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计算机控制系统中的电源

2015-4-3 06:53| 发布者: admin| 查看: 876| 评论: 0

摘要:   在一个计算机控制系统中,供电电源系统的性能对保证整个系统安全、可靠、稳定地运行至关重要。  1. 交流电源系统  交流电源通常和电网相连接,然而,工业现场的电网所接负载极其复杂,导致电网出现浪涌、尖 ...

  在一个计算机控制系统中,供电电源系统的性能对保证整个系统安全、可靠、稳定地运行至关重要。
  1. 交流电源系统
  交流电源通常和电网相连接,然而,工业现场的电网所接负载极其复杂,导致电网出现浪涌、尖峰、过压、欠压等现象,给计算机控制系统的运行带来了严重的干扰,甚至会使系统无法正常工作。因此,除按需要设计、计算有关交流电源系统的电路和参数外,还要考虑交流电源的净化问题。对于交流电源的净化有很多成熟产品以供选择和使用(如交流净化电源等),一般不需自行设计。
  2. 直流稳压电源设计
  在计算机控制系统中,不同的场合需要用到不同电压等级的直流稳压电源供电,如±5V、±12V、±15V、18V和24V等等。下面,介绍一下直流稳压电源的一般设计方法。
  (1) 三端输出电压固定式集成稳压器
  W7800系列是三端固定式正输出集成稳压器。该系列器件只有输入端1、输出端2和公共端3。其外型、管脚和接法见图1。使用时需在输入端和输出端与公共端之间各并联一个电容。C1是输入滤波电容,一般为0.33μF,用来改善纹波和抑制高频干扰。C2是输出电容,一般为0.1μF,用于改善负载的瞬态响应。根据需要可以附加其他的输入滤波电容和输出电容。

            图1 W7800系列集成稳压器
  W7900系列是三端固定式负输出集成稳压器,它与W7800系列稳压器在使用的接法上基本相同。值得注意的是W7800系列的管壳是公共端,而W7900系列的管壳为输入端,其典型接法见图2。
        
           图2 W7900系列典型接线图
  3. 基准电源
  一般A/D、D/A转换器都需要由外部提供参考电源,在A/D、D/A转换器选定后,转换精确度主要取决于参考电源的精度;高精度放大电路需要提供高精度的工作电源,其关键也在于要有精密的参考电源,习惯上,我们常称之为基准电源。
  4. 隔离电源
  我们已经知道,在计算机控制系统中,为了提高系统运行的安全性、可靠性和抗干扰能力,需要使用隔离技术(如光电隔离等)用于隔离计算机系统与信号输入、输出通道以及系统中互联的单元。而实施隔离技术,最基本的要求是被隔离的各个部分由独立的或相互隔离的电源供电,以切断各个部分间的电路联系。因此,隔离电源在计算机控制系统中是不可缺少的。
  一般有两种方法可以得到隔离电源。
  (1) 采用不同的电源变压器或相互独立的变压器付边绕组的输出为各隔离部分供电,将它们分别进行整流、稳压等处理,就可获得互相隔离的直流电源。这种方法可以有效到抑制高频干扰对系统的影响及系统各部分之间的相互影响,且实现简单,但需要额外的变压器或变压器绕组,使得系统的体积变大。
  (2) 采用带电压隔离的DC-DC转换器,它不仅可以实现直流电压到直流电压的隔离转换,还可以实现通道与通道之间、输出与输入之间的隔离。DC-DC转换器的基本原理见图3。图中,输入级滤波器用于抑制来自系统电源的噪声和从调制器反馈回的脉动信号,调制器把直流信号转换为交流信号以使其可以通过变压器,由变压器实现电压转换和隔离,输出解调器分离出所需的直流电平,输出级滤波器抑制输出噪声和脉动信号。图4给出了DC-DC转换器隔离电源的应用电路。
  
              图3 DC-DC转换隔离电源
  
           图4 DC-DC转换隔离电源应用

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