电源设计
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电源设计范文第1篇
关键词： 相控阵雷达； 灵敏度； 电源故障； 保护电路
中图分类号： TN86?34； TP277 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2013）10?0168?03
0 引 言
随着相控阵雷达技术的迅速发展，相控阵雷达技术被广泛用于地面防御系统中。然而，在目前有源相控阵雷达中去掉了传统雷达中的大功率发射机电源，由原来的大功率发射机电源改为向各个T/R组件供电，雷达的二次电源数量明显增多， 电源系统越来越复杂，故障率明显增多。由于军用雷达常常工作在恶劣环境下，雷达电源的常见故障如过压、欠压、过热、短路、缺相等，往往难以避免[1]。因此，对雷达电源系统故障的快速定位、电源保护、故障报警成为获取电源故障信息，保证电源系统安全运行的关键。国内采用的保护技术，解决方案多数是在线路入口处设置断路器，当线路过压或欠压时切断线路，而当电压恢复正常时需手动使断路器复位[2]。本文在分析了相控阵雷达阵面电源的特点以及传统雷达电源保护电路基础上，设计了简单实用的雷达电源保护电路，实现了雷达一次电源故障中的过、欠压保护和二次电源缺相保护。该电源保护电路具有抗干扰能力强、灵敏度高等特点。可实现集成化自复位电源故障报警功能，提高了雷达电源系统的可靠性及灵敏度。
1 电源系统简介
雷达主电源系由康明斯30 kW柴油发电机组、总控配电机柜、50 kW变频发电机组（两台）与变频机控制柜、ATS切换柜、电力变压器、发电机组本机控制柜、通信及监控系统构成。在电源系统中，柴油发电机组与市电互为备份，当市电不能正常使用的时候开启柴油发电机对雷达系统进行工频供电，控制系统分为手动方式和自动方式（手动系统享有最高优先级）。系统结构如图1所示。
2 基本参数确定
2.1 门限电压定义
2.2.2 报警电路灵敏度
当输入电压采样问题成功解决后，此过程为，设计人员拿预先设定的保护基准电压与采样电压进行数值比较。[IC1B]输出低电平时异名端的电平比同名端高。当设计一个电源电压保护电路时，电源系统正常工作时需要重点考虑如下问题，送到[IC1B]的电压经过采样器分压电路之后，3脚的电压值必须低于的[IC1B]2脚的电压。（1脚为输出端，3脚为同名端，2脚为异名端）。只要采样得到的电压小于设置的基准电压，[IC1A]就会产生欠压保护信号，同理如果采样电压大于设置的基准电压，[IC1B]就会产生过压保护信号。需要注意设计人员在计算采样电压时，一定要同时考虑和分析过压与欠压基准电压值。
被检测电源经过整流电路后，就可以分别与被测电源基准电压进行比较，若被监测的电源电压均在正常工作的窗口电压之内，则系统工作正常无需要报警。如果被测电源突然出现故障（不论过压或欠压）比较电路的输出端便立即送出报警信号，以便在毫秒级内完成故障排除故障。
4 输入缺相保护电路设计原理
5 结 语
本文在分析了相控阵雷达阵面电源的特点以及传统雷达电源保护电路基础上，结合雷达电源系统的研制，设计了简单实用的雷达电源保护电路。该电路可实现雷达一次电源故障中的过、欠压保护和二次电源缺相保护。实际应用表明，该保护电路工作稳定可靠，灵敏度高，能够准确地对变频发电机组与柴油发电机组进行过、欠压报警，同时对阵面电源（二次电源）进行缺相保护，虚警率≤3%，故障报警率≥98%，故障隔离率≥96%，达到了对雷达电源保护的要求。
参考文献
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[6] 吴伟宾.一种三相电源逆相、缺相检测电路[J].电子产品世界，2012，19（5）：66?68.
电源设计范文第2篇
关键词:二次电源; 自激推挽; 串联调整; 抗干扰设计
中图分类号:TM91 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)13-0036-03
Design for Secondary Electric Source
WANG Peng-hui
(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)
Abstract: The quality of the secondary electric source on missile determines whether the intended functions of a missile can be implemented or not. The circuit frame is analyzed according to the design requirements. The hybrid electric source of self-oscillatory push-pull converter and serial voltage regulation circuit was adopted. The stability, anti-interference and reliability were designed attentively. The designed product works well. The design methodology in engineering has a very high practical value.
Keywords:secondary electric source; self-oscillatory push-pull; serial voltage regulation circuit; anti-jamming design
二次电源将弹上一次电源(热电池、涡轮电机等)所提供的+28 V直流电源变换成弹上探测系统、信息处理、驱动控制等分系统所需要的各种电压。电压质量的好坏,对不同部件工作的稳定性和可靠性将产生重要影响[1]。同时,由于弹上电源工作环境较为恶劣,在达到设计要求的同时,必须考虑电源工作温度环境、电磁兼容环境,同时保证较高的可靠性[2]。本文通过分析某产品弹上二次电源的设计要求,成功设计了某型二次电源,在性能满足要求的同时,达到了较高的稳定性、可靠性和抗干扰性。
1 设计分析
系统要求输出正电压有高压+150 V,低压+6 V,+12 V等,负压-6 V,-12 V等,高压供给探测系统,±6 V供给预处理电路,±12 V供给信息处理电路。因此高压150 V和±6 V要求电压稳定度高、输出纹波(峰峰值)低,同时要求较低的硬件成本。为了达到规定的要求,对高压输出、负电压输出部分前级采用DC/DC,后级采用线性串联调整电路;对低压输出的正电压直接采用线性串联调整稳压电路。
1.1 主电路分析
1.1.1 DC/DC
它激式变换器由振荡级和输出级组成,效率高、适用于大功率电源,但电路复杂、硬件成本高;自激推挽式变换器[3-4]结构简单、输出电压稳定、效率较高、硬件成本低、应用广泛。本设计中DC/DC部分采用自激推挽式变换器。
1.1.2 直流稳压电路
由于要求电压的稳定度高、输出纹波非常低,因此直流变换器后端必须采用稳压系数大、纹波抑制比高的滤波电路。但是,当对纹波要求较严时,采用多极滤波器不能达到很好的效果;通常情况下,需要采用直流稳压器[5]。本设计中采用串联调整晶体管稳压电路。
1.2 电磁兼容设计分析
电源的电磁兼容性设计主要指+28 V直流系统正常电压瞬变特性和正常工作稳态电压特性[6],通过合理设计宽范围电压输入和抗宽脉冲低压和高压性能设计可以满足要求,这里主要指抗干扰性能分析。
二次电源在DC/DC变换过程中容易形成各种干扰噪声,产生严重的传导干扰和辐射干扰,直接影响了不同电源输出的供电质量。需要采取几方面的措施:首先,在电源结构设计时,考虑整体屏蔽设计和各功能模块的功能分割;其次,为减小输入噪声和阻止二次电源向输入电源反馈的噪声,设计输人和输出滤波电路;最后,考虑接地设计,减小接地电阻和接合面的接触电阻[7],形成低阻抗电流通路。
1.3 可靠性设计分析
1.3.1 元器件选用
选用可靠性高的元器件,进行二次筛选试验,并进行降额设计[8]。
1.3.2 三防设计
三防设计指防潮设计、防盐雾设计和防霉菌设计,通过对印制板及组件表面涂覆专用三防清漆可以有效避免导线之间的电晕、击穿,提高电源的可靠性;变压器、电感应进行浸漆,以防潮气进入。
1.3.3 热设计分析
热设计是利用热传递特性,通过附加的冷却措施,控制电子设备内部所有元器件的温度,使其在设备所处的工作环境条件下不超过降额后规定的最高允许工作温度[9]。在弹上电源中,首先选用低功耗的器件,减少发热器件的数目;其次,确定主要发热单元,确定传热途径,采用电源内部的热交换机制,采用传导、对流和辐射三种方式,将电源内部多余的热量转移;最后,加大加粗印制线的宽度,提高电源效率。
2 电源组成及工作中需要解决的问题
2.1 电源组成
二次电源组成框图见图1。+28 V输入首先经过独立的滤波电路,一路直接进行串联调整稳压,经过滤波电路输出+12 V,+6 V以稳压后滤波前的+12 V为源,经过二级串联调整稳压、滤波输出;另外一路经过自激推挽振荡电路进行DC/AC变换,产生一路高压和一路负电压,高压由整流滤波电路进行AC/DC变换输出+170 V左右的高压,经高压串联调整电路和高压滤波电路输出+150 V,负电压由整流滤波电路进行AC/DC变换、串联调整电路、滤波电路输出-12 V,同样-6 V由-12 V调整稳压后得到。
图1 二次电源组成
2.2 自激推挽变换器存在的问题
图2所示为自激推挽式变换器电路图。
图2 自激推挽式变换器电路图
2.2.1 晶体管同时导通
自激推挽式变换器是由自激的方式产生方波,V3,V4 交替饱和导通,理论上其高低电平之间的转换在时间上是完全一致的;实际上由于晶体管存贮时间的作用,会产生两个晶体管同时导通的情况,导通时间(1～2 μs)虽然很短,但由于变压器的作用,造成本应截止的晶体管产生高频尖峰损耗。尖峰损耗造成的平均功率可使管子结温升高到损坏点,产生二次击穿而损坏管子。因此,要保证自激推挽变换器稳定工作,必须避免两个晶体管同时导通。
(1) 缩短晶体管的存贮时间。
应避免管子进入深度饱和,可以缩短存贮时间,V1,V2使晶体管避免进入深度饱和。当晶体管一旦进入饱和区后,V1,V2就把基极的激励电流向集电极分流而使基极电流不再增加,这样就防止了晶体管进入深饱和,从而减小了存贮时间。
(2) 用RC电路延迟导通。
图2中,C3和R4(C5和R5)接于晶体的基极与地之间,当一个管子的基极处于脉冲的上升沿时,由于电容的充电过程而使基极达到导通的时间被延迟,从而避开了另一个管子截止时的存贮时间。
2.2.2 吸收尖峰
由于变压器的两个初级线圈之间存在漏感[10],当一个初级线圈中的电流突然降到零时,存储在这部分漏感中的磁能只能向分布电容充电,因而晶体管从饱和转为截至时,会在截止晶体管的集电集和发射集之间造成瞬间过压,所以推挽式变换器的输出波形上一般都带有尖峰,尖峰宽度与漏感、集电集电流、集电集电压上升时间、电流下降时间有关。减小这个尖峰,不但可以保护晶体管,还可以使输出电压纹波峰值减小。
(1) 采用RC缓冲电路。
RC电路在信号去耦电路、小电流滤波电路应用较多,可以起到平滑尖峰的作用。R6,C4的时间常数略小于晶体管存储时间,远小于振荡脉冲宽度,可以使尖峰电压减小,从而保护晶体管。
(2) 变压器绕线方式。
变压器线圈的分布电容和漏感对变换器的工作状态有很大影响。采用双线并绕的绕线方式,利于绕组间更好的耦合,降低漏感和分布电容的要求。
2.3 串联调整稳压电路存在的问题
图3为串联调整稳压电路图。
图3 串联调整稳压电路图
2.3.1 基准电压
基准电压的稳定度实际上是电源稳定度的极限值,若要获得较高的稳压电源稳定度,必须使基准电压的稳定度比所要求的电源稳定度高一个数量级[11],因此选用稳定性高和温漂低的基准稳压器非常重要,可以选取温度系数及动态电阻都很小的双向硅稳压基准源。
2.3.2 调整管热击穿问题
采用复合管(图3中V12,V13)作调整管时,为了防止由于三极管的Iceo过大引起的热击穿[12],必须在保证三极管最高结温时,Icbo能够泄放掉,图3中R15就是需要的泄放电阻。
2.4 抗干扰及可靠性
在功能分割上,将串联调整电路和自激推挽电路及变压器物理隔离,同时输出级尽量远离推挽电路;保证印制板地和电源壳体尽量大面积接触,电源壳体和大地面接触。
在结构上,将易发热器件直接固定在电源外壳上;内部发热器件通过印制板上大面积覆铜进行散热,同时
印制板布线尽量宽。
3 结 语
弹上二次电源虽然较多采用了模块化的线性或开关电源,但设计原理是相同的。通过对二次电源的设计分析,可以掌握弹上电源设计方法、故障分析方法,以及可靠性设计、抗干扰设计等方法。本设计研制成功的弹上二次电源,通过了电磁兼容试验、各项环境试验,电压稳定度、输出纹波达到了非常高的要求,实用性强,在整机应用上取得了较好效果。
参考文献
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[10]张占松,蔡宣三.开关电源的原理及设计[M].北京:电子工业出版社,1999.
电源设计范文第3篇
关键词：多功能随身电源；R5402；HAT2027；MAX1771；CN3066
引言
现在，市场上可移动的电子设备越来越多，设备的电源容量和功耗却远远不能满足市场的要求，对日常生活，特别是户外活动造成诸多不便。为此，本文设计了一种多功能、高效、低功耗、安全的随身电源，以满足户外需求，将有很大的实用价值。
多功能随身电源的系统设计
本文论述的电路系统设计由五部分组成：锂芯容量指示电路、电芯保护电路、充电管理电路、DC-DC升压电路和功能扩展电路。锂芯容量指示电路由XC61CC系列的电压监控芯片组成。电芯保护电路由过充保护、过放保护、过温保护三部分：组成，HAT2027、R5402、自恢复保险丝构建了三重保护，使锂芯安全性大大增强。充电管理电路采用了CN3066，将充电过程分为涓流充电、恒流充电、恒压充电和维护充电四个部分，使移动随身电源能够最大程度地储备能量。DC-DC升压电路采用了MAX1771集成芯片，可将锂芯容量在安全范围内最大限度释放，达到对多种数码设备供电的目的。功能扩展涵盖了户外活动所涉及的常见需求，具有应急夜间高亮照、户外防盗安全警报、野营驱蚊等功能。
多功能随身电源的电路实现
锂芯保护电路
电芯保护电路主要由R5402和HAT2027共同组成。除此之外，自恢复保险丝起到了最后一层保护的作用。
R5402是一种高精度、基于CMOS的锂芯电池电压保护芯片。HAT2027是具有电流流通方向可调的双MOS产品。
充电时，电池电压从低到高上升，当电池电压大于4.25V时，充电状态被锁存，引脚COUT就会从高电平跳为低电平，HAT2027内置二极管发挥单向导通作用。电流方向只能从1脚到3脚，充电电源无法继续给锂芯充电。如果充电电源继续加载在锂芯电池组两端，即使锂芯电压在4.25V以下，R5402具有的过充锁存状态也不会被释放。这样就保证了电池组在连续充电饱和之后，能锁存在过充状态，隔离充电电源对高能量电池组持续充电。只有当过充时，断开充电电源，过充锁存状态才会被释放，COUT重新变为高电平，HAT2027的1、3引脚此时双向导通，锂芯才能正常工作。
放电时，电池电压下降，当小于2.3V时，放电状态被锁存，引脚DOUT的输出从高电平跳为低电平，HAT2027内置二极管发挥单向导通作用。电流方向只能从3脚到1脚，锂芯电池组无法继续给负载放电。如果没有接上充电电源，即使锂芯电压高于过放电压的最大值，放电锁存状态也不会被释放，这就保证了电池组在经过长时间放电，电压下降到2.3V之后，能锁存在过放状态，隔离低能量电池组持续放电。只有当过放时，接上充电电源，锂芯电压开始高于过放电压时，过放锁存状态才会被释放，同时引脚DOUT的电压重新变为高电平，HAT2027的1、3引脚双向导通，锂芯既能工作在放电状态，又能工作在充电状态。
当锂芯短路时，DOUT跳到低电平。此时，锂芯受HAT2027控制无法放电，起到锂芯保护作用。与此同时，自恢复保险丝由于短路的大电流，会受热膨胀，电路切断，起到最后一层保护的作用。当短路故障排除，自恢复保险丝恢复，R5402检电器释放，DOUT重新恢复高电平。
该电路还增设了“休眠”的功能。当电路工作在过放状态，补充电流将会保持非常低的值，从而停止内部电路的工作，使低能量的锂芯不会被R5402和系统后级回路继续消耗能量。
该电路还具有瞬时监控功能。在锂芯负极取一个电压接到R5402的V引脚，内置检电器的延时可以减少大概1/57秒。因此，可以监测电池容量瞬时状态。
DC-DC升压电路
本系统中，DC-DC升压电路主要由MAX1771构成，该控制器采用独特的控制方案，结合PFM(脉冲频率调制)及PWM(脉冲宽度调制)的优越性，提供一个高效、较宽电压调节范围的电源。前者具有较小的静态电流，负载小的情况下效率较高，但纹波较大。后者在负载大的情况下具有较高的效率，噪声小。该控制器采用的是一种改进型的限流PFM控制方式，控制电路限制电感充电电流，使其不超过某一峰值电流。既保持了传统PFM的低静态电流，同时在较大负载的情况下，也具有很高的效率。而且由于限制了峰值电流，采用很小体积的元件就可获得满意的输出纹波，这样便于降低电路成本及尺寸。
将4脚接地，可使其工作在闭环状态。芯片由引脚2上的电压供电，同时也是输出电压。输入电压可以进行从2V到输出电压的变化。外接MOS管栅极1脚上的电压，从输出电平到零电平跳变，这样可以提供更大的栅极驱动，从而减小外接MOS管的开启电阻。
MAX1771外接MOS管平时是关闭的，此时电感储能。关闭期间，MAX1771会检测外部输入电压，一旦降低到了一定限度，MAX1771就会开启外部MOS管，电感释放能量，重新提供驱动电压。开关频率随负载电流和输入电压而定。5V电压通过两个反馈电阻分压得到。
此外，续流二极管选用肖特基二极管SS34，该器件正向导通电压小，响应时间短。
锂芯容量指示电路
本系统电路设计采用了一种比较简单且实用的方法，即通过测试锂芯电池放电的时间电压特性曲线，选取整个放电过程的四个位点电压，用电压来估算电池的容量。
当按下电压容量指示的功能按键，锂芯的电池电压会加到XC61系列芯片的VIN与VSS引脚上。当电压高于4.1V，四个芯片同时工作，电池与限流电阻、LED发光管形成四个回路。此时四个发光管同时发亮，表示电池容量饱和。当电池电压在4.1V-3.8V之间，只有三个芯片工作，4102不工作，此时形成三个回路，三个发光管发亮，表示电池容量有所下降。同理可知其它的两种情况。
充电管理电路
充电管理电路由CN3066和继电器构成。当随身电源监测到有充电器对其充电时，继电器令CN3066开始工作，CN3066将整个充电管理过程分为四个部分，即预充电、恒流充电、恒压充电以及维护充电。
当CN3066开始工作时，CN3066会检测电池电压是否较低， 如果是，则采用涓流充电，即一个比较小的恒定电流对电池进行充电，直至电池电压上升到一个安全值。之后，充电电流保持较大值不变，通常是涓流充电电流的10倍或更大。1000mAh的电池采用700mA电流充电，这可以避免大电流充电对锂芯的损坏。在恒流充电和涓流充电状态下，充电管理芯片连续监控电池的电压，当单节锂电池的电压达到4.2V，恒流充电状态结束，转入恒压充电状态。在该状态下，充电电压恒定在4.2V。当锂芯的电流下降为原来的1/10之后，恒压充电状态结束。在维护充电状态，电池充足电后，若移动电源仍插在充电器上，电池会由于自放电而损失电量。CN3066以非常小的电流对锂芯充电或监测电池电位，以备对锂芯再充电，这种状态称为维护充电状态。
在本电路中，CN3066会实时监测锂芯的电压、温度、充电电流和充电时间。一旦电池的温度达到60℃，或锂离子电池的电压达到4.2V，恒压充电状态自动终止。此外，还应设置最长恒压充电时间。在温度和电压检测失败的情况下，可以保证锂电池安全充电。
当拔掉充电器，CN3066关闭，随身电源处于预放电状态。
多功能扩展电路
高亮照明功能
户外活动时，特别是夜间活动，需要一个高亮的光源。夜行高亮照明系统，在USB输出口可得到5V电压，加上高亮发光二极管和一个小的限流电阻共同组成。高亮管足够5米内的照明光程。
户外报警功能
户外出行，个人财物的防盗至关重要。安全可靠的报警系统有助于保障个人财物的安全，特别是户外野营，灵敏的防盗措施在夜间将发挥其巨大功效。
当按下预报警功能键时，USB输出电压加载在报警系统上，此时移动随身电源处于“预报警”状态。当水银开关B1位置偏移正常的断开位置，将触发继电器工作，使KD9561音乐片工作，发出报警响声，提醒注意安全。
野外驱蚊功能
由左边555合成的振荡频率约为22KHz,再由右边555单稳态电路产生一个50Hz，占空比为50％的方波输入左边555的5脚，合成一种噪声，用于驱赶蚊子。
电路测试
DC-DC电路测试
移动电源连续放电的总能量在2200mAh以上，输出稳定。
扩展功能模块的测试
夜行高亮灯管的有效光程为6米。报警系统能够正常工作。驱蚊系统发出21KHz的噪声，对蚊子具有明显的驱赶作用。
总体测试
实验结果证明，多功能随身电源能对市面上大多数手机连续充电5次以上，对MP3、MP4充电12次以上，表明随身电源在户外活动中有充足的能量储备。
结语
电源设计范文第4篇
1汽车车载系统对电源的要求
1.1要求蓄电池的内阻要小，大电流输出时的电压稳定，以保证有良好的起动性能。
1.2要求蓄电池的充电性能良好、使用寿命长、维护方便或少维护，以满足汽车使用性能要求。
1.3要求发电机在发动机转速变化范围内都能正常发电且电压稳定，以满足用电设备的用电需求
1.4要求发电机的体积小、重量轻、故障率低、发电效率高、使用寿命长等，以确保汽车使用性能要求。
2.汽车车载系统电源设计
2.112V汽油车车载系统电源设计
2.1.1分布式系统结构车载电源管理系统中，12v稳压控制模块可用作12V可控稳定电压和12V常通电源。在这电源系统中，常通稳定电源主要功能是给一些车载电器进行供电，譬如仪表盘的时钟，某些需要供电的内存等等，汽车处于行驶状态下时，ECU数字电路的电力主要来源于12v可控稳定电压。另外，霍尔电流传感器的使用能够有效实现对蓄电池充电、放电过程的监视，并能大概估计出蓄电池的SOC值。总体而言，汽车的电源管理系统中供应电能的形式主要是以电源通道的形式进行，其中，在每一个通道之内，都应该设计一个配套的智能继电器实现对其的有效控制。
2.1.2基于智能继电器的电源通道设计所谓的“电源通道”，就是一种具有控制电流以及能够保护过电流的电能传输通道。而随着智能继电器在车载电源系统中的应用，电源通道的电流保护和电流控制等功能在某种程度上得到了有效的强化。目前，随着科技的发展，汽车电源系统中，传统的继电器已经渐渐难以满足对电流的有效控制，因而我们引入了模拟半导体功率器件（如IGBT、MOS场效应晶体管等等）。实际上，有些半导体功率器件甚至还能实现过热、过压和过电流等方面的保护功能，但由于其内部导通电阻相对较大，所产生的焦耳效应会伴随着大量的热量散失，所以，模拟半导体功率器件在车载大直流电源开关控制方面的应用目前还难以真正实现。因而，本设计所选用的是一种普通车载继电器，设计过程中，为辅助其运行，还特别设计了一个单片机控制系统，这一系统中主要包括电流检测电路、电压检测电路以及初级线圈驱动电路，当然，还有连接车载总线通信的总线接口。该设计结构中，为了保证智能继电器能够实现对检测电路上电流的实时保护，以及对总线电流大小形成过载保护，我们通常会在检测电路中设置低通运算和霍尔传感器两大部分来对电路进行放大。智能继电器主要是通过LIN总线的设计保证与车载网络之间实现信息交换，而普通继电器的主要功能就是要一定限度内的过载电流确保分断，而如果是短路状况下形成的大电流，该继电器则难以发挥作用。正是因此，在短路保护结构设计中，往往还需要设置相关的短路保护器件，例如自恢复熔丝等等。
2.224V柴油车车载电源设计
2.2.1正电源设计通过采用开关电源稳压转换器，在输入端接入24V直流，使得输出端输出5V直流。作为所输入直流电源的载体，供电线路设计上还需要设置滤波电路。为了保护电源芯片，防止电源接反和电源过压等情况的发生，往往要通过加二极管进行控制，输入端和输出端的电容是滤波电容，则在输出端要加上发光二极管DS1进行+5V电源指示。
2.2.2负电源设计一般情况下，通过采用开关电源转换器ICL7660AMJA，能够容易实现-5V电源。ICL7660的工作温度范围在-55℃至+125℃之间，输入电压范围在1.5V至10V之间，设计过程中，通过使用CMOS工艺所制成的小功率、高效率的低压直流转换器，一方面可以保证由单电源到对称输出双电源转换的顺利进行，另一方面还能保证倍压和多倍压的输出。
3.结语：
电源设计范文第5篇
关键词 LED 设计 技术
中图分类号： TN312 文献标识码：A
LED电源的要求主要有：高效率、小尺寸，以及可以调节LED亮度。当我们选择一个标准功率时，必须有高效率的升压转换器。在本文中，我们用白光LED为例进行了讨论，并探讨其对电力的需求。
以大功率白光LED为例，其主要要求是，高效率的整体解决方案，其有重要的EMI（电磁干扰）性能。
锂离子电池的电压范围在2.7V～4.2V之间。主要任务是提供白色LED和一个典型的正向电压为3.5V的恒定电流。
与电荷泵的解决方案相比，升压转换器，可以实现更高的效率，开关电容器和升压转换器，用于驱动白色LED的电源拓扑。这两种解决方案提供更高的输出和输入电压。其主要的差别是，转换增益M = Vout / Vin和增益效率将直接影响转换增益。
一个真正的电压电荷泵具有非常低的效率（例如低至40%），其增益（增益为1.0和1.5）的组合可转换出更好的结果。这样一个电荷泵从增益M = 1.0 M = 1.5的转换点转换，这是因为增益转换效率将下降到60%的范围内。降低（转化率）运行时，电池正常的时间效率，整体效率将会降低。因此，当转换发生在低电池电压3.5V附近时，可以实现高效率。然而，在转变点的压降取决于LED的正向电压时，LED电流，电荷泵I2R损耗。这些参数将被转换到更高的电池电压。因此，在特定的系统中，操作电荷泵必须十分小心。
如果使用的是一款升压转换器，则屏蔽电感器将拥有一个更为有力的磁场，从而实现更好的EMI性能。应对转换器的转换频率加以选择，以最小化所有对该系统无线部分产生的干扰。PCB布局将对EMI产生重大影响，尤其将要承载开关或AC电流的EMI放射。
粗线应先完成布线，且必须使用一个星形接地或接地层以最小化噪声。输入和输出电容应为低ESR陶瓷电容以最小化输入和输出电压纹波。
结论：在大多数应用中，与充电泵相比，升压转换器显示出了更高的效率。使用一个升压转换器（其电感大小与1210外壳尺寸一样）降低了充电泵的优势。
总之，对于许多系统而言，尤其在器件拥有一个从1.0到1.5的灵活转换增益的时候，充电泵解决方案将是一个不错的解决方案。在稍微高于LED正向电压处发生从1.0到1.5的转换增益时，这样一个解决方案将实现绝佳的效率。在为每个应用选择升压转换器或充电泵解决方案时，需要充分考虑便携式系统的要求。如果效率是主要要求，则升压转换器将为更适宜的选择。
参考文献
[1] 关积珍.LED显示屏发展综述.国际光电与显示.2001.（11）：177-182.
