仪器仪表与装置文章编号:1001—9944(1999)04—0030—03消防自动报警控制系统专用开关电源的设计X吴仲城,倪林,申飞(中国科学院智能机械研究所传感系统工程研究中心,合肥230031)摘要:文章根据火灾报警控制系统系统电源的应用特点和国家安全标准,提出一种符合国家标准的报警控制系统电源的设计方案,文章详细介绍了其工作原理和控制电路。关键词:火灾报警控制;开关电源;单端反激式中图分类号:TM919;TP277文献标识码:B1引言省去笨重的工频变压器,使得电源的体积大大目前,楼宇自动化控制系统中,消防报警控缩小,重量减轻。另外开关频率的高频化使得元制系统对保护人民生命财产的安全有着十分重器件体积进一步缩小,有利于节约系统的空间要的作用,而系统的可靠与否在一定程度上取和降低成本。决于系统供电电源。与一般系统电源相比,消防(3)稳压范围宽。当开关稳压电源输入的电源有自身特殊的要求:交流电压变化很大时,都能达到很好的稳压效(1)效率高、功耗小。由于控制系统一年四果。经实验,当外接交流电压在130V～270V之季24小时处于监控状态,效率高可节约能源。间变化时,其直流输出电压的变化在2%以下更重要的是功耗小,使得机内温升大大降低,周而且能保证稳压电路的高效率。在消防报警控围元器件不会因为长期工作在高温环境下而失制系统中使用开关电源就能保证系统在不同的效损坏,有利于提高系统的可靠性和稳定性。地区有广泛的适应性。(2)体积小,重量轻,成本低。开关电源是(4)安全可靠。开关控制电路一般具有自将电网输入的交流电压直接整流,再通过高频动保护功能。当输入电路、稳压电路、负载等出变换器获得各组不同的脉冲电压,这样就可以现故障的时候,能自动截断电源,从而起到保护图1系统原理框图X收稿日期:1999202203(磁盘稿)·03·©1994-2006ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net自动化与仪表第14卷1999年第4期电源和整个控制系统的作用。导通期间储能电感中电流的增加量和MOS管为此,我们考虑各种开关电源的结构特点,截止期间储能电感中电流的减少量应相等。即:结合消防报警控制系统的特点,设计了一种单UinTonö(L+L1)=UoToffö(L+L2)(1)端反激式消防报警控制系统电源。其系统原理输出与输入电压的关系为:框图如图1所示。nUo=Uinqö(1-q)(2)式中n——为线圈匝比2工作原理q——为控制脉冲占空比图2为单端反激式开关电源的主回路。图从上面的分析我们不难看出:中功率MOS管T和高频变压器的原边串联在(1)反激型开关电源可利用高频变压器的一起,输入电压通过变压器的原边直接加在原副边绕组相互隔离的特点,方便的实现交流MOS管的源极和漏极上,高频变压器的副边和电网和开关输出端机架之间的隔离,从而充分整流二极管D、滤波电容器C以及负载电阻R1保证用电设备及人身安全。接在一起,原副边的匝比n=N1öN2。(2)方便实现多路输出,在高频变压器的副边多绕几组绕组及多提供几组整流二极管和滤波电容就可以获得我们所需要的+5V、+24V和充电电压+27.5V。(3)保持占空比q在最佳范围内的情况下,可通过改变高频变压器的原副边绕组的匝图2单端反激式原理图比n,使电源满足稳压范围的要求。当开关管导通时高频变压器原边电压等,3电源的控制电路于输入电源电压减去管的饱含导通压MOS从控制理论的角度来说,传统的电压控制降若忽略管的饱和管压降其值可认为,MOS,型开关电源是一种单环控制系统。一般来说,电是输入原边电压其极性为上正下负。与之相U,压控制型开关电源是一个二阶系统,它有两个对应副边为上负下正此时整流二极管承受反,,状态变量,包括输出滤波电容的电压和输出电向电压不导通,负载上的电流靠输出电容Co上感的电流。因为二阶系统是一个有条件的稳定的电流来提供。系统只有对电路经过充分的计算和准确的设当MOS管截止时,高频变压器的电压极计,才能保证闭环系统稳定可靠地工作。80年性发生改变。整流二极管D1由反偏转为正偏,代末及90年代初发展起来的电流控制型DCö高频变压器就将原先储存的磁能变为电流,通DC开关变换器是在传统的PWM电压控制的过二极管整流向负载供电和向输出电容Co充基础上,增加电流负反馈环,使其成为双环控制电。其等效电路如图3所示。在稳态时,MOS管系统,让电感电流不再是一个独立变量,从而使开关变换器的二阶系统变为一阶系统。同时其还具备许多其它的优点: