升降压电源设计的种类-原理图|技术方案

随着电子科技的不断发展，越来越多的电子设备进入我们的生活，要想让这些电子设备为我们服务，就离不开电源的驱动。所以设计一个稳定可靠，抗扰能力较高的电源至关重要。我们在实际应用场合中，经常会出现系统中各个模块供电不统一，或者供电电源的电压时常变化的（比如汽车中的电池电压受温度及发动机影响变化），此时需要一个稳压电源将电压固定在某个输出电压，所以需要一个升降压电路来适应输入电压的上升与跌落。

 

在实际应用中，比如我们用的越来越多的单节锂电池供电设备。锂电池充满电时的终止充电电压一般是4.2V，电池的终止放电电压为2.75V～3.0V。低于2.5V继续放电称为过放，过放对电池会有损害。所以锂电池供电电路一般设计为3.0V～4.2V输入，输出3.3V供给MCU。此设计就需要用到升降压电路，还有很多应用也有类似需求，我们现在就来扒一扒升降压电源的设计方案。

 

 

一、集成芯片升降压应用（共地应用）

 

图1 专用升降压芯片应用

 

图1为MPS集成功率管的MP2155GQ升降压方案，内部自动切换升降压模式。输入电压为2V-5.5V,输出3.3V/2A。此应用非常适合单节锂电池供电设备，外围器件极少，只需要外加一个电感即可实现升降压功能。尤其适合小体积应用。

 

二、Buck-Boost拓扑应用（非共地应用）

Buck-Boost电路从命名就知道可以实现升降压功能，目前MPS的DC-DC电源芯片都支持Buck-Boost的设计结构，可以根据不同输出电流选择合适型号。

 

图2 Buck-Boost拓扑原理

 

图3是采用MP2359DT设计的-15V电源电路，当然也可以实现升降压功能，MP2359DT是采用SOT23-6的封装，整个电路占用PCB面积较小。

 

图3 MP2359升降压电路

 

三、电源模块升降压应用

上述应用都是非隔离应用，我们还有一种大功率隔离应用。此方案主要考虑在主控板上面的供电应用。例如：输入9-36V输出，输出12V/2.5A的应用，此时可以选用隔离电源模块实现。具体型号：E2412UHBD-30W

 

图4 隔离电源模块

 

上述三种升降压方案涵盖了大部分的应用，根据实际产品的供电需求来设计完善供电电路。

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资料显示，全国工业用电已占全国用电量的70%。更为关键的是，企业的能源效率却普遍较低，能源利用率仅为33%。这些浪费的电能有很大一部分是因电能污染而造成的。那么如何治理企业电能污染，降低电能损耗，就是一个值得探讨的问题了。

 

什么是工业企业电网中的污染？

由于工业企业的电网中接有大量的电机、变频器、晶体管整流电路（不间断电源、稳压装置等）、照明系统（荧光灯、气体放电灯等）等非线性负载，这些非线性负载产生了大量的谐波，这是是企业主要的谐波源，同时由于工业企业有大量的高耗能电力能设备，如果用电线路分配不合理，极易产生三相负载不平衡的情况。

 

谐波、三相不平衡对电网的危害十分严重，尤其是在工业企业这种小型局域电网中更为严重，工业企业电网中的谐波、三相不平衡，在小电网里迂回徘徊，会对企业的用电能效和用电安全有着严重的影响。

 

可以说，谐波和三相不平衡是工业企业电网中最主要的污染，降低了企业的用电效率、威胁着企业的用电安全。

 

 

工业企业电网中的污染有什么危害？

1.谐波

 

 

对于工业企业这种小型电网，谐波的危害十分严重。谐波对工业企业主要有以下危害：

 

(1)增加电网中设备的损耗和温升，对于电机除了引起附加损耗、还会产生振动和噪声，导致电机转矩降低，过热甚至烧坏。

 

(2)谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。

 

(3)可能导致设备损坏或电缆绝缘老化甚至击穿，缩短使用寿命，甚至引发故障或火灾等安全事故。

 

(4)谐波会增加配变的铜损和铁损，导致配变容量减小，同时随着谐波频率的提高电流的集肤效应也更加严重、进而引起配变局部过热，缩短使用寿命。

 

(5)对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

 

 

2.三相不平衡

三相平衡是安全用电的基础，是节约能耗、降低线损的基础，只有三相负荷平衡才能保证用户的用电质量。工业企业一般都有独立的配变器，对于高耗能的工业企业，极易产生三相不平衡的情况，三相不平衡对工业企业主要有以下危害：

 

(1)降低电机的效率，增大电机的温升和无功损耗。电动机在三相电压不平衡状况下运行，是非常不经济和不安全的。

 

(2)使中性线有电流通过，增加线路的电能损耗。

 

(3)增加配变的电能损耗，降低配变输出功率，缩短配变的寿命。

 

(4)影响用电设备的安全运行。

 

如何“捕捉”工业企业电网中的污染？

工业企业对于电能污染治理的第一步就是找出污染的来源，从源头治理，那么就需要对企业的电能质量进行监测和分析。ZLG致远电子E6500电能质量和能效分析仪符合IEEE1459算法，能有效找到电能量浪费的根源，可量化功率损失的分布情况，并记录功率与电能数据用于节能改造分析。

 

分析电能量浪费

E6500可以对功率进行分解，直观显示并量化有功功率、非有功功率、视在功率的详细组成，帮助用户找到电能量浪费的根源，为节能治理提供准确的数据支撑。

 

·有功功率分解：基波正序有功功率、基波负序有功功率、基波零序有功功率、谐波有功功率；

 

·非有功功率分解：基波正序无功功率、不平衡无功功率、电压畸变功率、电流畸变功率、谐波畸变功率；

 

·视在功率分解：基波正序视在功率、不平衡视在功率、非基波视在功率。

 

·量化电能量损失

 

·基波无功电流、谐波电流、不平衡电流、N相电流会导致线路产生线损功率和能量损耗，此部分能量损耗会引起电度表计费增加，从而引起额外的经济损失

 

 

 

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