单相变频电源

发布时间：2022-09-19 13:27
作者：Ameya360
来源：网络
阅读量：2266

　　单相变频电源的主电路采用交一直一交电压型变频电路，主要由整流、滤波、逆变组成。整流部分采用单相桥式整流模块，实现AC/DC的转换；滤波环节采用滤波电容来稳定直流电压；逆变部分采用智能功率模块DIP-IPM，实现DC/AC的转换。

       变频电源的控制回路用来调节电源系统输出信号的频率和幅值，实现变压变频。为保证系统安全可靠，设置了过压欠压检测保护电路、光耦隔离驱动电路、辅助电源转换电路等。

单相变频电源

变频电源分类

　　变频电源主要有二大种类：电晶体放大型和PWM开关型。DP系列变频电源，以微处理器为核心，以PWM方式制作，正弦脉宽调制等技术，使单机容量可达1000KVA，以隔离变压器输出来增加整机稳定性，具有负载适应性强、输出波形品质好、操作波形好、操作简便、体积小、重量轻等特点，具有短路、过流、过压、过热等保护功能，以保证电源可靠运行。

变频电源的应用

　　主用于制造或口贸易商对口电器产品的用电检测、调试及用于精密仪器的供电电源.广泛适用于家电制造业、电机、电子制造业、IT产业、电脑设备、实验室等.

　　家电业制造商如：空调设备、咖啡机、洗衣机、榨汁机、微波炉、收录音机、冰箱、DVD、洗尘器、电动剃须刀等产品的测试电源.

　　电机、电子业制造商如：交换式电源供应器、变压器、电子安定器、AC风扇、断电系统、充电器、继电器、压缩机、马达、被动元件等产品的测试电源.

　　IT产业及电脑设备制造商如：传真机、影印机、碎纸机、印表机、扫描器、烧录机、伺服器、显示器等产品的测试电源.

　　实验室及测试单位如：交流电源测试、产品寿命及安全测试、电磁相容测试、OQC（FQC）测试、产品测试及研、研究单位最佳交流电源.

　　航空/军事单位如：机场面设施、船舶、航天、军事研究所等的测试电源.


最新技术

　　当今国际上先进的变频电源是采用IGBT逆变输出技术，用先进微处理器控制设计而成的高性能精密电源，它具有过流、短路、过压、欠压、过载等保护及报警故障显示功能，确保用电设备及变频电源安全。具有负载适应性强，输出波形品质好，良好的人机界面，操作简单，体积小，重量轻等特点。正弦波输出，可调输出电压及频率的变频电源为用电设备提供了所需要的交流电。

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　　一、常用的通讯方式　　在前面数字电源与模拟电源中有讲到，为了能够更好的实现数字电源的管理与控制，数字电源需要具备通讯功能。　　通过上位机软件，工程师能够设置电源参数并控制电源状态。但是由于数字电源控制核心输出的是TTL电平，与外围设备通讯时存在电平标准定义不一致的情况，因此需要电平转换芯片来实现两者间的数据交换。数字电源中常用的通讯方式包括RS485、RS232、CAN、TCP/IP以及I2C等。　　(一)通讯方式分类　　通讯方式按照数据的传输方式分为串行通讯以及并行通讯。　　并行通讯：以字节或字节倍数为传输单位进行传输，传输速度快但远距离时成本高，适合于近距离、大量和快速的信息交换场景。　　串行通讯：又称为点对点通讯，通讯一次发送一位数据，线路少成本低，易于扩展，适合远距离传输，是目前最为常用的通讯方式。　　按照不同分类方式，串行通讯又可以分为以下几种：　　1、按照通讯方向分为单工通讯、半双工通讯以及全双工通讯。①单工通讯中信息只能单向传输，收发端固定不变。②半双工通讯信息可双向传输，但发送与接收不能同时进行，通讯收发端可变，如对讲机就是典型的半双工通讯方式。③全双工通讯允许数据同时在两个方向上传输，在每一端都设置了发送器和接收器，并配置2根数据线进行信号传递。　　2、按照数据同步方式可分为同步通讯与异步通讯。①同步通讯要求收发端的时钟频率一致，信息帧由同步字符、数据字符和校验字符(CRC)组成。②异步通讯时不要求收发端时钟同步，发送时间间隔不定，传输时应给字节加上开始位和停止位，以便接收端正确接收信息。　　(二)通讯方式对比这里对数字电源中常用通讯方式进行了对比。　　二、通讯电路介绍　　(一)RS232RS-232采用负逻辑电平，“0”电平电压范围为3~15V，“1”电平电压范围为-15~-3V，9引脚是目前主流的接口形态。RS-232电平转换电路分隔离与非隔离两种。　　其中非隔离型电路可利用三极管或非隔离电平转换芯片实现(如ADI公司的MAX232ESE、ADM232AARNZ 以及ti公司的MAX3232IDR等)。而隔离型电平转换芯片有RSM232，ADI的ADM3251EARWZ以及Maxliner的 SP3232EEY等。　　本文提供了一种典型的三极管电平转换电路以及RSM232的接口连接电路图。　　三极管电平转换电路的工作原理分析：　　通过二极管D1与电容C7的作用使得A点电压保持在-3V~-15V。　　当TXD=1时，Q3截止，PCRXD电压与PCTXD电压相等，PCRXD=1;　　当TXD=0时，Q3导通，则PCRXD电压约为+5V，PCRXD=0。　　当PCTXD=1时，Q4截止，RXD电压约为5V，RXD=1;　　当PCTXD=0时，Q4导通，RXD电压为0，RXD=0。　　D2是为了防止Q4的BE反向击穿。　　(二)RS485RS-485标准弥补了RS-232通讯距离短、速率低等缺点，数据信号采用差分传输方式，抗干扰能力强。RS-485使用一对双绞线(A线与B线)进行数据传输，当AB线之间的电压差在-6~-2V范围内时表示“0”，当AB线之间的电压差在 +2~+6V范围内时表示“1”。同时RS485在传输电缆的最远端需要连接匹配电阻，其阻值应等于传输电缆的特性阻抗，连接示意图如下。　　RS485电平转换芯片分为隔离与非隔离两种。　　典型的非隔离型芯片有MAX3485、ADI公司的MAX13487EESA+T以及TI公司的SN75176BDR;常用的隔离型芯片有RSM3485PHT、TI公司的 ISO3082DWR以及 ISL32705E。　　(三)CANCAN总线通讯采用差分信号的形式进行数据传输。信号传输线分为CAN_H以及CAN_L。总线上逻辑“0”表示显性，差分电压差约为2V(CAN_H=3.5V,CAN_L=1.5V);逻辑“1”表示隐性，差分电压为0V9CAN_H=2.5V,CAN_L=2.5V)。CAN采用数据帧的方式进行数据传递，标准的CAN数据帧结构如下图。　　CAN通讯接口电路可分为隔离与非隔离两种。　　非隔离电路是将控制核心的CAN接口与驱动IC的TX、RX直接连接，各节点之间没有电气隔离。为了保证总线网络的通讯稳定性，CAN通讯接口通常会采用隔离结构。隔离电路可以利用分立器件(如光耦)或采用集成器件(隔离型CAN收发器)实现。　　常用CAN通讯收发芯片有恩智浦的TJA1050T、 美国微芯的MCP2551T以及TI公司的ISO1050等。　　以ISO1050为例。芯片内部集成了电气隔离结构，同时采用隔离变压器对芯片两侧电源Vcc1与Vcc2进行隔离，确保芯片能够起到有效的隔离作用。电路在芯片的电源端与接地端间连接有去耦合电容以降低干扰，并在CAN_H、CAN_L端与地之间并联TVS二极管起到快速电压保护作用。　　(四)TCP/IPTCP/IP协议分为四个层次：链路层、网络层、传输层和应用层。　　应用层包含了http、ftp等协议，传输层包含了TCP与UDP协议。网络层包含了IP协议，对数据加上IP地址和其他数据以确定传输目标。数据链路层为数据加上以太网协议首部，并进行CRC编码，为最后的数据传输做准备。　　TCP/IP通讯可采用内嵌TCP/IP协议的以太网协议栈芯片(如W5500、 CH395、WT8266-S3)或采用交换机实现，目前数字电源中常采用后一种方式。　　数字电源常用通讯方式的通讯原理以及电路实现就介绍到这里了。讲过了采样电路、驱动电路、通讯电路，那我们的数字电源外围电路课程也就告一段落了。
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　　在电子产品领域，电源是关键的组成部分之一，电子设备的功能越来越强大，对电源稳定性和效率的要求也越来越高。电源直出和全模组是两种电源供应方式，它们在设计、制造和应用上有所不同。　　1. 电源直出　　1.1 定义　　电源直出(Direct Output)是指将电源输出部分集成在电子产品主板上的一种供电方式。通常包括电源管理芯片、稳压器和滤波电容等组件。　　1.2 特点　　紧凑设计：电源直出可以将电源相关组件集成在主板上，节省空间，并且适用于小型化电子设备。　　自定义灵活性：由于电源直出可以根据产品需求进行定制设计，因此具有较高的灵活性和可扩展性。　　节省成本：相比于全模组电源，电源直出可以降低一些制造成本，尤其适用于大规模生产。　　1.3 应用场景　　嵌入式系统：电源直出广泛应用于嵌入式系统，如工控设备、智能家居等，它们通常需要紧凑的设计和高度的自定义能力。　　小型电子设备：由于电源直出可以节省空间和成本，因此在小型电子设备中得到广泛应用，如智能手表、便携式音频设备等。　　2. 全模组电源　　2.1 定义　　全模组(Full Modular)电源是指将电源的所有功能模块都集成在独立的模块中，与电子产品主板相互连接。这些模块包括输入滤波器、变压器、整流器、稳压器等。　　2.2 特点　　灵活更换和维护：全模组电源的每个功能模块都是独立的，可以方便地更换或维修。　　高可靠性：由于各个模块之间的隔离，全模组电源具有较高的可靠性和抗干扰能力。　　适应多种功率需求：全模组电源可以根据不同产品的功率需求进行选择和配置。　　2.3 应用场景　　DIY电脑：全模组电源在DIY电脑领域得到广泛应用，由于其更换和升级的便利性，能够满足不同用户对功率需求的变化。　　高端服务器：对于对稳定性和可靠性要求较高的高端服务器，全模组电源是理想的选择。　　3. 电源直出和全模组的区别　　空间和灵活性：电源直出将电源相关组件集成在主板上，节省空间，并具有自定义的灵活性，适用于小型化电子设备和嵌入式系统。而全模组电源则将各个功能模块独立出来，更容易进行更换和维护，并能够适应不同功率需求的产品。　　成本和制造：电源直出相对于全模组电源在制造上具有一定的成本优势，尤其适用于大规模生产。而全模组电源的制造成本较高，但在更换和维护方面具有更好的灵活性。　　可靠性和稳定性：全模组电源由于各个模块之间的隔离设计，具有较高的可靠性和抗干扰能力，适用于对稳定性要求较高的场景。而电源直出的可靠性则取决于主板的设计和质量。　　应用场景：电源直出适用于小型化电子设备和嵌入式系统，可以满足紧凑设计和高度自定义的需求。全模组电源适用于需要更换和维护便利、稳定性要求较高的场景，如DIY电脑和高端服务器。　　电源直出和全模组电源是两种常见的电源供应方式，它们在设计、制造和应用上具有一些差异。电源直出适用于小型化电子设备和嵌入式系统，具有紧凑设计、自定义灵活性和成本优势等特点。全模组电源则更适合需要更换和维护便利、稳定性要求较高的场景，具有高可靠性和适应多种功率需求的优势。　　在选择电源供应方式时，应根据产品的需求和预算来决定。如果需要紧凑设计、自定义能力和成本优势，可以选择电源直出;如果需要更换和维护便利、稳定性和可靠性要求较高，可以选择全模组电源。同时，在实际应用中，还需要根据产品的特性、预期使用环境和经济因素等进行综合考虑，以确保选择的电源供应方式能够满足产品的需求并提供稳定可靠的电源支持。
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