DC24V5A电源设计

吴 迪

(辽宁朝阳师范高等专科学校，辽宁朝阳 122000)

恒压电源［1］在船舶供电、工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备等领域有广泛应用，24V、5A恒压恒流电源是针对上述领域的供电特殊性及特殊供电要求而设计的。

1 恒压源技术指标

(1)输入电压:AC220V±20%;DC100-265V。

(2)输出电压:DC24V5A。

(3)电压精度:≤0.5%。

(4)电压调整率:≤1%。

(5)电流调整率:≤1%。

(6)绝缘电阻:输入对外壳≥200MΩ(DC1000V);输入对输出≥200MΩ(DC1000V);输出对外壳≥200MΩ(DC250V);

(7)工作温度:－20～+50℃

2 电路构成及工作原理

整个设计由四部分构成，见图1。

图1 整机电路

如图1所示，U1、U3将200～400 V的直流电压转变为24 V的直流电压，U2将200 V的直流电压转化为360 V的直流电压［2］。

当市电正常是220 V交流电经过D1整流，R1限浪涌并经C1滤波形成300V左右的直流电压，在经过 C2、L1、L2、C3、C4、C11进行电磁干扰抑制后再一次进行滤波后为电压转换器U1供电，U1采用LAMBDA公司设计生产的DC/DC专用模块PH150S280-24，该模块将300 V直流电转化为24 V直流电，经过隔离二极管D2向负载供电，24 V建立后，经过R6加于光电耦合器OPT1使之控制可控硅SC1导通，限浪涌元件失去作用，提高电源效率［3］。

当某种原因引起市电断开后，后备直流电源200 V经过U2(PF500A-360)转变成360 V的直流电压，该电压经过 C2、L1、L2、C3、C4、C11进行电磁干扰抑制后再一次进行滤波后为电压转换器U3供电，U3(PH150S280-24)将360 V直流电转化为24 V直流电，经过隔离二极管D3向负载供电［4］。

图1中R3、R5可精确调节输出电压。D2、D3为隔离二极管，使两路电源不互相干扰。C8为输出滤波元件，确保输出电压精度［5］。

3 电源性能测试

3.1 稳压输出特性

测试条件［6］:输入电压:DC200 V;输出电压:24 V;负载可调。在以上条件下，对输出电压和纹波电压进行测试，其数据见表1:

表1 输入电压为DC200 V时，输出电压与纹波电压的测试数据

经测试，在恒压条件下测试结果符合设计要求。

测试条件:输入电压:AC220V;输出电压:24 V;负载可调。在以上条件下，对输出电压和纹波电压进行测试，其数据见表2:

表2 输入电压为AC220 V时，输出电压与波纹电压的测试数据

3.2 电压调整率S v(交流供电条件下)

S v=(V os－ V omin)/V os=(23.98 －23.80)/23.98=0.75%

V os为额定输入电压条件下的满载输出电压;V omin为拉偏输入电压条件下的满载输出电压。

3.3 电流调整率S i(交流供电条件下)

S i=(V o－ V min)/V o=(24.15 －23.98)/24.15=0.7%

V o为额定输入电压条件下的空载输出电压;V min为额定输入电压条件下的满载输出电压。

3.4 输出效率η

200 V直流供电效率:

η =P o/P i=121.82/136.45=89.28%

市电供电效率:

η =P o/P i=121.25/133.45=90.85%

3.5 输出波形

波形图见图2～4。

图2 空载波形

图3 200 V直流供电满载波形

图4 220 V交流供电满载波形

4 模块参数

设计中使用的三个模块均采用LAMBDA公司设计生产的专用模块

DC/DC 模块U1、U3(PH150S280-24):

(1)输入电压:DC200V-400V0.94A

(2)输出电压:DC24V6.3A

AC/DC模块U2(PF500A-360):

(1)输入电压:AC85V-265V7A

(2)输出电压:DC360V1.4A

5 结 论

电源设计完成后，经过某科研单位近一年的使用，没发现任何问题，满足设计要求。

［1］Ned Mohan，Tore M.Undeland，William P.Robbins.Power Electronics:Converters，Applications and Design［M］.Hoboken:Wiley，2002.

［2］Keith Billings.Switch-mode Power Supply Handbook［M］.New York:McGrwa-Hill Inc，1999.

［3］张占松.开关电源原理与设计［M］.北京:电子工业出版社，2004.

［4］王擎宇.基于TL494的逆变电源的设计与制作［J］.辽宁师专学报，2009(2):81-82.

［5］王春会.新一代开关电源芯片SG3525工作原理剖析［J］.辽宁师专学报，2009(4):23-25.

［6］陶秀梅.单片集成开关电源设计与应用技巧［J］.辽宁师专学报，2008(3):89-91.