2005-10-19硬道理电子技术工作室
本文介绍了一种简单实用的应急灯生产。停电时可自动切换电源。正常供电时，备用电池自动充电，具有充电保护功能。其电路见图1。以下是其工作原理的介绍。
正常供电时，J2其动触点与电吸合“N/O（常开点）”接通后备电池正端IC1反相端相联。IC1（LM308）和D5、D6电压比较器由参考电压组成D5、D6决定。这里有硅二极管（D5）和一个6.2V稳压二极管（D6）组成6.9V参考电压，监测充电压电压。IC1的2脚输入电压(既有电池电压)低于6.9V时，IC1的6脚输出高电平，T1导通，J1电，其动触点和“N/O（常开点）”接通，电源电压通过R2同时给电池充电LED2点亮为充电指示。R2电阻值可调节充电电流。随着充电时间的增加，IC1的2当电压大于参考电压时，脚电压逐渐增加6.9V时，IC1的6脚输出低电平，T1截止，J1失电，断开充电回路，实现自动充电保护功能。
当停电时，J2失去电源，其动触点和“N/C（常闭点）”连接，电池通过S1供电应急灯电路，实现停电时自动切换功能。S1用于手动切断应急灯电路。
由IC2（NE555）、T2、T3、T4、X2等形成应急灯电路。IC2组成50Hz信号发生器，由IC2的3脚输出50Hz信号，经T2反相和放大分别驱动T3、T4、X2推挽电路的组成，在X2感应高压侧220V交流电，照亮阳光灯管。X2可以直接使用次级为4.5伏、初级为220V成品电源变压器的功率取决于日光灯管的功率。使用时注意T3、T4散热器应加入。
制作时，X1选用次级为6V/200mA电源变压器。J1、J2线圈电压为6V继电器。其它设备的选择可参考图表，无特殊要求。电路调试非常简单，主电源接通时，J2应该动作，LED1为电源指示。然后测量IC1的3脚电压是否为6.9V然后可以用外部电源接入IC2脚调整充电保护电路。当输入电压大于时。6.9V时，J1应该动作断开。短开S1，用外部电源连接到应急灯电路，测量IC2的输出是否50Hz，然后可测量X2输出部分电压是否为220V左右既可。LED3为停电/应急灯工作指示。--拓普电子
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直流升压就是将电池提供的较低的直流电压，提升到需要的电压值，其基本的工作过程都是：高频振荡产生低压脉冲——脉冲变压器升压到预定电压值——脉冲整流获得高压直流电，因此直流升压电路属于DC/DC电路的一种类型。
在使用电池供电的便携设备中，都是通过直流升压电路获得电路中所需要的高电压，这些设备包括：手机、传呼机等无线通讯设备、照相机中的闪光灯、便携式视频显示装置、电蚊拍等电击设备等等。
一、几种简单的直流升压电路
以下是几种简单的直流升压电路，主要优点：电路简单、低成本；缺点：转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小。这些电路比较适合用在万用电表中，替代高压叠层电池。
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二、24V供电ＣＲＴ高压电源
一些照相机ＣＲＴ使用１１．４ｃｍ（４．５英寸）纯平面ＣＲＴ作为显示部件，其高压部件的阳极电压为＋２０ｋＶ，聚焦极电压为＋３．２ｋＶ，加速极电压为＋１０００Ｖ，高压部件供电为直流２４Ｖ。以下电路是为替换维修这些显示器的高压部件而设计（电路选自网络文章，原作者不详）。该电路的设计也可为其他升压电路设计提供参考。
基本原理：ＮＥ５５５构成脉冲发生器，调节电位器ＶＲ２可使之产生频率为２０ｋＨｚ左右的脉冲，电位器ＶＲ１调脉宽。ＴＲ１为推动级，脉冲变压器Ｔ１采用反极性激励，即ＴＲ１导通时ＴＲ２截止，ＴＲ１截止时ＴＲ２导通，Ｄ３、Ｃ９、ＶＲ３、Ｒ７及Ｄ４、Ｒ６、ＴＲ３组成高压保护电路。ＶＲ２用于调频率，调节ＶＲ２可调整高压大小。
ＶＲ２选用精密可调电阻。Ｔ２可选用彩电行输出变压器变通使用。笔者选用的是东洋ＳＥ－１４３８Ｇ系列３５ｃｍ（１４英寸）彩电的行输出变压器，采用此变压器阳极电压可达２０ｋＶ，再适当选取Ｒ８的阻值使加速极电压为＋１０００Ｖ、Ｒ９的阻值使聚焦极电压为＋３．２ｋＶ即可。整个部件采用铝盒封装，铝壳接地，这样可减少对电路干扰。
2005-10-18 硬道理电子技术工作室
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转摘前言：逆变器就是将低压直流电转变成为工频交流电的装置。许多场合需要用到逆变器，比如：汽车中的电源是由蓄电池提供的12V或者24V直流电，如果要在汽车中使用电视、冰箱等普通家用电器，就要逆变器；在太阳能供电系统中，也要通过逆变器输出交流电。
逆变器的电路设计有多种方式，现代逆变器多数采用了PWM（脉冲宽度调制）技术，获得大功率、高效率的交流逆变输出，参见本站的其他文章：电源系统中的单元电路_电源技术概要㈡。
以下要介绍的是一款简单的逆变器设计。采用了直接工频变换的方式，电路简单，便于制作。其主要缺点是：变压器体积大成本高、输出波形非正弦波、输出电压不稳定随负载和电池电压变动。文章转摘自网络，原作者不详。
——编者
这里介绍的逆变器（见图）主要由MOS 场效应管，普通电源变压器构成。其输出功率取决于MOS 场效应管和电源变压器的功率，免除了烦琐的变压器绕制，适合电子爱好者业余制作中采用。下面介绍该逆变器的工作原理及制作过程。
电路图
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直流升压就是将电池提供的较低的直流电压，提升到需要的电压值，其基本的工作过程都是：高频振荡产生低压脉冲——脉冲变压器升压到预定电压值——脉冲整流获得高压直流电，因此直流升压电路属于DC/DC电路的一种类型。
在使用电池供电的便携设备中，都是通过直流升压电路获得电路中所需要的高电压，这些设备包括：手机、传呼机等无线通讯设备、照相机中的闪光灯、便携式视频显示装置、电蚊拍等电击设备等等。
一、几种简单的直流升压电路
以下是几种简单的直流升压电路，主要优点：电路简单、低成本；缺点：转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小。这些电路比较适合用在万用电表中，替代高压叠层电池。
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一、传统二极管整流电路面临的问题
近年来，电子技术的发展，使得电路的工作电压越来越低、电流越来越大。低电压工作有利于降低电路的整体功率消耗，但也给电源设计提出了新的难题。
开关电源的损耗主要由3部分组成：功率开关管的损耗，高频变压器的损耗，输出端整流管的损耗。在低电压、大电流输出的情况下，整流二极管的导通压降较高，输出端整流管的损耗尤为突出。快恢复二极管（FRD）或超快恢复二极管（SRD）可达1.0～1.2V，即使采用低压降的肖特基二极管（SBD），也会产生大约0.6V的压降，这就导致整流损耗增大，电源效率降低。
举例说明，目前笔记本电脑普遍采用3.3V甚至1.8V或1.5V的供电电压，所消耗的电流可达20A。此时超快恢复二极管的整流损耗已接近甚至超过电源输出功率的50％。即使采用肖特基二极管，整流管上的损耗也会达到（18％～40％）PO，占电源总损耗的60％以上。因此，传统的二极管整流电路已无法满足实现低电压、大电流开关电源高效率及小体积的需要，成为制约DC／DC变换器提高效率的瓶颈。
二、同步整流的基本电路结构
同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流二极管以降低整流损耗的一项新技术。它能大大提高DC／DC变换器的效率并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系。用功率MOSFET做整流器时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。
1、基本的变压器抽头方式双端自激、隔离式降压同步整流电路
2、单端自激、隔离式降压同步整流电路
图1 单端降压式同步整流器的基本原理图
基本原理如图1所示，V1及V2为功率MOSFET，在次级电压的正半周，V1导通，V2关断，V1起整流作用；在次级电压的负半周，V1关断，V2导通，V2起到续流作用。同步整流电路的功率损耗主要包括V1及V2的导通损耗及栅极驱动损耗。当开关频率低于1MHz时，导通损耗占主导地位；开关频率高于1MHz时，以栅极驱动损耗为主。
3、半桥他激、倍流式同步整流电路
图2 单端降压式同步整流器的基本原理图
该电路的基本特点是：
1）变压器副边只需一个绕组，与中间抽头结构相比较，它的副边绕组数只有中间抽头结构的一半，所以损耗在副边的功率相对较小；
2）输出有两个滤波电感，两个滤波电感上的电流相加后得到输出负载电流，而这两个电感上的电流纹波有相互抵消的作用，所以，最终得到了很小的输出电流纹波；
3）流过每个滤波电感的平均电流只有输出电流的一半，与中间抽头结构相比较，在输出滤波电感上的损耗明显减小了；
4）较少的大电流连接线（high current inter-connection），在倍流整流拓扑中，它的副边大电流连接线只有2路，而在中间抽头的拓扑中有3路；
5）动态响应很好。
它唯一的缺点就是需要两个输出滤波电感，在体积上相对要大些。但是，有一种叫集成磁（integrated magnetic）的方法，可以将它的两个输出滤波电感和变压器都集成到同一个磁芯内，这样可以大大地减小变换器的体积。
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直流升压就是将电池提供的较低的直流电压，提升到需要的电压值，其基本的工作过程都是：高频振荡产生低压脉冲——脉冲变压器升压到预定电压值——脉冲整流获得高压直流电，因此直流升压电路属于DC/DC电路的一种类型。
在使用电池供电的便携设备中，都是通过直流升压电路获得电路中所需要的高电压，这些设备包括：手机、传呼机等无线通讯设备、照相机中的闪光灯、便携式视频显示装置、电蚊拍等电击设备等等。
一、几种简单的直流升压电路
以下是几种简单的直流升压电路，主要优点：电路简单、低成本；缺点：转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小。这些电路比较适合用在万用电表中，替代高压叠层电池。
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二、24V供电ＣＲＴ高压电源
一些照相机ＣＲＴ使用１１．４ｃｍ（４．５英寸）纯平面ＣＲＴ作为显示部件，其高压部件的阳极电压为＋２０ｋＶ，聚焦极电压为＋３．２ｋＶ，加速极电压为＋１０００Ｖ，高压部件供电为直流２４Ｖ。以下电路是为替换维修这些显示器的高压部件而设计（电路选自网络文章，原作者不详）。该电路的设计也可为其他升压电路设计提供参考。
基本原理：ＮＥ５５５构成脉冲发生器，调节电位器ＶＲ２可使之产生频率为２０ｋＨｚ左右的脉冲，电位器ＶＲ１调脉宽。ＴＲ１为推动级，脉冲变压器Ｔ１采用反极性激励，即ＴＲ１导通时ＴＲ２截止，ＴＲ１截止时ＴＲ２导通，Ｄ３、Ｃ９、ＶＲ３、Ｒ７及Ｄ４、Ｒ６、ＴＲ３组成高压保护电路。ＶＲ２用于调频率，调节ＶＲ２可调整高压大小。
ＶＲ２选用精密可调电阻。Ｔ２可选用彩电行输出变压器变通使用。笔者选用的是东洋ＳＥ－１４３８Ｇ系列３５ｃｍ（１４英寸）彩电的行输出变压器，采用此变压器阳极电压可达２０ｋＶ，再适当选取Ｒ８的阻值使加速极电压为＋１０００Ｖ、Ｒ９的阻值使聚焦极电压为＋３．２ｋＶ即可。整个部件采用铝盒封装，铝壳接地，这样可减少对电路干扰。
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一、磁复位电路的设计
正激式DC／DC变换器或者正激式开关电源，需要在开关功率管截止期间将高频变压器复位，以防止变压器磁芯饱和，因此，一般需要增加磁复位电路（亦称变压器复位电路）。
图一示出单端降压式同步整流器常用的3种磁复位电路：辅助绕组复位电路，R，C，VDZ箝位电路，有源箝位电路。3种磁复位的方法各有优缺点：辅助绕组复位法会使变压器结构复杂化；R，C，VDZ箝位法属于无源箝位，其优点是磁复位电路简单，能吸收由高频变压器漏感而产生的尖峰电压，但箝位电路本身也要消耗磁场能量；有源箝位法在上述3种方法中的效率最高，但提高了电路的成本。
（a）辅助绕组复位电路（b）R、C、VDZ箝位电路 （c）有源箝位电路
图一 单端降压式同步整流器常用的三种磁复位电路
磁复位要求漏极电压要高于输入电压，但要避免在磁复位过程中使DPA－Switch的漏极电压超过规定值，为此，可在次级整流管两端并联一个RS、CS网络，电路图二所示。该电路可使高频变压器在每个开关周期后的能量迅速恢复到一个安全值，保证UD>UI。当DPA－Switch关断时，磁感应电流就通过变压器的次级绕组流出，利用电容CS使磁感应电流减至零。CS的电容量必须足够小，才能在最短的关断时间内将磁感应电流衰减到零；但CS的电容量也不能太小，以免漏极电压超过稳压管的箝位电压。电阻RS的电阻值应在1～5Ω之间，电阻值过小会与内部寄生电感形成自激振荡。上述磁复位电路适用于40W以下的开关电源。
图二 并联RS、CS网络的磁复位电路
二、磁复位电路的校验
当输入电压为最小值或最大值时，要求磁复位电路都能按可控制的范围将高频变压器准确地复位。检查磁复位情况的最好办法是观察DPA－Switch的漏极电压波形。以图3所示的磁复位电路为例，当输入电压依次为72V、48V和36V时，用示波器观察到3种磁复位波形分别如图三所示。
（a）UIN=72V
（b）UIN=48V
（c）UIN=36V
图三 3种磁复位波形
图三（a）给出了当输入电压为72V时的漏极电压波形。在输出整流管上并联2.2nF的复位电容，可满足满载情况下的需要。初级绕组上的箝位电容取47pF。图中的T表示开关周期，D为占空比，tON=DT为DPA－Switch的导通时间。在tON时间段，高频变压器的正向磁通量增大，漏极电压达到最小值。在tRZ时间段高频变压器被复位，储存在高频变压器中的全部能量接近于零，漏极电压达到最大值。在tRN时间段，高频变压器的负向磁通量增大，此时复位电容和箝位电容向变压器电感放电。在tVO时间段内磁通量保持为负值，此时高频变压器初级绕组的电压为零，这是因为漏极电压与输入电压大小相等（都是72V）而极性相反，互相抵消了。在tVO时间段，负向磁感应电流通过次级绕组。
图三（b）给出了当直流输入电压为48V时的漏极电压波形。随着输入电压的降低，占空比开始增大。在tRZ及tRN时间段内的情况与输入电压为72V时的情况相同，但在tVO时间段高频变压器中的能量接近于零。
图三（c）给出了当输入电压为36V时占空比进一步增大的情况。由于漏极电乖趖RZ阶段达到峰值，所以高频变压器的磁通量已复位到零。当DPA－Switch开启时它的漏极电压在负向磁通区域内。在正常工作情况下漏极电压的峰值应低于150V。这个漏极峰值电压是由漏感和电感复位时所提供的。
三、箝位电路
当功率MOSFET由导通变成截止时，在开关电源的一次绕组上就会产生尖峰电压和感应电压。其中的尖峰电压是由高频变压器漏感（即漏磁产生的自感）而形成的，它与直流高压UI和感应电压UOR叠加后很容易损坏MOSFET。为此，必须增加箝位保护电路，对尖峰电压进行箝位或吸收。
箝位电路分无源箝位、有源箝位两种。无源箝位电路主要有以下4种设计方案：
1）利用瞬态电压抑制器（TVS）和超快恢复二极管（SRD）组成的箝位电路；
2）利用阻容元件和超快恢复二极管组成的R、C、SRD箝位电路；
3）由阻容元件构成RC吸收电路；
4）由几只高压稳压管串联而成的箝位电路，专门对漏－源电压uDS进行箝位。
上述方案中以1）的保护效果最佳，能充分发挥TVS响应速度极快、可承受瞬态高能量脉冲之优点，方案2）次之。鉴于压敏电阻器（VSR）的标称击穿电压值（U1mA）离散性较大，响应速度也比TVS慢很多，在开关电源中一般不用它构成漏极箝位保护电路。 有源箝位DC／DC变换器的电路如图四所示。
图四有源钳位DC／DC变换器的电路
因电路中使用了有源器件MOSFET（V4）做箝位管，故称之为有源箝位电路。CC为箝位电容，V3为主功率开关管。由图5可知，当V4导通时因uGS3=0而使V3关断。当V4关断时uGS3使V3导通，就对由变压器漏感产生的尖峰电压起到了箝位作用。
本文截选并改编自《同步整流技术及其在DC／DC变换器中的应用》——中国电源网。原作者：沙占友，王彦朋，于鹏
2005-10-4 硬道理电子技术工作室