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& 1A恒压/恒流输出式开关电源的电路如图1所示。它采用一片TOP200Y型开关电源(IC1)，配EL817C型(IC2)。85V～256V交流输入电压u经过EMI滤波器(L2、C6)、整流桥(BR)和输入滤波电容(C1)，得到大约为82V～375V的直流高压UI，再通过初级绕组接TOP200Y的漏极。由VDZ1和VD1构成的漏极箝位保护电路，将高频变压器漏感形成的尖峰电压限定在安全范围之内。VDZ1采用BZY97?C200型瞬态电压抑制器，其箝位电压UB=200V。VD1选用UF4005型超快恢复二极管。次级电压经过VD2、C2整流滤波后，再通过L1、C3滤波，获得＋7?5V输出。VD2采用3A/70V的肖特基二极管。反馈绕组的输出电压经过VD3、C4整流滤波后，得到反馈电压UFB=26V，给光敏三极管提供偏压。C5为旁路电容，兼作频率补偿电容并决定自动重启频率。R2为反馈绕组的假负载，空载时能限制反馈电压UFB不致升高。
&&&&&&&&&&&&&& 图175V、1A恒压/恒流输出式开关电源的电路
& 该电源有两个控制环路。电压控制环是由1N5234B型6.2V稳压管(VDZ2)和光耦合器EL817C(IC2)构成的。其作用是当输出电流较小时令开关电源工作在恒压输出模式，此时VDZ2上有电流通过，输出电压由VDZ2的稳压值(UZ2)和光耦中LED的正向压降(UF)所确定。电流控制环则由晶体管VT1和VT2、电流检测电阻R3、光耦IC2、电阻R4～R7、电容C8构成。其中，R3专用于检测输出电流值。VT1采用2N4401型NPN硅管，国产代用型号为3DK4C；VT2则选2N4403型PNP硅管，可用国产3DK9C代换。R6、R5分别用于设定VT1、VT2的集电极电流值IC1、IC2。R5还决定电流控制环的直流增益。C8为频率补偿电容，防止环路产生自激振荡。在刚通电或自动重新启动时，瞬态峰值电压可使VT1导通，利用R7对其发射结电流进行限制；R4的作用是将VT1的导通电流经VT2旁路掉，使之不通过R1。电流控制环的启动过程如下：随着IO的增大，当IO接近于1A时，UR3&&VT1导通&UR6&&VT2导通，由VT2的集电极给光耦提供电流，迫使UO&。由UO降低，VDZ2不能被反向击穿，其上也不再有
电流通过，因此电压控制环开路，开关电源就自动转入恒流模式。C7为安全电容，能滤除由初、次级耦合电容产生的共扰。
图2恒压/恒流源的输出特性
　　该电源既可工作在7.5V稳压输出状态，又能在1A的受控电流下工作。当环境温度范围是0℃～50℃时，恒流输出的准确度约为&8％。
　　该电源的输出电压－输出电流(U0－I0)特性如图2所示。由图可见，它具有以下显著特点：
　　（1）当u=85VAC或265VAC时，特性曲线变化很小，这表明输出特性基本不受交流输入电压变化的影响；
图3电压及电流控制环的单元电路
　　（2）当IO<0.90A时处于恒压区，IO& 0.98A时位于恒流区，且UO随着IO的略 微增加而迅速降低；
　　（3）当UO&2V时，VT1和VT2已无法给光耦继续提供足够的工作电流，此时电流控制环不起作用，但初级电流仍受TOP200Y的最大极限电流ILIMIT(max)的限制。这时，UR6&，通过VT1和VT2使工作电流迅速减小，强迫TOP200Y进入自动重新启动状态。这表明，一旦电流控制环失控，立即从恒流模式转入自动重启状态，将IO拉下来，对芯片起保护作用。
2恒压/恒流输出式开关电源的电路设计
电压及电流控制环的单元电路如图3所示。
2?1电压控制环的设计
恒压源的输出电压由下式确定：
UO=UZ2＋UF＋UR1=UZ2＋UF＋IR1&R1(1)
式中，UZ2=6.2V，UF=1.2(典型值)，需要确定的只是R1上的压降UR1。令R1上的电流为IR1，VT2的集电极电流为IC2，光耦输入电流(即LED工作电流)为IF，显然IR1=IC2=IF，并且它们随u、IO和光耦的电流传输比CTR值而变化。TOP200Y的控制端电流IC变化范围是2.5mA(对应于最大占空比Dmax)～6.5mA(对应于最小占空比Dmin)，现取中间值IC=4.5mA。因IC是从光敏三极管的发射极流入控制端的，故有关系式Iin=Io/CTR (2)
在IC和CTR值确定之后，很容易求出IR1。单片开关电源须采用线性光耦合器，要求CTR=200％～400％，可取中间值300％。将IC=4.5mA，CTR=300%代入式(2)得出，IR1=1.5mA。当R1=973约980欧时，UR1=0.146V。最后代入式(1)计算出
UO=UZ2＋UF＋UR1=6.2V＋1.2V＋0.146V
=7.546V&7.5V
2?2电流控制环的设计
　　电流控制环由VT1、VT2、R1、R3～R7、C8和EL817C等构成。下面需最终算出恒定输出电流IOH的期望值。图3中，R7为VT1的基极偏置电阻，因基极电流很小，而R3上的电流很大，故可认为VT1的发射结压降UBE1全部降落在R3上。则(3)利用下面二式可以估算出VT1、VT2的发射结压降：(4)(5)
式中，k为波尔兹曼常数，T为环境温度(用热力学温度表示)，q是电子电量。当TA=25℃时，T=298K,kT/q=0.0262V。IC1、IC2分别为VT1、VT2的集电极电流。IS为晶体管的反向饱和电流，对于小功率管，IS=4&10－14A。
　　因为前已求出IR1=IF=IC2=1.5mA，所以
又因IE2&IC2，故UR5=IC2R5=1.5mA&100&O=0.15V，由此推导出UR6=UR5＋UBE2=0.15V＋0.662V=0.812V。取R6=220&O时，IR6=IC1=UR6/R6=4.71mA。下面就用此值来估算UBE1，进而确定电流检测电阻R3的阻值：
与之最接近的标称阻值为0.68&O。代入式(3)可求得考虑到VT1的发射结电压UBE1的温度系数&T&2.1mV/℃，当环境温度升高25℃时，IOH值降为
恒流准确度为
与设计指标相吻合。
3反馈电源的设计
　　反馈电源的设计主要包括两项内容：
　　(1)在恒流模式下计算反馈绕组的匝数NB。之所以按恒流模式计算NB值，是因为此时UO和UFB都迅速降低(UO=UOmin=2V)，只有UFB足够高时，才能确保恒流源正常工作。
　　（2）在恒压模式下计算出反馈电压额定值UFB。此时UO=7.5V，UFB也将达到最大值，由此求得UFB值，能为选择光耦合器的耐压值提供依据。
　　反馈电压UFB由下式确定：(6)
式中，UF2和UF3分别为VD2、VD3的正向导通压降。NS为次级匝数。从式（6）可解出(7)
在恒流模式下当负载加重(即负载电阻减小)时，UO和UFB会自动降低，以维持恒流输出。为使开关电源从恒流模式转换到自动重启状态时仍能给TOP200Y提供合适的偏压，要求UFB至少比恒流模式下控制电压的最大值UCmax高出3V。这里假定UCmax=6V，故取UFB=9V。将UFB=9V、UO=UCmin=2V、UF2=0.6V、UF3=1V、IO=IOH=0.982A、R3=0.68&O、NS=12匝一并代入式(7)，计算出NB=36.7匝&37匝（取整）。
　　在恒压模式下，UO=7.5V，最大输出电流IO=0.95A，再代入式(6)求得，UFB=26V，此即反馈电压的额定值。选择光耦合器时，光敏三极管的反向击穿
表1各项性能指标
稳压范围（V）
源电压效应
输出电压相对谐波含量
源功率因数
恢复时间（ms）
体积:L&W&H(mm）
整机重量（kg）
CWY－Ⅱ－5kVA
510&710&830
CWY－Ⅱ－10kVA
520&880&1050
电压必须大于此值，即U(BR)CEO>26V。常用的U(BR)CEO=30V～90V。计算光敏三极管反向工作电压UIC2的公式为
UIC2=UFB－UCmin(8)
式中，UCmin为控制端电压的最小值(5.5V)。不难算出，UIC2=20.5V。这里采用C-F型光耦合器，其U(BR)CEO=35V>20.5V，完全能满足要求。但在设计高压电池充电器时，必须选择（EL817C-G型VCEO＝80V）耐高压的光耦合器。
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BTS-5V300A检测设备
设备型号：
电池检测设备
设备物料编码：
&AC&380V&±10%&/&50Hz&
输入有功功率
AD：16bit；DA：16bit
每通道测量范围
充电：10mV~5V
放电：10mV~5V
最低放电电压
2.0V（备注：电流输出线必须在2米之内方可满足）
±&0.1%&&of&&FS
±&0.1%&&of&&FS
每通道输出范围
充电：600mA~300A&&&&&&&&&&&&&&&&&&放电：600mA~300A
±&0.1%&&of&&FS
±&0.1%&&of&&FS
单通道输出功率
±&0.2%&&of&&FS
电流响应时间
电流（10%~90%）硬件响应时间为&&
工步时间范围
≤(365*24)小时/工步
时间格式支持00：00：00：000(h、min、s、ms)
数据记录条件
时间范围&Δt：（~60000s）
电压ΔU：（10mV~5V）
电流ΔI：（600mA~300A）
恒流充电、恒压充电、恒流恒压充电、恒功率充电、电池组恒流恒压充电
电压、电流、相对时间、容量、-△V
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恒流模式、恒功率模式
恒流模式、恒功率模式
最小脉冲宽度
单个脉冲工步支持32个不同的脉冲
充放电连续切换
一个脉冲工步可以实现从充电到放电的连续切换
电压、相对时间
支持自定义取点进行DCIR的计算
最多可支持4个通道并联
循环测试范围
单循环工步数
具有嵌套循环功能，最大支持3层嵌套
●&掉电数据保护
●&具有脱机测试功能
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恒流源与恒压源采用双闭环结构
通道控制模式
电压电流检测采样
四线制连接
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上位机通讯方式
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数据输出方式
EXCEL、TXT
每单元通道数
设备工作环境要求
工作温度范围
存储温度范围
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电子元器件产品索引： &B&&&&F&&&&J&&&&N&&&&R&&&&V&&&&Z&&&&3&&&&7&&稻壳基电容炭材料用于电容去离子技术的研究--《吉林大学》2017年硕士论文
稻壳基电容炭材料用于电容去离子技术的研究
【摘要】：海水和苦咸水淡化目前已经成为全球许多国家特别是阿拉伯地区淡水供应的主要战略。过去几十年,多级闪蒸(MSF),反渗透(RO)等技术在降低成本,增加通量和选择性,减少污染等方面不断改进,但仍存在能耗高,二次污染,成本大等问题。而在众多传统能量密集型去离子技术中,电容去离子技术(CDI)以其低能耗和环境友好等特性被认为是最具发展潜力的一项脱盐技术。CDI利用多孔碳电极的电吸附过程,在电场的作用下去除溶液中的带电可溶物,其在操作阶段不需高压泵,同时在脱附阶段可实现能量回收。而稻壳作为一种来源广,成本低的材料,由其制备得到的稻壳基电容炭(RHC)具有高比表面积,高比电容的特性。因而本文以实现RHC用于电容去离子技术的应用为目标,探究RHC用于CDI的技术原理与应用条件。首先通过氮气吸/脱附(BET),扫描电镜(SEM)等物理方法表征出RHC具有丰富的孔道结构及高比表面积,循环伏安测试中表现出规整的矩形,展现出良好的电容性,具备作为CDI电极材料的基本属性。通过控制单因素变量(输入盐水溶液的流速,输入盐水溶液的浓度以及操作模式)来研究影响CDI性能的基本条件:流速较低有利于离子的充分静电吸附;在浓度较高的溶液中电极材料电容值更大且欧姆电阻较低,进而吸附容量较高;尤其是通过研究不同操作模式的优缺点提出先恒流再恒压的操作方法,不仅可以保证吸附容量,而且能够有效降低能耗。RHC在1.0V恒压下,10mM的NaCl溶液中的的吸附容量值为9.7mg/g,将其与商业碳布测试结果(5.85mg/g),以及相应文献数据对比,表明RHC作为CDI电极材料具有较强的竞争力。其次由于利用RHC制作的电极有轻微脱粉现象,针对这一情况,本文发展了稻壳炭-碳布复合电极的制作方法,即在稻壳炭电极表面复合一层碳布,这不仅可以有效抑制脱粉现象,而且增加了单位面积的碳负载量,使离子去除率由34.91%提升到72.32%(在1.0V,5mM的Na Cl溶液中)。在实际应用中CDI将用于处理含不同成分的盐水溶液,因而本文最后研究了CDI对于不同阴阳离子的处理能力。不同离子的水合半径,所带电荷数均有差异,水合半径小的离子空间效果有利,电荷数高的离子与电极间的静电力强,因而提出参数Z(离子水合半径与其所带电荷数的比值)来表达这两种因素的共同作用,即Z值越小,等价吸附容量(离子吸附容量与电荷数的乘积)越大。同时研究亦发现稻壳炭-碳布复合电极对不同阴阳离子的吸附规律与RHC电极相一致。
【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2017【分类号】：P747;TQ127.11
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