• 你知道開關穩壓器的種類有哪些嗎?

    你知道開關穩壓器的種類有哪些嗎?

    什麼是開關穩壓器?你知道嗎?開關穩壓器有許多種類,分類方法也視其觀點而各有不同。在這裏,根據輸入電源的區別、電路方式以及功能和工作的區別來分類。 根據開關穩壓器的電路方式來分類 DC/DC轉換器 ▼非絕緣型 異步整流式 同步整流式 ▼絕緣型 反激式 正激式 推輓式 半橋式/全橋式 AC/DC轉換器 ▼非絕緣型 ▼絕緣型 首先,輸入電源可以利用DC(直流)或AC(交流)分成DC/DC轉換器和AC/DC轉換器,各自再分為非絕緣型和絕緣型。 絕緣型為輸入(一次)和輸出(二次)可絕緣的類型,絕緣主要可利用變壓器。在工業設備或醫療設備等要求發生故障時具有高安全性的設備中,標準上使用絕緣型。非絕緣型在輸出輸入間有導通,尤其是同一電路基板內無須絕緣的電壓轉換等幾乎都為非絕緣型。 架構非絕緣型及絕緣型的轉換器,各自有適合的電路方式。有同步整流式或反激式等稱呼,構造零件或電路規模不同,工作原理當然也不同。 其次,根據功能和工作方式來分類,不過,從這裏開始便進入DC/DC轉換器的話題。AC/DC轉換器由於會在初段將AC整流-平滑後基本上以DC/DC轉換器工作,故以後請一視同仁思考。 根據開關穩壓器的功能和工作分類 DC/DC轉換方面,可以對輸入電壓進行降壓或升壓。此外,應用上也可進行升降壓、反轉等轉換。根據所需功能,電路構造和所選的IC是不同的。 控制輸出電壓的工作模式有PWM(Pulse Width Modulation:脈衝寬度調製)和PFM(Pulse Frequency ModulaTIon:脈衝頻率調製)。PWM的開關週期(頻率)恆定且為通過調整ON和OFF時間比進行穩定化的模式,而PFM則是ON或OFF時間恆定的頻率變更方法。詳細內容後述。 而且,為使輸出穩定化的反饋控制方式有電流模式、電壓模式、遲滯等,這幾種詳細內容也將後述。 開關穩壓器由這些組合構成,可通過探討用途、輸出輸入條件、要求規格或性能目標、以及成本或尺寸等限制事項來選擇最佳產品,為此,必須事先了解各方式的特徵和優缺點。以上就是開關穩壓器的種類解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 變壓器 開關穩壓器 dc-dc轉換器

  • 什麼是絕緣型反激式轉換器輸出瞬態響應?

    什麼是絕緣型反激式轉換器輸出瞬態響應?

    你知道絕緣型反激式轉換器輸出瞬態響應嗎?輸出電壓的重要特性之一有瞬態響應特性。該瞬態指輸出電流,也就是負載電流急劇變動,因此正確來説是輸出電壓負載瞬態響應特性。英語術語有時會直接使用片假名,瞬態響應稱為トランジェントレスポンス(transient response)。 該特性之所以重要,是因為這是與針對負載電流的輸出電壓穩定性息息相關的項目,可通過外置電路的部件常量來優化,換言之,通過確認特性可調整為更佳的特性。 瞬態響應的確認,要結合下列條件後觀察電壓波形,並且使用電流探頭,一併確認示波器、負載裝置和負載電流的波形。 <確認條件> ・輸入電壓:最小、最大 ・負載電流:最小→最大、最小←最大 ・環境:温度條件的上限及下限 負載進行連續開關時,有可能會觀察到和左下波形圖相似的波形。負載電流急劇減少時,輸出電壓將瞬間上升,過了某個時間後,再恢復到設定的電壓。負載電流急速增加時的情況正好相反,輸出電壓會先瞬間下降後再恢復原狀。觀察的要點為 1)輸出電壓變動後,多少時間才會恢復(回到)穩定狀態、 2)輸出電壓變動後,是否出現振鈴、過沖和下衝等波形散亂現象、這2點。 1)是指變動電壓小、穩定狀態的恢復時間快這一特性,也可以説是高速瞬態響應,變動很快就結束。2)。則如同波形圖中所説明般,最好的情況就是未發生振鈴等現象。左下的波形圖是良好波形的示例。 如果,瞬態響應特性未符合要求時,將調整反饋環路的相位裕量和增益裕量。具體來説,即是調整右上電路圖中相關外置電路的部件常量。反覆工作、驗證這些部件,一邊進行調整,但如果未具有相關經驗,就無法預想好如何進行調整。測量定量的相位和增益的狀態,確認裕量度再來調整,是最初確實可行的方法。測量時使用FRA(頻率響應分析儀),不但便利又可以輕鬆完成作業。 調整時,由於通常加快響應速度會造成穩定性下降,因此必須一邊維持住相位裕量,一邊調整出最快的響應速度。提醒一下,負載瞬態造成的輸出變動是無法降到零的。 輸出電壓上升波形 於此同時,輸出電壓波形的確認,但是觀察在輸入電源ON時的輸出電壓的上升特性。方法和測量儀器幾乎和測量瞬態響應特性一樣,一連串確認多個項目後再來設定,就能夠更有效率地進行評估。唯一區別是不必連續開關輸出負載電流。 <確認條件> ・輸入電壓:最小、最大 ・負載電流:最小、最大 ・環境:温度條件的上限及下限 ※確認是否出現振鈴、過沖或下衝。 確認要結合上述條件進行。例如,設定在輸入電壓最小、負載電流最大、温度下限這些條件之下,輸入電源ON,確認輸出電壓的波形。這些一口氣確認完成。觀察的要點是輸出波形是否產生振鈴、過沖或下衝等現象。發生此類現象時,不但要花費許多時間調整輸出電壓直到穩定為止,如果變動過大,連被供電設備都有可能誤動作,甚至必須復位才行。 事實上我們可以將其視為輸出反應特性之一。這代表着和瞬態響應之間能夠保持均衡,可以一連串地進行確認。振鈴、過沖或下衝的優化,與瞬態響應相同,要通過調整相位裕量和增益裕量來實現。另外,軟啓動或負載電容值的關係也會造成上升波形變動,因此必須探討經由某種方式觀察到的波形,是否有受到這兩者的影響。 所示波形圖就是良好的特性顯示。 關鍵要點: ・輸出的負載瞬態響應,要通過調整反饋電路的相位補償電路來優化。 ・輸出上升波形的優化也一樣。 ・這些評估和調整互相關聯,屬於一連串的作業。以上就是絕緣型反激式轉換器輸出瞬態響應解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 輸出電壓 反激式轉換器 瞬態響應

  • 關於電源IC的Vcc電壓,你瞭解嗎?

    關於電源IC的Vcc電壓,你瞭解嗎?

    什麼是電源IC的Vcc電壓?它有什麼特點?關於絕緣型反激式轉換器的性能評估,除了規格以外,需要確認的“重要檢查點”本次將説明“Vcc電壓”。 MOSFET的漏極電壓和電流、及輸出整流二極管的耐壓 變壓器的飽和 Vcc電壓 輸出瞬態響應和輸出電壓上升波形 温度測量和損耗測量 電解電容器 Vcc電壓 Vcc電壓是用來使電源IC工作的電源。本電路中,利用變壓器降低輸入電壓產生了電源IC的Vcc電壓。 首先,重温一下電路。基本上不論哪種IC,都必須要有電源才能夠工作。當然,成為其他設備電源的電源IC也一樣。DC/DC轉換器的輸入電壓為DC電壓,一般來説,輸入源即使是高電壓也都在100VDC以下。然而,AC/DC轉換器的輸入卻是AC電壓。而且,日本國內規格的輸入是100VAC,通用輸入加上公差後,輸入為85~264VAC。本設計的輸入是指後者,但不論何種數值,通常的AC/DC轉換器用的電源IC,是無法將該AC電壓當作Vcc直接使用的。 本電路中,為了產生適合Vcc的DC電壓,採取在變壓器的初級繞組和次級繞組外再加上第三繞組(輔助繞組),降壓並整流輸入AC電壓,轉換成低DC電壓的方法。 第三繞組產生的電壓經由二極管D4進行整流,但包含很大的紋波電壓在內,因此通過電容器C5進行平滑。R5是限制浪湧引發的Vcc電壓上升的電阻。如果想進一步確認詳細內容,請參照設計篇這裏。 那麼,我們進入本題。本電源IC的Vcc電壓,8.9V~26V是推薦工作範圍。毫無疑問是DC電壓。這裏的檢查要點為該Vcc電壓是否適當,限制電壓上升的R5是否適當、是否充分發揮功能,也是我們要關注的。 通常工作中,當MOSFET從ON到OFF的瞬間,變壓器的漏電感值產生浪湧電壓。該浪湧電壓因第三繞組而出現,結果的使Vcc電壓上升。漏電感值會因變壓器規格而異,因此仍必須經由實際測量,確認R5是否能將實際的電壓上升值,控制在容許範圍內。電壓上升超過容許範圍時,將略為增加R5的值,但如果數值過大,反而會增加損耗,通常是以5~22Ω較為適當的範圍。 <檢查要點和條件> 輸入電壓:最小及最大、負載:最小(無負載)時的Vcc電壓為9.7V以上 輸入電壓:最小及最大、負載:最大時的Vcc電壓為26V以下 Vcc電壓要使用示波器,確認電壓波形。同時,確認第三繞組的AC波形或浪湧的大小等,當浪湧過大時,推薦找出其原因何在。 關於條件,相對於推薦工作範圍8.9V~26V,最小電壓則是9.7V。對此,當Vcc下降到低於9.7V時,Vcc充電功能啓動,從VH引腳通過啓動電路對Vcc充電,使Vcc上升的工作不多餘。該功能可以確保電源IC的啓動功能有效,而且能夠自行啓動。但是,啓動後如果保持在穩定狀態之下,就會關閉啓動電路,避免多餘的功耗,因此沒有必要在原本的故障之外觸發本電路。從這個角度來看,R5的設定值不應低於觸發Vcc充電功能的9.7V。關於本電源IC的Vcc充電功能,可以參照技術規格的9頁。另外,推薦工作範圍的最小電壓8.9V是Vcc下降時的UVLO觸發電壓的最大值。 關鍵要點: ・檢查Vcc電壓對於輸入或負載的變動是否在適當範圍內。 ・不會觸發Vcc充電功能的等級,Vcc電壓的最低值。 ・理解由第三繞組、二極管、電容器引發的Vcc生成電路的工作。以上就是電源IC的Vcc電壓解析,希望能給大家啊幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: MOSFET 電源ic 變壓器

  • 關於絕緣型反激式轉換器的性能的評估方法

    關於絕緣型反激式轉換器的性能的評估方法

    你知道絕緣型反激式轉換器的性能的評估方法嗎?篇將説明如何評估設計的絕緣型反激式轉換器的性能。為此,必須理解什麼樣的設計目標和規格、設計了什麼樣的絕緣型反激式轉換器。當然,實際上先進行設計,以設計數據來説明會較好,在這裏,仍將從確認電源規格開始。 本設計事例中,利用電源用IC構築電源電路。之前已有提過,近年的電源設計基本上非常依賴電源用IC的性能和功能。為了實現必要的電源規格,尋找能實現目標的電源用IC,並依照該IC的設計例進行設計。所以我們從所使用的電源用IC相關確認開始。 PWM控制AC/DC轉換器IC:BM2P014 評估用電路使用稱為BM2P014的AC/DC轉換器用IC。下圖為IC內部的功能模塊和構築絕緣型反激式轉換器時的外置部件和接線。IC概述如下所述。 內置650V 開關MOSFET PWM頻率65kHz 電流模式、每週期過電流限制功能 輕負載時突發脈衝工作、降頻功能 VCC 引腳的低電壓保護/過電壓保護 SOURCE引腳的短路/開放保護、Leading-Edge-Blanking功能 軟啓動功能 2次側過電流保護(絕緣構造時) 工作電源電壓範圍:VCC:8.9V~26.0V、DRAIN: ~650V 工作電流:通常時 0.950mA (Typ.)、突發脈衝時 0.400mA(Typ.) 工作温度範圍:-40℃ ~ +105℃ 封裝:DIP7 9.20×6.35×4.30mm 這邊特別提一下上述特徵和圖片的閲讀關鍵要點。 -內置高耐壓的MOSFET,設計時不必選定MOSFET和設定常量。 -從構造例得知外置部件非常少。 -維持輕負載時的效率,必須具備突發脈衝工作或待機時降低功耗功能。 -具備各種必要的保護功能。 -工作温度範圍可支持工業用途範圍。 此次事例,中使用了具備上述特徵的IC,設計絕緣型AC/DC反激式轉換器。 如果想進一步瞭解電源IC的詳細,請參照技術規格。 關鍵要點: ・評估性能,其實就是確認設計目標達成與否。 也就是説,如果設計目標不明確就無法進行評估。以上就是絕緣型反激式轉換器的性能的評估方法解析。希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 轉換器 電源ic 反激式轉換器

  • 關於AC/DC轉換器的效率,你知道如何評估嗎?

    關於AC/DC轉換器的效率,你知道如何評估嗎?

    你知道AC/DC轉換器的效率和開關波形評估嗎?針對此前介紹過的示例電路,此次介紹其效率和開關波形的評估結果。完整電路請參考這裏。 效率的評估 效率的評估結果曲線圖中,給出了三種輸入電壓的效率和輸出功率、各輸入引腳的效率和輸出電流。 圖中是給DC輸入引腳輸入300VDC、600VDC、900VDC時的效率。設計的基本規格是24V/1A輸出,因此在24W附近體現出良好的效率,比較理想的特性是低輸出功率時也能保持高效率。在300V輸入的示例中,到15W(Iout約0.63A)前的效率高達90%左右,到5W(Iout約0.21A)時也保持了80%以上的效率。在其他輸入電壓條件下也同樣在廣泛的輸出功率範圍內保持着高效率。 這張圖中是向DCIN輸入300VDC(紅)、向ACIN輸入300VDC(綠)、向ACIN輸入300VAC時的效率。獲得的結果是,不經由整流電路向DCIN的DC輸入時效率最高。 開關波形的評估 雖然效率是通過測量功率或電壓和電流就可以計算出來,而無需觀察開關波形,但在開關電源中,觀察關鍵波形並確認尖峯和振盪等是否有異常是非常重要的。下面是功率開關SiC MOSFET的漏極電壓和漏極電流的開關波形。漏極電壓波形是準諧振型的獨特波形。相對於上段,下段的Iout是翻倍的。可以比較觀察一下導通/關斷的時間以及漏極電流的區別。 這些波形是接近理想波形的,也可以用於判斷試製電路是否正常的參考。 另外還有其他一些需要確認的項目。點擊這裏可以參閲AC/DC轉換器評估相關的系列文章。雖然是關於反激式轉換器的內容,但其方法基本相同。 關鍵要點: ・使用示例電路測試並探討效率。 ・電路部件僅為參考示例,具體可根據情況進行不同的選擇。以上就是AC/DC轉換器的效率和開關波形評估解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 開關電源 功率 開關波形

  • 你知道三極晶體管電路設計嗎?它有什麼特點?

    你知道三極晶體管電路設計嗎?它有什麼特點?

    什麼是三極晶體管電路設計?晶體管的設計是要注意設計的特點的,根據電路設計的原理和理論知識來進行設計。晶體管的電路合計方法比較多,但是都是要注意按照電路設計的理論知識來進行。所以對於電路設計專業的人士來講,一定要學好專業的知識,對於自己日後的工作和生活都是有很大的幫助的。下面我們來詳細的瞭解一下三極晶體管電路設計的特性和特點有哪些。 三極晶體管電路設計輸出特性曲線(共發射極),晶體三極管是由形成二個PN結的三部分半導體組成的,其組成形式有PNP型及NPN型。我國生產的鍺三極管多為PNP型,硅三極管多為NPN型,它們的結構原理是相同的。 三極管有三個區、三個電極。其中基區(三極管中間的一層薄半導體)引出基極b;兩側有發射區引出發射極e及集電區引出集電極c。發射區和基區之間的PN結叫發射結,集電區和基區之間的PN結叫集電結。在電路符號上PNP型管發射極箭頭向裏,NPN型管發射極箭頭向外,表示電流方向。 基極電流Ib一定時,晶體三極管的Ic和Uce之間的關係曲線叫做輸出特性曲線。曲線以Ic(mA)為縱座標,以Uce(V)為橫座標給出,圖上的點表示了晶體管工作時Ib、Uce、Ic三者的關係,即決定了晶體三極管的工作狀態。從曲線上可以看出,晶體管的工作狀態可分成三個區域。飽和區:Uce很小,Ic很大。集電極和發射極飽和導通,好像被短路了一樣。這時的Uce稱作飽和壓降。 此時晶體管的發射結、集電結都處於正向偏置。放大區:在此區域中Ib的很小變化就可引起Ic的較大變化,晶體管工作在這一區域才有放大作用。在此區域Ic幾乎不受Uce控制,曲線也較為平直,此時管子的發射結處於正向偏置,集電結處於反向偏置。截止區:Ib=0,Ic極小,集電極和發射極好像斷路(稱截止),管子的發射結、集電結都處於反向偏置。 現在大家對於三極晶體管電路設計的特性和特點有了基本的瞭解,電路的設計是要注意科學的進行設計的。以上就是三極晶體管電路設計解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 晶體管 電路設計 三極管

  • 你知道穩定控制的各種檢測用引腳所需部件的電源IC嗎?

    你知道穩定控制的各種檢測用引腳所需部件的電源IC嗎?

    伸縮門穩定控制的各種檢測用引腳所需部件的電源IC?首先來看一下電源IC BD7682FJ檢測用引腳功能。BD7682FJ通過FB引腳,ZT引腳,CS引腳來監測所需的位置(點),從而進行降壓及穩定控制。 FB(反饋信號輸入)引腳通過光電耦合器來監測二次側輸出電壓,從而實現穩定控制。ZT(過零電流檢測)引腳通過VCC繞組檢測開關關斷時線圈中積蓄的電力被供應給二次側輸出電容器,且供給電流已達到零。CS(一次側電流感應)引腳在監測開關(MOSFET)電流的同時,還具有過電流限制功能。 作為整體的工作,通過FB引腳和CS引腳控制開關的導通時間,通過ZT引腳控制關斷。 下面介紹各引腳所需的部件。 電流檢測電阻:R19 R19通過開關晶體管Q1將一次側的電流轉換為電壓。該電壓由CS引腳監測,並設置輸出的過負載保護點。設置R19的值,使一次側的最大電流Ippk(0.66A)流過時CS引腳的過電流檢測電壓Vcs=1V。 考慮到耐脈衝性能,設R19為1W以上。 關於耐脈衝,即使額定功率相同,耐脈衝性能也可能因電阻的結構等而改變。具體請向所用電阻的香港神州集運進行確認。 CS引腳噪聲保護用電阻及電容器:R22,C13 無法用消隱功能吸收噪聲時,可考慮增加RC濾波器。不需要濾波器時,推薦插入R22(1kΩ左右)作為抗浪湧對策。C13為47pF左右。 ZT引腳電壓設置電阻:R21 R21用來設置ZT引腳的波谷檢測電壓。ZT引腳的波谷檢測電壓為Vzt1=100mV typ.(ZT引腳電壓下降時),Vzt2=200mV typ.(ZT引腳電壓上升時)。另外,根據ZTOVP(min)=3.30V,大致設置為Vzt=1~3V左右。通過“用來設置過負載保護點切換的電阻抗”將R20設置為100kΩ。線圈匝數如“變壓器T1的設計 其2”中所計算的,Nd,Ns均為8匝。 ZT引腳電容:C11 C11是用來穩定ZT引腳和調整波谷檢測時序的電容器。確認ZT引腳波形,波谷檢測時序後進行其電容設置。在本電路示例中,選擇47pF。 FB引腳電容:C12 C12是用來穩定FB引腳的電容器。推薦1000pF~0.01µF左右。在本電路示例中,選擇2200pF。 關鍵要點: ・各檢測用引腳所需的部件根據技術規格書和設計手冊進行設置。 ・如果噪聲進入檢測用引腳,可能會導致誤動作等問題,因此可以考慮增加電容器或RC濾波器。以上就是穩定控制的各種檢測用引腳所需部件的電源IC解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 光電耦合器 電源ic rc濾波器

  • 你知道開關電工作的不連續模式和連續模式嗎?

    你知道開關電工作的不連續模式和連續模式嗎?

    什麼是開關電工作的不連續模式和連續模式?開關電源的工作分不連續模式和連續模式兩種。本次的設計事例採用不連續模式工作因此在本節將説明兩種模式。下表總結了特徵和優缺點。“工作”的項目中的波形代表流過變壓器的初級繞組和次級繞組的電流。此外,關鍵詞中的“↑”和“↓”分別代表“上升”和“下降”。 連續模式工作在開關ON時的整流二極管反向恢復時間(trr)* 中流向反向電流,並因反向電流而產生損耗。使用低電壓的開關DC/DC轉換器時,整流二極管的反向電壓會變低,反向電流也會變小,因此一般會以輸入紋波電壓等為優先,使用連續模式。 對此,使用AC/DC轉換器時,會因為二極管的反向電壓變高,流過反向電流而產生極大的損耗,是故大多采用不連續模式,避免反向電流經過。但是,峯值電流會變大,當負載大時也會採用連續模式工作。 兩種模式各有其優缺點,如果最大隻到60W左右,一般較適合不連續模式。大於60W時,必須根據變壓器容許尺寸來考慮、決定。本次設計事例為36W,所以選擇了不連續模式。 比較項目不連續模式連續模式工作 OFF和ON間的電流為零期間,電流不連續流動。 電流連續動,以和開關頻率相同的頻率ON/OFF。變壓器電感值↓、尺寸↓、成本↓電感值↑、尺寸↑、成本↑整流 二極管快速恢復型、成本↓需要極快速恢復型、成本↑開關 晶體管容許功率↑、尺寸↑、成本↑容許功率↓、尺寸↓、成本↓輸出 電容器紋波電流↑、尺寸↑紋波電流↓、尺寸↓效率開關損耗↓、效率↑開關損耗↑、效率↓*二極管的反向恢復時間 施加正向電壓到PN接合二極管後,將流過正向電流。如果急劇施加反向電壓,某段時間內本來不會流過的反向電流,反而會流過。一直到原本狀態為止的時間稱為反向恢復時間。 關鍵要點: ・理解連續模式和不連續模式的區別。 ・AC/DC大多使用不連續模式.以上就是開關電工作的不連續模式和連續模式解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 開關電源 整流二極管 dc-dc轉換器

  • 關於無線充電器,你知道它的電路圖嗎?

    關於無線充電器,你知道它的電路圖嗎?

    大家都知道無線充電器,那麼你知道它的電路嗎?市電經過變壓器降壓整流濾波後,得到約21V直流電壓,作為主供電。 進行能量傳遞的頻率選擇1MHz,由一塊有源晶振產生,晶振用LM317穩壓到5V供電。 晶振輸出的1MHz信號可達到約4.8Vpp,直接驅動場效應管IRF360進行放大。 電感L1和電容C1的諧振頻率為1MHz,因為電路是諧振的,所以當接收線圈沒有靠近發射線圈時,空載電流很小。 接收端同樣也採用諧振的方式,這樣能使能量的傳輸效率達到最大,肖特基二極管進行整流後經過濾波電容得到直流電,直接給電池充電,充電電流在0.6A以上。 如果將線圈做成桶形,則傳輸效率會更高。 在接收線圈不靠近發射線圈時,空載電流約為30mA,靠近時,充電狀態,電流約為350mA,因此場效應管要加散熱器。 L1用直徑1.8mm的漆包線,在直徑為66mm的圓柱體上繞10匝,電感量為12uH。 L2用直徑1.8mm的漆包線,在直徑為40mm的圓柱體上繞13匝,電感量為12uH。 變壓器用10W變壓器,其他元器件無要求。以上就是無線充電器電路解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 充電器 電路 無線充電器

  • 關於電容電阻電感,你知道如何選擇嗎?

    關於電容電阻電感,你知道如何選擇嗎?

    你知道怎麼選擇電容電阻電感嗎?以下內容為個人經驗分享,僅供參考。STC15實戰項目MP2451電源圖: 一、電阻 1、選型依據 阻值:電阻值; 封裝:常用封裝0201,0402,0603,0805,1206,1812等; 功耗:1/16W,1/10W,1/8W,1/4W,1/2W,1W,2W,3W等; 精度:1%,5%等。 2、選型方法 ①、優先考慮阻值,對於不常見的阻值,可以通過電阻的串聯與並聯代替; ②、計算功耗: P = I²R 或 U²/R, 根據功耗,合理選擇封裝,一般0402的最大功耗為1/16W,0603的最大功耗為1/10W,0805的最大功耗為1/8W,具體看電阻的選型手冊。 ③、考慮精度:作為反饋環路、分壓的電阻,一般選擇精度為1%的,其它的,選擇精度為5%的即可; ④、考慮成本:精度1%的比精度5%的貴,封裝不同,價格也有些差異,常用的封裝,價格稍微便宜些; ⑤、考慮PCB尺寸:板子越小,封裝儘量用小點的,比如手機一般用0201,迷你型產品,0402用的多, 一般的產品,0603居多; ⑥、考慮加工:尺寸越大,對加工工藝要求越低。 0603與0402一般加工廠可以生產,這個主要跟加工廠的機器相關; ⑦、考慮維修:尺寸越小,焊接難度越大。 3、選型實例 以STC15實戰項目MP2451電源圖説明: ①、考慮PCB板尺寸沒有要求,可能需要手工焊接,電阻選用常用0603封裝的; ②、R23與R24為反饋電阻,選用精度為1%的; ③、電阻功耗都比較小,沒有選擇更大封裝的尺寸。 二、電容 1、選型依據 容值:電容值; 電容類型:陶瓷電容,鋁電解電容,鉭電解電容等; 寄生參數:ESR,影響濾波效果; 封裝:插件封裝,貼片封裝; 價格:影響產品成本; 尺寸:影響結構; 精度:陶瓷電容受温度影響較大,電解電容變化小些。 2、選型方法 ①、優先考慮容值。 電容是儲能器件,容值越大,瞬間可以提供更多的能量。負載瞬間電流越大,容值選擇越大,如果容值偏小,瞬間無法提供足夠大的電流,電壓將被下拉,產生紋波,影響其它電路。 另外,由於寄生參數的存在,存在頻率響應,電容不是越大越好,合適最佳。 比如集成電路內部主要是開關電路,頻率較高,一般選用0.1uF的; ②、容值確定後,選擇電容的類型。 一般小於10uF的,優先選擇陶瓷電容,超過10uF,小於幾百uF的,可以選擇鋁電解與鉭電解電容, 超過幾百uF的,一般選擇鋁電解電容; ③、再選擇封裝,封裝選擇需要考慮耐壓、壽命、結構、加工、成本等,比如鋁電解電容,插件的比較便宜,貼片的好加工; ④、耐壓方面,陶瓷電容耐壓較好,鉭電解電容耐壓較差,鉭電解電容的耐壓值最好大於電路電壓的2倍左右; ⑤、壽命方面,鋁電解電容較差,內部電解質受温度影響較大,設計時,不要靠近熱源; ⑥、其它方面,鉭電解電容價格較高,但封裝小,濾波效果好;鋁電解電容價格便宜,濾波效果稍差,一般與陶瓷電容並聯,減小ESR,提升濾波效果。 3、選型實例 以STC15實戰項目MP2451電源圖説明: ①、C24,MP2451輸入濾波電容,容值儘量大些,輸入電壓為5-28V,此處選擇了22uF/35V的鋁電解電容,滿足要求; ②、C22與C23並聯,提升濾波效果。 三、電感 1、選型依據 感值:電感值; 電感類型:功率電感,普通電感,共模電感等; 電感參數;DCR,飽和電流,温升電流; 封裝:插件封裝,貼片封裝(常用); 尺寸:影響結構。 2、選型方法 ①、優先選擇電感類型:信號濾波,一般選用0603,0402等常用的貼片封裝;功率電路,一般選擇功率電感,功率電感屏蔽型的EMC效果更好,但價格稍貴; ②、選擇感值。濾波使用的,根據信號頻率計算;功率電感,一般根據電源IC手冊推薦的即可,影響紋波,負載動態響應等; ③、根據DCR,飽和電流,温升電流選擇合適的尺寸,一般來説,尺寸越大,參數越好,但是價格越貴,同時,結構也會受到限制; ④、DCR越小越好,根據功率的I²R,DCR越大,發熱越大,電源功率轉換效率越低; ⑤、飽和電流必須大於電感流過的最大電流,如果電感飽和了,感值將急劇減小,失去儲能的作用,相當於一根導線,損壞電路; ⑥、温升電流越大越好,發熱越小。 3、選型實例 以STC15實戰項目MP2451電源圖説明: L1為功率電感,飽和電流1.4A,遠大於負載電流。 四、小結 電阻電容電感是電路中不可缺少的無源器件,應用時需要合理的選擇,既滿足電路的功能,又滿足產品質量的要求。 電阻電容電感涉及的知識點很多,本文只是簡要的介紹了下,僅僅起到拋磚引玉的作用,日後設計過程中,需要不斷的總結經驗,溝通交流,以達到真正的理解,靈活運用。以上就是電容電阻電感選擇方法,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 電容 電阻 電感

  • 關於節能型電動車交流驅動系統設計,你瞭解嗎?

    關於節能型電動車交流驅動系統設計,你瞭解嗎?

    你知道節能型電動車交流驅動系統設計嗎?在電動車中,蓄電池和電驅動系統是兩個關鍵,它們的技術水平很大程度上決定着電動車的主要性能。不同於一般工業和家用電驅動系統,在電動車上,不論是採用何種方式供給電能,能量都是有限的,因此為滿足電動車的特殊性,新型的電驅動系統中的電機和功率變換裝置應滿足以下一些基本要求:①高效率;②體積小重量輕;③高起動轉矩倍數;④良好的調速性能和可控制性;⑤可靠性一定要高,使用壽命必須儘可能長,少維護甚至是不維護;⑥降低噪聲和減小振動,改善舒適性。 目前,我國電動車電驅動系統仍以直流電機驅動為主,普遍採用從蓄電池到功率變換器再到驅動電機的單向能量傳遞方式,它存在着很多不足。具體而言,直流電機雖然具有結構簡單、可控制性好、調速範圍寬、起動轉矩倍數較大、控制電路相對簡單、成本較低等優點,但它的缺點同樣不可忽視。有刷直流電機由於存在着機械換向部件電刷或換向器,很容易導致火花,噪聲和震動嚴重,電磁干擾問題突出,而且電刷或換向器的維護比較困難,使用壽命較短,此外,電機的體積十分龐大,造成有限空間的浪費;無刷直流電機雖然克服了有刷電機的一些缺陷,但它的轉子位置檢測困難,整機價格頗高,性價比相對較低。再從系統效率角度來看,由於絕大多數系統採用單向功率傳遞,使得車輛在剎車減速或下坡滑行時白白地浪費了大量能量。此外,電刷、換向器等的機械震動、摩擦,也造成了系統效率的降低。因此,本文針對以上問題,結合電驅動系統的基本要求,提出一種新型的ZCZVS升壓DC-DC雙向變換器與變頻器相結合來驅動鼠籠型異步電動機的節能型電動車交流驅動系統。 1、系統設計要求和總體設計 該系統主要作為電動摩托車等輕型電動車輛的驅動裝置,其基本技術參數如下:輸入電壓為直流36V;直流變換器輸出電壓Vo為直流150V;驅動電機容量不大於300W;實現減速、剎車能量可回饋功能;實現加減速可調、軟啓動功能;具有過流、過壓、欠壓保護功能等。 節能型電動車交流驅動系統的基本構成如圖1所示,它包括蓄電池V5、ZCZVS升壓DC-DC變換器、三相橋式逆變電路、交流異步電機和相應的控制、檢測單元。高頻電感L和電子開關Su構成升壓DC-DC變換器,為由S1~S6構成的變頻調速器的逆變器提供輸入電壓,電容Csu為緩衝電容,反並聯二極管Dsu可以在能量回饋模式下進行續流;Sd為能量回饋控制開關,用於控制能量的流向和大小,電容Csd為緩衝電容,反並聯二極管Dsd可以在電動運行模式下進行續流。當車輛處於剎車減速或下坡滑行時,交流電機端反電勢將大於逆變器額定輸入電壓而處於發電狀態,那麼檢測單元動作,它封鎖了升壓電路的電子開關Su,同時打開能量回饋開關Sd,系統的能量被反饋到電源側。 三相橋式逆變電路工作於VVVF模式下,當車輛根據需求要進行加、減速調節時,只需在給定的速度調節指令下,改變變頻調速電路控制,即可實現速度的調節。另外,以鼠籠型異步電機作驅動電機,從結構上克服了直流電機存在的不足,減少了維護工作,提高了整機系統容量和轉速,大大改善了可靠性和效率。 圖1 節能型電動車交流驅動系統 主要單元電路設計 2、開關管Su控制電路 根據要求,控制芯片需具有軟啓動、過流、欠壓保護等功能,本系統選用Motorola公司的UC3842A,它是一種可以完成反饋電壓比較、誤差放大、過流保護、欠壓保護等功能的電流跟蹤型PWM控制集成電路。 開關管Su控制電路如圖2所示。它的工作特性是:①最高電源電壓Vcc=30V,內部有一個36V的穩壓管可以有效防止高壓竄入造成損壞;②欠壓鎖定功能,啓動電壓閾值為16V,關閉電壓為10V,6V的啓動、關閉差值可有效地防止電路在閾值電壓附近工作時產生振盪;③自帶一個穩定的 5V參考電壓,由引腳8輸出供外部使用,輸出電流為20mA;④輸出高電平為13.5V(Vcc=15V,輸出電流200mA時),低電平為1.5V(輸入電流為200mA時);⑤高、低電平的上升、下降時間為100ns,電流採樣信號(從引腳3輸入)大於1V時,脈寬調製鎖存器翻轉,輸出引腳6從高電平立即降至低電平,因此,改變電流採樣電阻的大小,就可以改變過流保護動作的閾值。⑥電流跟蹤特性:圖2中流過開關管Su的電流增大時,採樣電阻R21上的採樣電壓就增大,進入UC3842A引腳3的信號相應變大,此時經過3842A內部的調節電路調節,引腳6輸出脈衝的佔空比相應變小,使得DC-DC變換器輸出電壓降低,流經Su上的電流相應也變小,起到電流保護作用。 圖2 開關管Su控制電路 在能量回饋時,開關管Sd處於工作狀態,為了保證系統能量充分回饋,同時避免開關管Sd長時間承受大的回饋電流,採用555構成的頻率為20kHz的“多諧振盪器+高頻脈衝變壓器”來驅動Sd。 圖3為“多諧振盪器+高頻脈衝變壓器”組成的驅動電路,其中由555構成的多諧振盪器的工作頻率為f=1.43/(R18+2R22)/C19。在該電路中,檢測與互鎖電路控制着555集成塊的引腳4。當引腳4為高電平時,即檢測電路檢測到系統應該進入能量回饋狀態,多諧振盪器開始向Sd輸出開關脈衝;當引腳4為低電平時,系統處於電動運行狀態下,多諧振盪器不向Sd輸出開關脈衝。 3、檢測與互鎖電路 在該系統中,檢測與互鎖電路具有異常重要的作用。首先,它通過檢測DC-DC變換器輸出端的電壓大小,來判定是否需要將電路工作模式從電動運行狀態轉入能量回饋狀態或者從能量回饋狀態轉入電動運行狀態;其次,它需要根據檢測及判斷的結果,相應地控制電動運行開關管和能量回饋開關管的驅動電路。圖4為檢測及互鎖電路,其工作原理如下:首先根據DC-DC變換器正常工作時輸出電壓的大小,設定比較器引腳2的參考電壓,並採用電阻分壓器來檢測DC-DC變換器輸出端的電壓。 當系統處於下坡減速或剎車制動時,電動機處於發電狀態,那麼機端反電勢就大於DC-DC變換器的輸出電壓,也就是電阻分壓器檢測到的比較電壓大於給定的參考電壓,使得比較器翻轉,引腳1輸出為高電平,它迫使三極管Q1導通,將開關管Su的門極信號下拉到低電平;另外,同樣由於分壓器提供給UC3842A引腳2的電壓超出芯片一內部的參考電壓大小,它立即關斷UC3842A向外的脈衝輸出。這兩者很安全地封鎖了開關管Su。同時,比較器引腳1的高電平進入多諧振盪器的引腳4,開啓了多諧振盪電路,使整個系統進入到能量回饋狀態下。 4 、主電路智能功率模塊IPM 在本系統中,三相逆變電路具有非常重要的作用,它不僅為鼠籠異步電機提供電源電壓,而且還要對電機進行變頻調速控制。在以往,逆變電路主要採用6個分離的IGBT單元來搭建,需要對每個IGBT單元提供驅動電路、過熱保護電路、過流保護電路,它們要和整個主迴路的過壓、短路保護電路及IGBT單元相匹配,使得變頻逆變電路的設計具有相當的難度。然而隨着智能功率模塊(IPM)的出現,這種局面得到了巨大地改變,尤其近幾年內,IPM正在逐步取代普通IGBT模塊。 IPM模塊是以IGBT芯片為主體,將芯片及其門極驅動、控制和過流、過壓、過熱、短路、欠壓鎖定等多種保護與故障檢測電路集成於一體的高性能大功率器件,具有結構緊湊、體積較小、性能穩定、工作可靠、價格適中等優點。因此,結合電動車驅動裝置的基本要求,本系統中選擇三菱公司生產的IPM模塊PS21255-E作逆變電路。 在PS21255-E模塊中,下橋臂的三個管子的漏極在同一點上,該點通過一個小的電流檢測電阻與系統的地相連,可直接用以系統地為參考點的+15V電源進行驅動控制,但是上橋臂三個管子的漏極不在地點,需要通過外部電路,在下橋臂管子導通時,下橋臂的+15V驅動電源同時給外部電容充電,當下橋臂斷開後,電容兩端保持+15V的電壓降,且其低電勢一端正好與上橋臂IGBT管的漏極相連,因此就實現了上橋臂IGBT管門極電壓比漏極高的自舉功能,很好地實現上橋臂管子的驅動。 5、系統加減速 本系統採用SA866AE/AM芯片的VMON和IMON兩個引腳進行加減速控制,控制流程如圖5所示。①如果VMON有效(即VMON≥0.5VDD),則加減速指令無效,該條件具有最高優先,它可防止過度減速時再生能量通過功率管而導致過電壓。通常VMON《0.5VDD時,可以進行加減速調節。②如果IMON有效,無論UP、DOWN處於什麼狀態,瞬時頻率都會被降低到預先設置的減速頻率水平上,若在瞬時頻率降到0時,IMON≥VDD,則PWM脈衝輸出截止,此時不能進行任何加減速操作。該條件的優先權比VMON低,它可以防止加速過高導致過流過熱損壞開關管。③當上述二者都無效時,運算法則將綜合比較器的輸出邏輯、DIR引腳控制和計數器信號,一起得出最後的調速控制。 6、SA866AE/AM與EEPROM參數設定 SA866AE/AM的串行三線接口可與256位或1024位的串行EEPROM連接,如93C06或93C46。所有的參數存儲在EEPROM中,復位以後通過串行接口自動下載。本系統擬採用93LC46進行參數存儲,與SA866AE/AM的接口如圖6所示。以上就是節能型電動車交流驅動系統設計解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 電動車 變頻器 變換器

  • 關於開發開關電源DC-DC控制芯片的設計注意事項

    關於開發開關電源DC-DC控制芯片的設計注意事項

    什麼是開發開關電源DC-DC控制芯片?它有什麼特點?芯片設計至關重要,同時芯片設計也是國家重點發展項目。因此,對於芯片設計,我們應該具備一定了解。電源是一切電子設備的心臟部分,其質量的好壞直接影響電子設備的可靠性。 而開關電源更為如此,越來越受到人們的重視。目前的計算機設備和各種高效便攜式電子產品發展趨於小型化,其功耗都比較大,要求與之配套的電池供電系統體積更小、重量更輕、效率更高,必須採用高效率的 DC/ DC 開關穩壓電源。 目前,電力電子與電路的發展主要方向是模塊化、集成化。具有各種控制功能的專用芯片,近幾年發展很迅速集成化、模塊化使電源產品體積小、可靠性高,給應用帶來極大方便。從另一方面説在開關電源 DC-DC 變換器中,由於輸入電壓或輸出端負載可能出現波動,應保持平均直流輸出電壓應能夠控制在所要求的幅值偏差範圍內,需要複雜的控制技術,於是各種 PWM 控制結構的研究就成為研究的熱點。在這樣的前提下,設計開發開關電源 DC-DC 控制芯片,無論是從經濟,還是科學研究上都是是很有價值的。 DC-DC 變換器就是利用一個或多個開關器件的切換,把某一等級直流輸入電壓變換成另—等級直流輸出電壓。在給定直流輸入電壓下,通過調節電路開關器件的導通時間來控制平均輸出電壓 控制方法之一就是採用某一固定頻率進行開關切換,並通過調整導通區間長度來控制平均輸出電壓,這種方法也稱為脈寬調製[PWM]法。PWM 從控制方式上可以分為兩類,即電壓型控制(voltage mode control)和電流型控制(current mode control) 。電壓型控制方式的基本原理就是通過誤差放大器輸出信號與一固定的鋸齒波進行比較,產生控制用的 PWM 信號。從控制理論的角度來講,電壓型控制方式是一種單環控制系統。電壓控制型變換器是一個二階系統,它有兩個狀態變量:輸出濾波電容的電壓和輸出濾波電感的電流。二階系統是一個有條件穩定系統,只有對控制電路進行精心的設計和計算後,在滿足一定的條件下,閉環系統方能穩定的工作。 電流型控制是指將誤差放大器輸出信號與採樣到的電感峯值電流進行比較 . 從而對輸出脈衝的佔空比進行控制,使輸出的電感峯值電流隨誤差電壓變化而變化。電流控制型是一個一階系統,而一階系統是無條件的穩定系統。是在傳統的 PWM 電壓控制的基礎上,增加電流負反饋環節,使其成為一個雙環控制系統,讓電感電流不在是一個獨立的變量,從而使開關變換器的二階模型變成了一個一階系統、信號。與單一閉環的電壓控制模式相比,電流模式控制是雙閉環控制系統,外環由輸出電壓反饋電路形成,內環由互感器採樣輸出電感電流形成。在雙環控制中,由電壓外環控制電流內環,即內環電流在每一開關週期內上升,直至達到電壓外環設定的誤差電壓閡值。電流內環是瞬時快速進行逐個脈衝比較工作的,並且監測輸出電感電流的動態變化,電壓外環只負責控制輸出電壓。因此電流型控制模式具有比起電壓型控制模式大得多的帶寬。 電流型控制模式有不少優點:線性調整率(電壓調整率)非常好;整個反饋電路變成了一階電路,由於反饋信號電路與電壓型相比,減少了一階,因此誤差放大器的控制環補償網絡得以簡化,穩定度得以提高並且改善了頻響,具有更大的增益帶寬乘積;具有瞬時峯值電流限流功能;簡化了反饋控制補償網絡、負載限流、磁通平衡等電路的設計,減少了元器件的數量和成本,這對提高開關電源的功率密度,實現小型化,模塊化具有重要的意義。 當然了也有缺點,例如佔空比大於 50%時系統可能出現不穩定性,可能會產生次諧波振盪;另外,在電路拓撲結構選擇上也有侷限,在升壓型和降壓—升壓型電路中,由於儲能電感不在輸出端,存在峯值電流與平均電流的誤差。對噪聲敏感,抗噪聲性差等等。對於這樣的缺點現在已經有了解決的方案,斜波補償是很必要的一種方法。以上就是開發開關電源DC-DC控制芯片解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 芯片設計 開關器件 dcdc變換器

  • 在電路過流的時候,應該如何檢查?

    在電路過流的時候,應該如何檢查?

    你知道檢測過流情況的電路分析嗎?專為檢測過流情況而設計的 IC 有很多種,例如來自 Texas Instruments 的 INA300 電流檢測比較器。 INA300 工作電源為 5 V,但可以適應高達 36 V 的共模電壓。過流閾值可調節並且可通過數模轉換器 (DAC) 或外部電阻器進行設置。 響應時間在 10 μs 和 100 μs 之間。 警報輸出引腳或跟隨輸入狀態(透明模式),或在過流狀態後鎖閉。 在閉鎖模式下,系統微控制器清除閉鎖以確認收到警報。 圖 2: Texas Instruments 的 INA300 通過多種功能針對過流情況提供保護,包括可編程閾值電壓和響應時間。 (圖片由 Texas Instruments 提供) 雖然任何電流控制應用都可以通過在系統微控制器中比較電流與參考值,從而實現過流檢測,但工業電機控制和 DC/DC 轉換器等應用可能需要高速過流保護以避免損壞下游元器件。 圖 3 顯示具有獨立高速保護電路的電流控制系統。 analog Devices 的 AD8211 可放大分流電阻器兩端的電壓並提供控制迴路的反饋信號。 該器件可抑制高達 65 V 的共模電壓並提供接地參考的緩衝輸出,適用於連接至模數轉換器 (ADC)。 圖 3: AD8211 和 AD8214 組合在一起形成電流監控和檢測系統,可以在不到 100 ns 內響應過流情況。 (圖片由 Analog Devices Inc. 提供) 保護功能由另一 Analog Devices 元器件 AD8214 提供。 這是一款響應快速、共模電壓高的電流分流比較器,可以在 100 ns 內迅速提供過流檢測信號。 AD8214 有內置齊納穩壓器,使其工作電壓可高達 65 V。 故障來源 對於低電流應用,可以儘量降低成本並使用標準功率電阻器作為分流器來測量電流,但分流器的容差會直接影響過流檢測的精度。 大電阻值可以提高信號幅值,但也會產生較多熱量並引致成本增加,因為可能需要增加散熱器或其他熱量管理方法。 如果分流電阻器要用作控制系統的一部分(如圖 3 所示),電壓信號將有較大動態範圍,因此低容差和低電阻温度係數 (TCR) 的精密電阻器是首選。以上就是檢測過流情況的電路分析解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 電阻器 分流電阻器 數模轉換器

  • 你瞭解高電壓電池組的設計嗎?它有那些挑戰?

    你瞭解高電壓電池組的設計嗎?它有那些挑戰?

    什麼是高電壓電池組的設計?它有什麼難點?綠色革命可能不久就將迎來一場重大勝利。在大規模的電能成為“可儲存”和“便攜式”能源之時,能量效率將獲得顯著改善,而且可再生能源的推動工作也將取得進展。可儲存性和便攜性是液體燃料的主要優勢,而通過電池系統提供的電力則擁有提供一種可行替代方案的潛力。 電能可在幾乎所有的耗能設備中使用,而且,電能也可以從幾乎所有的可用能源來產生。核能、太陽能、風能、地熱能和液體燃料(汽油、柴油、乙醇、氫等等)都能很容易地轉換成電能。因此,與石油燃料相比,電力的重大優勢是可以利用最具成本效益的解決方案隨時隨地產生能量。 對電能的規範化可以同時實現規模經濟,並免除局部燃料消耗所需的基礎設施。優越的電能可儲存性便於發電(效率最高,且不是“按需”型的),目前的情況大體如此。例如:風力發電和太陽能發電未必與峯值功率需求模式相吻合,而可儲存特性則能緩解這個問題有所緩解。優越的便攜性允許電能作為汽車(耗能大户)的能源。隨着時間的推移,其他傾向於使用綠色能源的應用肯定將得益於此項技術。 電動汽車對電池系統的要求 電動汽車為綠色革命提供了一個巨大的發展機遇,原因有很多。電動汽車採用電網電力取代了燃氣動力。電網電力的生成效率很高,可以從幾乎所有的能源來獲得。此外,電動汽車的能源使用效率也高於燃油汽車。大多數汽車在運行時將經歷一個“加速、減速和空轉”的連續週期。相比之下,易變的負載(比如加速或減速)更有利於電動馬達(而非燃油引擎),因為它在低速條件下提供了高轉矩。燃油引擎的工作效率只在一個很窄的速度/負載範圍內達到最高,而且為滿足峯值加速的需要,它必須是超大型的。用於把汽油能量轉換為動能的引擎效率通常為 20%,而電動馬達將電能轉換為動能的過程中可以實現 90% 的典型效率。此外,電動馬達還無須在停靠時因為空轉而無謂地消耗能量,而且電動系統還具備通過再生制動來恢復機械能的潛力。通過電動汽車的典型能耗成本僅為0.013美元/英里這一事實,便能看出能量效率的整體改善情況。 遺憾的是,在現今的市場上,純電動汽車還不是一種可行的解決方案,因為其行駛距離受限於車上所能儲存的能量。如今常見的電池組在充電8小時之後能夠讓一輛電動汽車行駛100英里。而一個普通的汽車油箱則能為一輛標準汽車提供300英里的行駛距離,且只需幾分鐘的時間就能完成加油。如果想得到美國消費者的廣泛接受,那麼電動汽車必須延長行駛距離和/或縮短再充電時間。應運而生的解決方案是“油電混合動力車”,它把燃油引擎和電動傳動系統組合起來,以提供足夠的行駛距離,同時仍然擁有綠色能源的大多數好處。油電混合動力車採用車載燃氣引擎(用於電池充電),並在需要時在最有效的速度/轉矩範圍內操作該引擎。 毫無疑問,電動汽車的成功將有助於其它應用的高性能電池系統找到屬於自己的生存空間,從而推進其價格的下降和性能的提升。對於局部發電(包括小型光伏或風力發電系統),電池可以起到至關重要的平衡作用,且當可以使用電網電力時,它還能充當一個後備電源系統。目前的電池系統相當昂貴而且龐大,且存在可靠性和安全方面的問題。下一代電池系統將提供較高的能量密度,旨在實現外形較小、價格較低、可靠性和安全性更高的解決方案。 高電壓電池組的設計挑戰 對於大功率電池應用而言,鋰離電池可作為首選的化學電池,主要因為它的能量密度高。當今的電動汽車和油電混合動力車採用的是NiMH電池,如果採用鋰離子電池將使其能量儲存密度提高400%。然而,為了使鋰離子電池在多達數千次的充放電循環過程中保持可靠,電池系統必須解決諸多技術難題。 鋰離子電池的性能取決於電池温度和使用期限、電池充電和放電速率以及充電狀態(SOC)。這些因素並不是獨立的。例如:鋰離子電池在放電時將產生熱量,從而增加放電電流。這有可能形成熱失控狀態,並導致災難性故障的發生。此外,把鋰離子電池充電至100% SOC或放電至0% SOC將迅速降低其容量。因此,必須將鋰離子電池的操作限制在某個SOC範圍內,比如20%至80%,此時的可用容量僅為規定容量的60%。不僅如此,鋰離子電池還具有平坦的放電曲線(圖1),其中1%的SOC變化可能僅表現為數毫伏的電壓差異。為充分利用電池的可用電壓範圍,電池系統必須非常準確地監視電池電壓(它直接對應於SOC)。 除了鋰離子電池的敏感特性之外,把電池組合在一起的方法也是一個重要的考慮因素。如欲從一個電氣系統(比如用於給車輛加速所需的電氣系統)來提供有效的功率,則需高達數百伏的電壓。舉例來説,在1V電壓條件下輸送1kW功率需要1,000A電流,而在100V電壓條件下輸送1kW功率則僅需10A電流。系統佈線和互連線中的固有電阻將轉換成IR損耗,因此設計師需採用切實可行的最高電壓/最低電流。以上就是高電壓電池組的設計解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-27 關鍵詞: 電池 電壓 電動汽車

  • 你知道電池供電節能設計有哪些嗎?

    你知道電池供電節能設計有哪些嗎?

    什麼是電池供電節能設計?你知道嗎?在不更換電池和不充電的時候,我時常覺得自己在不斷地將各種耗盡電量的個人電子設備恢復為全功能狀態。雖然我向來會不時關注電源狀態,但是可穿戴健身設備或藍牙耳機在鍛鍊時關機的情況仍屢見不鮮,更不用説,智能手機在最糟糕的時刻因電量耗盡而關機,更是司空見慣。 僅僅只是數台個人電子設備就已讓人應接不暇,由此可以想象,具有數千台電池供電設備的物聯網 (IoT) 應用,很可能僅僅因為電池維護工作,就導致不堪電量重負而崩潰。 對於那些大規模的物聯網網絡和個人設備,對來自“常開型”傳感器的即時數據需求致使電源問題的影響不斷放大。所幸,隨着硅片製造商不斷提高微控制器的能效,併為主處理器分擔了一些處理負載,這種電子設備供電不足的慘淡情形才有所改善。 先進技術改善經典電源管理 按照傳統方法,基於微控制器的系統電源管理主要集中於主處理器的佔空比,因為主處理器通常承擔了小型嵌入式系統的大部分功耗。因此,一般會要求設計人員最大限度地縮短處理器功耗最大的通電時間,轉而設計功率受限的系統,讓處理器儘量保持在節能的休眠模式。對於需要從傳感器定期收集數據的應用,開發人員讓處理器休眠而使用外設中斷,喚醒處理器以收集和處理數據,之後再立即恢復休眠狀態。 複雜的片上外設的出現讓開發人員可以延長處理器的休眠時間。通常,微控制器會集成模數轉換器]Maxim Integrated 的 Darwin 微控制器等高級處理器系列將這種方法提升到更高層次,專門採用一系列機制來降低功耗而不影響應用功能和性能要求(請參閲“構建更有效的智能設備:第 1 部分 – 使用 MCU 和 PMIC 的低功耗設計”)。因此,開發人員可以更精確地平衡功率和性能,以滿足緊張的功耗預算。 外設擁有獨立處理器 在分離外設功能與核心處理時,更高級的微控制器通過專用處理器改進了這些外設子系統。例如,Maxim Integrated 的 Darwin 系列與許多這類器件一樣,包括外設管理單元 (PMU),它不僅支持直接存儲器訪問 (DMA) 操作,還包括輪詢調度及其他更高級的功能。 這種將處理能力擴展到處理器內核以外的做法,已成為如今一些降低功耗和提高性能的最有效方法之本。硬件加密加速器就是這種趨勢的典型範例,這些加速器內置於大多數專為物聯網設備或其他連接應用所設計的高級微控制器中。通過加快算法執行,專用加速器可使設備快速恢復低功耗狀態。 這種趨勢還有另一個更有趣的示例,就是 Texas Instruments 的 SimpleLink 系列等無線微控制器。例如,Texas Instruments 的 CC2640R2F低功耗藍牙 (BLE) 無線微控制器,結合了 Arm® Cortex®-M3 主處理器與 BLE 專用子系統,該系統包含 Arm Cortex-M0 專用處理器和射頻 (RF) 收發器(圖1)。 圖 1:Texas Instruments 的 CC2640R2F BLE 器件等高級無線微控制器,通過使用 Arm Cortex-M0 節能型處理器內核來保持無線連接,同時使 Arm Cortex-M3 主處理器處於休眠狀態,以此實現最佳的功耗。(圖片來源:Texas Instruments) 當主處理器運行應用時,開發人員無法使用]對常開型功能的需求當然不僅僅只針對連接性。在越來越多的檢測應用中,用户希望設備能夠對温度、運動、空氣質量及其他特性的變化做出即時響應。若使用傳統方法,這種常開型功能會迫使微控制器在活動模式下連續運行,或幾乎連續運行,同時收集和檢查重要事件的數據。 許多高級傳感器允許開發人員編程設定觸發中斷的最小和最大閾值,使微控制器保持休眠模式直至發生超出閾值的事件。然而,在某些應用中,單靠閾值功能是不夠的。 例如,常開型運動傳感器可能需要識別所測量的加速度或方向出現特性變化或特定模式,這代表設備用户正在行走、跑步、爬樓梯、轉彎或做其他活動。即使使用具有閾值功能的高級傳感器,主機微控制器也需要保持活動狀態以識別這些特性變化。 相反,STMicroelectronics]對開發人員而言,自主外設操作、專用處理引擎和本地傳感器處理等功能只是推動電池供電設計向節能發展的部分方法。以上激素電池供電節能設計解析,希望能給大家幫助。

    時間:2020-10-26 關鍵詞: 物聯網 傳感器 處理器

首頁  上一頁  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 下一頁 尾頁
發佈文章