DC24V5A電源設計

吳 迪

(遼寧朝陽師范高等專科學校，遼寧朝陽 122000)

恒壓電源［1］在船舶供電、工業(yè)自動化控制、軍工設備、科研設備、LED照明、工控設備、通訊設備、電力設備等領域有廣泛應用，24V、5A恒壓恒流電源是針對上述領域的供電特殊性及特殊供電要求而設計的。

1 恒壓源技術指標

(1)輸入電壓:AC220V±20%;DC100-265V。

(2)輸出電壓:DC24V5A。

(3)電壓精度:≤0.5%。

(4)電壓調(diào)整率:≤1%。

(5)電流調(diào)整率:≤1%。

(6)絕緣電阻:輸入對外殼≥200MΩ(DC1000V);輸入對輸出≥200MΩ(DC1000V);輸出對外殼≥200MΩ(DC250V);

(7)工作溫度:－20～+50℃

2 電路構成及工作原理

整個設計由四部分構成，見圖1。

圖1 整機電路

如圖1所示，U1、U3將200～400 V的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4 V的直流電壓，U2將200 V的直流電壓轉(zhuǎn)化為360 V的直流電壓［2］。

當市電正常是220 V交流電經(jīng)過D1整流，R1限浪涌并經(jīng)C1濾波形成300V左右的直流電壓，在經(jīng)過 C2、L1、L2、C3、C4、C11進行電磁干擾抑制后再一次進行濾波后為電壓轉(zhuǎn)換器U1供電，U1采用LAMBDA公司設計生產(chǎn)的DC/DC專用模塊PH150S280-24，該模塊將300 V直流電轉(zhuǎn)化為24 V直流電，經(jīng)過隔離二極管D2向負載供電，24 V建立后，經(jīng)過R6加于光電耦合器OPT1使之控制可控硅SC1導通，限浪涌元件失去作用，提高電源效率［3］。

當某種原因引起市電斷開后，后備直流電源200 V經(jīng)過U2(PF500A-360)轉(zhuǎn)變成360 V的直流電壓，該電壓經(jīng)過 C2、L1、L2、C3、C4、C11進行電磁干擾抑制后再一次進行濾波后為電壓轉(zhuǎn)換器U3供電，U3(PH150S280-24)將360 V直流電轉(zhuǎn)化為24 V直流電，經(jīng)過隔離二極管D3向負載供電［4］。

圖1中R3、R5可精確調(diào)節(jié)輸出電壓。D2、D3為隔離二極管，使兩路電源不互相干擾。C8為輸出濾波元件，確保輸出電壓精度［5］。

3 電源性能測試

3.1 穩(wěn)壓輸出特性

測試條件［6］:輸入電壓:DC200 V;輸出電壓:24 V;負載可調(diào)。在以上條件下，對輸出電壓和紋波電壓進行測試，其數(shù)據(jù)見表1:

表1 輸入電壓為DC200 V時，輸出電壓與紋波電壓的測試數(shù)據(jù)

經(jīng)測試，在恒壓條件下測試結(jié)果符合設計要求。

測試條件:輸入電壓:AC220V;輸出電壓:24 V;負載可調(diào)。在以上條件下，對輸出電壓和紋波電壓進行測試，其數(shù)據(jù)見表2:

表2 輸入電壓為AC220 V時，輸出電壓與波紋電壓的測試數(shù)據(jù)

3.2 電壓調(diào)整率S v(交流供電條件下)

S v=(V os－ V omin)/V os=(23.98 －23.80)/23.98=0.75%

V os為額定輸入電壓條件下的滿載輸出電壓;V omin為拉偏輸入電壓條件下的滿載輸出電壓。

3.3 電流調(diào)整率S i(交流供電條件下)

S i=(V o－ V min)/V o=(24.15 －23.98)/24.15=0.7%

V o為額定輸入電壓條件下的空載輸出電壓;V min為額定輸入電壓條件下的滿載輸出電壓。

3.4 輸出效率η

200 V直流供電效率:

η =P o/P i=121.82/136.45=89.28%

市電供電效率:

η =P o/P i=121.25/133.45=90.85%

3.5 輸出波形

波形圖見圖2～4。

圖2 空載波形

圖3 200 V直流供電滿載波形

圖4 220 V交流供電滿載波形

4 模塊參數(shù)

設計中使用的三個模塊均采用LAMBDA公司設計生產(chǎn)的專用模塊

DC/DC 模塊U1、U3(PH150S280-24):

(1)輸入電壓:DC200V-400V0.94A

(2)輸出電壓:DC24V6.3A

AC/DC模塊U2(PF500A-360):

(1)輸入電壓:AC85V-265V7A

(2)輸出電壓:DC360V1.4A

5 結(jié) 論

電源設計完成后，經(jīng)過某科研單位近一年的使用，沒發(fā)現(xiàn)任何問題，滿足設計要求。

［1］Ned Mohan，Tore M.Undeland，William P.Robbins.Power Electronics:Converters，Applications and Design［M］.Hoboken:Wiley，2002.

［2］Keith Billings.Switch-mode Power Supply Handbook［M］.New York:McGrwa-Hill Inc，1999.

［3］張占松.開關電源原理與設計［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2004.

［4］王擎宇.基于TL494的逆變電源的設計與制作［J］.遼寧師專學報，2009(2):81-82.

［5］王春會.新一代開關電源芯片SG3525工作原理剖析［J］.遼寧師專學報，2009(4):23-25.

［6］陶秀梅.單片集成開關電源設計與應用技巧［J］.遼寧師專學報，2008(3):89-91.