电压比较器精选(九篇)

前言：一篇好文章的诞生，需要你不断地搜集资料、整理思路，本站小编为你收集了丰富的电压比较器主题范文，仅供参考，欢迎阅读并收藏。

第1篇：电压比较器范文

关键词：比较器 脉宽调制 电源管理

中图分类号：TN386 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）02-0137-02

1 引言

电压比较器是一种常用的模拟信号处理电路，能够对两路电压信号进行比较，并判断哪个电压信号大（或小）。电压比较器常用于自动控制、波形产生与变换、模数转换以及越限报警等许多场合。电压比较器通常由集成运放构成，且大多处于开环或正反馈状态。比较器的种类有多种，如零电平比较器、任意电平比较器、滞回电压比较器等[1]。在PWM模式的电源管理芯片中[2，3]，为了克服必须使用集成运放来构成比较器的问题，设计了一种电压比较器，该比较器结构简单，且转换速度快、鉴别灵敏度高，能够满足电源管理芯片的使用需求，并已被应用在实际电源管理芯片中。

2 电压比较器的基本原理

图1给出了电压比较器的符号及传输特性。其反相输入端加信号，同相输入端加参考电压。比较器一般是开环工作，其增益很大。所以，当时，输出为“高”。而当接近时，输出电平发生转换。其它时刻与可能差得很远（即）。电压比较器的输入为模拟量，可作为模拟和数字电路的接口电路，也可作为一位模-数转换器，在实际中有着广泛应用。

电压比较器可以用运放构成，也可用专用芯片构成。作为比较器的另一个重要特性就是转换速度，即比较器的输出状态产生转换所需要的时间。通常要求转换时间尽可能短，以便实现高速比较。比较器的转换速度与器件压摆率有关，越大，输出状态转换所需的时间就越短，比较器的转换速度越高。电压比较器一般为开环应用或正反馈应用，不需要相位补偿电容[4，5]

3 电压比较器的设计与仿真

电压比较器模块在电源管理电路中起着非常重要的作用，是电路的使能输入部分，表1是此模块的设计参数指标：

电压比较器的“2”输入端是电路的使能控制端，只有当“2”端输入电压高于3V时，比较器输出一个高电平使能信号，使驱动开关开启，让整个电路开始工作。图2是此比较器模块的电路图，其中Vin-和Vin+分别是比较器的反向和同向输入端，Vref-3是来自基准的偏置电压，R1和R2是输入端负载电路，Vand1，Vand2，S及g端均为同向输出端，c和d为反向输出端。其中，Vin-端接固定的3.7V稳定电压，当Vin+端输入大于3V时，T21管导通同时T22管截至，从而T68管导通，此时由于镜像作用，T67，T69，T70及T71均导通，且T63，T64，T65及T66均截至。导通的晶体管在各自的负载电阻上产生压降，从而同向输出端Vand1，Vand2，S及g端输出均为高电平，而c和d端输出为低电平。当Vin+端输入电压低于3V时，情况刚好相反。图3和图4分别为此电路同向端和反向端输出波形图。

通过以上的设计及电路仿真，得到其电参数仿真结果如表2所示。

4 结语

按照表1所示的设计要求，并通过对表1和表2的比较，电路的仿真结果在允许的误差范围内，符合设计要求，并且该电路模块在实际PWM电源管理芯片中运行良好。对于该电路的进一步优化将是深入研究的重点问题。

参考文献

[1]吴运昌.模拟电子线路基础.广州：华南理工大学出版社，2005.

[2]钟国华，吴玉广.PWM芯片分析及其振荡器电路的简化设计.半导体技术，2004，29（2）. 65-68.

[3]BryantBrad， Kazimierczuk MarianK.Open-Loop Power-State Transfer Function Relevant Current-Mode Control of Boost PWM Converter Operation in CCM. IEEE Transactions on Circuits and Systems.，2005， 52（10）. 2158-2164.

第2篇：电压比较器范文

关键词 充油电缆；变压器；气相色谱分析；绝缘油

中图分类号TM40 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）87-0126-02

0 引言

随着科技的快速发展，气相色谱这种分析方法在很多生产领域也得到了充分的应用，特别是在电力系统的高压充油设备方面，这个分析方法更是得到广泛的应用和充分的认可。对于电力系统高压充油设备中所出现的局部缺陷以及那些早期潜伏性故障问题，诸如电力系统的变压器铁心局部出现温度过高、因能量不足产生电晕放电现象等等，如果应用常规的电气实验方法来进行分析，是无法及时发现出来的，如果采用气相色谱分析法进行相应的分析，就可以成功地把这些缺陷和故障问题发现出来。在现阶段，我国很多电力系统的充油设备，已经把油气分析的在线诊断和检测应用到整个生产过程中。众所周知，在电力系统中，其最重要的充油设备，就是高压充油电缆和变压器；随着电力系统的不断发展和进步，现在这两种重要的充油设备，在对设备绝缘状况进行检测时，都已经采用了气相色谱分析法这种检测方法，但是，由于高压充油电缆和变压器这两种重要的充油设备，不管是在它们的所用材料方面、还是它们的结构方面，存在着很多的差异，这样就带来了在应用气相色谱分析法对高压充油电缆和变压器进行检测时，不管是在进行分析、还是进行相应的判断，这二者都有着较大的不同；以下就结合本人的工作实践，对高压充油电缆和变压器因材料、结构上的不同而带来气相色谱分析上的差异这个问题进行一些初步的分析和探讨。

1 什么是气相色谱分析法

所谓气相色谱分析，实际上就是一种进行色谱分离分析的技术，通常它是把气体作为流动相来进行相关的操作；这种分析技术是基于以下原理而建立起来的：第一，在不同的两相之间，被分析物质具有不同的分配系数；第二，在作相对运动的两相之间，被分配物质会反复多次地进行重新分配，直至把不同组分完全分离为止。在当前技术条件下，通常把纯度极高的氮气（N2）作为进行绝缘油气相色谱分析的载气，把TCD（热导检测器）和FID（氢火焰检测器）作为其检测仪器。其检测方法和过程通常是这样的：

第一，关于油中气体的检测。对于低级的烃类，诸如甲烷、乙烷、乙炔等，通常是以氢火焰检测器来进行检测；对于氢气，用（热导检测器进行检测；而对于一氧化碳和二氧化碳这类氧化物，则需先转化为可燃性气体（以Ni转换器来进行转换），然后再用氢火焰检测器来进行检测。

第二，关于油中气体的分离。通常以不完全分离这种方法来对绝缘油中的气体进行分离，配合顶空取气和震荡分离这两种途径来得到所要检测的气体。

2 关于油中气体形成的分析

不管是高压充油电缆，还是变压器，这两种重要的充油设备的结构，都是属于油纸绝缘结构，所用的绝缘材料通常有两大部分：第一，油浸纸，第二，绝缘油；有关这两种充油设备所用的油在组成和结构上的差异，具体如下表所示：

在绝大多数情况下，高压充油设备中绝缘油的化学键，不会因电力设备所产生的热量而遭到破坏，所以因这个原因而生成的气体是极其有限的；但是一旦高压充油设备内部有局部的故障问题生成或者缺陷出现，诸如设备个别部位温度过高、或者出现电弧放电等等缺陷，那么在这些有存在局部缺陷的部位，其所生成的热量足以让这些烃类化合物的化学键出现断裂而生成大量的氢气或者低分子烃类气体，这些烃类化合物的裂解过程，具体可表示如下：

在绝缘油当中，最初是不存在着以上这些低分子气体，所以从某种程度上讲，可以把绝缘油当中是否存在着以上这些低分子气体，做为判断高压充油是否存在潜伏性缺陷的一个重要依据，也就是说在行设备潜伏性缺陷检测时，其中的一个检测对象就是这些低分子气体。

通过以上分析，可知高压充油设备中的绝缘油在设备出现故障或者局部缺陷时，将有气体生成；在多数情况下，出现故障或局部缺陷，产生气体的不仅仅是绝缘油，高压充油设备的另一个绝缘材料——油浸纸，在设备出现故障或局部缺陷时，也会有气体的生成。在通常情况下，绝缘纸的全部构成，就是纤维素这个成分；例如，黄酸纤维，就是变压器所用绝缘纸的主要构成部分，而电缆纸的制成，主要也是以硫酸纤维素为主；因此，这些绝缘纸的制成，都是以木质纤维素为原料的。纤维素的结构是由线形巨分子所组成，众多D-吡喃葡萄糖酐（1-5）相互通过β（1-4）进行连结就产生了组成纤维素结构的线形巨分子，这些线形巨分子的化学式可用C6H10O来表示。众多实践表明，在高温条件下，纤维素也会通过断裂而生成碳的氧化物，诸如一氧化碳、二氧化碳等等；通常情况下，一氧化碳和二氧化碳这两种氧化物，不会出现于绝缘油的裂解过程，因此，在进行固体绝缘缺陷的相关检测时，就可以通过判断绝缘油中是否含有一氧化碳、二氧化碳以及这二者的含量变化来作为检测依据。

3 关于充油电缆和变压器在气相色谱分析上存在差异的分析

3.1 所用的绝缘油不相同

高压电缆所用的绝缘油为合成油，而变压器采用矿物油，因合成油和矿物油具有不同的分子结构和组分，故它们不仅产生气体量不相同，产生气体条件也不一致。与充油电缆油相比，变压油不仅分子比较大，而且均匀度和纯净度都比电缆油差；例如，在变压油中常常含有一些氮化物、硫化物等杂质，它们在适当条件下也会生成气体，所以，在相同检测条件和相同作用下，变压油和电缆油所生成的气体类型、数量也会存在着差异。此外，若变压油出现老化，则x蜡这种杂质，将在固态绝缘表面出现而影响油中热量的散失，这就让绝缘热分解速度得到大大加快，而电缆油在老化时很少有这类物质出现，因此在这方面显然比变压油要来得好。

3.2 气体分配系数以及油纸比例存在着差异

当前凡是涉及到绝缘油气体分配系数测量的，多以不完全脱气法测量为主，由于油品不同，其气体分配系数也不相同，在变压器和充油电缆中，因所用的绝缘油不同，故具有不同的气体分配系数；所以，有关在变压器和充油电缆的气相色谱检测结果中，不管是各气体成分的相对含量还是绝对含量，其可比性都不具备。此外，对于变压器和充油电缆而言，其内部油纸在比例上还存在着很大差别；不管是重量比还是体积比，充油电缆内部油纸比例都远远小于变压器，故在固体绝缘所出现缺陷相同及产气相同情况下，检测二者，其气体含量也会有所差异，充油电缆中固体绝缘缺陷检测理论上要比变压器来得灵敏。

3.3 油在流动性方面不相同

把纸绝缘在最外层，这是充油电缆所采用的，其油渗进纸绝缘是通过中心油道的缝隙来实现的；而变压器的绝缘是在油的中间浸泡绝缘纸，对于较大型变压器来说，都具备油循环冷却系统，这对于油的流动起到了强制加速作用；而对于电缆油而言，有关循环流动性这一特征并不具备，其油的运动状况主要由负载的变化开决定，通常电缆油流动距离很有限；所以从油的流动性来看，变压器和充油电缆具有很大的差别，表现在充油电缆油中有关气体的扩散是相当缓慢的，而变压器油中气体的扩散显然要快得多，这也就使得充油电缆在气相色谱分析法方面发展要比变压器来得慢。

3.4 判断测试结果的依据不相同

由于变压器和充油电缆这两个系统有着不同的几何分布及工作环境，所以对于很多在变压器系统已经建立起来并且能够成功应用的检测标准，对于充油电缆来说，却不一定能够适用。

4 结论

总之，气相色谱分析检查绝缘在变压器和充油电缆中有着很大的差异，对于变压器来说，有关这一检测方法已经运用得十分成熟，而色谱分析在线监测也已成功运行；而对于充油电缆来说，有关气相色谱分析的应用，其进展却比较缓慢，有关色谱分析在线监测也未能实现；有关这二者在应用气相色谱分析法上的差异，相关人员在具体操作上必须予以足够的重视和加以区别对待。

参考文献

[1]王文华.气相色谱分析在变压器上的应用[J].变压器，2009.

第3篇：电压比较器范文

关键词：液力耦合器 变频器 调速 节能

一、引言

在发电厂和热电车间里，大型风机和水泵耗电总量占全厂耗电量的50%以上，是电量消耗份额最大的部分，因此大型风机和水泵的节能对全厂的节能降耗显的犹为重要。风机和泵的额定容量设计时均按最大可能值考虑，平时大部分运行时间里均是处于大马拉小车的状态。传统的调节方式是采用挡板或者阀门条件风量或者流量，能源浪费十分严重，节能降耗意义重大。

二、两种装置的工作原理

首先分别介绍一下两种装置的工作原理。

液力耦合器调速的原理。液力耦合器是以液体为介质传递动力并实现无级调速的液力传动装置，液力偶合器主要由与输入轴相联的泵轮，与输出轴联接的涡轮以及把涡轮包容在其中的转动外壳组成。在调速型液力偶合器密封的空腔中充满工作油，泵轮和涡轮对称布置，它们的流道几何形状相同。工作轮叶片为经向布置的直叶片，当原动机驱动泵轮旋转时，工作油在泵轮叶片的作用下由叶片内侧向外缘流动，形成高速高压液流，该液流进入涡轮，冲击涡轮叶片，带动涡轮与泵轮同向旋转，工作油在涡轮中由外缘向内侧流动过程中减速减压，然后再流回泵轮进口，这里传递能量的介质是工作油，泵轮的作用就是把原动机的机械能传给被驱动机械。改变液力偶合器工作腔中工作油的充满度就可在输入轴转速不变的情况下无级地改变输出轴的转速。

变频器有很多种，调速原理也不尽相同。变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交―直―交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

三、优缺点比较

高压电机液力耦合器调速和变频调速两种方式，两种方式优缺点和适用范围如下：

（a）节能效果：

变频装置节能效果好，功率因数高。2液力耦合器节能效果低，在低速时，有近3/4的能量被浪费。大容量的设备还应添加水冷系统。除去设备本身的原因外，变频装置调速输入和输出端均为电的联系，液力耦合器输入端和输出端之间，有机械装置，液体，这些在运转中都不能100%传递能量，运行中不可避免能量的损耗。

（b）安装方式：

变频装置安装方便，电机和负荷不动，将其加入电源侧即可。电源侧配电室或变频室位置宽敞时可考虑变频调速装。但同时也需要安装冷却装置，入风扇，或风道等。2、 液力耦合需装在电机和负荷中间，在安装时需将电机移位方能安装。改建工程中，需受电机安装场地宽窄限制。

（c）运行安全性：

变频装置在出现问题后，可以进行旁路的方式运行。2、液力耦合器出现间题后，必需停机维修。

（d）运行精度：

变频运行精度高，可以实现精确调节，速度是由输出频率限定，当负荷出现波动时，转速不变。2、液力耦合器靠油量和负荷的拉动调速，调速精度低，当负荷变化时，转速随之变化。

（e）维护费用：

变频调速维护费用低，在设备正常运行时无消耗品。2、液力耦合器在运行一定时间后，对液压油进行更换。

（f）操作性：

变频调速操作复杂，需要对操作人员进行专门的培训。2、液力耦合器操作简单，方便。

（g）经济性：

变频调速装置价格昂贵。2、 液力耦合器价格便宜。

以下以某一1X50MW发电工程中变频器和液力耦合器价格（价格来自相关生产厂家报价）为例来经济性。

变频器价格表：

序号 负荷名称 功率（KW） 电动机数量 变频器安装数量 价格（万元）

1 引风机 1000 6 3

2 一次风机 1400 3 3

3 二次风机 710 3 3

总计 650

液力耦合器价格表：

序号 负荷名称 功率（KW） 电动机数量 耦合器安装数量 价格（万元）

1 引风机 1000 6 6 28*6=168

2 一次风机 1400 3 3 18*3=54

3 二次风机 710 3 3 14*3=42

总计 264

四、结论

综上所述，变频调速装置整体性能优于液力耦合器，但是价格昂贵，具体设计中需结合工程实际要求，结合各场地情况，和员工的技术水平，安装改造难度，工程预算等实际情况具体选择。随着，变频器国产化的推广，变频器价格也会相应降低，届时，变频器将是电力调速最好的选择。

参考文献：

[1] 张永惠 高压变频调速器技术的比较 变频器世界

[2] 马文星 液力传动理论与设计 化学工业出版社

[3] 王喜魁 泵与风机 中国电力出版社

第4篇：电压比较器范文

【关键词】热敏电阻;集成运放;电压比较器;报警电路

引言

作为一种模拟集成电路，集成运算放大器结构简单、用途宽广，具有高灵敏度和功能灵活等多种优势。负温度系数（NTC）型热敏电阻的阻值随温度升高而减小，二者组合可组成温度报警电路。温度的检测与控制电路在实际应用中比较广泛，一般用晶体管制作而成的电路，测量误差大，且电路比较复杂。用热敏电阻和集成运放组成的温度报警电路可实现温度的检测及报警功能，可以克服此类问题。

此电路实验在教学中已经应用，由于电路简单，所用的元件较少，操作容易，实验效果直观、显著，学生很感兴趣，加深了学生对集成运放的理解，提高了实验动手能力。

1.NTC热敏电阻的介绍

NTC（Negative Temperature Coefficient） 的中文意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件。而NTC热敏电阻器就是指负温度系数热敏电阻器，它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料，采用陶瓷工艺加工制造而成的。此类金属氧化物材料都具有半导体的性质，因为它们的导电方式完全类似锗、硅等半导体材料。在温度低时，此类氧化物材料的载流子（电子或空穴）数目较少，导致其电阻值较高;当温度升高时，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围一般在100～1000 000，温度系数在-2%～-6.5%[1]。可将NTC热敏电阻器广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。NTC热敏电阻RT的温度特性如图1所示。虽然它的电阻与温度变化曲线的线性度并不太好，但由于它是单值函数（即温度一定时，其阻值也是一定的单值。）如果设定100℃时电路自动报警，则这100℃即为阈值温度TTH，在特性曲线上可找到100℃对应的RT的电阻值。

图1 热敏电阻RT的温度特性曲线

2.集成运放组成的单限电压比较器

在自动化系统中，信号幅度的比较、信号幅度的选择、信号的采样和保持、信号的滤波等都是在信号处理方面经常遇到的问题。本设计需要应用由集成运放组成的比较信号幅度电路――电压比较器，集成运算放大器是电压比较器的核心器件[3]。电压比较器是集成运放在非线性工作状态下的一种具体应用。而电压比较器，是一种用来比较输入信号电压大小的电子电路。它可以将连续变化的模拟信号转换成仅有两个高、低状态的矩形波。集成运放工作在非线性区时，若，则运放输出正向电压;若，则运放输出负向电压。这是电压比较器的理论基础。图2为最基本的电压比较器和其电压传输特性图。两个输入端中的一个端子为参考端，参考电压为UR，另一个端子（比如同相端）作为信号输入端，比较信号电压与参考电压，当信号电压小于参考电压时，输出则为高电平，反之输出则为低电平。由此可得到电压传输特性曲线[4]。电压比较器通常用于越限报警、模数转换和波形变换等场合。

图2 基本电压比较器及电压传输特性曲线

3.电路原理图及其工作原理

3.1 电路原理图

电路原理图如图3所示。

图3 基于集成运放的温度报警电路图

3.2 电路工作原理

负温度系数热敏电阻RT用来检测功率器件温度（可将其粘在散热片上）或待测环境温度（如置于恒温箱），UCC为直流稳压电源，RT和R1串联，A点电位VA为电阻R1两端所分得的电压。电阻R1阻值近似不变。R2和组成分压器，调节RP可改变VB（电位器中心头的电压值）的电压。

VB值为比较器设定的阈值电压，称为VTH。若希望100℃时电路自动报警，则VTH的值应等于100℃时的VA值。当，比较器输出低电平，二极管导通，三极管截止，电路不报警，为正常状态。当，比较器输出高电平，二极管截止，三极管导通，指示灯亮，同时扬声器发出尖锐的报警声。

3.3 电路的保护措施

3.3.1 输入保护

一般情况下，集成运放工作在开环（即未引反馈）状态时，易因差模电压过大而损坏;在闭环状态时，易因共模电压超出极限而损坏。本文设计的电路原理图中所加的二极管限幅电路就是为了限制集成运放的差模输入电压，保护其输入级，以免损坏运放。此外，该电路只要改变VTH值，就可以很方便地改变阈值温度，适合不同的工作要求。

3.3.2 输出保护

电路原理图中，在集成运放输出端，由限流电阻R和稳压管DZ组成输出端保护电路。限流电阻R和稳压管DZ构成限幅电路，它一方面将负载与集成运放输出端隔离开来，限制了运放的输出电流，另一方面也限制了输出电压的幅值。当然，任何保护措施都是有限度的，若将输出端直接接电源，则稳压管会损坏，使电路的输出电阻大大提高，影响了电路的性能。

4.结束语

热敏电阻的电阻率随温度变化而变化，本文以负温度系数（NTC）型热敏电阻来进行温度测量，将温度信号转化为电压信号，输送到由集成运放工作于非线性区构成的电压比较器中，与阈值电压进行比较。若高于阈值电压，则电压比较器输出为高电平，此时三极管导通，报警电路工作。该电路是热敏电阻和集成运放结合的具体应用实例，有助于加深学生对相关知识的理解和应用。

参考文献

[1]钱小君.温度报警器的设计与制作[J].物理通报，2010， 6：89.

[2]方佩敏.电压比较器工作原理及应用（中）[J].无线电， 2005，1：63.

[3]张小梅.集成运放在烟雾报警器电路中的应用[J].信息通信，2013，2.

[4]乜国荃.集成运放和电压比较器[J].青海师范大学学报（自然科学版），2006，2：48.

第5篇：电压比较器范文

【关键词】智能；自启动；延时

1.设计背景及目的

电力的生产、输送、分配和使用需要大量的各种类型的电气设备，为了使主系统安全、稳定、连续、可靠地向用户提供充足的、合格的电能，就必须尽可能地排除电力系统在运行中的一切故障，以保证电气设备和电力系统的安全运行。其中设备过度发热，是破坏电力系统安全的主要因素，甚至会危及到生命财产安全。因此，使整个电力系统处在一个相对稳定的低温环境十分关键。空调能提供一个相对低温和恒温的环境，但普通空调一般不具备来电自启动功能，即市电停电后，空调即停机；市电来电后，空调不能自行启动，除非人工干预才能开机，而人工毕竟受到工作时间的限制，不可能24小时来监视空调的工作情况，那么智能空调来电自启动控制器正好解决这个问题，最大限度地减少电力设备过度发热的时间，尽快地使设备的温度环境恢复到正常状态。

2.国内研究概况

目前空调断电来电自启动器的研究在国内尚属空白，懂空调制冷的人都知道商用分体空调根据部件可分为：室外机（压缩机、冷凝风机）、室内机（蒸发风机）、空调控制板。空调控制板协调室内机和室外机工作：1、不制冷时只有室内风机工作；2、制冷时室内风机、室外风机、压缩机同时工作；3、除湿时室内风机停机、室外风机、压缩机工作。

空调断电来电自启动的目的：维持空调原来开机、制冷状态、保障环境温度稳定，提高商用空调智能化，实现无人值守。分体商用空调要实现来电自启动有两种方法：

（1）空调断电再次来电时给空调红外接收器一个开机信号，类似于自动按一下遥控器开关键。

（2）把原来空调控制系统换成类似机房专用空调控制器，由控制器自身记录空调状态，来电时自动恢复原来状态。

现在我们比较一下两种来电自启动控制器的优缺点：

首先我们来看射频空调自启动工作原理：

（1）在每台空调周围的墙上或其他地方安装一个红外发射头对准原来空调红外接收处。

（2）空调运行控制逻辑由原来控制板完成?。

（3）当空调断电再次来电时接有发射头的空调自启动器给空调发射一个开机信号，空调重新初始化自身控制程序、根据空调检测到的温度及空调原来设置的工作模式来决定是否开室内风机、室外风机及压缩机还是其他动作。

射频信号来电自启动器缺点：

（1）经常出现开机不成功

原因：a.自启动控制器不稳定（由于这些控制器都是少量生产，基本没有经过严格全面的性能测试）；b.频本身缺陷，信号中间不能有障碍、发射头（接收头）不能有灰尘——固定不动的发射头经常被灰尘覆盖。

（2）容易损坏压缩机

原因：a.射频来电自启动控制器无法识别空调压缩机状态，无法实现压缩机保护。频繁断电的情况下，射频自启动控制器频繁的向空调发送开机指令，造成空调压缩机频繁开关，容易引起压缩机损坏。b.有些射频自启动器设计了连续开机几次的功能，也是造成空调频繁开关机的原因——如射频启动器发出开指令由于灰尘或障碍物干扰，射频自启动器认为没有开机成功，复位再次发出开机指令，使得压缩机频繁开关。

3.主要技术内容

3.1 预期目标

空调来电自启动控制器是专门针对企业机房而设计的。这里所谓机房的特征是：需要长时间使用一般的民用空调机来调节空气温度，通常情况下无人值守。一旦遇到断电情况，空调机即停止工作，即使外界电网恢复供电，一般的普通空调机都不会自动检测来电并自动启动。本产品就是用来解决这个问题的。

3.2 应用领域

空调来电自启动控制器适用在需要空调24小时开机的场所，比如：电脑机房、自动银行换钞间、移动联通等运营商户外基站、电力系统变电站、户外箱站、温室、仓库、生物制药厂、无菌室、洁净厂房、学校图书馆、档案馆、文物馆、仓储中心、医院血站、疾病防控中心、环保监测部门的冷库、智能楼宇等需要温度监测的场所和领域。

3.3 创新点及特色

智能控制器来电自启动工作原理：当空调断电再次来电时，智能控制系统自动恢复断电前运行状态。采用专业空调智能控制器优点：采用单片工控专用芯片和低频率信号线路设计，实现最精简的硬件电路方案，能够有效抵抗各种电气干扰，减少了元器件数量，降低了故障率，延长了使用寿命；同时也控制了功耗、体积；并且开机成功率非常高，有效地保护空调压缩机等核心部件。

3.4 电路原理图

图1

3.5 电路简介

本控制器图1由变压器、桥式整流器、延时电容、稳压芯片、电压比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、开关三极管及常开继电器构成。

变压器T1初级通过保险器F1接220V市电，实现电压220V转换为12V，变压器T1次级跨接桥式整流器D的输入端，桥式整流器D跨接于稳压芯片IC1的输入端及地端间，稳压芯片IC1输入端、输出端分别接有第一滤波电容C1及第二滤波电容C2，第一电阻R1与延时电容C3串联支路跨接于稳压芯片IC1输出端及地端间，构成RC延时电路，中间接点接电压比较器IC2电压负端输入端脚2。第一电阻R1是延时微调电阻，用以调节延时时间。第二电阻R2、第三电阻R3串联支路跨接于稳压芯片IC1输出端及地端间和电压比较器IC2脚8及脚4间，中间接点接电压比较器IC2电压正端输入端脚3，电压比较器IC2输出端串接第四电阻R4后接三极管Q1基极，开关三极管Q1发射极接常开继电器K1，第五二极管D5跨接于三极管Q1发射极与地端间。常开继电器输出应接空调面板的启动开关。

本设计稳压芯片IC1采用7809稳压芯片，R1是延时微调电阻（3296精密电位器）；R4是限流偏置电阻；第五二极管D5是保护二极管（1N4007）

本设计可以在自动启动空调的同时，不需要人工干预，控制器中仅采用常用电子元件，且设计新颖，结构简单，成本低廉，工作安全可靠。

3.6 电路原理

220V市电经过一变压器降压、整流器整流、稳压、滤波后输入到电压比较器，电路通电一段时间后电压比较器的同相输入端电压大于反向输入端电压，电压比较器输出高电平，使一常开继电器吸合，使空调自动启动，空调启动后继电器释放并复位。

3.7 工作原理

220V市电经过220V/12V电源变压器（T1）后输出12V交流电。经过（D1—D4）桥式整流器后输出脉动直流电，再经过第一滤波电容（C1）滤波，再经过稳压芯片输出+9V。稳压芯片再经过第二滤波电容（C2）滤波，此电源输出为直流+9V。

电路接入+9V电源后，当电路通电时，第二电阻R2、第三电阻R3组成串联分压电路使电压比较器IC2的同相输入基准电压为4.5V；由R1和C3构成RC延时电路，T= R1 C3，R1是延时微调电阻，控制电压比较器的反向输入基准电压。当电压比较器同相输入端电压高于反向输入端电压时，电压比较器输出高电平使开关三极管S8050导通，继电器线圈得电吸合。（当继电器线圈没通电时动触点1和静触点3处于常开状态；当继电器线圈通电时动触点1和静触点3之间由常开状态转为闭合状态。）当R1给C3充电过程中，此过程中电压比较器的反相输入端的基准电压慢慢升高，当电容C1两端电压充电至4.5V以上时，此时电压比较器同相输入端电压小于反相输入端电压，电压比较器输出低电平，从而继电器线圈失电释放。

本设计可以调节R1的大小可改变继电器闭合时间。（R1阻值增大延时时间增长。一般空调通电时内部电路复位时需0.3S）。

4.重要技术难点

4.1主控板信号完整性设计

信号在传输路径上的质量，传输路径可以是普通的金属线，可以是光学器件，也可以是其他媒质。信号具有良好的信号完整性是指具有所必需达到的电压电平数值。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而是板级设计中多种因素共同引起的，所以信号完整性设计是电路板可靠运行的关键因素。

4.2主控板的抗干扰设计

干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。敏感器件，指容易扰的对象。

抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。

5.结束语

本设计可以在自动启动空调的同时，不需要人工干预，控制器中仅采用常用电子元件，且设计新颖，结构简单，成本低廉，工作安全可靠。

参考文献：

第6篇：电压比较器范文

关键词：DC/DC转换器；误差放大器；软启动；斜坡补偿；PWM比较器

Design of A High-efficient PWM

Control Circuit Application for DC/DC Converter

CHEN Cheng，WANG Hui-fang，XU Xiang-zhu，ZHOU Ze-kun，ZHANG Bo

（State Key Lab of Electronic Thin Films and Integrated Device, University

of Electronic Science & Technology of China, Chengdu, 610054, China）

Abstract: A High-efficient PWM control circuit which is applied to DC/DC converter is presented in this paper. Based on current-mode control, good transient response has been realized in wide range. Superimposed signal of slope compensation and error amplifier output is compared with the signal of current sense, then produce a duty cycle to control the power transistor off. Meanwhile, This PWM control circuit combine error amplifier with soft-start, which realize the voltage of output smooth and steady increase. It is effective to reduce input current and output voltage overshoot, and protect the system security.

Key words: DC/DC converter; error amplifier; soft-start; slope compensation; PWM comparator

1 引言

DC/DC转换器因其低静态电流、高效率和体积小的优点而广泛应用于便携式电子设备。随着集成电路的发展，应用广泛的笔记本电脑、手机、PAD等便携式设备对电源管理芯片体积、转换效率、可靠性的要求越来越高。PWM控制电路的设计直接关系到DC/DC转换器的性能，因此设计出高效的PWM控制电路至关重要[1]。

本文根据参考文献[2]的斜坡补偿原理及转换器功能要求，结合工程实际，设计出了一款应用于DC/DC转换器PWM控制电路（如图1所示）。电路主要包括功率管M1和M2、储能电感L、输出电容C、反馈电阻网络（R1和R2）以及PWM控制电路。PWM控制电路实现整个系统的反馈控制，包括误差放大器（ Error Amplifier, EA）、软启动、电流采样电路、振荡器、PWM比较器、基准源电路和驱动电路等。文献[2]中是斜坡补偿信号与电流采样信号叠加，然后与EA输出信号比较，促使PWM比较器的反转，从而控制功率管的通断。而本文采用的是斜坡补偿信号与EA输出进行叠加，叠加得到的信号与电流采样信号比较，进而控制PWM比较器的反转，有效地实现了功率管M1、M2的通断时长，对电感进行充放电来得到稳定的输出电压，保证了PWM控制电路的高效。

本文第二节将介绍该PWM控制电路的重点模块的具体电路及其工作原理；第三节分析仿真结果，第四节给出最后的结论。

2实际电路分析

2.1误差放大器

在DC/DC 转换器中，误差放大器是输出电压检测模块的一部分，它主要用于将反馈信号VFB与基准电压VREF进行比较，并输出误差放大信号后级PWM 比较器，与电流采样信号进行比较，从而产生一个脉冲以确定功率管通断时长[3]。

误差放大器的实际电路如图2所示，该误差放大器是一个三端输入的两级运放，采用套筒式结构。三个输入端由两个正端（SS,VREF）和一个负端（VFB）组成。EA输出由RC和CC组成的系统补偿电路，对环路进行补偿。误差放大器的输出端由限压电路进行钳位，使得其在允许的范围内变化。限压电路有一个上拉电路和一个下拉电路。

上拉电路由MN9、MN10、MN11、MN12、MP10和MP11组成，其中MN9、MN10、MP10和MP11组成一个电流比较器。正常情况下，电流比较器上路MP10、MP11流过的电流小I1，下路MN9和MN10流过的电流和I2+I3大，为了维持电流平衡，迫使MN9和MN10工作在线性区，使得节点VA电位下降，从而MN12不开启，EA输出端Ve电位不被拉高。当输出端Ve电位较低时，电流比较器中上路I1大，下路电流和I2+I3小，迫使MP10、MP11工作在线性区来保持电流平衡，节点VA电位抬高即MN12栅电位被拉高，这样MN12导通，由于Vbias1是高电平MN11始终开启，EA输出端Ve电位被拉高。

下拉电路由MP12、MN13和MN14三个管子组成的，正常情况下，Ve端电位不是很高，偏置电压Vbias2较高，MP12不开启，由于Vbias3较高MN13始终开启，所以节点VB电位被拉低，从而MN14不开启，这样不对Ve电位拉低。当Ve电位较高时，MP12导通，Ve高电位送进来，节点VB电位抬高即MN14栅电位升高，这样MN14开启，将其漏端电位拉低，即把EA输出端Ve电位拉低。

由图2中的误差运放和系统补偿电路产生一个主极点ωp 1=1/ROCC（RO为误差放大器的输出电阻），次极点ωp 2=1/RCC1，零点ωZ 1=1/RCCC。主极点ωp 1处的频率很低，次极点ωp 2和零点ωZ 1位于较高频处，合理设置主次极点以及零点的位置，可以增加系统的稳定性。

DC/DC转换器的环路中，也有一个极点 ωp 3=1/RLOADCout，和一个零点ωZ 2=1/RESRCout（RESR为输出电容的Cout寄生电阻）。由于误差放大器的输出电阻RO很大，所以ωp 1为整个系统的主极点。同时，调节误差放大器输出处的次极点ωp 2来抵消RESR产生的零点ωZ 2来改善系统的相位裕度。

2.2 软启动电路

DC/DC转换器是通过将误差信号转换成占空比驱动功率管而工作的，在启动阶段，误差放大器处于非平衡状态，使得环路处于100%占空比工作，因此会有很大的浪涌电流灌入输出电容，使得输出电压产生较大的过冲，浪涌电流也有可能损耗功率管和其它器件[4]。因此，DC/DC转换器中加入软启动电路可以避免上述现象发生，软启动是通过限制占空比或限制开关电流来消除浪涌电流，防止输出电压过冲。

本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文

本文的软启动电路是通过限制占空比来实现输出电压平滑稳定上升，其实际电路如图3所示，其中CSS是软启动外挂电容。Ibias是基准镜像过来的能使cascode结构电流源MP 19、MP 20和MP 21、MP 22和MP 23、MP 24产生较恒定的电流。芯片上电时，SSCTRL是低电平，通过INV 1、INV 2两次反相后，作用在MP 25和MN 40上，使得MP 25开启同时MN 40关闭，这样从MP 21、MP 22流出来的电流I1给CSS充电，节点SS电压从零缓慢上升。当SS电压上升到大约两个阈值电压时，MN 43开启， MP 23、MP 24、MN 43、MP 26、MN 44形成电流通路，MN 43漏端电位被拉低，通过INV 3后SSOVER由低翻高。当环路出现异常时，SSCTRL会翻转为高，MN 40开启同时MP 25关闭，MP 19、MP 20流入MN 41的电流镜像给MN 42，CSS将电流I2通过MN 40、MN 42放电到地，SS电压逐渐降低。

对图3所示的软启动电路，充电电流和放电电流满足：

CU=∫I（t）dt （4）

其中C为CSS的大小，U为CSS两端电压变化值，（t）为充放电电流瞬时值，t为充放电时间。

软启动时，误差放大器中SS和VFB比较，VREF不起作用，由于SS和VFB差压小，产生较小的占空比，所以误差放大器控制输出电压缓慢上升。随着SS和VFB上升，VREF慢慢地起比较作用。当VFB上升到VREF值左右时，SS端电位继续上升，慢慢地失去比较作用，表明软启动完成，输出电压上升到正常值。最终VFB和VREF比较，电路正常工作。

2.3 补偿叠加及电流采样电路

在设计DC/DC转换器时，通常可以采用的拓扑有电压反馈和电流反馈两种控制模式[2,5]。本文的DC/DC转换器环路结构采用的是电流控制模式。由于电流控制模式存在抗干扰能力差的缺点，我们又采用斜坡补偿消除噪声干扰，以期使系统工作在稳定状态。叠加电路及电流采样电路如图4所示。

振荡器产生一个斜波信号VRAMP作用在MN 15上，把电压信号转换为电流信号。通过MP 13镜像，斜波电流IRAMP转移到MP 14上。同样，误差放大器的输出电压Ve作用在MN 16上，产生一股电流Ie。两股电流叠加（即Ie -IRAMP）后得到Im，该电流流过电阻R5产生电压Vm送到PWM比较器，和电流采样信号比较，PWM比较器输出一个控制占空比的逻辑信号VPWML。

3.4 PWM比较器

PWM比较器把误差放大器输出与斜坡补偿叠加后的信号和电流采样信号进行比较，当采样电路的电流在检测电阻上产生的电压达到叠加后的电流在电阻上产生的电压时，PWM比较器的输出就会发生翻转，产生一个很窄的脉冲信号，控制功率管通断 [6]。

本文设计的PWM比较器如图5所示，VSSP是一个相对Vin的低电平。电流源采用cascode结构，偏置电流模块中电流I流过MN 19、MN 20后通过镜像给PWM比较器各个部分提供电流源。全差分放大器中，R8、R9是不匹配的电阻，MN 20、MN 24是匹配的，这样设计的目的是放大后面比较器需要的输入信号，起到加快比较器翻转的作用。放大的差动信号输入到源极跟随器MN 25、MN 26中，通过电平移位，再输入到比较器中。比较器输出一个逻辑信号，通过反相器反相。输出级中给MP 18、MN 38提供一个初始低电平，使得PWM比较器刚开始就输出一个逻辑高电平VPWML。当PWM比较器翻转后，输出一个逻辑低电平VPWML。整个PWM比较器的增益AV不难得出：

3仿真结果及分析

3.1误差放大器

图6为误差放大器带系统补偿电路的增益和相位裕度曲线图，其中gain和phase margin分别代表误差放大器开环状态下的增益和相位裕度。从图中容易看出，开环状态下，误差放大器的增益达到50db，并且3db带宽100Hz。并且从图中可以看出电路有一个主极点和一个零点位于低频处，主极点在100Hz处，零点大约在10KHz处。

3.2软启动电路

图7为软启动过程中占空比变化曲线。由图中可以看出，软启动与误差放大器结合有效控制占空比缓慢增加，进而实现输出电压较平稳上升。

图8中Vout、IL分别为输出电压和电感电流随时间变化曲线，不难看出软启动很好控制了输入电流和输出电压过冲，实现了输出电压缓慢平稳上升，直到输出稳定。当负载电流由0A跳到3A时，输出电压有瞬间跌落和过冲，但很快就稳定在恒定值。

3.3 补偿叠加与电流采样电路

补偿叠加与电流采样电路的波形如图9所示，其中，SW、VS、VM和 RAMP分别为占空比波形、电流采样波形、叠加输出波形和斜坡补偿波形。在上管功率管关闭时，采样点已没有电流信号,其电压等于电源电压。从图中波形可以看出，已经很好的实现了对采样电流信号的斜坡补偿。

3.4 PWM比较器

图10 为PWM比较器增益曲线，从图中可以看出其增益达到120db以上，3db带宽1MHz，单位增益带宽将近1GHz，具有较快反应速度，满足了系统要求。图11为PWM比较器整体仿真，当输入端VM与VS碰撞时，输出VPWML就翻转，起到了及时控制功率管通断的作用。

4结论

本文对比了文献[2]中补偿结构，提出了一种用于DC/DC转换器的高效PWM控制电路。详细分析了误差放大器、软启动电路、斜坡叠加和电流采样电路、PWM比较器。其中，误差放大器输出采用限压结构和软启动结合在一起，实现了输出电压平滑稳定上升，防止了输入电流和输出电压过冲现象；斜坡补偿信号与误差放大器的输出叠加，再与电流采样信号进行比较，促使PWM比较器产生一个控制功率管通断的脉冲信号，保证了系统稳定。

参考文献

[1] 廖敏, 胡永贵. 一种高效降压型DC/DC变压器控制电路的设计[J].微电子学, 2010, 40（3）, 400-405.

[2] 徐祥柱, 王易, 陈程. 一种DC/DC斜坡补偿电路的设计[J]. 中国集成电路, 2011, 20（7）, 31-36.

[3] Ke-Horng Chen, Hong-Wei Huang, and Sy-Yen Kuo.Fast-Transient DC-DC Converter With On-Chip Compensated Error Amplifier IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS, 2007, 54（12）, 1150-1154.

[4] 李演明, 来新泉, 袁冰, 叶强, 贾新章. 一种DC/DC开关电源片上软启动电路[J]. 半导体学报, 2008, 29（6）, 1210-1215.

[5] Kimio SHIBATA and Cong-Kha PHAM. A Compact Adaptive Slope Compensation Circuit for Current-Mode DC-DC Converter[C]//Circuits and Systems. Pairs, 2010:1651-1654.

[6] Yie-Tone Chen and Cing-Hong Chen . A DC-DC Buck Converter Chip with Integrated PWM/PFM Hybrid-Mode Control Circuit[C]//Power Electronics and Drive Systems .Taipei, 2009:181-186.

作者简介

陈程，硕士研究生，主要从事模拟集成电路与功率集成电路的研究设计。

张波，教授，博士生导师，主要从事功率半导体技术、电源管理集成电路及专用集成电路的研究设计。

第7篇：电压比较器范文

研制背景：

在仪表自动化控制系统中，普遍采用PLC（可编程逻辑控制器）控制设备，该设备的各个输入输出端口模块与现场设备的连接回路通常都是通过一个保险丝来连接（主要是为了保护PLC设备的安全），尤其是一些开关量输入输出回路，一旦该保险丝因为各种原因被熔断（例如雷击或者在常规测试过程中不小心造成回路短路或接地），及不易被人发现，以开关量输入回路为例（如图一），当现场设备发出开关闭合指令后，PLC开关量输入模块接收不到24V指令信号，因此就会严重影响整个控制系统的安全运行。为此研制了该装置，加装在PLC设备机柜内，时刻监视每个保险丝的通断状态，当某个回路保险丝熔断后，就会立即发出报警信号，通知维护人员立即维护。

图一 、PLC设备与现场设备连接示意图

设计思路

从图一可见，当保险丝未熔断时，接线端子排上连接保险丝的一端有24V电压存在，当保险丝熔断后，接线端子排上连接保险丝的一端24V消失，因此就可以根据端子排上的24V电压的有和无来判断保险丝是否熔断。单路基本电路如图二所示。

图二、单路基本电路

核心部件采用LM339比较器集成电路，当保险丝Fuse1未熔断时，LM339的同相输入端（7脚）电压（8V）高于反相输入端（6脚）电压（5.5V）,比较器LM339输出（1脚）为开路状态（因LM339为集电极开路输出型），指示灯DS1不亮，D1截止，Q1截止，继电器J1不动作。当保险丝Fuse1熔断后，LM339的7脚电压（0V）低于6脚电压（5.5V）,1脚电压为0V，此时指示灯DS1点亮，D1、Q1导通，J1动作，从P1送出短路信号，P2送出24V电压信号，去启动远端有人值守的报警器。

因此就可以采用多个比较器单元，通过二极管与门D1-D12组合到一起，来同时监视多个保险丝的完好状态，

整体电路原理（如图三所示）：

本电路主要采用的核心部件是电压比较器集成电路LM339，每一块集成电路里有四个比较器单元，在这里我们采用了三块集成电路，一共可以监视十二个回路的保险丝状态。

本电路从P2端口接入24V工作电压，每个比较器单元的反相输入端都接到R37和R38的分压电路，使每个反相输入端的电压固定为5.5V。每个比较器单元的同相输入端通过R1-R12和R25-R36利用P1端口接到PLC机柜内连接保险丝的端子排的相应端子。R13-R24为每个同相输入端的下偏置电阻。

当PLC机柜内保险丝未熔断时，每个同相输入端的电压为8V，高于反相输入端电压5.5V，因此，每个比较器单元的输出为开路状态，D1-D12都处于截止状态，三极管Q1截止，蜂鸣器Y1不鸣响，继电器K1不动作，发光二极管DS1-DS12都不点亮。

当PLC机柜内某个保险丝熔断后，该比较器的同相输入端电压为0V，低于反相输入端电压5.5V，因此该比较器的输出为OV，DS1-DS12当中连接至该比较器输出端的发光二级管点亮，指示为某个保险丝熔断，同时D1-D12当中连接至该比较器输出端的二级管导通，三极管Q1导通，蜂鸣器Y1鸣响，继电器K1动作，通过P3端口送出24V电压，通过P4端口送出一短路信号。

P3和P4的作用是把报警信号延伸到有人值守的地方，去启动远端的报警器鸣响，提醒维护人员。电阻R54可根据远端报警装置的要求来选取，在此暂定为1K。

开关S1-S12的作用为：当PLC机柜内需要监视的保险丝不足12个时，把多余的输入端子通过S1-S12闭合接至24V，来屏蔽掉不需要的输入端子。

发光二极管DS13，为本装置的电源指示灯，当24V电源接通后，该灯点亮。

主要元件选择

电阻：所有均采用1/4W金属膜电阻

比较器：LM339

开关S1-S12：采用脚距为2.54mm排针，加短路帽

保险F1：100mA自恢复保险

继电器J1：HK19F-DC 24V

蜂鸣器：24V-Ф12mm

本装置的特点：

本装置的接入，对原来的PLC设备几乎没有影响，从电路可见，由于采用高输入阻抗集成电路，

对监视点的影响仅决定于输入偏置电阻，在此我们选用的偏置电阻很大，可以计算出来对检测点的分流仅为8uA。

能够直观显示某个保险丝被熔断

体积小，12.5mm×80mm×25mm

监测路数多，便于安装

自身功耗低，静态电流小于20mA，发生报警时最大电流小于100mA

制作安装

根据整体电路原理图，制作印刷电路板

在印刷电路板上焊接所有电子元件

在塑料壳上相应位置打孔，把焊接好的印刷电路板装在一个塑料壳内（如图四、图五所示）

图四、印刷电路板放在塑料壳内

图五、整体外观图

4、如果被监视的保险丝不足12个，用短路帽把不用的输入端屏蔽掉

5、在每个指示灯旁贴上对应某个被监视的保险丝的标签

6、在PLC机柜内合适的位置固定该装置，连接相应的连线

7、如果被监视的保险丝超过12个，可以增加多个这样的装置

8、本装置的24V供电电源，要从PLC机柜内的主电源引出或采用独立电源

七、模拟调试

1、接通24供电电源，电源指示灯应该点亮

2、各输入端悬空时，所有报警指示等点亮，蜂鸣器鸣响，用万用表测量P3端口有24V电压，P4端口为短路状态

3、把某一输入端用短路帽接通时，对应的报警指示灯熄灭

第8篇：电压比较器范文

1　引言

美国CMC半导体公司推出的单片PFC＋PWM控制器CM68xx和CM69xx系列产品，由于采用了LETE（上升沿调制PFC／下降沿调制PWM）和TM（增益调制技术）等专利技术?从而使CM68xx和CM69xx这两种系列芯片的增升电容可以做到非常小，从而节省无功功耗和元件成本。另外，也可提供全面保护（如电压保护、过压保护、过流保护、短路保护及过热保护等）功能，其主动式的PFC（功率因子校正）可使功率因子接近1。CM68xx系列和CM69xx系列涵盖了从50W到5000W的应用，这使得它们可以广泛地应用于PC电源、空调、大屏幕彩电、监视器、UPS、AC adaptor等众多需要开关电源的应用领域。CM6800与CM6903的软启动电流仅为100μA，其中CM6800采用DIP16封装，CM6903为SIP9封装，它们均具有极高的性价比。本文仅介绍大功率产品CM6800的结构、特点及应用。

2 CM6800／1的主要特点

CM6800／1内含脉宽调制控制器，能促进小型低成本大容量电容在开关电源设计中的应用。同时该产品还可降低电力线路负载，减小场效应管的应力，从而设计出完全符合IEC－1000－3－2规范的开关电源产品。

CM6800／1的主要特性如下：

PWM部分添加了反向限流；

23V Bi－CMOS处理；

图2

    通过VIN OK可保证以2．5V而不是1．5V运作PWM；

具有同步的前沿PFC及后沿PWM；

为超快PFC响应提供有高转换率误差放大器；

具有低启动电流(100μA type．)和低工作电流(3．0mA type．)特性；

低THD、高PF；

利用PFC与PWM之间的存储电容可减小纹波电流；

    具有平均电流控制模式，同时具有连续或非连续工作模式的boost型前沿PFC；

内含VCC OVP 比较器，可低功率检测；

PWM电路既可以采用电流模式，也可以采用电压模式工作；

可通过电流反馈增益调节器改善电路的噪声影响；

内部含有断电保护、过压保护、欠压锁定(UVLO)、软启动及电压参考电路。

3　CM6800／1的引脚功能及参数

3．1 引脚功能

CM6800／1电源控制器具有SOP－16（S16）和PDIP－16(P16)两种封装形式，两种封装的工作温度范围均为－40℃～＋125℃，图1所示是CM6800／01的引脚排列图。表1给出了它们各引脚功能及该脚的工作电压。

表1 CM6800/1引脚功能及工作电压

引脚编号名  称引脚说明工作电压Min.Typ.Max.Unit1IEAOPFC电流误差放大器输出0　4.25V2IACPFC增益控制参考输入0　1mA3ISENSEPFC限流比较器的电流监测输入-5　0.7V4VRMSPFC RMS线上的电压补偿输入0　6V5SSPWM软软启动电容的连接点0　8V6VDCPWM电压反馈输入0　8V7RMP1（RTCT）振荡器频率设定，可由外部RTCT电路设定频率1.2　3.9V8RMP2(PWM RAMP)当采用电流模式时，该引脚为测试电流输入；当采用电压模式时，该引脚为从PFC输出的PWM输入（斜坡电压）0　6V9DC ILIMITPWM限流比较器输入0　1V10GND接地脚

11PWM OUTPWM驱动信号输出0　VccV12PFC OUTPFC驱动信号输出0　VccV13VCC芯片正电源101520V14VREF内部7.5V参考电压缓冲输出端　7.5　V15VFBPFC电压误差放大器输入02.53V16VEAOPFC电压误差放大器输出0　6V

3．2 主要参数

CM6800／1的主要参数如下：

器件最高工作电压Vcc为23V；

PFC最大输出电流为1A；

PWM最大输出电流为1A；

IAC最大输入电流为1mA；

IREF最大输入电流为10mA；

PFC、PWM的输出电压范围均为(GND－0．3)～(VCC＋0．3)V；

IEAO 脚的电压为0～4．5V；

    片内振荡器的振荡频率：66～75．5kHz(TA＝25℃)；

PFC占空比范围为0～95％；

PWM占空比范围为0～49．3％；

软启动电流典型值为100μA；

操作电流典型值为3．0mA；

欠压锁定门限电压典型值为13V。

图5

4　CM6800／1的内部结构原理

CM6800／1的内部结构框图如图2所示，它由一个平均控制电流以及连续的boost同步前沿PFC和后沿PWM组成，其中PWM既可用于电流模式又可用于电压模式。而在电压模式中，与PFC输出相接的前馈控制电路可改善PWM的线性控制规则；在电流模式中，PWM通常用下降沿（后沿）调制方式，而PFC则用上升沿（前沿）调制。这种前、后沿调制专利技术的运用使得PFC的误差放大器具有较宽的带宽，而且能够有效地减小与PFC DC端相连的电容的尺寸。

CM6800／1具有功率因数校正和大量的保护功能，其中包括软启动、PFC过压保护、峰值电流限制、断电保护、占空比限制及欠压锁定等。

由图2可知，PFC部分由增益调节器、电压误差放大器、电流误差放大器、过压比较器、PFC限流比较器、电压参考电路及振荡器等组成。其中增益调节器是PFC的主要部分，它可以对干线电压波形、频率、RMS线上电压、PFC输出电压以及整个电流反馈的响应进行控制。PWM部分由脉宽调制器、PWM限流比较器、VIN OK比较器、PWM控制（RAMP2）电路（电流模式及电压模式）、软启动电路、占空比限制电路及直流限流比较器等组成。这一部分最重要的问题是和PFC部分的内部同步问题，其同步特性简化了PWM的补偿电路，它主要靠PFC的输出电容（即PWM输入电容）来对纹波进行控制，而且PWM的工作频率与PFC相同。

图6

    CM6800／1突出的优点是采用了同步的前沿PFC和后沿PWM调制技术。PWM的后沿调制是在系统时钟的后沿开关将要接通时进行的。其方法是将误差放大器的输出和调制的斜坡电压进行比较，然后在开关接通期间确定其后沿调制的有效占空比，图3所示是其后沿调制示意图。而前沿调制是在系统时钟的前沿开关断开时进行的，其方法是当调制斜坡电压达到误差放大器输出电压时，开关接通，并在开关断开期间确定前沿调制的有效占空比，图4所示是其前沿调制原理示意图。

这种控制技术的优点之一是只需要一个系统时钟，开关1（SW1）断开和开关2（SW2）接通可在同一瞬间将瞬时的“no－load”周期减至最小，从而通过开关作用得到较低的纹波电压?同时在同步开关作用下减小前端的纹波电压。采用这种方法，可将120Hz的PFC的输出纹波电压改善30％。

第9篇：电压比较器范文

【关键词】双电源；控制系统；负载

1.引言

当今社会，电子技术快速发展，电子产品的应用越来越广泛，许多的电子产品都离不开电源，而对电源的要求也越来越高，电源的研发也是现在人们关注的问题之一。电源输出电流按比例对负载供电控制系统的设计，以DC/DC并联降压电源为基础研究并联的降压模块的电流自动分配问题，该系统能使24V电压通过降压电路输出8V电压，并对负载进行供电，当总电流达到一定条件时，实现电流按预先设定的比例进行自动分配。该系统的具有一定实用性。

2.系统工作原理

并联双电源输出电流按比例对负载供电控制系统原理框图如图1所示，该系统由电源模块、电压采样模块、电压放大模块、电压比较模块等组成。系统由两个DC/DC降压电源对共同对负载进行供电，当负载电流低于1.6A时，系统使两个电源的电流自动按1：1的比例对负载供电；当负载电流超过1.6A时，两个电源模块的电流自动按1：2对负载供电。本系统通过电压进行采样模块对负载电流采样获得随负载电流变化的电压，通过信号放大模块对采样电压进行放大，放大后的采样电压送入电压比较模块与基准电压进行比较，使电压比较器按设定的负载电流（即是否高于1.6A）输出高低电平，利用输出的高低电平控制继电器工作，选择两个电源降压支路，从而实现使电源电流自动据负载电流的变化按设定的比例即：负载电流低于1.6A时，两个电源模块自动按1：1的比例对负载供电；当负载电流超过1.5A时，两个电源的电流自动按1：2对负载供电。

3.电路模块

3.1　电源电路模块及工作原理

电源电路模块原理图如图2所示，LM2596芯片是一种降压型电源集成电路，它输出的驱动电流是3A，具有负载调节特性，该电路的外接元件很少，只需要7个外接元件，极大地简化了降压电路的设计。该电路是通过控制脉宽来达到降压效果。在电路中，我们选择SK36续流二极管来使输出端形成回路。输出电压的计算可由下式给出：

，其中：VREF=1.23V，

改变分压去路或的阻值可改变电压的同时，还可以改变两个并联电源对负载供电电流的比例。本系统两个并联电源按预先设定的负载电流，自动改变对负载供电电流的比例是通过对负载电流取样获得的电压处理后产生的高低电平，利用高低电平来控制降压支路中的继电器从而选择和二者中的一个实现。

3.2　采样及信号放大模块及工作原理

采样和信号放大模块原理图如图3所示，选取一个比较小的电阻对负载支路中的电流进行采样，将采样获取的电压输入到LM358芯片的输入端，通过放大电路对采样电压进行放大，使输出电压达到电压比较电路的要求。

3.3　电压比较模块

电压比较模块原理图如图4所示，将经图2.2采样及信号放大模块放大的电压信号输入LM393芯片的输入端，通过电压比较电路，与参考电压进行比较，输出高低电平信号，经三极管构成的放大电路放大后送去控制继电器工作，实现通过继电器工作来选择电源模块降压支路，以达到电流按比例分配。

4.主要元件介绍

4.1　LM2596芯片

LM2596是一个开关电压调节器，是用来作为降压型电源管理单片集成电路，输出的驱动电流是3A，同时具负载调节特性。可以输出1.2V～37V之间的各种电压。该元件与低频开关调节器相比较，能使用更小规格的滤波元件来滤波。该器件只需7个外接元件，也可以使用通用的标准电感，这就使LM2596的使用效果更加好，极大地简化了电路的设计。

LM2596芯片的主要特色有以下几个方面：它的最大输出电流是3A，而最高输入电压是40V，输出电压有3.3V、5V、12V及（ADJ）几种，它最大输出电压37V，该芯片的震荡频率是LM2596芯片的主要特色有以下几个方面：它的最大输出电流是3A，而最高输入电压是40V，输出电压有3.3V、5V、12V及（ADJ）几种，它最大输出电压37V，该芯片的震荡频率是150KHZ，而转换效率是75%至88%，不同电压输出时的转换效率有所不同，工作温度范围是-40℃至+125℃，它的工作模式是低功耗模式和正常模式，也可以外部进行控制，工作模式控制是TTL电平相容，所需外部组件很少，具有器件保护功能，即热关断及电流限制。它的封装形式有TO-220（T）和TO-263（S）两种。

4.2　LM358芯片

LM358内部有两个高增益、独立的、内部频率补偿的运算放大器，该芯片主要适合于电源电压范围很宽的单电源使用，它也适用于双电源工作模式。该芯片的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。LM358的内部频率补偿：直流电压增益高约100dB，单位增益频带宽约为1MHz，电源电压范围宽：单电源为3至30V；双电源为±1.5至±15V，低功耗电流，而且适合于电池供电。

4.3　LM393芯片

电压比较器是对输入信号进行比较的电路，是组成非正弦波发生电路的单元电路。基本上电压比较器就是一个A/D转换器，但这个A/D转换器只有一个比特的输出。电压比较器有两个输入端，当输入端的电压为一定的时候，我们称它为参考电压，另一输入端电压若高于参考电压，输出端就为高电平，输入端电压若低于参考电压-，输出端则为低电平。利用这一特性，电压比较器可以用于监测电压的变化，并可以控制一个电路的开关。常用的电压比较器有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、三态电压比较器等。当然，电压比较器也可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。我们也可用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系。

4.4　SK36肖特基二极管

在电路中，我们要用到续流二极管，通常一般选择快速恢复二极管或者肖特基二极管就可以了，用来把线圈产生的反向电势通过电流的形式消耗掉，由此可见“续流二极管”并不是一个实质的元件，它只不过在电路中起到的续流作用，经比较，我们选择贴片式SK36肖特基二极管作为续流二极管，续流二极管经常和能够储能元件一起使用，防止电压电流突变，提供通路。续流二极管并联在电感两端使用，电感可以经过续流二极管给负载提供持续的电流，以免负载电流突变。当LM2596内部断开时，不能持续供电的情况下，续流电路可以释放掉线圈中储存的能量，防止感应电压过高。

线圈有电流通过时，会在线圈两端产生感应电动势。当线圈上的电流消失时，线圈上的感应电动势会对电路中的元件产生反向电压。如果反向电压高于元件的反向击穿电压时，会造成元件损坏。当续流二极管并联在线圈两端时，如果流过线圈中的电流消失，线圈产生的感应电动势通过续流二极管和线圈构成的回路做功而消耗掉。从而保护了电路中的其它元件不被损坏。

5.系统测试

5.1　系统测试使用的仪器（如表1）

5.2　系统特性测试

两个模块并联供电测量数据如表2。

6.结论

系统性能达了预期的设计要求，当总电流低于1.7A时，两个并联电源的电流基本达到1：1，在总电流超过1.7A时，两个并联电源模块的电流基本保持1：2。

但该系统还存在一定偏差，系统中的起跳电流是1.7A，只有总电流达到1.7A以上，两个电源的电流才能基本达到1：2，两电源对负载供电电流达到1：2时，调节减小负载，降低总电流，继电器跳回常闭状态，两个并联电源对负载的供电电流返回到1：1的比例的总负载电流不是1.7A，实测值比1.7A低一些。系统的特性还有侍于进一步完善。该系统有一定的实用价值。

参考文献

[1]王水平.DC/DC变换器集成电路及应用―降压式DCDC变换器[M].西安电子科技大学出版社，2005.

[2]康华光.电子技术基础数字部分（第五版）[M].高等教育出版社，2005.

[3]康华光.电子技术基础模拟部分（第五版）[M].高等教育出版社，2005.

[4]周志敏.开关电源实用技术设计与应用[M].人民邮电出版社，2007.

[5]赵慧，车忱.Protel　99　SE原理图与PCB及仿真[M].机械工业出版社，2004.

[6]高吉祥.全国大学生电子设计竞赛培训系列教程[M].电子工业出版社，2007.

[7]萧家源.电子仪表原理与应用[M].科学出版社，2005.

作者简介：

吴东，现就读于楚雄师范学院物理与电子科学系。