基于普通型PWIVI控制器TL494的自来水监控专用开关电源设计_图文

技 术 应用 ? 特种电源 

基于普通型P 控制器T 4  自来水  WM L  的 9 4 监控专用开关电源设计 
茅洪 昌  

( 中电科技 集 团第五十研 究所 ,上海 2 06 ) 00 3  
摘  要 :L9是针对硬开关变换 器推 出的一种普通型P M T 44 W 控制器。本文介绍 了基于普通型P M W 控制 器T4 4 L 9 
的 自来 水监控 专 用开 关 电源原 理 与设 计。  

关键词 :L9 ;自来水监控 ;开关电源;专用 T 44  

De i n o  wic i gPo rS p l   rW a e   u p y M o io   sg   f S t h n   we   u p yf   t rS p l   n t r o
Ba e   n M e i m.ie   n r l rTL4 4 s d o   d u s d Co t o l   z e 9 
M AO  n c a g Ho g h n  

( h  0hR sac   s tt f hn   l t nc e h oo yG o pC . T e t  ee rhI t ue   ia e r is c n lg   ru   o, 5 n i oC E co T  

S ag a2 0 6 。 hn) hn h i 0 0 3 C ia   
Ab t a t h   L 9   sa m e i m. i e   o to lr f r h r — wi h n   o v re . h   rn i l  n   e i n o   s r c :T e T 4 4 i    d u sz d c n r l  o   a d s t i g c n e t r T e p i c p e a d d sg   f e c

s thn   o r r trsp l  ntr ae  nme im—ie  o t l r L 9  r  to u e     i p p r wi igp we    e  pymo i   s do   du sz dc nr l   4 4aei r d c di t s a e. c o f wa u ob oeT n nh   
Ke wo d : 4 4 W a e   u p y M o i r S t h n   o r y r s TL 9 ; trS p l   n t ; wi i g P we   o c

中图分类号: N 6 T 8 

文献标识码:   B

文章编号:2 9 7 3 0 1 2 0 1 5 0 1- 1( 1) — 3—   2 2 10 0

0 引言 
开关电源 由于体积小 ,重量轻 ,高效率 ,交 

而言 ,水厂及其泵站的监控设备对 电源的要求特 
别 高 。 由于 泵 站 电机在 启 动 时 电流 较 大 ,对 与 其 

相连的监控设备端的输入 电压 的波动很大 ,所 以 
这就要求开 关电源具有很好电磁兼容性 ,能够抵  御浪涌的冲击 ;为了能保持监控通信 的不间断,   要求 电源具有对 电瓶充 电的功能 ,同时,为了能 
给仪表供 电,要求 电源具有将1V 2 逆变成2V的功  4
3  1

直流 电压 输入等诸多优点被 广泛应用于通信 、电 
力 、 自来水、家用 电器等设备 中。就 自来水行业 

收稿 日期: 1- 9 2  2 1 0- 6 0

第 1 卷第 1期  4 2
2  年 1 月  01 1 2

鼋 涤 艘  石 阖  
POW ER  UPPIY  S   TECHNOLOGI   ES AND  APPLI CATI ONS 

Vo .4 NO 1   11   . 2 De   c 201     1

能 ,而对 于环境方面 ,电源必须具有三 防功 能,   能抵御水厂湿度高及氯气的腐 蚀。本文基于用户   的要 求设计 了一款输 出功率在 1 0 0 瓦左右开 关电 
源。  

从 而实 现稳压 的 目的 。   2 )工作 原理 

如 图2 所示为基于普通型P WM控制器T 4 4 L 9  的 自来水监控专用开关电源的电原理 图。   () 1电路启动  系统 加 电后 ,交 流输 入 电压 首 先经保 险 丝  F 、软启动 电  l


1 电路结构 与工作原理 
1 )电路的拓扑结构 
开 关电源的拓扑结构如 图l ) b所示 。在  ( 、() a P WM信号 的正 向脉冲输出时开 关管Vl 导通V 关  2

后一路加到桥式整流器V ,另 2  

路通过变压器B 的 1 、1 绕组及 电阻R 加到可  2 3 4  

控硅V 使可控硅导通。整流输出电压一方面加到  l 辅助 电源模块M3 脚和2 的1 脚后 fM3  ̄ 模块的5 t 脚和  6 脚输 出1V 2 左右的电压供给T 4 4 L 9控制模块M2  , T 44 L 9控制模块M1 、M2 得到偏置 电压后 内部振荡  器开始振荡 ,正、反 向脉冲经驱动器B 去分别推  5 动开关管V 、V 。另一方面,通过 电瞰 ,   3 6 、尺 对  电容C 、C进行充 电,并 由变压器B 将能量从初  , : 2 级绕组传递到次级 ,通过V8     :   、L 、C 、L 、C 整  流滤波后得到1V A 2 7 的直流 电压 ;通过V 6   2 、L 、   C 、R 继电器K1 。   、继电器K 得到 1 .V 2 3 8 直流 电  
压 用来 对 1V电瓶进行 充 电。 2  

断 ,初级绕组有 电流  。 通过 ,电压极性上端为正 ,  
下端为负 ,此时次级N 绕组产生的电压极性 上端    为正 ,下端为负, 产生的电  经过V 、c整流滤  3  

波后获得输出电压 。 图1 ) ,如 ( 所示。初级 电流在  a
P WM信号的反向脉冲输 出时开关管V2 导通V1 关 

断,初级绕组有 电流 臣 过,电压极性下端为正 ,  
上端为负 ,此时次级N :   绕组产生的电压极性下端  为正 ,上端为负,产生的电流  经过V 、C 整流  : 4  

滤波后获得输 出电压 。 ,如 图lb 所示 。由于开  ()
关频率很 高 ,使得输出 电压基本得 以维持恒定 ,  

() 电控制 电路  2充
充 电 控 制 电 路 主 要 有 
+ 
、  

+ 

N 2、 V 1 、 8 l 3、 N 5 V 1   、 2、

T 
*  
-  

K1 、K2 组成 ,其主要完成 的  功能有 :   ①有 交流 时完成对 电瓶  的充 电 ,当输入交流 电压 达 

● 

r J \  

TI  

V4  

到10 5 V c 4 ~10 a 时光耦 隔离器 
N5 三 极 管 V1 导 通 ,继 电  、 2

器 K1 吸合 ,如 此 时 电源 的 电 
() T 导通V   a 。 V T 关断 

瓶 充 电 端 口未 接 上 电池 或 电 
I  

+ 

* 
- 

瓶 电压低 1 . V,则 比较 电  08
路 N2 A输 出 低 电平 , 电瓶 出 

-  

T 

错 指 示 灯V7 亮 , 比较 电路  点

L 
Tl   V4  

N2 输 出低 电平 , B 继电器K2 不  动作 ;当接上 电瓶 时 ,则 比  较 电路N2 A输 出高 电平 ,电 

瓶 出错 指示 灯V7 熄灭 ,比较  电路N B 2 输出高 电平 , 电瓶运 
() T导通VT关断  bV 2 J

行灯V1 点亮 ,三极管V1 导  0   1 通 ,继 电器K2 动作并形成 自  

3  2

技 术应 用 ? 特种 电源 

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3  3

第1卷第1期 4 2 
2 1年1月 0  1 2 

鼋 涤 敷  石 阕  
POW ER  UPPLY  S TECH NoLoGI   ESAND  APPLI CATI ONS  

V0 . 4 NO 1   11   . 2 De   01  e2 1

保 。充 电 电压 经 限流 电阻R  、继 电器 K1 、K2 后 

4 、3 ; —3 —2 

对 电瓶进行充电。   ②交流停 电时完成 自动将 电瓶 电源切换到电  源输 出端 。当交流恢复供 电时 ,充电控制 电路会 

() 2绕组 :l — 、1— 3 0 8 4 1 为高压部分 ,与低压  部分注意6V隔离 ; k   () 3绕组 :7 6 - 、3 2 - 、6 5 - 为低压部分 ,组间 
注 意2 V耐压 ; k  

自动将电瓶切换到充电状态 。  
③具有 电瓶独立供 电功能 ,在接有直流 电瓶  而没有或者没接交流的情 况下开机 ,此时开 关电  源是无直 流输 出的 ,要想 由电瓶供 出所需电源 ,  

() 4绕组 ;0 8 1- 的电感量为L 2 1 0 mH( = .±1% 环 
境 温度 1— 0   82 ̄ C)

() 5 注意高低压层 间电容控制在2P 0 以下。  

此时需触发 “ 启动按钮”s 使得 自保继电器K2 3 吸 
合 ,电瓶电源经继电器K2 的动接点1 继电器K1 、3   的静接点1 后同时向1V 、2 2 输出端、逆变 电路输入 

2 )高频变压器的 电特性测试  () 1 抗冲击耐压测试 
在初级绕组和次级 绕组 间施加脉冲 电压6 V k 
冲击 1次 ,变压 器应 无打火 现象 。 0  

端及充 电控制 电路供 电。当交流来 电时可 自动切 
回交流供 电状态。   () 3 逆变电路  逆变 电路主要有T 4 4 L 9模块M1 、变压器B 、 3  B 、开关管V 2 2 、整流管V2 、滤波 电路  4 2 、V 3 4 L 、C3 4 1   l 、L 、C 4 及反馈电路V 5 N 组成 。其主  2\ 4 要完成的功能是 :将从主路引得 的1V 2 直流 电压逆  变成2V 4 直流供仪表使用 。   () 4 远程监控电路  远 程监 控 电路 由R 。   、N6 成 。其 主要 功  组 能 :当有交流 电时 :N6 导通( 阻状态) 低 ;当交流 

( 工频耐压测试  2 ) 在 初 级 绕 组 和 次 级 绕 组 间分 别 施 加 2 V k   5   高 电压 ,持 续 时 间 1 钟 ,漏 电流 小 于   Hz 0 分
5 A。 m  

( 初级绕组 电感量  3 ) 在初级绕组和次级绕组开路的情 况下 ,用 电  感 测量 仪测量变压器第 8 0 间 电感量L 应为  、1 脚 。 2 1 0 mH( . ±l% 环境温度1 ~2  ̄) 8 0 。 C   () 4初级绕组漏感量 

将 次级 绕组短 路 ,用 电感测量 仪 测量变 压 
器 第 8 o 间 电感 量L 。 、1 N 。 应为 4 g 环 境 温度  0 H( 1 ~2 ℃) 8 0 ,测得 的漏感越小越好。  

失 电时 :N6 止( 阻状 态) 截 高 。在 印板上表 示为 
“ +A COK一” 。  

() 5交直流供 电指示 电路 
该 电路 由 电 阻R 。   、双 色 LE   ~R D指 示 灯 

V9 、开 关管V1组成 。其原理是 :当交流供 电时  8
充 电 电压 经 电 阻R  使 得 开 关 管 V1 导 通 ,双 色    8 L D指 示 灯V9 E 的绿 灯 正极 端 被 拉 低 ,而 红 色灯 正  极 为 高 电位 ,此 时双 色L D灯 显 示 红 色 ;当无 交  E
05 . T 

3 2 X# 3AG 

GW  

4 T  6 2 X# 3AG  4  

流时 电源输 出改 由电瓶供 电,此时开关管V1截  8
止 ,1V电压 经 电阻R 2  供 给 双 色L D灯 的 绿 灯正  E

极 ,输出显示绿灯亮。  
T  

2 高频变压器的绕制及性能测试 
1 )高频变压器的电特性原理及绕制要求 
高频变压器的电特性原理如 图3 所示 。其绕制  要求如下 :  

4 T 
6 2 X# 3AG  6   O.T  5 3 2 X# 3AG 
7  

AGW  

() 1绕制顺序 :l — 、1 - 3 - 、6 5  0 8 4 l 、7 6 — 、

图5 高频 变压 器电特性原理 图    

3  4

技 术 应用 ? 特种电源 
3 开关 电源P B C 布局 
由于电源的结构尺寸是用户规定好 的 ,我们  只能在 规定的尺寸范围的P B C 上进行布局 。合理  的布局不仅能够改善 电源性 能 ,提高 电源效率 ,   还能提高电源 的电磁兼容性 能,本案 电源的P B C  布局如图4 所示 。   开关电源P B C 设计时需注意的几个方面 :  
[】 倪 海东,将玉萍  1
业 出版 社 

4 结束语 
该款 电源 以其 良好的工作性能 ,以及结构简  单合理 ,可靠性高而在 自来水行业中广泛应用多 
年 ,也 是我 公司主 要 的外销 电源产 品 。  
参考文献 
高频开关 电源集成控制 器. 机械工 

() 1输入滤波电容与整流器、开关管 、变压器 
之 间应尽 量靠 近布放 。  

【】 张 占松 ,蔡 宣三  开 关 电 源 的原 理 与设 计 . 电子 工  2  
业 出版 社 

() 2根据输入 电流的大小 ,选择相应 的线宽 ,   如 因空 间限制 ,可考 虑采 用 阻焊 层加 焊锡 来处  理 ,以达到增加线宽的目的。   () 3高压与低压部分应保留足够的爬 电间隔 ,   已满足6 V k 耐压 的要求。  

[】 沙 占友 ,新型单 片开 关电源的设计 与应用 . 电子工业  5  
出版 社 

作者简介 

() 4可调器件应尽量布置 到比较方便 的位置 ,  
以便于生产和维护。  

茅洪 昌(9 5 ) 16 - ,男,上海 ,大学 本科 ,工程 师 ,主   
要从 事通信、 电力负控 专用开关 电源的设计。  

I4 基于普通型P M 制 NT4 4 自来水监控 专用开关 电源P B t W控 L9的 c 布置 图  

3  5


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