電壓比較器精選(九篇)

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第1篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞：比較器 脈寬調(diào)制 電源管理

中圖分類號：TN386 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）02-0137-02

1 引言

電壓比較器是一種常用的模擬信號處理電路，能夠?qū)陕冯妷盒盘栠M行比較，并判斷哪個電壓信號大（或?。ｋ妷罕容^器常用于自動控制、波形產(chǎn)生與變換、模數(shù)轉(zhuǎn)換以及越限報警等許多場合。電壓比較器通常由集成運放構(gòu)成，且大多處于開環(huán)或正反饋狀態(tài)。比較器的種類有多種，如零電平比較器、任意電平比較器、滯回電壓比較器等[1]。在PWM模式的電源管理芯片中[2，3]，為了克服必須使用集成運放來構(gòu)成比較器的問題，設(shè)計了一種電壓比較器，該比較器結(jié)構(gòu)簡單，且轉(zhuǎn)換速度快、鑒別靈敏度高，能夠滿足電源管理芯片的使用需求，并已被應(yīng)用在實際電源管理芯片中。

2 電壓比較器的基本原理

圖1給出了電壓比較器的符號及傳輸特性。其反相輸入端加信號，同相輸入端加參考電壓。比較器一般是開環(huán)工作，其增益很大。所以，當(dāng)時，輸出為“高”。而當(dāng)接近時，輸出電平發(fā)生轉(zhuǎn)換。其它時刻與可能差得很遠（即）。電壓比較器的輸入為模擬量，可作為模擬和數(shù)字電路的接口電路，也可作為一位模-數(shù)轉(zhuǎn)換器，在實際中有著廣泛應(yīng)用。

電壓比較器可以用運放構(gòu)成，也可用專用芯片構(gòu)成。作為比較器的另一個重要特性就是轉(zhuǎn)換速度，即比較器的輸出狀態(tài)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換所需要的時間。通常要求轉(zhuǎn)換時間盡可能短，以便實現(xiàn)高速比較。比較器的轉(zhuǎn)換速度與器件壓擺率有關(guān)，越大，輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換所需的時間就越短，比較器的轉(zhuǎn)換速度越高。電壓比較器一般為開環(huán)應(yīng)用或正反饋應(yīng)用，不需要相位補償電容[4，5]

3 電壓比較器的設(shè)計與仿真

電壓比較器模塊在電源管理電路中起著非常重要的作用，是電路的使能輸入部分，表1是此模塊的設(shè)計參數(shù)指標(biāo)：

電壓比較器的“2”輸入端是電路的使能控制端，只有當(dāng)“2”端輸入電壓高于3V時，比較器輸出一個高電平使能信號，使驅(qū)動開關(guān)開啟，讓整個電路開始工作。圖2是此比較器模塊的電路圖，其中Vin-和Vin+分別是比較器的反向和同向輸入端，Vref-3是來自基準(zhǔn)的偏置電壓，R1和R2是輸入端負載電路，Vand1，Vand2，S及g端均為同向輸出端，c和d為反向輸出端。其中，Vin-端接固定的3.7V穩(wěn)定電壓，當(dāng)Vin+端輸入大于3V時，T21管導(dǎo)通同時T22管截至，從而T68管導(dǎo)通，此時由于鏡像作用，T67，T69，T70及T71均導(dǎo)通，且T63，T64，T65及T66均截至。導(dǎo)通的晶體管在各自的負載電阻上產(chǎn)生壓降，從而同向輸出端Vand1，Vand2，S及g端輸出均為高電平，而c和d端輸出為低電平。當(dāng)Vin+端輸入電壓低于3V時，情況剛好相反。圖3和圖4分別為此電路同向端和反向端輸出波形圖。

通過以上的設(shè)計及電路仿真，得到其電參數(shù)仿真結(jié)果如表2所示。

4 結(jié)語

按照表1所示的設(shè)計要求，并通過對表1和表2的比較，電路的仿真結(jié)果在允許的誤差范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求，并且該電路模塊在實際PWM電源管理芯片中運行良好。對于該電路的進一步優(yōu)化將是深入研究的重點問題。

參考文獻

[1]吳運昌.模擬電子線路基礎(chǔ).廣州：華南理工大學(xué)出版社，2005.

[2]鐘國華，吳玉廣.PWM芯片分析及其振蕩器電路的簡化設(shè)計.半導(dǎo)體技術(shù)，2004，29（2）. 65-68.

[3]BryantBrad， Kazimierczuk MarianK.Open-Loop Power-State Transfer Function Relevant Current-Mode Control of Boost PWM Converter Operation in CCM. IEEE Transactions on Circuits and Systems.，2005， 52（10）. 2158-2164.

第2篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞 充油電纜；變壓器；氣相色譜分析；絕緣油

中圖分類號TM40 文獻標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）87-0126-02

0 引言

隨著科技的快速發(fā)展，氣相色譜這種分析方法在很多生產(chǎn)領(lǐng)域也得到了充分的應(yīng)用，特別是在電力系統(tǒng)的高壓充油設(shè)備方面，這個分析方法更是得到廣泛的應(yīng)用和充分的認可。對于電力系統(tǒng)高壓充油設(shè)備中所出現(xiàn)的局部缺陷以及那些早期潛伏性故障問題，諸如電力系統(tǒng)的變壓器鐵心局部出現(xiàn)溫度過高、因能量不足產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象等等，如果應(yīng)用常規(guī)的電氣實驗方法來進行分析，是無法及時發(fā)現(xiàn)出來的，如果采用氣相色譜分析法進行相應(yīng)的分析，就可以成功地把這些缺陷和故障問題發(fā)現(xiàn)出來。在現(xiàn)階段，我國很多電力系統(tǒng)的充油設(shè)備，已經(jīng)把油氣分析的在線診斷和檢測應(yīng)用到整個生產(chǎn)過程中。眾所周知，在電力系統(tǒng)中，其最重要的充油設(shè)備，就是高壓充油電纜和變壓器；隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和進步，現(xiàn)在這兩種重要的充油設(shè)備，在對設(shè)備絕緣狀況進行檢測時，都已經(jīng)采用了氣相色譜分析法這種檢測方法，但是，由于高壓充油電纜和變壓器這兩種重要的充油設(shè)備，不管是在它們的所用材料方面、還是它們的結(jié)構(gòu)方面，存在著很多的差異，這樣就帶來了在應(yīng)用氣相色譜分析法對高壓充油電纜和變壓器進行檢測時，不管是在進行分析、還是進行相應(yīng)的判斷，這二者都有著較大的不同；以下就結(jié)合本人的工作實踐，對高壓充油電纜和變壓器因材料、結(jié)構(gòu)上的不同而帶來氣相色譜分析上的差異這個問題進行一些初步的分析和探討。

1 什么是氣相色譜分析法

所謂氣相色譜分析，實際上就是一種進行色譜分離分析的技術(shù)，通常它是把氣體作為流動相來進行相關(guān)的操作；這種分析技術(shù)是基于以下原理而建立起來的：第一，在不同的兩相之間，被分析物質(zhì)具有不同的分配系數(shù)；第二，在作相對運動的兩相之間，被分配物質(zhì)會反復(fù)多次地進行重新分配，直至把不同組分完全分離為止。在當(dāng)前技術(shù)條件下，通常把純度極高的氮氣（N2）作為進行絕緣油氣相色譜分析的載氣，把TCD（熱導(dǎo)檢測器）和FID（氫火焰檢測器）作為其檢測儀器。其檢測方法和過程通常是這樣的：

第一，關(guān)于油中氣體的檢測。對于低級的烴類，諸如甲烷、乙烷、乙炔等，通常是以氫火焰檢測器來進行檢測；對于氫氣，用（熱導(dǎo)檢測器進行檢測；而對于一氧化碳和二氧化碳這類氧化物，則需先轉(zhuǎn)化為可燃性氣體（以Ni轉(zhuǎn)換器來進行轉(zhuǎn)換），然后再用氫火焰檢測器來進行檢測。

第二，關(guān)于油中氣體的分離。通常以不完全分離這種方法來對絕緣油中的氣體進行分離，配合頂空取氣和震蕩分離這兩種途徑來得到所要檢測的氣體。

2 關(guān)于油中氣體形成的分析

不管是高壓充油電纜，還是變壓器，這兩種重要的充油設(shè)備的結(jié)構(gòu)，都是屬于油紙絕緣結(jié)構(gòu)，所用的絕緣材料通常有兩大部分：第一，油浸紙，第二，絕緣油；有關(guān)這兩種充油設(shè)備所用的油在組成和結(jié)構(gòu)上的差異，具體如下表所示：

在絕大多數(shù)情況下，高壓充油設(shè)備中絕緣油的化學(xué)鍵，不會因電力設(shè)備所產(chǎn)生的熱量而遭到破壞，所以因這個原因而生成的氣體是極其有限的；但是一旦高壓充油設(shè)備內(nèi)部有局部的故障問題生成或者缺陷出現(xiàn)，諸如設(shè)備個別部位溫度過高、或者出現(xiàn)電弧放電等等缺陷，那么在這些有存在局部缺陷的部位，其所生成的熱量足以讓這些烴類化合物的化學(xué)鍵出現(xiàn)斷裂而生成大量的氫氣或者低分子烴類氣體，這些烴類化合物的裂解過程，具體可表示如下：

在絕緣油當(dāng)中，最初是不存在著以上這些低分子氣體，所以從某種程度上講，可以把絕緣油當(dāng)中是否存在著以上這些低分子氣體，做為判斷高壓充油是否存在潛伏性缺陷的一個重要依據(jù)，也就是說在行設(shè)備潛伏性缺陷檢測時，其中的一個檢測對象就是這些低分子氣體。

通過以上分析，可知高壓充油設(shè)備中的絕緣油在設(shè)備出現(xiàn)故障或者局部缺陷時，將有氣體生成；在多數(shù)情況下，出現(xiàn)故障或局部缺陷，產(chǎn)生氣體的不僅僅是絕緣油，高壓充油設(shè)備的另一個絕緣材料——油浸紙，在設(shè)備出現(xiàn)故障或局部缺陷時，也會有氣體的生成。在通常情況下，絕緣紙的全部構(gòu)成，就是纖維素這個成分；例如，黃酸纖維，就是變壓器所用絕緣紙的主要構(gòu)成部分，而電纜紙的制成，主要也是以硫酸纖維素為主；因此，這些絕緣紙的制成，都是以木質(zhì)纖維素為原料的。纖維素的結(jié)構(gòu)是由線形巨分子所組成，眾多D-吡喃葡萄糖酐（1-5）相互通過β（1-4）進行連結(jié)就產(chǎn)生了組成纖維素結(jié)構(gòu)的線形巨分子，這些線形巨分子的化學(xué)式可用C6H10O來表示。眾多實踐表明，在高溫條件下，纖維素也會通過斷裂而生成碳的氧化物，諸如一氧化碳、二氧化碳等等；通常情況下，一氧化碳和二氧化碳這兩種氧化物，不會出現(xiàn)于絕緣油的裂解過程，因此，在進行固體絕緣缺陷的相關(guān)檢測時，就可以通過判斷絕緣油中是否含有一氧化碳、二氧化碳以及這二者的含量變化來作為檢測依據(jù)。

3 關(guān)于充油電纜和變壓器在氣相色譜分析上存在差異的分析

3.1 所用的絕緣油不相同

高壓電纜所用的絕緣油為合成油，而變壓器采用礦物油，因合成油和礦物油具有不同的分子結(jié)構(gòu)和組分，故它們不僅產(chǎn)生氣體量不相同，產(chǎn)生氣體條件也不一致。與充油電纜油相比，變壓油不僅分子比較大，而且均勻度和純凈度都比電纜油差；例如，在變壓油中常常含有一些氮化物、硫化物等雜質(zhì)，它們在適當(dāng)條件下也會生成氣體，所以，在相同檢測條件和相同作用下，變壓油和電纜油所生成的氣體類型、數(shù)量也會存在著差異。此外，若變壓油出現(xiàn)老化，則x蠟這種雜質(zhì)，將在固態(tài)絕緣表面出現(xiàn)而影響油中熱量的散失，這就讓絕緣熱分解速度得到大大加快，而電纜油在老化時很少有這類物質(zhì)出現(xiàn)，因此在這方面顯然比變壓油要來得好。

3.2 氣體分配系數(shù)以及油紙比例存在著差異

當(dāng)前凡是涉及到絕緣油氣體分配系數(shù)測量的，多以不完全脫氣法測量為主，由于油品不同，其氣體分配系數(shù)也不相同，在變壓器和充油電纜中，因所用的絕緣油不同，故具有不同的氣體分配系數(shù)；所以，有關(guān)在變壓器和充油電纜的氣相色譜檢測結(jié)果中，不管是各氣體成分的相對含量還是絕對含量，其可比性都不具備。此外，對于變壓器和充油電纜而言，其內(nèi)部油紙在比例上還存在著很大差別；不管是重量比還是體積比，充油電纜內(nèi)部油紙比例都遠遠小于變壓器，故在固體絕緣所出現(xiàn)缺陷相同及產(chǎn)氣相同情況下，檢測二者，其氣體含量也會有所差異，充油電纜中固體絕緣缺陷檢測理論上要比變壓器來得靈敏。

3.3 油在流動性方面不相同

把紙絕緣在最外層，這是充油電纜所采用的，其油滲進紙絕緣是通過中心油道的縫隙來實現(xiàn)的；而變壓器的絕緣是在油的中間浸泡絕緣紙，對于較大型變壓器來說，都具備油循環(huán)冷卻系統(tǒng)，這對于油的流動起到了強制加速作用；而對于電纜油而言，有關(guān)循環(huán)流動性這一特征并不具備，其油的運動狀況主要由負載的變化開決定，通常電纜油流動距離很有限；所以從油的流動性來看，變壓器和充油電纜具有很大的差別，表現(xiàn)在充油電纜油中有關(guān)氣體的擴散是相當(dāng)緩慢的，而變壓器油中氣體的擴散顯然要快得多，這也就使得充油電纜在氣相色譜分析法方面發(fā)展要比變壓器來得慢。

3.4 判斷測試結(jié)果的依據(jù)不相同

由于變壓器和充油電纜這兩個系統(tǒng)有著不同的幾何分布及工作環(huán)境，所以對于很多在變壓器系統(tǒng)已經(jīng)建立起來并且能夠成功應(yīng)用的檢測標(biāo)準(zhǔn)，對于充油電纜來說，卻不一定能夠適用。

4 結(jié)論

總之，氣相色譜分析檢查絕緣在變壓器和充油電纜中有著很大的差異，對于變壓器來說，有關(guān)這一檢測方法已經(jīng)運用得十分成熟，而色譜分析在線監(jiān)測也已成功運行；而對于充油電纜來說，有關(guān)氣相色譜分析的應(yīng)用，其進展卻比較緩慢，有關(guān)色譜分析在線監(jiān)測也未能實現(xiàn)；有關(guān)這二者在應(yīng)用氣相色譜分析法上的差異，相關(guān)人員在具體操作上必須予以足夠的重視和加以區(qū)別對待。

參考文獻

[1]王文華.氣相色譜分析在變壓器上的應(yīng)用[J].變壓器，2009.

第3篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞：液力耦合器 變頻器 調(diào)速 節(jié)能

一、引言

在發(fā)電廠和熱電車間里，大型風(fēng)機和水泵耗電總量占全廠耗電量的50%以上，是電量消耗份額最大的部分，因此大型風(fēng)機和水泵的節(jié)能對全廠的節(jié)能降耗顯的猶為重要。風(fēng)機和泵的額定容量設(shè)計時均按最大可能值考慮，平時大部分運行時間里均是處于大馬拉小車的狀態(tài)。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式是采用擋板或者閥門條件風(fēng)量或者流量，能源浪費十分嚴重，節(jié)能降耗意義重大。

二、兩種裝置的工作原理

首先分別介紹一下兩種裝置的工作原理。

液力耦合器調(diào)速的原理。液力耦合器是以液體為介質(zhì)傳遞動力并實現(xiàn)無級調(diào)速的液力傳動裝置，液力偶合器主要由與輸入軸相聯(lián)的泵輪，與輸出軸聯(lián)接的渦輪以及把渦輪包容在其中的轉(zhuǎn)動外殼組成。在調(diào)速型液力偶合器密封的空腔中充滿工作油，泵輪和渦輪對稱布置，它們的流道幾何形狀相同。工作輪葉片為經(jīng)向布置的直葉片，當(dāng)原動機驅(qū)動泵輪旋轉(zhuǎn)時，工作油在泵輪葉片的作用下由葉片內(nèi)側(cè)向外緣流動，形成高速高壓液流，該液流進入渦輪，沖擊渦輪葉片，帶動渦輪與泵輪同向旋轉(zhuǎn)，工作油在渦輪中由外緣向內(nèi)側(cè)流動過程中減速減壓，然后再流回泵輪進口，這里傳遞能量的介質(zhì)是工作油，泵輪的作用就是把原動機的機械能傳給被驅(qū)動機械。改變液力偶合器工作腔中工作油的充滿度就可在輸入軸轉(zhuǎn)速不變的情況下無級地改變輸出軸的轉(zhuǎn)速。

變頻器有很多種，調(diào)速原理也不盡相同。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。我們現(xiàn)在使用的變頻器主要采用交―直―交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉(zhuǎn)換成直流電源，然后再把直流電源轉(zhuǎn)換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。

三、優(yōu)缺點比較

高壓電機液力耦合器調(diào)速和變頻調(diào)速兩種方式，兩種方式優(yōu)缺點和適用范圍如下：

（a）節(jié)能效果：

變頻裝置節(jié)能效果好，功率因數(shù)高。2液力耦合器節(jié)能效果低，在低速時，有近3/4的能量被浪費。大容量的設(shè)備還應(yīng)添加水冷系統(tǒng)。除去設(shè)備本身的原因外，變頻裝置調(diào)速輸入和輸出端均為電的聯(lián)系，液力耦合器輸入端和輸出端之間，有機械裝置，液體，這些在運轉(zhuǎn)中都不能100%傳遞能量，運行中不可避免能量的損耗。

（b）安裝方式：

變頻裝置安裝方便，電機和負荷不動，將其加入電源側(cè)即可。電源側(cè)配電室或變頻室位置寬敞時可考慮變頻調(diào)速裝。但同時也需要安裝冷卻裝置，入風(fēng)扇，或風(fēng)道等。2、 液力耦合需裝在電機和負荷中間，在安裝時需將電機移位方能安裝。改建工程中，需受電機安裝場地寬窄限制。

（c）運行安全性：

變頻裝置在出現(xiàn)問題后，可以進行旁路的方式運行。2、液力耦合器出現(xiàn)間題后，必需停機維修。

（d）運行精度：

變頻運行精度高，可以實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)，速度是由輸出頻率限定，當(dāng)負荷出現(xiàn)波動時，轉(zhuǎn)速不變。2、液力耦合器靠油量和負荷的拉動調(diào)速，調(diào)速精度低，當(dāng)負荷變化時，轉(zhuǎn)速隨之變化。

（e）維護費用：

變頻調(diào)速維護費用低，在設(shè)備正常運行時無消耗品。2、液力耦合器在運行一定時間后，對液壓油進行更換。

（f）操作性：

變頻調(diào)速操作復(fù)雜，需要對操作人員進行專門的培訓(xùn)。2、液力耦合器操作簡單，方便。

（g）經(jīng)濟性：

變頻調(diào)速裝置價格昂貴。2、 液力耦合器價格便宜。

以下以某一1X50MW發(fā)電工程中變頻器和液力耦合器價格（價格來自相關(guān)生產(chǎn)廠家報價）為例來經(jīng)濟性。

變頻器價格表：

序號 負荷名稱 功率（KW） 電動機數(shù)量 變頻器安裝數(shù)量 價格（萬元）

1 引風(fēng)機 1000 6 3

2 一次風(fēng)機 1400 3 3

3 二次風(fēng)機 710 3 3

總計 650

液力耦合器價格表：

序號 負荷名稱 功率（KW） 電動機數(shù)量 耦合器安裝數(shù)量 價格（萬元）

1 引風(fēng)機 1000 6 6 28*6=168

2 一次風(fēng)機 1400 3 3 18*3=54

3 二次風(fēng)機 710 3 3 14*3=42

總計 264

四、結(jié)論

綜上所述，變頻調(diào)速裝置整體性能優(yōu)于液力耦合器，但是價格昂貴，具體設(shè)計中需結(jié)合工程實際要求，結(jié)合各場地情況，和員工的技術(shù)水平，安裝改造難度，工程預(yù)算等實際情況具體選擇。隨著，變頻器國產(chǎn)化的推廣，變頻器價格也會相應(yīng)降低，屆時，變頻器將是電力調(diào)速最好的選擇。

參考文獻：

[1] 張永惠 高壓變頻調(diào)速器技術(shù)的比較 變頻器世界

[2] 馬文星 液力傳動理論與設(shè)計 化學(xué)工業(yè)出版社

[3] 王喜魁 泵與風(fēng)機 中國電力出版社

第4篇：電壓比較器范文

【關(guān)鍵詞】熱敏電阻;集成運放;電壓比較器;報警電路

引言

作為一種模擬集成電路，集成運算放大器結(jié)構(gòu)簡單、用途寬廣，具有高靈敏度和功能靈活等多種優(yōu)勢。負溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，二者組合可組成溫度報警電路。溫度的檢測與控制電路在實際應(yīng)用中比較廣泛，一般用晶體管制作而成的電路，測量誤差大，且電路比較復(fù)雜。用熱敏電阻和集成運放組成的溫度報警電路可實現(xiàn)溫度的檢測及報警功能，可以克服此類問題。

此電路實驗在教學(xué)中已經(jīng)應(yīng)用，由于電路簡單，所用的元件較少，操作容易，實驗效果直觀、顯著，學(xué)生很感興趣，加深了學(xué)生對集成運放的理解，提高了實驗動手能力。

1.NTC熱敏電阻的介紹

NTC（Negative Temperature Coefficient） 的中文意思是負的溫度系數(shù)，泛指負溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件。而NTC熱敏電阻器就是指負溫度系數(shù)熱敏電阻器，它是以錳、鈷、鎳和銅等金屬氧化物為主要材料，采用陶瓷工藝加工制造而成的。此類金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體的性質(zhì)，因為它們的導(dǎo)電方式完全類似鍺、硅等半導(dǎo)體材料。在溫度低時，此類氧化物材料的載流子（電子或空穴）數(shù)目較少，導(dǎo)致其電阻值較高;當(dāng)溫度升高時，載流子數(shù)目增加，所以電阻值降低。NTC熱敏電阻器在室溫下的變化范圍一般在100～1000 000，溫度系數(shù)在-2%～-6.5%[1]。可將NTC熱敏電阻器廣泛應(yīng)用于溫度測量、溫度補償、抑制浪涌電流等場合。NTC熱敏電阻RT的溫度特性如圖1所示。雖然它的電阻與溫度變化曲線的線性度并不太好，但由于它是單值函數(shù)（即溫度一定時，其阻值也是一定的單值。）如果設(shè)定100℃時電路自動報警，則這100℃即為閾值溫度TTH，在特性曲線上可找到100℃對應(yīng)的RT的電阻值。

圖1 熱敏電阻RT的溫度特性曲線

2.集成運放組成的單限電壓比較器

在自動化系統(tǒng)中，信號幅度的比較、信號幅度的選擇、信號的采樣和保持、信號的濾波等都是在信號處理方面經(jīng)常遇到的問題。本設(shè)計需要應(yīng)用由集成運放組成的比較信號幅度電路――電壓比較器，集成運算放大器是電壓比較器的核心器件[3]。電壓比較器是集成運放在非線性工作狀態(tài)下的一種具體應(yīng)用。而電壓比較器，是一種用來比較輸入信號電壓大小的電子電路。它可以將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換成僅有兩個高、低狀態(tài)的矩形波。集成運放工作在非線性區(qū)時，若，則運放輸出正向電壓;若，則運放輸出負向電壓。這是電壓比較器的理論基礎(chǔ)。圖2為最基本的電壓比較器和其電壓傳輸特性圖。兩個輸入端中的一個端子為參考端，參考電壓為UR，另一個端子（比如同相端）作為信號輸入端，比較信號電壓與參考電壓，當(dāng)信號電壓小于參考電壓時，輸出則為高電平，反之輸出則為低電平。由此可得到電壓傳輸特性曲線[4]。電壓比較器通常用于越限報警、模數(shù)轉(zhuǎn)換和波形變換等場合。

圖2 基本電壓比較器及電壓傳輸特性曲線

3.電路原理圖及其工作原理

3.1 電路原理圖

電路原理圖如圖3所示。

圖3 基于集成運放的溫度報警電路圖

3.2 電路工作原理

負溫度系數(shù)熱敏電阻RT用來檢測功率器件溫度（可將其粘在散熱片上）或待測環(huán)境溫度（如置于恒溫箱），UCC為直流穩(wěn)壓電源，RT和R1串聯(lián)，A點電位VA為電阻R1兩端所分得的電壓。電阻R1阻值近似不變。R2和組成分壓器，調(diào)節(jié)RP可改變VB（電位器中心頭的電壓值）的電壓。

VB值為比較器設(shè)定的閾值電壓，稱為VTH。若希望100℃時電路自動報警，則VTH的值應(yīng)等于100℃時的VA值。當(dāng)，比較器輸出低電平，二極管導(dǎo)通，三極管截止，電路不報警，為正常狀態(tài)。當(dāng)，比較器輸出高電平，二極管截止，三極管導(dǎo)通，指示燈亮，同時揚聲器發(fā)出尖銳的報警聲。

3.3 電路的保護措施

3.3.1 輸入保護

一般情況下，集成運放工作在開環(huán)（即未引反饋）狀態(tài)時，易因差模電壓過大而損壞;在閉環(huán)狀態(tài)時，易因共模電壓超出極限而損壞。本文設(shè)計的電路原理圖中所加的二極管限幅電路就是為了限制集成運放的差模輸入電壓，保護其輸入級，以免損壞運放。此外，該電路只要改變VTH值，就可以很方便地改變閾值溫度，適合不同的工作要求。

3.3.2 輸出保護

電路原理圖中，在集成運放輸出端，由限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ組成輸出端保護電路。限流電阻R和穩(wěn)壓管DZ構(gòu)成限幅電路，它一方面將負載與集成運放輸出端隔離開來，限制了運放的輸出電流，另一方面也限制了輸出電壓的幅值。當(dāng)然，任何保護措施都是有限度的，若將輸出端直接接電源，則穩(wěn)壓管會損壞，使電路的輸出電阻大大提高，影響了電路的性能。

4.結(jié)束語

熱敏電阻的電阻率隨溫度變化而變化，本文以負溫度系數(shù)（NTC）型熱敏電阻來進行溫度測量，將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，輸送到由集成運放工作于非線性區(qū)構(gòu)成的電壓比較器中，與閾值電壓進行比較。若高于閾值電壓，則電壓比較器輸出為高電平，此時三極管導(dǎo)通，報警電路工作。該電路是熱敏電阻和集成運放結(jié)合的具體應(yīng)用實例，有助于加深學(xué)生對相關(guān)知識的理解和應(yīng)用。

參考文獻

[1]錢小君.溫度報警器的設(shè)計與制作[J].物理通報，2010， 6：89.

[2]方佩敏.電壓比較器工作原理及應(yīng)用（中）[J].無線電， 2005，1：63.

[3]張小梅.集成運放在煙霧報警器電路中的應(yīng)用[J].信息通信，2013，2.

[4]乜國荃.集成運放和電壓比較器[J].青海師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2006，2：48.

第5篇：電壓比較器范文

【關(guān)鍵詞】智能；自啟動；延時

1.設(shè)計背景及目的

電力的生產(chǎn)、輸送、分配和使用需要大量的各種類型的電氣設(shè)備，為了使主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地向用戶提供充足的、合格的電能，就必須盡可能地排除電力系統(tǒng)在運行中的一切故障，以保證電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運行。其中設(shè)備過度發(fā)熱，是破壞電力系統(tǒng)安全的主要因素，甚至?xí)＜暗缴敭a(chǎn)安全。因此，使整個電力系統(tǒng)處在一個相對穩(wěn)定的低溫環(huán)境十分關(guān)鍵?？照{(diào)能提供一個相對低溫和恒溫的環(huán)境，但普通空調(diào)一般不具備來電自啟動功能，即市電停電后，空調(diào)即停機；市電來電后，空調(diào)不能自行啟動，除非人工干預(yù)才能開機，而人工畢竟受到工作時間的限制，不可能24小時來監(jiān)視空調(diào)的工作情況，那么智能空調(diào)來電自啟動控制器正好解決這個問題，最大限度地減少電力設(shè)備過度發(fā)熱的時間，盡快地使設(shè)備的溫度環(huán)境恢復(fù)到正常狀態(tài)。

2.國內(nèi)研究概況

目前空調(diào)斷電來電自啟動器的研究在國內(nèi)尚屬空白，懂空調(diào)制冷的人都知道商用分體空調(diào)根據(jù)部件可分為：室外機（壓縮機、冷凝風(fēng)機）、室內(nèi)機（蒸發(fā)風(fēng)機）、空調(diào)控制板。空調(diào)控制板協(xié)調(diào)室內(nèi)機和室外機工作：1、不制冷時只有室內(nèi)風(fēng)機工作；2、制冷時室內(nèi)風(fēng)機、室外風(fēng)機、壓縮機同時工作；3、除濕時室內(nèi)風(fēng)機停機、室外風(fēng)機、壓縮機工作。

空調(diào)斷電來電自啟動的目的：維持空調(diào)原來開機、制冷狀態(tài)、保障環(huán)境溫度穩(wěn)定，提高商用空調(diào)智能化，實現(xiàn)無人值守。分體商用空調(diào)要實現(xiàn)來電自啟動有兩種方法：

（1）空調(diào)斷電再次來電時給空調(diào)紅外接收器一個開機信號，類似于自動按一下遙控器開關(guān)鍵。

（2）把原來空調(diào)控制系統(tǒng)換成類似機房專用空調(diào)控制器，由控制器自身記錄空調(diào)狀態(tài)，來電時自動恢復(fù)原來狀態(tài)。

現(xiàn)在我們比較一下兩種來電自啟動控制器的優(yōu)缺點：

首先我們來看射頻空調(diào)自啟動工作原理：

（1）在每臺空調(diào)周圍的墻上或其他地方安裝一個紅外發(fā)射頭對準(zhǔn)原來空調(diào)紅外接收處。

（2）空調(diào)運行控制邏輯由原來控制板完成?。

（3）當(dāng)空調(diào)斷電再次來電時接有發(fā)射頭的空調(diào)自啟動器給空調(diào)發(fā)射一個開機信號，空調(diào)重新初始化自身控制程序、根據(jù)空調(diào)檢測到的溫度及空調(diào)原來設(shè)置的工作模式來決定是否開室內(nèi)風(fēng)機、室外風(fēng)機及壓縮機還是其他動作。

射頻信號來電自啟動器缺點：

（1）經(jīng)常出現(xiàn)開機不成功

原因：a.自啟動控制器不穩(wěn)定（由于這些控制器都是少量生產(chǎn)，基本沒有經(jīng)過嚴格全面的性能測試）；b.頻本身缺陷，信號中間不能有障礙、發(fā)射頭（接收頭）不能有灰塵——固定不動的發(fā)射頭經(jīng)常被灰塵覆蓋。

（2）容易損壞壓縮機

原因：a.射頻來電自啟動控制器無法識別空調(diào)壓縮機狀態(tài)，無法實現(xiàn)壓縮機保護。頻繁斷電的情況下，射頻自啟動控制器頻繁的向空調(diào)發(fā)送開機指令，造成空調(diào)壓縮機頻繁開關(guān)，容易引起壓縮機損壞。b.有些射頻自啟動器設(shè)計了連續(xù)開機幾次的功能，也是造成空調(diào)頻繁開關(guān)機的原因——如射頻啟動器發(fā)出開指令由于灰塵或障礙物干擾，射頻自啟動器認為沒有開機成功，復(fù)位再次發(fā)出開機指令，使得壓縮機頻繁開關(guān)。

3.主要技術(shù)內(nèi)容

3.1 預(yù)期目標(biāo)

空調(diào)來電自啟動控制器是專門針對企業(yè)機房而設(shè)計的。這里所謂機房的特征是：需要長時間使用一般的民用空調(diào)機來調(diào)節(jié)空氣溫度，通常情況下無人值守。一旦遇到斷電情況，空調(diào)機即停止工作，即使外界電網(wǎng)恢復(fù)供電，一般的普通空調(diào)機都不會自動檢測來電并自動啟動。本產(chǎn)品就是用來解決這個問題的。

3.2 應(yīng)用領(lǐng)域

空調(diào)來電自啟動控制器適用在需要空調(diào)24小時開機的場所，比如：電腦機房、自動銀行換鈔間、移動聯(lián)通等運營商戶外基站、電力系統(tǒng)變電站、戶外箱站、溫室、倉庫、生物制藥廠、無菌室、潔凈廠房、學(xué)校圖書館、檔案館、文物館、倉儲中心、醫(yī)院血站、疾病防控中心、環(huán)保監(jiān)測部門的冷庫、智能樓宇等需要溫度監(jiān)測的場所和領(lǐng)域。

3.3 創(chuàng)新點及特色

智能控制器來電自啟動工作原理：當(dāng)空調(diào)斷電再次來電時，智能控制系統(tǒng)自動恢復(fù)斷電前運行狀態(tài)。采用專業(yè)空調(diào)智能控制器優(yōu)點：采用單片工控專用芯片和低頻率信號線路設(shè)計，實現(xiàn)最精簡的硬件電路方案，能夠有效抵抗各種電氣干擾，減少了元器件數(shù)量，降低了故障率，延長了使用壽命；同時也控制了功耗、體積；并且開機成功率非常高，有效地保護空調(diào)壓縮機等核心部件。

3.4 電路原理圖

圖1

3.5 電路簡介

本控制器圖1由變壓器、橋式整流器、延時電容、穩(wěn)壓芯片、電壓比較器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、開關(guān)三極管及常開繼電器構(gòu)成。

變壓器T1初級通過保險器F1接220V市電，實現(xiàn)電壓220V轉(zhuǎn)換為12V，變壓器T1次級跨接橋式整流器D的輸入端，橋式整流器D跨接于穩(wěn)壓芯片IC1的輸入端及地端間，穩(wěn)壓芯片IC1輸入端、輸出端分別接有第一濾波電容C1及第二濾波電容C2，第一電阻R1與延時電容C3串聯(lián)支路跨接于穩(wěn)壓芯片IC1輸出端及地端間，構(gòu)成RC延時電路，中間接點接電壓比較器IC2電壓負端輸入端腳2。第一電阻R1是延時微調(diào)電阻，用以調(diào)節(jié)延時時間。第二電阻R2、第三電阻R3串聯(lián)支路跨接于穩(wěn)壓芯片IC1輸出端及地端間和電壓比較器IC2腳8及腳4間，中間接點接電壓比較器IC2電壓正端輸入端腳3，電壓比較器IC2輸出端串接第四電阻R4后接三極管Q1基極，開關(guān)三極管Q1發(fā)射極接常開繼電器K1，第五二極管D5跨接于三極管Q1發(fā)射極與地端間。常開繼電器輸出應(yīng)接空調(diào)面板的啟動開關(guān)。

本設(shè)計穩(wěn)壓芯片IC1采用7809穩(wěn)壓芯片，R1是延時微調(diào)電阻（3296精密電位器）；R4是限流偏置電阻；第五二極管D5是保護二極管（1N4007）

本設(shè)計可以在自動啟動空調(diào)的同時，不需要人工干預(yù)，控制器中僅采用常用電子元件，且設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作安全可靠。

3.6 電路原理

220V市電經(jīng)過一變壓器降壓、整流器整流、穩(wěn)壓、濾波后輸入到電壓比較器，電路通電一段時間后電壓比較器的同相輸入端電壓大于反向輸入端電壓，電壓比較器輸出高電平，使一常開繼電器吸合，使空調(diào)自動啟動，空調(diào)啟動后繼電器釋放并復(fù)位。

3.7 工作原理

220V市電經(jīng)過220V/12V電源變壓器（T1）后輸出12V交流電。經(jīng)過（D1—D4）橋式整流器后輸出脈動直流電，再經(jīng)過第一濾波電容（C1）濾波，再經(jīng)過穩(wěn)壓芯片輸出+9V。穩(wěn)壓芯片再經(jīng)過第二濾波電容（C2）濾波，此電源輸出為直流+9V。

電路接入+9V電源后，當(dāng)電路通電時，第二電阻R2、第三電阻R3組成串聯(lián)分壓電路使電壓比較器IC2的同相輸入基準(zhǔn)電壓為4.5V；由R1和C3構(gòu)成RC延時電路，T= R1 C3，R1是延時微調(diào)電阻，控制電壓比較器的反向輸入基準(zhǔn)電壓。當(dāng)電壓比較器同相輸入端電壓高于反向輸入端電壓時，電壓比較器輸出高電平使開關(guān)三極管S8050導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合。（當(dāng)繼電器線圈沒通電時動觸點1和靜觸點3處于常開狀態(tài)；當(dāng)繼電器線圈通電時動觸點1和靜觸點3之間由常開狀態(tài)轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)。）當(dāng)R1給C3充電過程中，此過程中電壓比較器的反相輸入端的基準(zhǔn)電壓慢慢升高，當(dāng)電容C1兩端電壓充電至4.5V以上時，此時電壓比較器同相輸入端電壓小于反相輸入端電壓，電壓比較器輸出低電平，從而繼電器線圈失電釋放。

本設(shè)計可以調(diào)節(jié)R1的大小可改變繼電器閉合時間。（R1阻值增大延時時間增長。一般空調(diào)通電時內(nèi)部電路復(fù)位時需0.3S）。

4.重要技術(shù)難點

4.1主控板信號完整性設(shè)計

信號在傳輸路徑上的質(zhì)量，傳輸路徑可以是普通的金屬線，可以是光學(xué)器件，也可以是其他媒質(zhì)。信號具有良好的信號完整性是指具有所必需達到的電壓電平數(shù)值。差的信號完整性不是由某一單一因素導(dǎo)致的，而是板級設(shè)計中多種因素共同引起的，所以信號完整性設(shè)計是電路板可靠運行的關(guān)鍵因素。

4.2主控板的抗干擾設(shè)計

干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號如：雷電、繼電器、可控硅、電機、高頻時鐘等都可能成為干擾源。傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳播路徑是通過導(dǎo)線的傳導(dǎo)和空間的輻射。敏感器件，指容易擾的對象。

抗干擾設(shè)計的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的抗干擾性能。

5.結(jié)束語

本設(shè)計可以在自動啟動空調(diào)的同時，不需要人工干預(yù)，控制器中僅采用常用電子元件，且設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，工作安全可靠。

參考文獻：

第6篇：電壓比較器范文

關(guān)鍵詞：DC/DC轉(zhuǎn)換器；誤差放大器；軟啟動；斜坡補償；PWM比較器

Design of A High-efficient PWM

Control Circuit Application for DC/DC Converter

CHEN Cheng，WANG Hui-fang，XU Xiang-zhu，ZHOU Ze-kun，ZHANG Bo

（State Key Lab of Electronic Thin Films and Integrated Device, University

of Electronic Science & Technology of China, Chengdu, 610054, China）

Abstract: A High-efficient PWM control circuit which is applied to DC/DC converter is presented in this paper. Based on current-mode control, good transient response has been realized in wide range. Superimposed signal of slope compensation and error amplifier output is compared with the signal of current sense, then produce a duty cycle to control the power transistor off. Meanwhile, This PWM control circuit combine error amplifier with soft-start, which realize the voltage of output smooth and steady increase. It is effective to reduce input current and output voltage overshoot, and protect the system security.

Key words: DC/DC converter; error amplifier; soft-start; slope compensation; PWM comparator

1 引言

DC/DC轉(zhuǎn)換器因其低靜態(tài)電流、高效率和體積小的優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備。隨著集成電路的發(fā)展，應(yīng)用廣泛的筆記本電腦、手機、PAD等便攜式設(shè)備對電源管理芯片體積、轉(zhuǎn)換效率、可靠性的要求越來越高。PWM控制電路的設(shè)計直接關(guān)系到DC/DC轉(zhuǎn)換器的性能，因此設(shè)計出高效的PWM控制電路至關(guān)重要[1]。

本文根據(jù)參考文獻[2]的斜坡補償原理及轉(zhuǎn)換器功能要求，結(jié)合工程實際，設(shè)計出了一款應(yīng)用于DC/DC轉(zhuǎn)換器PWM控制電路（如圖1所示）。電路主要包括功率管M1和M2、儲能電感L、輸出電容C、反饋電阻網(wǎng)絡(luò)（R1和R2）以及PWM控制電路。PWM控制電路實現(xiàn)整個系統(tǒng)的反饋控制，包括誤差放大器（ Error Amplifier, EA）、軟啟動、電流采樣電路、振蕩器、PWM比較器、基準(zhǔn)源電路和驅(qū)動電路等。文獻[2]中是斜坡補償信號與電流采樣信號疊加，然后與EA輸出信號比較，促使PWM比較器的反轉(zhuǎn)，從而控制功率管的通斷。而本文采用的是斜坡補償信號與EA輸出進行疊加，疊加得到的信號與電流采樣信號比較，進而控制PWM比較器的反轉(zhuǎn)，有效地實現(xiàn)了功率管M1、M2的通斷時長，對電感進行充放電來得到穩(wěn)定的輸出電壓，保證了PWM控制電路的高效。

本文第二節(jié)將介紹該PWM控制電路的重點模塊的具體電路及其工作原理；第三節(jié)分析仿真結(jié)果，第四節(jié)給出最后的結(jié)論。

2實際電路分析

2.1誤差放大器

在DC/DC 轉(zhuǎn)換器中，誤差放大器是輸出電壓檢測模塊的一部分，它主要用于將反饋信號VFB與基準(zhǔn)電壓VREF進行比較，并輸出誤差放大信號后級PWM 比較器，與電流采樣信號進行比較，從而產(chǎn)生一個脈沖以確定功率管通斷時長[3]。

誤差放大器的實際電路如圖2所示，該誤差放大器是一個三端輸入的兩級運放，采用套筒式結(jié)構(gòu)。三個輸入端由兩個正端（SS,VREF）和一個負端（VFB）組成。EA輸出由RC和CC組成的系統(tǒng)補償電路，對環(huán)路進行補償。誤差放大器的輸出端由限壓電路進行鉗位，使得其在允許的范圍內(nèi)變化。限壓電路有一個上拉電路和一個下拉電路。

上拉電路由MN9、MN10、MN11、MN12、MP10和MP11組成，其中MN9、MN10、MP10和MP11組成一個電流比較器。正常情況下，電流比較器上路MP10、MP11流過的電流小I1，下路MN9和MN10流過的電流和I2+I3大，為了維持電流平衡，迫使MN9和MN10工作在線性區(qū)，使得節(jié)點VA電位下降，從而MN12不開啟，EA輸出端Ve電位不被拉高。當(dāng)輸出端Ve電位較低時，電流比較器中上路I1大，下路電流和I2+I3小，迫使MP10、MP11工作在線性區(qū)來保持電流平衡，節(jié)點VA電位抬高即MN12柵電位被拉高，這樣MN12導(dǎo)通，由于Vbias1是高電平MN11始終開啟，EA輸出端Ve電位被拉高。

下拉電路由MP12、MN13和MN14三個管子組成的，正常情況下，Ve端電位不是很高，偏置電壓Vbias2較高，MP12不開啟，由于Vbias3較高MN13始終開啟，所以節(jié)點VB電位被拉低，從而MN14不開啟，這樣不對Ve電位拉低。當(dāng)Ve電位較高時，MP12導(dǎo)通，Ve高電位送進來，節(jié)點VB電位抬高即MN14柵電位升高，這樣MN14開啟，將其漏端電位拉低，即把EA輸出端Ve電位拉低。

由圖2中的誤差運放和系統(tǒng)補償電路產(chǎn)生一個主極點ωp 1=1/ROCC（RO為誤差放大器的輸出電阻），次極點ωp 2=1/RCC1，零點ωZ 1=1/RCCC。主極點ωp 1處的頻率很低，次極點ωp 2和零點ωZ 1位于較高頻處，合理設(shè)置主次極點以及零點的位置，可以增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

DC/DC轉(zhuǎn)換器的環(huán)路中，也有一個極點 ωp 3=1/RLOADCout，和一個零點ωZ 2=1/RESRCout（RESR為輸出電容的Cout寄生電阻）。由于誤差放大器的輸出電阻RO很大，所以ωp 1為整個系統(tǒng)的主極點。同時，調(diào)節(jié)誤差放大器輸出處的次極點ωp 2來抵消RESR產(chǎn)生的零點ωZ 2來改善系統(tǒng)的相位裕度。

2.2 軟啟動電路

DC/DC轉(zhuǎn)換器是通過將誤差信號轉(zhuǎn)換成占空比驅(qū)動功率管而工作的，在啟動階段，誤差放大器處于非平衡狀態(tài)，使得環(huán)路處于100%占空比工作，因此會有很大的浪涌電流灌入輸出電容，使得輸出電壓產(chǎn)生較大的過沖，浪涌電流也有可能損耗功率管和其它器件[4]。因此，DC/DC轉(zhuǎn)換器中加入軟啟動電路可以避免上述現(xiàn)象發(fā)生，軟啟動是通過限制占空比或限制開關(guān)電流來消除浪涌電流，防止輸出電壓過沖。

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本文的軟啟動電路是通過限制占空比來實現(xiàn)輸出電壓平滑穩(wěn)定上升，其實際電路如圖3所示，其中CSS是軟啟動外掛電容。Ibias是基準(zhǔn)鏡像過來的能使cascode結(jié)構(gòu)電流源MP 19、MP 20和MP 21、MP 22和MP 23、MP 24產(chǎn)生較恒定的電流。芯片上電時，SSCTRL是低電平，通過INV 1、INV 2兩次反相后，作用在MP 25和MN 40上，使得MP 25開啟同時MN 40關(guān)閉，這樣從MP 21、MP 22流出來的電流I1給CSS充電，節(jié)點SS電壓從零緩慢上升。當(dāng)SS電壓上升到大約兩個閾值電壓時，MN 43開啟， MP 23、MP 24、MN 43、MP 26、MN 44形成電流通路，MN 43漏端電位被拉低，通過INV 3后SSOVER由低翻高。當(dāng)環(huán)路出現(xiàn)異常時，SSCTRL會翻轉(zhuǎn)為高，MN 40開啟同時MP 25關(guān)閉，MP 19、MP 20流入MN 41的電流鏡像給MN 42，CSS將電流I2通過MN 40、MN 42放電到地，SS電壓逐漸降低。

對圖3所示的軟啟動電路，充電電流和放電電流滿足：

CU=∫I（t）dt （4）

其中C為CSS的大小，U為CSS兩端電壓變化值，（t）為充放電電流瞬時值，t為充放電時間。

軟啟動時，誤差放大器中SS和VFB比較，VREF不起作用，由于SS和VFB差壓小，產(chǎn)生較小的占空比，所以誤差放大器控制輸出電壓緩慢上升。隨著SS和VFB上升，VREF慢慢地起比較作用。當(dāng)VFB上升到VREF值左右時，SS端電位繼續(xù)上升，慢慢地失去比較作用，表明軟啟動完成，輸出電壓上升到正常值。最終VFB和VREF比較，電路正常工作。

2.3 補償疊加及電流采樣電路

在設(shè)計DC/DC轉(zhuǎn)換器時，通?？梢圆捎玫耐負溆须妷悍答伜碗娏鞣答亙煞N控制模式[2,5]。本文的DC/DC轉(zhuǎn)換器環(huán)路結(jié)構(gòu)采用的是電流控制模式。由于電流控制模式存在抗干擾能力差的缺點，我們又采用斜坡補償消除噪聲干擾，以期使系統(tǒng)工作在穩(wěn)定狀態(tài)。疊加電路及電流采樣電路如圖4所示。

振蕩器產(chǎn)生一個斜波信號VRAMP作用在MN 15上，把電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號。通過MP 13鏡像，斜波電流IRAMP轉(zhuǎn)移到MP 14上。同樣，誤差放大器的輸出電壓Ve作用在MN 16上，產(chǎn)生一股電流Ie。兩股電流疊加（即Ie -IRAMP）后得到Im，該電流流過電阻R5產(chǎn)生電壓Vm送到PWM比較器，和電流采樣信號比較，PWM比較器輸出一個控制占空比的邏輯信號VPWML。

3.4 PWM比較器

PWM比較器把誤差放大器輸出與斜坡補償疊加后的信號和電流采樣信號進行比較，當(dāng)采樣電路的電流在檢測電阻上產(chǎn)生的電壓達到疊加后的電流在電阻上產(chǎn)生的電壓時，PWM比較器的輸出就會發(fā)生翻轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一個很窄的脈沖信號，控制功率管通斷 [6]。

本文設(shè)計的PWM比較器如圖5所示，VSSP是一個相對Vin的低電平。電流源采用cascode結(jié)構(gòu)，偏置電流模塊中電流I流過MN 19、MN 20后通過鏡像給PWM比較器各個部分提供電流源。全差分放大器中，R8、R9是不匹配的電阻，MN 20、MN 24是匹配的，這樣設(shè)計的目的是放大后面比較器需要的輸入信號，起到加快比較器翻轉(zhuǎn)的作用。放大的差動信號輸入到源極跟隨器MN 25、MN 26中，通過電平移位，再輸入到比較器中。比較器輸出一個邏輯信號，通過反相器反相。輸出級中給MP 18、MN 38提供一個初始低電平，使得PWM比較器剛開始就輸出一個邏輯高電平VPWML。當(dāng)PWM比較器翻轉(zhuǎn)后，輸出一個邏輯低電平VPWML。整個PWM比較器的增益AV不難得出：

3仿真結(jié)果及分析

3.1誤差放大器

圖6為誤差放大器帶系統(tǒng)補償電路的增益和相位裕度曲線圖，其中g(shù)ain和phase margin分別代表誤差放大器開環(huán)狀態(tài)下的增益和相位裕度。從圖中容易看出，開環(huán)狀態(tài)下，誤差放大器的增益達到50db，并且3db帶寬100Hz。并且從圖中可以看出電路有一個主極點和一個零點位于低頻處，主極點在100Hz處，零點大約在10KHz處。

3.2軟啟動電路

圖7為軟啟動過程中占空比變化曲線。由圖中可以看出，軟啟動與誤差放大器結(jié)合有效控制占空比緩慢增加，進而實現(xiàn)輸出電壓較平穩(wěn)上升。

圖8中Vout、IL分別為輸出電壓和電感電流隨時間變化曲線，不難看出軟啟動很好控制了輸入電流和輸出電壓過沖，實現(xiàn)了輸出電壓緩慢平穩(wěn)上升，直到輸出穩(wěn)定。當(dāng)負載電流由0A跳到3A時，輸出電壓有瞬間跌落和過沖，但很快就穩(wěn)定在恒定值。

3.3 補償疊加與電流采樣電路

補償疊加與電流采樣電路的波形如圖9所示，其中，SW、VS、VM和 RAMP分別為占空比波形、電流采樣波形、疊加輸出波形和斜坡補償波形。在上管功率管關(guān)閉時，采樣點已沒有電流信號,其電壓等于電源電壓。從圖中波形可以看出，已經(jīng)很好的實現(xiàn)了對采樣電流信號的斜坡補償。

3.4 PWM比較器

圖10 為PWM比較器增益曲線，從圖中可以看出其增益達到120db以上，3db帶寬1MHz，單位增益帶寬將近1GHz，具有較快反應(yīng)速度，滿足了系統(tǒng)要求。圖11為PWM比較器整體仿真，當(dāng)輸入端VM與VS碰撞時，輸出VPWML就翻轉(zhuǎn)，起到了及時控制功率管通斷的作用。

4結(jié)論

本文對比了文獻[2]中補償結(jié)構(gòu)，提出了一種用于DC/DC轉(zhuǎn)換器的高效PWM控制電路。詳細分析了誤差放大器、軟啟動電路、斜坡疊加和電流采樣電路、PWM比較器。其中，誤差放大器輸出采用限壓結(jié)構(gòu)和軟啟動結(jié)合在一起，實現(xiàn)了輸出電壓平滑穩(wěn)定上升，防止了輸入電流和輸出電壓過沖現(xiàn)象；斜坡補償信號與誤差放大器的輸出疊加，再與電流采樣信號進行比較，促使PWM比較器產(chǎn)生一個控制功率管通斷的脈沖信號，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定。

參考文獻

[1] 廖敏, 胡永貴. 一種高效降壓型DC/DC變壓器控制電路的設(shè)計[J].微電子學(xué), 2010, 40（3）, 400-405.

[2] 徐祥柱, 王易, 陳程. 一種DC/DC斜坡補償電路的設(shè)計[J]. 中國集成電路, 2011, 20（7）, 31-36.

[3] Ke-Horng Chen, Hong-Wei Huang, and Sy-Yen Kuo.Fast-Transient DC-DC Converter With On-Chip Compensated Error Amplifier IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS, 2007, 54（12）, 1150-1154.

[4] 李演明, 來新泉, 袁冰, 葉強, 賈新章. 一種DC/DC開關(guān)電源片上軟啟動電路[J]. 半導(dǎo)體學(xué)報, 2008, 29（6）, 1210-1215.

[5] Kimio SHIBATA and Cong-Kha PHAM. A Compact Adaptive Slope Compensation Circuit for Current-Mode DC-DC Converter[C]//Circuits and Systems. Pairs, 2010:1651-1654.

[6] Yie-Tone Chen and Cing-Hong Chen . A DC-DC Buck Converter Chip with Integrated PWM/PFM Hybrid-Mode Control Circuit[C]//Power Electronics and Drive Systems .Taipei, 2009:181-186.

作者簡介

陳程，碩士研究生，主要從事模擬集成電路與功率集成電路的研究設(shè)計。

張波，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事功率半導(dǎo)體技術(shù)、電源管理集成電路及專用集成電路的研究設(shè)計。

第7篇：電壓比較器范文

研制背景：

在儀表自動化控制系統(tǒng)中，普遍采用PLC（可編程邏輯控制器）控制設(shè)備，該設(shè)備的各個輸入輸出端口模塊與現(xiàn)場設(shè)備的連接回路通常都是通過一個保險絲來連接（主要是為了保護PLC設(shè)備的安全），尤其是一些開關(guān)量輸入輸出回路，一旦該保險絲因為各種原因被熔斷（例如雷擊或者在常規(guī)測試過程中不小心造成回路短路或接地），及不易被人發(fā)現(xiàn)，以開關(guān)量輸入回路為例（如圖一），當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出開關(guān)閉合指令后，PLC開關(guān)量輸入模塊接收不到24V指令信號，因此就會嚴重影響整個控制系統(tǒng)的安全運行。為此研制了該裝置，加裝在PLC設(shè)備機柜內(nèi)，時刻監(jiān)視每個保險絲的通斷狀態(tài)，當(dāng)某個回路保險絲熔斷后，就會立即發(fā)出報警信號，通知維護人員立即維護。

圖一 、PLC設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備連接示意圖

設(shè)計思路

從圖一可見，當(dāng)保險絲未熔斷時，接線端子排上連接保險絲的一端有24V電壓存在，當(dāng)保險絲熔斷后，接線端子排上連接保險絲的一端24V消失，因此就可以根據(jù)端子排上的24V電壓的有和無來判斷保險絲是否熔斷。單路基本電路如圖二所示。

圖二、單路基本電路

核心部件采用LM339比較器集成電路，當(dāng)保險絲Fuse1未熔斷時，LM339的同相輸入端（7腳）電壓（8V）高于反相輸入端（6腳）電壓（5.5V）,比較器LM339輸出（1腳）為開路狀態(tài)（因LM339為集電極開路輸出型），指示燈DS1不亮，D1截止，Q1截止，繼電器J1不動作。當(dāng)保險絲Fuse1熔斷后，LM339的7腳電壓（0V）低于6腳電壓（5.5V）,1腳電壓為0V，此時指示燈DS1點亮，D1、Q1導(dǎo)通，J1動作，從P1送出短路信號，P2送出24V電壓信號，去啟動遠端有人值守的報警器。

因此就可以采用多個比較器單元，通過二極管與門D1-D12組合到一起，來同時監(jiān)視多個保險絲的完好狀態(tài)，

整體電路原理（如圖三所示）：

本電路主要采用的核心部件是電壓比較器集成電路LM339，每一塊集成電路里有四個比較器單元，在這里我們采用了三塊集成電路，一共可以監(jiān)視十二個回路的保險絲狀態(tài)。

本電路從P2端口接入24V工作電壓，每個比較器單元的反相輸入端都接到R37和R38的分壓電路，使每個反相輸入端的電壓固定為5.5V。每個比較器單元的同相輸入端通過R1-R12和R25-R36利用P1端口接到PLC機柜內(nèi)連接保險絲的端子排的相應(yīng)端子。R13-R24為每個同相輸入端的下偏置電阻。

當(dāng)PLC機柜內(nèi)保險絲未熔斷時，每個同相輸入端的電壓為8V，高于反相輸入端電壓5.5V，因此，每個比較器單元的輸出為開路狀態(tài)，D1-D12都處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管Q1截止，蜂鳴器Y1不鳴響，繼電器K1不動作，發(fā)光二極管DS1-DS12都不點亮。

當(dāng)PLC機柜內(nèi)某個保險絲熔斷后，該比較器的同相輸入端電壓為0V，低于反相輸入端電壓5.5V，因此該比較器的輸出為OV，DS1-DS12當(dāng)中連接至該比較器輸出端的發(fā)光二級管點亮，指示為某個保險絲熔斷，同時D1-D12當(dāng)中連接至該比較器輸出端的二級管導(dǎo)通，三極管Q1導(dǎo)通，蜂鳴器Y1鳴響，繼電器K1動作，通過P3端口送出24V電壓，通過P4端口送出一短路信號。

P3和P4的作用是把報警信號延伸到有人值守的地方，去啟動遠端的報警器鳴響，提醒維護人員。電阻R54可根據(jù)遠端報警裝置的要求來選取，在此暫定為1K。

開關(guān)S1-S12的作用為：當(dāng)PLC機柜內(nèi)需要監(jiān)視的保險絲不足12個時，把多余的輸入端子通過S1-S12閉合接至24V，來屏蔽掉不需要的輸入端子。

發(fā)光二極管DS13，為本裝置的電源指示燈，當(dāng)24V電源接通后，該燈點亮。

主要元件選擇

電阻：所有均采用1/4W金屬膜電阻

比較器：LM339

開關(guān)S1-S12：采用腳距為2.54mm排針，加短路帽

保險F1：100mA自恢復(fù)保險

繼電器J1：HK19F-DC 24V

蜂鳴器：24V-Ф12mm

本裝置的特點：

本裝置的接入，對原來的PLC設(shè)備幾乎沒有影響，從電路可見，由于采用高輸入阻抗集成電路，

對監(jiān)視點的影響僅決定于輸入偏置電阻，在此我們選用的偏置電阻很大，可以計算出來對檢測點的分流僅為8uA。

能夠直觀顯示某個保險絲被熔斷

體積小，12.5mm×80mm×25mm

監(jiān)測路數(shù)多，便于安裝

自身功耗低，靜態(tài)電流小于20mA，發(fā)生報警時最大電流小于100mA

制作安裝

根據(jù)整體電路原理圖，制作印刷電路板

在印刷電路板上焊接所有電子元件

在塑料殼上相應(yīng)位置打孔，把焊接好的印刷電路板裝在一個塑料殼內(nèi)（如圖四、圖五所示）

圖四、印刷電路板放在塑料殼內(nèi)

圖五、整體外觀圖

4、如果被監(jiān)視的保險絲不足12個，用短路帽把不用的輸入端屏蔽掉

5、在每個指示燈旁貼上對應(yīng)某個被監(jiān)視的保險絲的標(biāo)簽

6、在PLC機柜內(nèi)合適的位置固定該裝置，連接相應(yīng)的連線

7、如果被監(jiān)視的保險絲超過12個，可以增加多個這樣的裝置

8、本裝置的24V供電電源，要從PLC機柜內(nèi)的主電源引出或采用獨立電源

七、模擬調(diào)試

1、接通24供電電源，電源指示燈應(yīng)該點亮

2、各輸入端懸空時，所有報警指示等點亮，蜂鳴器鳴響，用萬用表測量P3端口有24V電壓，P4端口為短路狀態(tài)

3、把某一輸入端用短路帽接通時，對應(yīng)的報警指示燈熄滅

第8篇：電壓比較器范文

1　引言

美國CMC半導(dǎo)體公司推出的單片PFC＋PWM控制器CM68xx和CM69xx系列產(chǎn)品，由于采用了LETE（上升沿調(diào)制PFC／下降沿調(diào)制PWM）和TM（增益調(diào)制技術(shù)）等專利技術(shù)?從而使CM68xx和CM69xx這兩種系列芯片的增升電容可以做到非常小，從而節(jié)省無功功耗和元件成本。另外，也可提供全面保護（如電壓保護、過壓保護、過流保護、短路保護及過熱保護等）功能，其主動式的PFC（功率因子校正）可使功率因子接近1。CM68xx系列和CM69xx系列涵蓋了從50W到5000W的應(yīng)用，這使得它們可以廣泛地應(yīng)用于PC電源、空調(diào)、大屏幕彩電、監(jiān)視器、UPS、AC adaptor等眾多需要開關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域。CM6800與CM6903的軟啟動電流僅為100μA，其中CM6800采用DIP16封裝，CM6903為SIP9封裝，它們均具有極高的性價比。本文僅介紹大功率產(chǎn)品CM6800的結(jié)構(gòu)、特點及應(yīng)用。

2 CM6800／1的主要特點

CM6800／1內(nèi)含脈寬調(diào)制控制器，能促進小型低成本大容量電容在開關(guān)電源設(shè)計中的應(yīng)用。同時該產(chǎn)品還可降低電力線路負載，減小場效應(yīng)管的應(yīng)力，從而設(shè)計出完全符合IEC－1000－3－2規(guī)范的開關(guān)電源產(chǎn)品。

CM6800／1的主要特性如下：

PWM部分添加了反向限流；

23V Bi－CMOS處理；

圖2

    通過VIN OK可保證以2．5V而不是1．5V運作PWM；

具有同步的前沿PFC及后沿PWM；

為超快PFC響應(yīng)提供有高轉(zhuǎn)換率誤差放大器；

具有低啟動電流(100μA type．)和低工作電流(3．0mA type．)特性；

低THD、高PF；

利用PFC與PWM之間的存儲電容可減小紋波電流；

    具有平均電流控制模式，同時具有連續(xù)或非連續(xù)工作模式的boost型前沿PFC；

內(nèi)含VCC OVP 比較器，可低功率檢測；

PWM電路既可以采用電流模式，也可以采用電壓模式工作；

可通過電流反饋增益調(diào)節(jié)器改善電路的噪聲影響；

內(nèi)部含有斷電保護、過壓保護、欠壓鎖定(UVLO)、軟啟動及電壓參考電路。

3　CM6800／1的引腳功能及參數(shù)

3．1 引腳功能

CM6800／1電源控制器具有SOP－16（S16）和PDIP－16(P16)兩種封裝形式，兩種封裝的工作溫度范圍均為－40℃～＋125℃，圖1所示是CM6800／01的引腳排列圖。表1給出了它們各引腳功能及該腳的工作電壓。

表1 CM6800/1引腳功能及工作電壓

引腳編號名  稱引腳說明工作電壓Min.Typ.Max.Unit1IEAOPFC電流誤差放大器輸出0　4.25V2IACPFC增益控制參考輸入0　1mA3ISENSEPFC限流比較器的電流監(jiān)測輸入-5　0.7V4VRMSPFC RMS線上的電壓補償輸入0　6V5SSPWM軟軟啟動電容的連接點0　8V6VDCPWM電壓反饋輸入0　8V7RMP1（RTCT）振蕩器頻率設(shè)定，可由外部RTCT電路設(shè)定頻率1.2　3.9V8RMP2(PWM RAMP)當(dāng)采用電流模式時，該引腳為測試電流輸入；當(dāng)采用電壓模式時，該引腳為從PFC輸出的PWM輸入（斜坡電壓）0　6V9DC ILIMITPWM限流比較器輸入0　1V10GND接地腳

11PWM OUTPWM驅(qū)動信號輸出0　VccV12PFC OUTPFC驅(qū)動信號輸出0　VccV13VCC芯片正電源101520V14VREF內(nèi)部7.5V參考電壓緩沖輸出端　7.5　V15VFBPFC電壓誤差放大器輸入02.53V16VEAOPFC電壓誤差放大器輸出0　6V

3．2 主要參數(shù)

CM6800／1的主要參數(shù)如下：

器件最高工作電壓Vcc為23V；

PFC最大輸出電流為1A；

PWM最大輸出電流為1A；

IAC最大輸入電流為1mA；

IREF最大輸入電流為10mA；

PFC、PWM的輸出電壓范圍均為(GND－0．3)～(VCC＋0．3)V；

IEAO 腳的電壓為0～4．5V；

    片內(nèi)振蕩器的振蕩頻率：66～75．5kHz(TA＝25℃)；

PFC占空比范圍為0～95％；

PWM占空比范圍為0～49．3％；

軟啟動電流典型值為100μA；

操作電流典型值為3．0mA；

欠壓鎖定門限電壓典型值為13V。

圖5

4　CM6800／1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理

CM6800／1的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，它由一個平均控制電流以及連續(xù)的boost同步前沿PFC和后沿PWM組成，其中PWM既可用于電流模式又可用于電壓模式。而在電壓模式中，與PFC輸出相接的前饋控制電路可改善PWM的線性控制規(guī)則；在電流模式中，PWM通常用下降沿（后沿）調(diào)制方式，而PFC則用上升沿（前沿）調(diào)制。這種前、后沿調(diào)制專利技術(shù)的運用使得PFC的誤差放大器具有較寬的帶寬，而且能夠有效地減小與PFC DC端相連的電容的尺寸。

CM6800／1具有功率因數(shù)校正和大量的保護功能，其中包括軟啟動、PFC過壓保護、峰值電流限制、斷電保護、占空比限制及欠壓鎖定等。

由圖2可知，PFC部分由增益調(diào)節(jié)器、電壓誤差放大器、電流誤差放大器、過壓比較器、PFC限流比較器、電壓參考電路及振蕩器等組成。其中增益調(diào)節(jié)器是PFC的主要部分，它可以對干線電壓波形、頻率、RMS線上電壓、PFC輸出電壓以及整個電流反饋的響應(yīng)進行控制。PWM部分由脈寬調(diào)制器、PWM限流比較器、VIN OK比較器、PWM控制（RAMP2）電路（電流模式及電壓模式）、軟啟動電路、占空比限制電路及直流限流比較器等組成。這一部分最重要的問題是和PFC部分的內(nèi)部同步問題，其同步特性簡化了PWM的補償電路，它主要靠PFC的輸出電容（即PWM輸入電容）來對紋波進行控制，而且PWM的工作頻率與PFC相同。

圖6

    CM6800／1突出的優(yōu)點是采用了同步的前沿PFC和后沿PWM調(diào)制技術(shù)。PWM的后沿調(diào)制是在系統(tǒng)時鐘的后沿開關(guān)將要接通時進行的。其方法是將誤差放大器的輸出和調(diào)制的斜坡電壓進行比較，然后在開關(guān)接通期間確定其后沿調(diào)制的有效占空比，圖3所示是其后沿調(diào)制示意圖。而前沿調(diào)制是在系統(tǒng)時鐘的前沿開關(guān)斷開時進行的，其方法是當(dāng)調(diào)制斜坡電壓達到誤差放大器輸出電壓時，開關(guān)接通，并在開關(guān)斷開期間確定前沿調(diào)制的有效占空比，圖4所示是其前沿調(diào)制原理示意圖。

這種控制技術(shù)的優(yōu)點之一是只需要一個系統(tǒng)時鐘，開關(guān)1（SW1）斷開和開關(guān)2（SW2）接通可在同一瞬間將瞬時的“no－load”周期減至最小，從而通過開關(guān)作用得到較低的紋波電壓?同時在同步開關(guān)作用下減小前端的紋波電壓。采用這種方法，可將120Hz的PFC的輸出紋波電壓改善30％。

第9篇：電壓比較器范文

【關(guān)鍵詞】雙電源；控制系統(tǒng)；負載

1.引言

當(dāng)今社會，電子技術(shù)快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，許多的電子產(chǎn)品都離不開電源，而對電源的要求也越來越高，電源的研發(fā)也是現(xiàn)在人們關(guān)注的問題之一。電源輸出電流按比例對負載供電控制系統(tǒng)的設(shè)計，以DC/DC并聯(lián)降壓電源為基礎(chǔ)研究并聯(lián)的降壓模塊的電流自動分配問題，該系統(tǒng)能使24V電壓通過降壓電路輸出8V電壓，并對負載進行供電，當(dāng)總電流達到一定條件時，實現(xiàn)電流按預(yù)先設(shè)定的比例進行自動分配。該系統(tǒng)的具有一定實用性。

2.系統(tǒng)工作原理

并聯(lián)雙電源輸出電流按比例對負載供電控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，該系統(tǒng)由電源模塊、電壓采樣模塊、電壓放大模塊、電壓比較模塊等組成。系統(tǒng)由兩個DC/DC降壓電源對共同對負載進行供電，當(dāng)負載電流低于1.6A時，系統(tǒng)使兩個電源的電流自動按1：1的比例對負載供電；當(dāng)負載電流超過1.6A時，兩個電源模塊的電流自動按1：2對負載供電。本系統(tǒng)通過電壓進行采樣模塊對負載電流采樣獲得隨負載電流變化的電壓，通過信號放大模塊對采樣電壓進行放大，放大后的采樣電壓送入電壓比較模塊與基準(zhǔn)電壓進行比較，使電壓比較器按設(shè)定的負載電流（即是否高于1.6A）輸出高低電平，利用輸出的高低電平控制繼電器工作，選擇兩個電源降壓支路，從而實現(xiàn)使電源電流自動據(jù)負載電流的變化按設(shè)定的比例即：負載電流低于1.6A時，兩個電源模塊自動按1：1的比例對負載供電；當(dāng)負載電流超過1.5A時，兩個電源的電流自動按1：2對負載供電。

3.電路模塊

3.1　電源電路模塊及工作原理

電源電路模塊原理圖如圖2所示，LM2596芯片是一種降壓型電源集成電路，它輸出的驅(qū)動電流是3A，具有負載調(diào)節(jié)特性，該電路的外接元件很少，只需要7個外接元件，極大地簡化了降壓電路的設(shè)計。該電路是通過控制脈寬來達到降壓效果。在電路中，我們選擇SK36續(xù)流二極管來使輸出端形成回路。輸出電壓的計算可由下式給出：

，其中：VREF=1.23V，

改變分壓去路或的阻值可改變電壓的同時，還可以改變兩個并聯(lián)電源對負載供電電流的比例。本系統(tǒng)兩個并聯(lián)電源按預(yù)先設(shè)定的負載電流，自動改變對負載供電電流的比例是通過對負載電流取樣獲得的電壓處理后產(chǎn)生的高低電平，利用高低電平來控制降壓支路中的繼電器從而選擇和二者中的一個實現(xiàn)。

3.2　采樣及信號放大模塊及工作原理

采樣和信號放大模塊原理圖如圖3所示，選取一個比較小的電阻對負載支路中的電流進行采樣，將采樣獲取的電壓輸入到LM358芯片的輸入端，通過放大電路對采樣電壓進行放大，使輸出電壓達到電壓比較電路的要求。

3.3　電壓比較模塊

電壓比較模塊原理圖如圖4所示，將經(jīng)圖2.2采樣及信號放大模塊放大的電壓信號輸入LM393芯片的輸入端，通過電壓比較電路，與參考電壓進行比較，輸出高低電平信號，經(jīng)三極管構(gòu)成的放大電路放大后送去控制繼電器工作，實現(xiàn)通過繼電器工作來選擇電源模塊降壓支路，以達到電流按比例分配。

4.主要元件介紹

4.1　LM2596芯片

LM2596是一個開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，是用來作為降壓型電源管理單片集成電路，輸出的驅(qū)動電流是3A，同時具負載調(diào)節(jié)特性?？梢暂敵?.2V～37V之間的各種電壓。該元件與低頻開關(guān)調(diào)節(jié)器相比較，能使用更小規(guī)格的濾波元件來濾波。該器件只需7個外接元件，也可以使用通用的標(biāo)準(zhǔn)電感，這就使LM2596的使用效果更加好，極大地簡化了電路的設(shè)計。

LM2596芯片的主要特色有以下幾個方面：它的最大輸出電流是3A，而最高輸入電壓是40V，輸出電壓有3.3V、5V、12V及（ADJ）幾種，它最大輸出電壓37V，該芯片的震蕩頻率是LM2596芯片的主要特色有以下幾個方面：它的最大輸出電流是3A，而最高輸入電壓是40V，輸出電壓有3.3V、5V、12V及（ADJ）幾種，它最大輸出電壓37V，該芯片的震蕩頻率是150KHZ，而轉(zhuǎn)換效率是75%至88%，不同電壓輸出時的轉(zhuǎn)換效率有所不同，工作溫度范圍是-40℃至+125℃，它的工作模式是低功耗模式和正常模式，也可以外部進行控制，工作模式控制是TTL電平相容，所需外部組件很少，具有器件保護功能，即熱關(guān)斷及電流限制。它的封裝形式有TO-220（T）和TO-263（S）兩種。

4.2　LM358芯片

LM358內(nèi)部有兩個高增益、獨立的、內(nèi)部頻率補償?shù)倪\算放大器，該芯片主要適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，它也適用于雙電源工作模式。該芯片的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運算放大器的場合。LM358的內(nèi)部頻率補償：直流電壓增益高約100dB，單位增益頻帶寬約為1MHz，電源電壓范圍寬：單電源為3至30V；雙電源為±1.5至±15V，低功耗電流，而且適合于電池供電。

4.3　LM393芯片

電壓比較器是對輸入信號進行比較的電路，是組成非正弦波發(fā)生電路的單元電路?；旧想妷罕容^器就是一個A/D轉(zhuǎn)換器，但這個A/D轉(zhuǎn)換器只有一個比特的輸出。電壓比較器有兩個輸入端，當(dāng)輸入端的電壓為一定的時候，我們稱它為參考電壓，另一輸入端電壓若高于參考電壓，輸出端就為高電平，輸入端電壓若低于參考電壓-，輸出端則為低電平。利用這一特性，電壓比較器可以用于監(jiān)測電壓的變化，并可以控制一個電路的開關(guān)。常用的電壓比較器有單限比較器、滯回比較器、窗口比較器、三態(tài)電壓比較器等。當(dāng)然，電壓比較器也可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運算放大器。我們也可用輸出電壓的高或低電平，表示兩個輸入電壓的大小關(guān)系。

4.4　SK36肖特基二極管

在電路中，我們要用到續(xù)流二極管，通常一般選擇快速恢復(fù)二極管或者肖特基二極管就可以了，用來把線圈產(chǎn)生的反向電勢通過電流的形式消耗掉，由此可見“續(xù)流二極管”并不是一個實質(zhì)的元件，它只不過在電路中起到的續(xù)流作用，經(jīng)比較，我們選擇貼片式SK36肖特基二極管作為續(xù)流二極管，續(xù)流二極管經(jīng)常和能夠儲能元件一起使用，防止電壓電流突變，提供通路。續(xù)流二極管并聯(lián)在電感兩端使用，電感可以經(jīng)過續(xù)流二極管給負載提供持續(xù)的電流，以免負載電流突變。當(dāng)LM2596內(nèi)部斷開時，不能持續(xù)供電的情況下，續(xù)流電路可以釋放掉線圈中儲存的能量，防止感應(yīng)電壓過高。

線圈有電流通過時，會在線圈兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當(dāng)線圈上的電流消失時，線圈上的感應(yīng)電動勢會對電路中的元件產(chǎn)生反向電壓。如果反向電壓高于元件的反向擊穿電壓時，會造成元件損壞。當(dāng)續(xù)流二極管并聯(lián)在線圈兩端時，如果流過線圈中的電流消失，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過續(xù)流二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉。從而保護了電路中的其它元件不被損壞。

5.系統(tǒng)測試

5.1　系統(tǒng)測試使用的儀器（如表1）

5.2　系統(tǒng)特性測試

兩個模塊并聯(lián)供電測量數(shù)據(jù)如表2。

6.結(jié)論

系統(tǒng)性能達了預(yù)期的設(shè)計要求，當(dāng)總電流低于1.7A時，兩個并聯(lián)電源的電流基本達到1：1，在總電流超過1.7A時，兩個并聯(lián)電源模塊的電流基本保持1：2。

但該系統(tǒng)還存在一定偏差，系統(tǒng)中的起跳電流是1.7A，只有總電流達到1.7A以上，兩個電源的電流才能基本達到1：2，兩電源對負載供電電流達到1：2時，調(diào)節(jié)減小負載，降低總電流，繼電器跳回常閉狀態(tài)，兩個并聯(lián)電源對負載的供電電流返回到1：1的比例的總負載電流不是1.7A，實測值比1.7A低一些。系統(tǒng)的特性還有侍于進一步完善。該系統(tǒng)有一定的實用價值。

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作者簡介：

吳東，現(xiàn)就讀于楚雄師范學(xué)院物理與電子科學(xué)系。