輸出多種直流電壓的AC/DC電源模塊設計方案

　　摘 要：為了滿足某測試設備對多種直流電源的需求，提出了一種能夠輸出多種直流電壓的AC/DC 電源模塊設計方案。該電源模塊包含濾波整流電路、DC/DC 電路、過欠壓保護電路和光耦隔離電路等，介紹了部分電路的工作原理和實現(xiàn)方法，并對電源模塊的過欠壓保護功能和控制直流電壓輸出的方法進行了詳細地介紹。試驗結(jié)果表明，該模塊具有輸出電壓穩(wěn)定、精確度高、可控性好等特點。

　　1 引言

　　隨著科學技術的不斷發(fā)展，對設備的狀態(tài)的檢測要求越來越高，從而要求測試設備能夠提供高精度的準確測試。要實現(xiàn)高精度的準確測試，測試設備中的電壓信號經(jīng)過電路后要提供準確的電壓值，這就對電源模塊的準確度提出了很高的要求。

　　在某測試設備的研制過程中，為了完成測試任務，該設備需要多種直流電壓信號，并且要求能夠?qū)Σ糠蛛妷盒盘柕妮敵鲞M行控制。通過分析發(fā)現(xiàn)，該測試設備提供給電源模塊的空間很小，且三路直流電壓輸出通過外部高低電平進行控制，現(xiàn)有的電源模塊無法滿足這一需求；為了解決這一問題，設計了一種輸出電壓可控的直流電源模塊，用來為測試設備提供±12 V、+5 V、+9 V和+6 V 直流電壓信號輸出，同時能夠根據(jù)控制信號輸入端電壓的高低實現(xiàn)對±12 V 和+5 V 電壓信號的輸出控制，并具有過欠壓保護和六路光耦輸出控制等功能。該模塊的實現(xiàn)為需要以上直流電壓信號的測試設備提供穩(wěn)定可靠、高精度的電源，滿足了電壓可控的需求。

　　2 總體方案設計

　　該電源模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，可以看出，220 V交流電壓信號輸入后，首先經(jīng)過濾波電路模塊進行濾波，然后分兩路實現(xiàn)交直流變換，一路直接經(jīng)過整流橋得到+300 V直流電壓信號，在通過DC/DC變換為±12 V和+5 V直流電壓信號；另一路經(jīng)過10:1的變壓器降壓后再利用整流器進行整流，得到23 V直流電壓信號，并分別利用直流電壓集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生+9 V和+12 V電壓，+9 V為基準電壓源供電，與配套電路一起產(chǎn)生相應的直流電壓信號用來作為控制電路中的基準信號，同時為指示燈提供正電壓。控制保護電路主要分為控制電路和過欠壓保護電路，控制電路主要是用來實現(xiàn)對可控直流電壓的輸出控制，而過欠壓保護電路主要是用來實現(xiàn)對過欠壓保護，起到必要時保護三個DC/DC的作用。

　　圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

　　3 硬件設計

　?。?）設計目標。

　　該模塊的設計目標為AC/DC 電源模塊，輸入電壓為220 V/50 Hz 交流輸入，輸出直流電壓為±12 V、+5 V、+9 V 和+6 V.

　　（2）濾波整流電路。

　　為了濾除電路中的干擾，電源輸入端采用兩級濾波器SCHAFFNER 的FN 410-3/02，該濾波器的額定電流為3 A，最大工作電壓為250 V 交流，頻率為50/60 Hz，工作溫度為-25℃~+100℃，平均無故障時間為675000 小時。在該電源模塊中，由于每個穩(wěn)壓模塊、基準源和直流電壓輸出端等都需要進行濾波，因此多選用電解電容，電解電容值的選取從47 μF/25 V 到1000 μF/16 V 不等。

　　整流橋的選擇按照整流電路的不同分為兩種，一種是將220 V 交流整流為300 V 直流電路中，選用了KBPC 108 整流橋，其輸入電壓為50~1000 V、輸入電流為3 A，用來實現(xiàn)高壓整流。

　　另一種是低壓整流，在這個電路中，首先是將220V 交流電經(jīng)過10:1 的變壓器變壓后，采用整流橋進行整流，輸出直流電壓為23 V.