24VDC20A直流电源设计及实现

1、24VDC 20A 直流电源设计及实现孙燕林 罗利文（上海交通大学 200030）Design and application of the 24V 20A direct current power supplySun yanlin Luo liwen(shanghai jiaotong university, 200230)【Abstract】This paper discusses the necessity of the direct current power supply which is used in PLC . Meanwhile, it introduces the prin

2、ciple of the design, on which basic it gives the schematic circuit diagram and talks over how to choose the main components. Last it recommends the character of the direct current power supply. 【key words】Programmable Logic Controller PLC direct current power supply 【摘要】 主要介绍了直流电源在可编程控制器（PLC）应用中的必要性

3、。同时简述了24V DC 20A直流电源设计的原理，在此基础上，给出了设计原理图，并且讨论了主要元器件及参数的选择。最后介绍了本直流电源的特点。【关键字】可编程控制器 PLC 直流电源一、前言PLC在工业控制领域有着广泛的应用,在确定了系统方案，编制了相应的软件后，如何使PLC安全稳定高效的进行工作，显然，配备一个稳定高效的电源是解决问题的关键所在之一。PLC中的电源模块的输入电流一般为220VAC 50Hz的隔离电源；而I/O供电电源指系统中的传感器、执行机构、各种负荷与I/O模块之间联系的电源，需要容量较大，一般在20A40A之间，PLC内部的电源模块容量显然是不够的，因此需要外部的直流电

4、源供电。目前国内外均有此种电源，只是价格及性能都不够理想。为此提出利用平面变压器及集成电路、半导体器件构成AC/DC/AC/DC 24V 20A 300KHz 开关直流稳压电源，作为PLC所需要的稳压电源1。二、原理介绍 按照本设计的要求，设计了如附图所示的电路原理图，其基本原理如下所述。隔离的单相220V电源经自动开关、快速熔断器后，进入单相全波二极管整流模块，整流出的直流电源主要用于本稳压器的输入电源。另外集成电路需要15VDC操作电源，则是得到的直流输入电源经过电阻、电位器分压调节后，送到集成稳压模块，取得操作电源。输入电源经过由PWM控制器（ML4825）2及电阻和电容组成的脉宽调制模

5、块3，IR2110半桥驱动模块，最后经过半桥功率转换（两个平面变压器串联以获得较高的输出电源），LC滤波得到所要求的输出电源。三、主要元器件及参数选择本开关直流电源采用了300KHz的高频，比一般情况下的开关直流电源的工作频率要高，其目的在于减少器件的体积，因此要求所选用的器件要能在这样的高频工作条件下正常运行。平面变压器的特点4完全可以满足要求，而选取PWM高频开关功率变换器内的MOSFET5时也要考虑到相应的高频工作条件。31 平面变压器 由于半桥式功率转换电路具有抗不平衡能力，它从设计上已经防止了不平衡，所以不需要严格挑选元器件。因为PWM高频开关功率变换器内的MOSFET是交换开通的，

6、所以加在平面变压器一次绕组的电压为输入电压的一半。平面变压器副边绕组匝数为1匝，按照变压器原理（即原边绕组电压和副边绕组电压之比等于原边绕组匝数和副边绕组匝数之比），通过下列公式可以求出平面变压器的相关参数： 其中：DH 最高占空比，此处令其为0.8 VO 输出电压 Vmin 输入电压的最小值其中 DL 最低占空比 Vmax 输入电压的最大值根据所求出的DH、DL，可以按照相关资料6选出所要的平面变压器的型号。 32 输出整流滤波电路 321 输出电感L 1、L2最小值由下式决定： 其中： 维持空载式稳压电源输出电流连续条件的最大负荷电阻，即附图中的R50 T PWM稳压电源开关周期（s） D

7、L 开关最低接通时间占空比3.2. 2 输出电容及输出端纹波幅值 要求达到输出波纹Vo的电容量C为： 式中 输出波纹电压值四、总结 本稳压电源的方案设计主要参考了美国平面变压器技术公司的有关资料设计。该产品具有频率高 、体积小的特点，同时平面变压器漏感极小，有效的减小了功率开关管关断时的电压尖峰，而变压器漏感储能引起的电压尖峰正是功率开关管损坏的主要原因。五、参考资料1 美国EXIDE UPS技术资料Z： POWERWARE P.92 HIGH FREQENCY POWER SUPPLY CONTROLLER ML4825 MIRCO LINEARZ3 脉宽调制变压器稳压电源M 科学出版社 1

8、983年 徐德高、金刚编著4 平面变压器技术说明Z AN01 P.A-3, A-8, A-105 INTERNATIONAL RECTIFIER ITS PROMISE AND DELIVERS BEST-IN CLASS HIGH VOLTAGE HEXFET POWER MOSFET FOR AC/DC SMPS APPLICATIONN6 DESIGN EXAMPLE No.1 USING THE FLAT TRANSFORMER INDUCTOR MODULEJ附录：作者简介：孙燕林，女，1977年生，上海交通大学高电压及其绝缘技术专业研究生，研究课题为城市垃圾系统自动化处理方案设计。联系方式手机讯地址：上海交通大学B0104092班（200240）孙燕林收电话mail：sai_sunor k