，通過(guò)改變Rf、Cf的值可改變放大器閉環(huán)增益和頻響。為使環(huán)路得到最佳補(bǔ)償，可測(cè)試環(huán)路的穩(wěn)定度，測(cè)量Io脈動(dòng)時(shí)輸出電壓Vo的瞬態(tài)響應(yīng)來(lái)加以判斷。

圖5為Cf選用0.0lμF和470pF時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)控制波形的區(qū)別，上沖下降幅度和復(fù)位時(shí)間都有差別。

3.6 斜坡補(bǔ)償

在實(shí)用電路中，增加斜坡補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，一般有二種方法，一是從斜坡端腳4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx至誤差放大器反相輸入端腳2，使誤差放大器輸出為斜坡?tīng)?，再與Rs上感應(yīng)的電壓比較。二是從斜坡端腳4接補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)Rx、Cx到電流感應(yīng)端腳3，將在Rs的感應(yīng)電壓上增加斜坡的斜率，再與平滑的誤差電壓進(jìn)行比較，作用是防止諧波振蕩現(xiàn)象，避免UC3842工作不穩(wěn)定，同時(shí)改善電流型控制開(kāi)關(guān)電壓的噪聲特性。本文采用方法二。3.7 保護(hù)電路

當(dāng)UC3842的腳3電壓升高超過(guò)1V或腳1電壓降到1V以下，都可使PWM比較器輸出高電平，造成PWM鎖存器復(fù)位。根據(jù)UC3842關(guān)閉特性，可以很容易在電路中設(shè)置過(guò)壓保護(hù)和過(guò)流保護(hù)。本電路中Rs上感應(yīng)出的峰值電流形成逐個(gè)脈沖限流電路，當(dāng)腳3達(dá)到1V時(shí)就會(huì)出現(xiàn)限流現(xiàn)象，所以，整個(gè)電路中的電感磁性元件和功率開(kāi)關(guān)管不必設(shè)計(jì)較大的余量，就能保證穩(wěn)壓電路工作可靠，降低成本。4 結(jié)語(yǔ)

按以上原理和計(jì)算設(shè)計(jì)丁輸入18V，輸出40V的80W升壓DC／DC電路，整個(gè)電路調(diào)試容易，工作穩(wěn)定，可靠性高，效率達(dá)80％以上，特別是成本低，已應(yīng)用于實(shí)際設(shè)備中。另外，可根據(jù)具體的電路指標(biāo)要求，對(duì)電路靈活控制、變動(dòng)，設(shè)計(jì)出其他的應(yīng)用電路。

第二篇：BOOST軟開(kāi)關(guān)技術(shù)綜述

BOOST軟開(kāi)關(guān)技術(shù)綜述

O

引言

近二十年來(lái)電力電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用到電力、冶金、化工、煤炭、通訊、家電等領(lǐng)域。多數(shù)電力電子裝置通過(guò)整流器與電力網(wǎng)接口，經(jīng)典的整流器是一個(gè)由二極管或晶閘管組成的非線性電路，它會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生大量電流諧波和無(wú)功功率，污染電網(wǎng)，成為電力公害。在20世紀(jì)80年代中后期，開(kāi)關(guān)電源有源功率因數(shù)校正技術(shù)引起了國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的重視，進(jìn)行了許多專題研究并取得了大量成果。

有源功率因數(shù)校正技術(shù)在整流器與濾波電容之間增加一個(gè)DC／DC開(kāi)關(guān)變換器。在各種單相PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，Boost升壓型功率因數(shù)校正電路由于具有主電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變換效率高，控制策略易實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。高頻化可以減小有源功率因數(shù)校正電路的體積、重量，提高電路的功率密度。為了使電路能夠在高頻下高效率地運(yùn)行，有源功率因數(shù)校正電路的軟開(kāi)關(guān)技術(shù)成為重要的研究方向。

本文對(duì)單相Boost有源功率因數(shù)校正電路軟開(kāi)關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分類，并對(duì)每一類型的電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作方式及工作特點(diǎn)做出了分析。

1.零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)PWM功率因數(shù)校正電路

ZVS工作方式是指利用諧振現(xiàn)象及有關(guān)器件的箝位作用，使開(kāi)關(guān)變換器中開(kāi)關(guān)管的電壓在開(kāi)啟或關(guān)斷過(guò)程中維持為零。

圖1電路為ZVS功率因數(shù)校正電路，也稱擴(kuò)展周期準(zhǔn)諧振功率因數(shù)校正電路。在輔助開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通時(shí)，電感Lr抑制二極管Dr的反向恢復(fù)。電感Lr與電容Cf發(fā)生諧振至流過(guò)開(kāi)關(guān)S1的電流降至輸入電流大小。開(kāi)關(guān)S2導(dǎo)通后，電感Lr與電容Cf再次諧振至流過(guò)開(kāi)關(guān)S1的電流為O，電容Cr兩端電壓為Vo,使開(kāi)關(guān)S1、開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)ZV—ZCS關(guān)斷。電路的不足之處是開(kāi)關(guān)的電流應(yīng)力比較大。

.零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT)PWM功率因數(shù)校正電路

在ZVT工作方式中，諧振網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渑c主電路是并聯(lián)的。零轉(zhuǎn)換PWM功率因數(shù)校正電路的導(dǎo)通損耗和開(kāi)關(guān)損耗很小，能實(shí)現(xiàn)零開(kāi)關(guān)特性而不增大開(kāi)關(guān)的電流或電壓應(yīng)力，適用于較高電壓和大功率的變換器。

圖2所示電路是傳統(tǒng)的ZVT電路。電感Lr與主開(kāi)關(guān)S1寄生電容諧振使其寄生二極管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)S1實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通；同時(shí)，電感Lr抑制了二極管D1的反向恢復(fù)，二極管D2為電感Lr中的能量提供釋放回路。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于主開(kāi)關(guān)ZVS開(kāi)通，二極管D1的反向恢復(fù)得到抑制，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；不足之處是輔助開(kāi)關(guān)硬開(kāi)通。

圖3所示是對(duì)傳統(tǒng)ZVT電路的改進(jìn)電路，其開(kāi)關(guān)時(shí)序、豐開(kāi)關(guān)的電壓、電流波形與圖2相同。改進(jìn)之處是在電感回路中串接二極管D3消除升壓二極管D1寄生電容與電感Lr寄生振蕩；在二極管D2兩端并接電容減小了開(kāi)關(guān)S2的關(guān)斷損耗，可以提高電路的效率。電路的不足之處是改進(jìn)后電路的輔助開(kāi)關(guān)仍為硬開(kāi)通。

圖4所示電路主開(kāi)關(guān)S1為ZVS開(kāi)通，其開(kāi)通過(guò)程與上面兩種電路稍有不同，當(dāng)諧振電感Lsn2與電容Csnl與開(kāi)關(guān)S1寄生電容諧振至開(kāi)關(guān)S1兩端電壓為零時(shí)，開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通；Csnl與Csn2可改善開(kāi)關(guān)S1、S2的關(guān)斷過(guò)程，減小關(guān)斷損耗；電感Lsn2抑制了二極管D的反向恢復(fù)．二極管Db、Dc為電感Lsn2提供能量釋放回路。

電路不足之處是輔助開(kāi)關(guān)S2硬開(kāi)通。

圖5電路對(duì)圖4所示電路進(jìn)行了改進(jìn)。如波形圖所示，主開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通前，其寄生二極管已經(jīng)導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)S1實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通；開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通后，由于耦合電感的作用，促使流過(guò)Lx的電流迅速減小至接近零，輔助開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)了ZCS關(guān)斷；電容Cr減小了電路的關(guān)斷損耗。

電路的不足之處是輔助開(kāi)關(guān)S2硬開(kāi)通，電路結(jié)構(gòu)與工作方式比較復(fù)雜。

圖6所示電路是對(duì)傳統(tǒng)ZVT電路的又一改進(jìn)電路。在主開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通前，其寄生二極管已經(jīng)導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)S1可實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通；開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通后，由于耦合電感的作用，流過(guò)輔助開(kāi)關(guān)S2的電流迅速下降至接近零，開(kāi)關(guān)S2被擊穿二極管Ds鉗制在一個(gè)很低的電壓，開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

電路的不足之處是輔助開(kāi)關(guān)硬開(kāi)通，電路的結(jié)構(gòu)與工作方式比較復(fù)雜。

圖7所示電路結(jié)構(gòu)與以上的ZVT結(jié)構(gòu)差別比較大。主開(kāi)關(guān)S1關(guān)斷后，二極管D開(kāi)通，電容Cc通過(guò)耦合電感N2放電．開(kāi)關(guān)S2寄生二極管開(kāi)通實(shí)現(xiàn)了ZVS開(kāi)通；開(kāi)關(guān)S2關(guān)斷后，開(kāi)關(guān)S1寄生二極管開(kāi)通實(shí)現(xiàn)了ZVS開(kāi)通。同時(shí)，耦合電感N1抑制了二極管D的反向恢復(fù)，耦合電感N2則為N1中的能量提供了釋放回路。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是兩個(gè)開(kāi)關(guān)均為ZVS開(kāi)通，二極管D的反向恢復(fù)得到抑制，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。不足之處在于兩個(gè)開(kāi)關(guān)均為硬開(kāi)關(guān)關(guān)斷，輔助開(kāi)關(guān)S2的電壓應(yīng)力較大。

圖8所示電路是一種新型ZVT有源功率因數(shù)校正電路。在輔助開(kāi)關(guān)S2開(kāi)通前，電容Cr兩端電壓為負(fù)，S2開(kāi)通后，電感Lr與電容Cs、Cr發(fā)生諧振使主開(kāi)關(guān)S1寄生二極管導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)了ZVS開(kāi)通；當(dāng)流過(guò)開(kāi)關(guān)S1的電流由負(fù)變正時(shí)，電感Lr與電容Cb、Cr諧振，二極管D5導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)ZV—ZCS關(guān)斷。

電路優(yōu)點(diǎn)在于主開(kāi)關(guān)S1實(shí)現(xiàn)了ZVS開(kāi)通，輔助開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)了ZV．ZCS關(guān)斷，二極管D1的反向恢復(fù)得到抑制，以上幾點(diǎn)都可以顯著提高電路效率。電路不足之處是輔助開(kāi)關(guān)硬開(kāi)通，主開(kāi)關(guān)電流應(yīng)力比較大。

圖9所示電路結(jié)構(gòu)與電路的工作方式比較特殊。主開(kāi)關(guān)S1關(guān)斷后，其寄生電容被恒流充電至輸出電壓Vo，為輔助開(kāi)關(guān)S2提供ZV—ZCS關(guān)斷，此時(shí)二極管D。及D4導(dǎo)通；開(kāi)關(guān)S2關(guān)斷后，電感L與開(kāi)關(guān)S2寄生電容發(fā)生諧振至開(kāi)關(guān)S2兩端電壓等于Vo，二極管D3導(dǎo)通；當(dāng)流過(guò)電感L的電流減少至零時(shí)，電感L與開(kāi)關(guān)S1、S2的寄生電容諧振，諧振結(jié)束時(shí)，開(kāi)關(guān)S1和S2兩端電壓與流過(guò)兩開(kāi)關(guān)的電流均為零，開(kāi)關(guān)S1和S2實(shí)現(xiàn)了ZV-ZCS開(kāi)通。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)關(guān)S1、S2實(shí)現(xiàn)ZV-ZCS開(kāi)通，開(kāi)關(guān)S1實(shí)現(xiàn)了ZVS關(guān)斷，二極管的反向恢復(fù)得到抑制，開(kāi)關(guān)電壓電流應(yīng)力較小，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。不足之處是電感L始終有電流流過(guò)，導(dǎo)致電流中環(huán)流較大，會(huì)增大通態(tài)損耗。

.零電流開(kāi)關(guān)(ZCS)PWM功率因數(shù)校正電路

ZCS工作方式是指利用諧振現(xiàn)象及有關(guān)器件的箝位作用，使開(kāi)關(guān)變換器中開(kāi)關(guān)管電流在開(kāi)啟或關(guān)斷過(guò)程中維持為零。

從圖10電路及波形圖可以看出，主開(kāi)關(guān)S1首先開(kāi)通，通過(guò)開(kāi)關(guān)S1的電流逐漸增加至輸入電流值，此時(shí)二極管D1、D2關(guān)斷，電容Cr反向充電至Vo；輔助開(kāi)關(guān)S2開(kāi)通后，電容Cr與Lr2諧振，當(dāng)電容Cr兩端電壓降至零時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，電容Cr與電感Lrl、Lr2諧振至開(kāi)關(guān)S1、S2反并二極管開(kāi)通，兩開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于開(kāi)關(guān)S1、S2均實(shí)現(xiàn)了ZCS關(guān)斷，兩個(gè)二極管的反向恢復(fù)得到抑制；不足之處是兩開(kāi)關(guān)硬開(kāi)通，電容Cr與電感Lr2電容Cr與電感Lr1、Lr2的諧振回路要通過(guò)輸出端，會(huì)增大輸出端的電壓波動(dòng)。

圖11電路是對(duì)圖10電路進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的電路工作方式及波形與圖10電路基本一致。圖11的電路將二極管兩端并聯(lián)的電容改為與開(kāi)關(guān)S2和電感Lr2并聯(lián)，這樣，諧振回路就不會(huì)包含輸出端，不會(huì)引起輸出端電壓的波動(dòng)。其不足之處仍在于兩開(kāi)關(guān)硬開(kāi)關(guān)開(kāi)通。

圖12電路與以上兩電路的最大區(qū)別在于實(shí)現(xiàn)了一個(gè)開(kāi)關(guān)的ZVS開(kāi)通。如波形圖所示，主開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通，感Ls抑制了二極管D的反向恢復(fù)，電感Ls與電容Cr諧振，開(kāi)關(guān)S2反并二極管開(kāi)通，為開(kāi)關(guān)S2提供ZVS開(kāi)通；電容Cc與電感Ls繼續(xù)諧振，流過(guò)電容Cc的電流反向時(shí)，開(kāi)關(guān)S1反并二極管開(kāi)通，實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是主開(kāi)關(guān)S1實(shí)現(xiàn)了ZCS關(guān)斷，輔助開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)了ZVS開(kāi)通，因此，此電路又稱為ZV-ZCS電路。電路的不足之處在于輔助開(kāi)關(guān)S2的硬關(guān)斷。

4.零電流轉(zhuǎn)換(ZCT)PWM功率因數(shù)校正電路

圖13電路為傳統(tǒng)的零電流轉(zhuǎn)換功率因數(shù)校正電路。如圖13所示，輔助開(kāi)關(guān)S2開(kāi)通時(shí)，電容Cr與電感Lr諧振，主開(kāi)關(guān)S1反并二極管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷；開(kāi)關(guān)S1反并二極管關(guān)斷后，開(kāi)關(guān)S2關(guān)斷，二極管D1開(kāi)通，為電感Lr提供能量釋放回路。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)S1的ZCS關(guān)斷，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。不足之處是，輔助開(kāi)關(guān)硬開(kāi)關(guān)開(kāi)通關(guān)斷，二極管的反向恢復(fù)沒(méi)有得到抑制，主開(kāi)關(guān)電流應(yīng)力較大。

圖14電路對(duì)傳統(tǒng)的ZCT—PWM功率因數(shù)校正電路進(jìn)行了改進(jìn)。如圖14波形圖所示，開(kāi)關(guān)S2開(kāi)通時(shí)，電容Cr、電感Lr諧振，流過(guò)二極管D1的電流逐漸減小到零，其反向恢復(fù)得到抑制；諧振電流換向后，開(kāi)關(guān)S2反并二極管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷；開(kāi)關(guān)S2開(kāi)通后，電容Cr與電感l(wèi)r諧振，開(kāi)關(guān)S1反并二極管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)ZCS關(guān)斷。

此電路的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)S1、S2的ZCS關(guān)斷，二極管的反向恢復(fù)得到抑制；不足之處是輔助開(kāi)關(guān)在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期有兩次開(kāi)關(guān)過(guò)程，電路工作方式中諧振較多，都會(huì)增大電路的損耗。

.有源箝位功率因數(shù)校正電路

在Boost

PFC變換器中，為了抑制二極管的反向恢復(fù)，在主開(kāi)關(guān)和Boost二極管之間串聯(lián)一個(gè)諧振電感可以有效地抑制二極管的反向恢復(fù)，但是當(dāng)主開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，諧振電感會(huì)在開(kāi)關(guān)上產(chǎn)生很大的電壓應(yīng)力，為了保證電路的安全運(yùn)行，需要有一個(gè)箝位電路來(lái)箝位電壓。

在圖15電路中，如波形圖所示，主開(kāi)關(guān)Sl關(guān)斷后，兩端電壓逐漸上升至箝位電壓Vo+Vcc；輔助開(kāi)關(guān)S2寄生二極管開(kāi)通，電感Lr與電容Cc諧振，開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)ZCS開(kāi)通；開(kāi)關(guān)S2關(guān)斷后，二極管Db開(kāi)通，電感Lr與開(kāi)關(guān)S1寄生電容諧振至開(kāi)關(guān)S1寄生二極管開(kāi)通，開(kāi)關(guān)S1一實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通。電路增加二極管Dc是為了消除二極管Db結(jié)電容與電感Lr的諧振。

電路的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了，主開(kāi)關(guān)與輔助開(kāi)關(guān)的zvs開(kāi)通，二極管Db的反向恢復(fù)得到抑制；不足之處是開(kāi)關(guān)S1、S2都是硬關(guān)斷。

復(fù)合有源箝位功率因數(shù)校正電路對(duì)有源箝位功率因數(shù)校正電路的改進(jìn)主要體現(xiàn)在電路拓?fù)浜涂刂茣r(shí)序兩個(gè)方面：將二極管D2放在箝位電路外以消除二極管D2結(jié)電容與電感Lr的寄生振蕩；如圖16所示時(shí)序可以保證開(kāi)關(guān)S1、S2與二極管D2在任一時(shí)刻只有兩個(gè)器件導(dǎo)通，另一個(gè)器件被箝位在Vo+Vcco主開(kāi)關(guān)S1關(guān)斷后，電感Lr與開(kāi)關(guān)S2寄生電容諧振使寄生二極管導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通；開(kāi)關(guān)S2關(guān)斷后，電感Lr與開(kāi)關(guān)S1、S2寄生電容諧振使開(kāi)關(guān)S1寄生二極管導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于兩個(gè)開(kāi)關(guān)均實(shí)現(xiàn)了ZVS開(kāi)通，二極管的反向恢復(fù)得到抑制，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；不足之處是開(kāi)關(guān)與二極管的電壓應(yīng)力較大。針對(duì)這一不足，提出了最小電壓復(fù)合有源箝位電路，如圖17所示，該電路將電感Lr與輔助開(kāi)關(guān)S2位置進(jìn)行了交換，開(kāi)關(guān)時(shí)序不變，這樣，開(kāi)關(guān)S1、S2、二極管D2任兩者導(dǎo)通時(shí)，另一個(gè)被箝位在Voo。該電路波形與復(fù)合有源箝位功率因數(shù)校正電路相似，具有它的優(yōu)點(diǎn)。

6.帶有無(wú)損吸收電路的功率因數(shù)校正電路

6.l

無(wú)源無(wú)損吸收電路

在軟開(kāi)關(guān)技術(shù)中，無(wú)源無(wú)損吸收電路不增加額外的有源器件，只是采用無(wú)源元件來(lái)抑制二極管的反向恢復(fù)，并且減小了開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)通和關(guān)斷損耗，因此具有電路成本低，控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

在圖18電路中，開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后其兩端電壓逐漸被充電至Vo時(shí)，二極管Do、Dc開(kāi)通，流過(guò)二極管Dr的電流逐漸增加，流過(guò)二極管Do、的電流逐漸減小至二極管Doj關(guān)斷，當(dāng)開(kāi)關(guān)S再次開(kāi)通時(shí)，二極管的反向恢復(fù)不會(huì)影響開(kāi)關(guān)損耗的增大。

圖18電路采用耦合電感使二極管反向恢復(fù)影響不到開(kāi)關(guān)的開(kāi)通，圖19電路則是利用電感抑制二極管的反向恢復(fù)對(duì)開(kāi)關(guān)開(kāi)通過(guò)程的影響，冉利用無(wú)源器件將電感中能量釋放。

此電路的不足之處在于電路結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程都比較復(fù)雜。

6.2

有源無(wú)損吸收電路

圖20電路抑制二極管反向恢復(fù)采用在電路中加入電感，再將電感中的能量釋放的方式。如圖20所示，主開(kāi)關(guān)S1首先導(dǎo)通，電感Ls抑制了二極管D的反向恢復(fù)，電感Ls與開(kāi)關(guān)S2寄生電容發(fā)生諧振使其放電至開(kāi)關(guān)寄生二極管導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)S2實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通。

此電路的優(yōu)點(diǎn)在于電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能有效抑制二極管的反向恢復(fù)，輔助開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)ZVS開(kāi)通。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，各種類型的軟開(kāi)關(guān)功率因數(shù)校正電路具有能夠抑制二極管反向恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)通或軟關(guān)斷，減少變換器的損耗，進(jìn)而可以提高開(kāi)關(guān)頻率，減少磁性元件的體積和重量，提高變換器的功率密度。

僅供參考

第三篇：電路設(shè)計(jì)自薦書

我是四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院、即將畢業(yè)于2009年6月的學(xué)生。所學(xué)的專業(yè)是；應(yīng)用電子技術(shù)。我仰慕貴單位重知識(shí)，重視 人才 之名，希望能成為貴單位的一員，為單位的事業(yè)發(fā)展盡我全力。

本人在校學(xué)習(xí)刻苦，成績(jī)優(yōu)秀，通過(guò)在校學(xué)習(xí)，掌握了良好的專業(yè)知識(shí)，和理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)了各項(xiàng)知識(shí)技能。

我有一定的工作經(jīng)驗(yàn)，在校外，我經(jīng)常參加學(xué)校的三下鄉(xiāng)活動(dòng)，上門免費(fèi)維修家電，在校內(nèi)，組織電子協(xié)會(huì)成員進(jìn)行電子設(shè)計(jì)比賽，活動(dòng)也是搞得有聲有色。

我的性格開(kāi)朗、熱情誠(chéng)實(shí)、能夠吃苦耐勞、有責(zé)任感、有團(tuán)結(jié)精神，人際關(guān)系好。

我的酷好是；電路設(shè)計(jì)，我能獨(dú)立完成從：電路原理圖設(shè)計(jì) pCB布線電路設(shè)計(jì) 制作電路版的全過(guò)程 安裝電路版 調(diào)試電路等全過(guò)程。我在校期間，我還設(shè)計(jì)了一些電子成品如：150W三分頻功放、無(wú)線話筒、人體紅外感應(yīng)燈等。效果很好。

我初涉世事，某些方面還不成熟，但我正視自己的不足，我將在今后實(shí)踐中虛心學(xué)習(xí)，不斷專研，積累工作經(jīng)驗(yàn)，提高工作能力，完善充實(shí)自己，我期望能有一片揚(yáng)我所長(zhǎng)的天地，我將奉獻(xiàn)我的智慧和汗水。

第四篇：電路設(shè)計(jì)心得體會(huì)

學(xué)習(xí)使用Protel 99電路設(shè)計(jì)軟件心得體會(huì)

通過(guò)這兩天的計(jì)算機(jī)電路輔助設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)，對(duì)Protel 99有了一個(gè)比較全面地了解并掌握了一些基本的繪制和編輯電路原理圖方法、技巧，并能處理一些常見(jiàn)問(wèn)題。在對(duì)protel軟件的學(xué)習(xí)中，我有不少心得體會(huì)，下面我就談一下我的學(xué)習(xí)體會(huì)。

1.對(duì)學(xué)習(xí)使用Protel 99電路設(shè)計(jì)軟件有了比較初步認(rèn)識(shí)，文無(wú)論是檔組織結(jié)構(gòu)、文件管理、還是工作界面管理，這幫助了我更好更快的熟練的掌握 Protel 99電路設(shè)計(jì)的使用方法和操作過(guò)程。

2.設(shè)計(jì)電路原理圖

電路原理圖的設(shè)計(jì)是整個(gè)電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此電路原理圖要設(shè)計(jì)好，以免影響后面 的設(shè)計(jì)工作。電路原理圖的設(shè)計(jì)一般有如下步驟：

(1)設(shè)置原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境；(2)放置元件；(3)原理圖布線；(4)編輯和調(diào)整；(5)檢查原理圖；(6)生成網(wǎng)絡(luò)表。

1)設(shè)計(jì)圖紙大小

首先要構(gòu)思好零件圖，設(shè)計(jì)好圖紙大小。圖紙大小是根據(jù)電路圖的規(guī)模和復(fù)雜程度而定的，設(shè)置合 適的圖紙大小是設(shè)計(jì)好原理圖的第一步，確定整個(gè)電路圖的總體布局。

2）設(shè)置protel 99 se/Schematic設(shè)計(jì)環(huán)境

包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類型，光標(biāo)類型等等，大多數(shù)參數(shù)也可以使用系統(tǒng)默認(rèn)值，并在電路圖中 明地址和類別，對(duì)原理圖有比較詳盡的注解。

3）

放置好元器件并連線

用戶根據(jù)電路圖的需要，將零件從零件庫(kù)里取出放置到圖紙上，并對(duì)放置零件的序號(hào)、零件封裝進(jìn)行定義和設(shè)定等工作根據(jù)實(shí)際電路的需要，然后用元件管理器的Place按鈕將元件放置在工作平面上，再根據(jù)元件之間的走線把元件調(diào)整好。

利用protel 99 se/Schematic提供的各種工具，將圖紙上的元件用具有電氣意義的導(dǎo)線、符號(hào)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的原理圖調(diào)整一些元件的位置，把某些元件進(jìn)行水平或垂直排列，并用鼠標(biāo)拖動(dòng)元件來(lái)調(diào)整好元件間的距離，也可在編輯元件時(shí)用鼠標(biāo)左鍵雙擊元件，這時(shí)會(huì)彈出關(guān)于元件屬性的對(duì)話框，可以修改其中的選項(xiàng)，從而對(duì)元件進(jìn)行必要的編輯，還可以使用Edit/Move子菜單中的各命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。放置輸入輸出端口。執(zhí)行菜單命令Place/Port或從Wiring Tools工具條中選取放置輸入輸出端口命令，在合適位置放置好，并與相應(yīng)電氣點(diǎn)連接好。

4）

調(diào)整線路

將初步繪制好的電路圖作進(jìn)一步的調(diào)整和修改，使得原理圖更加美觀

3.隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展，電路設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，手工設(shè)計(jì)越來(lái)越難以適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的需要，Protel 99 SE以其強(qiáng)大的功能、快捷實(shí)用的操作界面及良好的開(kāi)放性，為設(shè)計(jì)者提供了現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)手段，使設(shè)計(jì)者能快捷、準(zhǔn)確地設(shè)計(jì)出滿意的電路原理圖和印刷電路板，不愧是從事電路設(shè)計(jì)的一個(gè)良好的工具。

第五篇：水塔自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)（范文模版）

水塔自動(dòng)控制電路設(shè)計(jì)

一，緒論

現(xiàn)今社會(huì)，自動(dòng)化裝置無(wú)所不在，在控制技術(shù)需求的推動(dòng)下，控制理論本身也取得了顯著的進(jìn)步。水塔水位的監(jiān)測(cè)和控制，再也不需要人工進(jìn)行操作。實(shí)踐證明，自動(dòng)化操作，具有不可替代的應(yīng)用價(jià)值。水塔水位自動(dòng)控制器，具有適應(yīng)各種液體液位的檢測(cè)和控制的功能，設(shè)計(jì)中分析了利弊，考慮了各種液體的阻值大小，是可以投入實(shí)際生產(chǎn)的產(chǎn)品。本文實(shí)現(xiàn)了在惡劣的條件下能自動(dòng)調(diào)節(jié)水位高低、手動(dòng)解除報(bào)警裝置、檢測(cè)探頭好壞的水塔水位控制器.同時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)電位器中的阻值,該控制器能夠適應(yīng)多種液體液位的檢測(cè)。

二，系統(tǒng)方案

水塔水位控制系統(tǒng)是我國(guó)住宅小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方式存在控制精度低、能耗大的缺點(diǎn)，而自動(dòng)控制原理，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定以滿足用水要求，從而提高了供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置，水塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測(cè)水位，水位低于下限B點(diǎn)水位時(shí)，水泵抽水，水位達(dá)到最高水位線D時(shí)，水泵停止抽水，水位降低到最低水位線B以下時(shí)，恢復(fù)運(yùn)行抽水，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

該系統(tǒng)采用分立元件電路實(shí)現(xiàn)了水塔水位的自動(dòng)控制，設(shè)計(jì)出一種低成本、高實(shí)用價(jià)值的水塔水位控制器。采用分立的電路實(shí)現(xiàn)超高、低水位處理，自動(dòng)控制電機(jī)電路。它能自動(dòng)完成上水停水的全部工作循環(huán)，保證液面高度始終處于較理想的范圍內(nèi)，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，靈敏度高，節(jié)約能源顯著，是用于各種高層液體儲(chǔ)存的理想設(shè)備。

三，系統(tǒng)設(shè)計(jì)

① 設(shè)計(jì)分析

水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)主要完成的功能是對(duì)水塔水位的自動(dòng)控制及檢測(cè).本文擬通過(guò)4 個(gè)探頭對(duì)水塔水位進(jìn)行采樣,分析采集的水位信號(hào),控制電機(jī)水泵的開(kāi)啟、停止,實(shí)現(xiàn)水位的調(diào)節(jié).4 個(gè)探頭分別用B、C、D、E 表示,放置在水塔中,如圖1 所示.4 個(gè)探頭采集的水位信號(hào)通過(guò)T TL 電路判斷輸出,可以判斷水塔內(nèi)水位的高度.水位允許在已設(shè)置的上、下水位范圍內(nèi)變化.即水位高度正常情況應(yīng)控制在C、D 之間,如圖1(a);當(dāng)水位低于C 點(diǎn)、高于B 點(diǎn)時(shí),電機(jī)啟動(dòng),帶動(dòng)水泵工作,進(jìn)水閥門打開(kāi),水塔內(nèi)處于進(jìn)水狀態(tài),如圖1(b);當(dāng)水位高于D 點(diǎn)時(shí)、低于E 點(diǎn)時(shí),電機(jī)關(guān)閉,水泵停止工作,關(guān)閉進(jìn)水閥門,水塔內(nèi)處于停進(jìn)狀態(tài),如圖1(c);當(dāng)水位低于C 點(diǎn)并到達(dá)B 點(diǎn)時(shí),就發(fā)出C 探頭故障報(bào)警,采取手動(dòng)啟動(dòng)電機(jī),如圖1(d);當(dāng)水位超過(guò)D 點(diǎn)并到達(dá)E 點(diǎn)時(shí),發(fā)出D 探頭故障報(bào)警,采取手動(dòng)關(guān)閉電機(jī),水位從溢流口流出,如圖1(e)

② 系統(tǒng)框圖

為了精確地實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的控制,必須建立閉環(huán)控制系統(tǒng).根據(jù)水塔中的進(jìn)、出水的水位可以自動(dòng)控制水泵運(yùn)行與停止,使水位處于動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài).控制系統(tǒng)主要分為水位的模擬檢測(cè)和邏輯判斷部分.如圖2 所示,模擬檢測(cè)部分測(cè)量的是B、C、D、E 4 個(gè)探頭相對(duì)于A 點(diǎn)(即地)電位的高低.這就相當(dāng)于一個(gè)可變電阻,4 個(gè)探頭與地之間的不同距離對(duì)應(yīng)了可變電阻不同的阻值.當(dāng)水位高低發(fā)生變化時(shí),對(duì)應(yīng)的電阻值不同,通過(guò)邏輯判斷,就得到不同的輸出邏輯判斷的輸出電路一部分用來(lái)控制電機(jī)的關(guān)閉與開(kāi)啟,另一部分用來(lái)檢測(cè)系統(tǒng)故障,并發(fā)出報(bào)警聲。四，電路設(shè)計(jì)

① 工作原理

水塔供水系統(tǒng)的工作原理圖如圖3所示,包括水位檢測(cè)電路,誤動(dòng)作判斷電路,水位控制電路,電機(jī)開(kāi)啟或關(guān)閉電路和報(bào)警電路.水位正常情況下應(yīng)保持在C、D 范圍之間, 此時(shí), B、C、D、E 4 個(gè)探頭的邏輯電平為0011 ,水塔水位處于保持狀態(tài);當(dāng)水位低于C點(diǎn),處于B、C 之間時(shí),B、C、D、E 4 個(gè)探頭的邏輯電平為0111 ,水塔水位處于進(jìn)水狀態(tài);當(dāng)水位高于D 點(diǎn), 處于D、E之間時(shí), B、C、D、E 4 個(gè)探頭的邏輯電平為0001 , 水塔水位處于停進(jìn)狀態(tài);當(dāng)水位低于B 點(diǎn)或水位高于E 點(diǎn), B、C、D、E 4個(gè)探頭的邏輯電平為1111 或0000 時(shí),表明控制水位變化的電路出現(xiàn)了故障, 水塔水位的報(bào)警電路開(kāi)始工作, 產(chǎn)生下限報(bào)警或上限報(bào)警, 即低報(bào)和高報(bào).此時(shí),需要工作人員手動(dòng)關(guān)閉報(bào)警設(shè)備并開(kāi)啟或閉合控制電機(jī)。

圖3 水塔供水系統(tǒng)的工作原理圖 ② 參數(shù)計(jì)算

水位指示燈部分:令流過(guò)三極管T1 , T2 , T3 , T4 集電極的電流IC 為10mA , 因?yàn)镮C =(V CC-1.5)/ RC= 10mA , 得RC = 350Ω;取β= 100 ,則IB = 10mA/ 100 = 0.1mA , 所以, RB = V CC/ IB = 10kΩ.但是在實(shí)際調(diào)試中,電阻值過(guò)小, 選擇RB = 15kΩ 才合適。

③ 水塔水位控制器

水塔水位控制器的測(cè)試圖4 為水塔水位控制器的外觀正視圖,由電源指示燈、報(bào)警確認(rèn)燈、水位指示燈以及報(bào)警確認(rèn)開(kāi)關(guān)組成.接通電源時(shí),電源指示燈亮,當(dāng)水塔中水深處于不同位置時(shí),水位指示燈B、C、D、E 狀態(tài)不同.(1)當(dāng)水位處于B 點(diǎn)之下,指示燈B、C、D、E 全亮,報(bào)警電路開(kāi)始報(bào)警,即下限報(bào)警.(2)當(dāng)水位處于B、C 之間, 指示燈B 滅, C、D、E 亮，水泵開(kāi)始進(jìn)水.(3)當(dāng)水位處于C、D 之間, 指示燈B、C 滅, C、D 亮,保持狀態(tài),即保持進(jìn)水.(4)當(dāng)水位處于D、E 之間, 指示燈B、C、D 滅, E 亮,停進(jìn)狀態(tài),即水泵不工作.(5)當(dāng)水位處于E 點(diǎn)之上,指示燈B、C、D、E 全滅,水泵不工作,報(bào)警電路開(kāi)始溢出報(bào)警,即上限報(bào)警.(6)報(bào)警電路可以手動(dòng)關(guān)閉,只要按下報(bào)警確認(rèn)開(kāi)關(guān),就可以解除報(bào)警的蜂鳴聲.此時(shí),報(bào)警確認(rèn)燈亮起.處理完故障時(shí),必須關(guān)閉報(bào)警確認(rèn)燈,報(bào)警確認(rèn)電路復(fù)位,恢復(fù)其監(jiān)測(cè)故障的功能.經(jīng)過(guò)檢測(cè),水塔水位控制器完全符合預(yù)定要求,完成所設(shè)定的工作任務(wù).圖4 水塔水位控制器外觀圖

五，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

本文采用純硬件電路設(shè)計(jì)水塔水位控制系統(tǒng),避免了復(fù)雜設(shè)計(jì)中的不穩(wěn)定因素,降低了生產(chǎn)成本,提高了實(shí)用價(jià)值.同時(shí),對(duì)于不同類型的液體,此系統(tǒng)具有良好的兼容性.當(dāng)水塔中液體改變時(shí),只需要將電位器中的阻值和該液體的阻值調(diào)節(jié)到一個(gè)數(shù)量級(jí)上就可以很方便地實(shí)現(xiàn)此液體的水位控制操作.實(shí)驗(yàn)證明,此水塔水位控制器不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)水塔水位的精確控制,而且,更具有工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)用性.但是,如果探頭B、C,或者探頭D、E 同時(shí)發(fā)生故障,水塔水位控制器中的檢測(cè)部分就不能識(shí)別出來(lái),這是使用時(shí)應(yīng)該注意的.所以,在使用過(guò)程中需要定期檢測(cè)探頭是否發(fā)生故障.六，結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用簡(jiǎn)單、可靠的設(shè)計(jì)思路來(lái)實(shí)現(xiàn)性價(jià)比合理的水塔水位控制器.經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,該系統(tǒng)在運(yùn)行期間穩(wěn)定性高,完全實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)水位高低、手動(dòng)解除報(bào)警裝置、檢測(cè)探頭好壞等功能,是可以投入生產(chǎn)的水塔水位控制器。

通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)傳感器的應(yīng)用有了更加深刻的理解，也對(duì)它的應(yīng)用范圍之廣感到驚奇，我相信在我以后的生活中，對(duì)身邊的事物也會(huì)明白的更深更多，這次設(shè)計(jì)，真的讓我受益匪淺。

七．參考文獻(xiàn)

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