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数字机无交流供电解决方案详析(下)

2011-12-30 00:00| 发布者: 123456000000| 查看: 17| 评论: 0

摘要: 给领受机加装直流供电装配 1、直流12V输入的卫视领受机通用电源板 给领受机加装直流供电装配的体例,在本刊2005年第11期Stanley Jing、梁兴光的《直流12V输入的卫视领受机通用电源板》一文中已作过介绍。拆除原领受机 ...

给领受机加装直流供电装配
1、直流12V输入的卫视领受机通用电源板
给领受机加装直流供电装配的体例,在本刊2005年第11期Stanley Jing、梁兴光的《直流12V输入的卫视领受机通用电源板》一文中已作过介绍。拆除原领受机的电源板,加装直流12V输入的卫视领受机通用电源板,其加装电路的根基事理是DC-DC的开关稳压,该通用板采用了LM2585、LM2596等近年来风行的电源打点芯片和LT1117低压差(LDO)三端稳压块。

通用电源板的电路事理,具体的事理及加装体例参考上述文章,在这里先谈谈LM2585、LM2596和LT1117这三个新型器件的运用。

(1)由LM2585组成的升压电路。
升压械燎源打点芯片以LM2585、LM2586、LM2587、LM2588为代表,其中LM2585能够输出3A的驱动电流,同时具有很好的线性和负载调节特征。开关频率为100kHz,固定电压输出型有3.3V、5V、12V,可调电压型LM2585-ADJ为可调版本,其最高输出三级管可承受65V电压,输入电压在4-40V之间,可以输出小于37V的各类电压,输出电压精度为4%。

LM2585-ADJ可调输出书本的输出电路(Uout)由公式:Uout=1.23(1+R1/R2)抉择,其中R2的取值一般在1-5kΩ之间。

(2)由LM2596组成的降压电路。
降压械燎源打点芯片以LM2576、LM2596为代表,LM2596的参数机能和升压械燎源打点芯片LM2585不异,只不外开关频率为150kHz。该芯片内中集成了频率抵偿和固定频率发生器,与低频开关调节器对角力计较,可以使用更小规格的滤波元件。因为该器件只需4个外接元件,可以使用通用的尺度电感,这更优化了LM2596的使用,极年夜地简化了开关电源电路的设计。其封装形式搜罗尺度的5脚TD-220封装(DIP)和5脚TO-263表贴封装(SMD)。

(3)由LT1117组成的低压差稳压电路。

针对低压电压电源的需求,良多电源芯片公司推出了低压差LDO(Low Dropout Regulator)线性稳压电源芯片,该芯片的压差可低至0.2V-1.3V,实现5V转3.3V/2.5V,3.3V转2.5V/1.8V的要求。出产LDO芯片的公司良多,如ALPHA、LT(Linear Technology)、 NI(National Semiconductor)等公司,该通用板采用的是LT公司的LT1117-3.3V三端稳压块。

(4)关于通用电源板一些问题切磋。
就有关通用电源板一些问题,我和该文章的其中作者之一Stanley Jing 教员在网站长进行切磋。

本人认为:
①采用LM2596的方案与采用LM2576的方案对角力计较,前者的利益是在选用滤波电感和滤波电容时,容量可以减小,降低成本,但会不会因为开关频率太高而轻易造成较年夜的于扰,因为LM2596电源打点芯片的内部振荡频率为150kHz,而LM2576电源打点芯片的内部振荡频率只有52kHz,看图片中电源制品板中的电感仿佛是穿芯电感,能还达到要求,不知Jing教员是否有用示波器测试电路的纹波?

②采用DC/DC开关型稳压电源的固出缺陷是电路纹波干扰较年夜,是以电路设计最首要的要求是滤波机能要好,纹波电流要小;滤波电感的感量越年夜,电路芯片工作越不变,一般较高要求的电路都采用磁屏障SMD电感,出格是在3.3V年夜电流工作的情形。虽然开关型直流稳压电源转换效率很高,但电路的对纹波按捺的成本较年夜,还有瞬态纺暌钩慢,这也是一些音响功放至今未采用开关型直流稳压电源,而采用传统的年夜环牛、洪流塘的线性直流稳压电源的原因。

③对于采用电瓶供电问题,但采用220V/12V开关电源适配器,就要考虑到适配器的电源隔离机能若何,因为该通用电源板采用的长短隔离的方案,否则带有金属外壳的领受机可能有漏电之感。

④对于采用电瓶供电来讲,遥控关机并没有使得通用电源板遏制工作,只是负载减轻,电瓶模拟仍是源源不竭供电,解决的体例是拔下电瓶接头,Jing教员可以设计简单的操作待机旌旗灯号节制继电器的关机电路,以解决使用电瓶之烦忧。

⑤对于电路的呵护设计,该通用电源板是操作芯片自身的呵护功有来达到的,这对于
优质的芯片不是问题,但对于一些劣质的芯片可能会带来严重后不美观,不知电路设计中的芯片采用的何种制品,因为市道上的电源打点芯片也有不少家在做,有的芯片机能不太好,在负载短路时,有炸片现象,如不美观考虑对元器件选购的通用性,应该增添此外的呵护电路。

Stanley Jing回覆:
①采用LM2596而没用LM2576,是因为LM2596的工作频率高、负载电流年夜。工作频率高则贮能电感及电容的值可小一些,成秘闻对较低。所谓滤波电感是采用的串珠电感,在高频滤波电路中,电感的浸染与低频应用时有所分歧。串珠的分布电容较低,而线绕电感的匝间分布电容较年夜,在高频中因为分布电容的容抗低,高频纹波将经由过水平布电容而达到负载。此时感抗将不起任何浸染。故线绕电感的滤波效不美观较之串珠电感差良多。

②DC/DC开关型直流稳压电源的纹波是比线性电源高,这在文中已谈及。想必沈兄以看到,就不多说了。所用的电源履历了年夜线性电源、高压开关电源和低压开关电源的过程。线性电源的错误谬误文中也谈到。因为线性电源存在缺陷,故采用开关电源来庖代线性电源。高压开关电源,因为开关管电源是经交流220V电源整流滤波后的电源电压约300V直流,且以20kHz以上的频率开关工作,在电源线路内的dU/dt,dI/dt转变很强烈,发生了很年夜的浪脉电压脉冲和其它各类噪声,形成了强烈的干扰源。虽然采纳一些法子按捺噪声,机能指标依然不令人对劲。司理论剖析得知,造成强烈干扰的原因是开关管的工作电压过高,是以设法降低开关管的工作电压而采用低压开关电源,即你所指的DC/DC电源。与高压开关电源斗劲可知,开关管工作电压降至十几伏,dU/dt,dI/dt比高压开关电源低得多,发生的浪脉电压脉冲要小得多,而且开关管的功耗和反峰电压减小使开关管的分布电容减小良多,结不美观是浪脉电压脉冲对领受机整机系统影响年夜年夜减小;因为低压开关电源电路分路电容的减小,主电路系统发生的高频脉冲噪声经由过程电源向外辐射受到有用按捺。低压开关电源因使用了电源AC/DC适配器而使成秘闻对提高,故没有厂家采用。可是对于一些数字AV产物,因为抗干扰要求相当高,选用低压开关电源是相当合适的,对提高整机的机能是相当有益的。

③对于采用220V/12V开关电源适配器,使用的是有UL认证的正品,无漏电之忧。

④遥控封锁开关电源问题。用固态开关,这样就要与CPU相关,很难通用。曾经设计了,担忧成本,后抛却?继电器的关机电路,继电器要耗电,我们的设计理念效率是第一位的,故未使用继电器。

⑤对于电路的呵护设计,该通用电源板是操作芯片自身的呵护功能来达到的,故使用优质的芯片而不使用一些劣质的芯片。

总之,该通用板的设计思绪不错,经由过程加装该板,可以知足户外移动中,采用直流电源供电使用之需。有动静称,该板将要批量出产,但因为设计电路对元器件的质量要求较高,除了LM2585、LM2596和LT1117要求用正规厂家的制品外,通用板对外围元件的要求也较严酷,有必然的先期投入成本。

通用板对外围元件的要求如下:
①电解电容要用低阻抗的电解,耐压值一般是选工作电压的2倍,输出电容不要太年夜。

②小电容不要用瓷片电容,这种电容机能不成刊登容,应选用CBB或其他高频特征好的钽电容。

③二级管要用肖特基或快恢复二极管,而不要用通俗的1N4xxx系列低泼魅整流管。

④电感一般采用开放式DIP电感或磁屏障SMD电感,其尺寸更小,更能抗高频率的电磁干扰。

2、添加直流供电接口
(1)直接加装直流供电接口
在早期的一些领受机中,为了节约成本,厂家将开关电源以工频变压器来庖代,如早期的航科310、RCA992、部门同洲982等机械。使用变压器的航科310和RCA992电路事理不异,都是经由过程电源变压器的一组次级线包向主板供给24V交流电压。

24V交流电压经主板上二极管VD6-VD9整、电解电容CD100滤波后,输出约30V直流电压,再经采用L4971D开关电源集成芯片的U24、U19、U18分袂发生21V、5V、3.3V电压,采用78M12三端稳压块的U22发生12V电压,为领受机各个部门供给工作电源。

因为使用的是电源变压器且只有一组线包向主板供电,是以可以直接加装直流供电接口,只要电压合适划定要求即可。具体的加装可以采用两个12V电瓶串联成24V,再经由过程一个二极管D,并接在滤波电容CD100的两头,二极管在这里起隔离浸染。

L4971D相关资料:L4971D为SO16W型贴片封装,输入电压在8-55V之间。输出电压为3.3-50V,其中3.3V输出精度1%,输出电流为1.5A, 开关频率为500KHz。

①管脚枚举,其中1、7、8、9、10、15、16为空脚。

在该电路中,输出端的R3、R4的阻值抉择其输出电压的巨细,具体数值的拔取。

早期的XSAT 410、420、430等机械,是由5L0265R组成的开关电源板单路供给主板13或18V电压,然后经由过程主板上的电源打点芯片L5994/L5992来发生3.3V、5V、12V、33V等电压。是以可以加装直流供电接口。

最简单的改装体例是直接加装直流供电接口(具体加装体例详见本刊2005年第13期王秀军《朝花夕拾(上)——也玩航科CD.TV410》一文),但考虑到开关电源板输出电压凹凸的选择受主板CPU的I/O端节制,直接加装接口时,发生不了可转换的极化电压,是以在选择分歧极化的转发器节目时,高频头需要酬报调整。

(2)加装直流节制电源板
如不美观想避免人工调整极化电压,可在直接加装的接口后再加装一个由LM2585-ADJ组成的直流节制电源板。

在该加装电路中,当领受水平极化旌旗灯号时,CPU的I/O端输出的极化节制旌旗灯号为低电平,三极管VQ2截止,VQ1导通,短接电阻R3,此时输出端电压UH=1.23(1+R1/R2),约为18V;而当领受垂直极化旌旗灯号时,极化节制旌旗灯号为3.2V,此时VQ2导通,VQ1截止,则输出端电压UV=1.23{1+R1/(R2+R3)},约为13V,这样输出的电源就受CPU的节制,完成了节目选择时的极化电压转换。

在具体建造时,考虑到整机工作功耗都由LM2596承担,是以在选用元器件出格是电感L和快恢复二极和管VD时,要留有余量。

对于主板上由电源打点芯片L5994/L5992发生的多路电压电路,这里不再剖析;不外为了便于维修,附上L5994的相关资料。

L5994的相关资料;L5994电源打点芯片为TQFP(四边扁平封装)封装,有32个引脚;输入电压在5-25V之间;可调整电压输出一路为1.9-5V,一路为1.66-3.5A;低电差(LDO)电压输出为12V、5.1V;检测电压输出为3.39V,开关频率为200/300kHz,常用于标识表记标帜本电脑中。

直流电源的选择及使用
常见的直流电阅暌剐外置电瓶、呈ё儇电源以及小型充电电池等,在对它们进行选择时,要求在额定输入电压规模内,能供给足够的工作电流。

1、外置电瓶
如不美观采用外置逆变器方案,一般使用铅酸电瓶供电,请尽量选用照明用电瓶(深层轮回式湿浆型),它在电量低于50%时还能继续放电,工作时刻更长。

电瓶使用时刻可经由过程以下公式估算:
使用时刻(h)=电瓶容量(Ah)×DC输入电压(V)负载功率VA(W)

电瓶容量以“Ah”为单元来暗示,其中A代表安培(Amp),即电流的单元,h代表小时(hour)。两个字母在一路的意思就是“安培·小时”,即在一小时的时刻内可持续输出若干好多安培的电流,如标明45Ah的12V电瓶,则代表这只电瓶可以在一个小时的时刻内持续输出(12V)45安培的电流。

2、呈ё儇电源
使用呈ё儇电源时,与电瓶毗连的线路要平稳,汽车灯揭捉?器插座、插头的接一线要粗一些,同时保证接触面足够年夜,也可以直接接在电瓶的正负极上,以确保有足够的电流输出。呈ё儇电瓶停机后策念头运行时又可给电瓶充电,轮回使用,但电器负载功率较年夜,持续工作侍旧讼长的情形下,请不要关失踪引擎,以免因汽车电瓶个体差异而无法把握放电时刻,年夜而导致电瓶电压过低,电量耗尽,造成汽车无法启动。

3、小型充电电池
常见的小型充电电池有小型全密封免维护电瓶、镍镉电池、镍氢电池和锂浪子电池等,对采用交直流两用方案或加装直流输入的通用电源板方案的卫星数字领受机而言,如不美观只用于室外寻星,需要工作的时刻不太长,则可选择小型充电电池,小型充电电池的具体种类、规格。

几种无交流供电方案的斗劲
笔者对上文所述的几种无交流供电方案进行了总结,将各方案的优错误谬误归纳。
总之,我们在选择卫星数字领受机无交流供电的相关方案时,应按照自身具体的前提纲求,选择其中最适合自己的体例,以使领受机能够更便利、更经济、更有用的投入工作。


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鲜花

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