計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的四種電源介紹

在一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，供電電源系統(tǒng)的性能對(duì)保證整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定地運(yùn)行至關(guān)重要。

1、交流電源系統(tǒng)

交流電源通常和電網(wǎng)相連接，然而，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電網(wǎng)所接負(fù)載極其復(fù)雜，導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)浪涌、尖峰、過(guò)壓、欠壓等現(xiàn)象，給計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的干擾，甚至?xí)瓜到y(tǒng)無(wú)法正常工作。因此，除按需要設(shè)計(jì)、計(jì)算有關(guān)交流電源系統(tǒng)的電路和參數(shù)外，還要考慮交流電源的凈化問題。對(duì)于交流電源的凈化有很多成熟產(chǎn)品以供選擇和使用（如交流凈化電源等），一般不需自行設(shè)計(jì)。

2、直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)

在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，不同的場(chǎng)合需要用到不同電壓等級(jí)的直流穩(wěn)壓電源供電，如±5V、±12V、±15V、18V和24V等等。下面，介紹一下直流穩(wěn)壓電源的一般設(shè)計(jì)方法。

（1）三端輸出電壓固定式集成穩(wěn)壓器

W7800系列是三端固定式正輸出集成穩(wěn)壓器。該系列器件只有輸入端1、輸出端2和公共端3。其外型、管腳和接法見圖1。使用時(shí)需在輸入端和輸出端與公共端之間各并聯(lián)一個(gè)電容。C1是輸入濾波電容，一般為0.33μF，用來(lái)改善紋波和抑制高頻干擾。C2是輸出電容，一般為0.1μF，用于改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)。根據(jù)需要可以附加其他的輸入濾波電容和輸出電容。

圖1W7800系列集成穩(wěn)壓器

W7900系列是三端固定式負(fù)輸出集成穩(wěn)壓器，它與W7800系列穩(wěn)壓器在使用的接法上基本相同。值得注意的是W7800系列的管殼是公共端，而W7900系列的管殼為輸入端，其典型接法見圖2。

圖2W7900系列典型接線圖

3、基準(zhǔn)電源

一般A/D、D/A轉(zhuǎn)換器都需要由外部提供參考電源，在A/D、D/A轉(zhuǎn)換器選定后，轉(zhuǎn)換精確度主要取決于參考電源的精度；高精度放大電路需要提供高精度的工作電源，其關(guān)鍵也在于要有精密的參考電源，習(xí)慣上，我們常稱之為基準(zhǔn)電源。

4、隔離電源

我們已經(jīng)知道，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和抗干擾能力，需要使用隔離技術(shù)（如光電隔離等）用于隔離計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與信號(hào)輸入、輸出通道以及系統(tǒng)中互聯(lián)的單元。而實(shí)施隔離技術(shù)，最基本的要求是被隔離的各個(gè)部分由獨(dú)立的或相互隔離的電源供電，以切斷各個(gè)部分間的電路聯(lián)系。因此，隔離電源在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中是不可缺少的。

一般有兩種方法可以得到隔離電源。

（1）采用不同的電源變壓器或相互獨(dú)立的變壓器付邊繞組的輸出為各隔離部分供電，將它們分別進(jìn)行整流、穩(wěn)壓等處理，就可獲得互相隔離的直流電源。這種方法可以有效到抑制高頻干擾對(duì)系統(tǒng)的影響及系統(tǒng)各部分之間的相互影響，且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但需要額外的變壓器或變壓器繞組，使得系統(tǒng)的體積變大。

（2）采用帶電壓隔離的DC-DC轉(zhuǎn)換器，它不僅可以實(shí)現(xiàn)直流電壓到直流電壓的隔離轉(zhuǎn)換，還可以實(shí)現(xiàn)通道與通道之間、輸出與輸入之間的隔離。DC-DC轉(zhuǎn)換器的基本原理見圖3。圖中，輸入級(jí)濾波器用于抑制來(lái)自系統(tǒng)電源的噪聲和從調(diào)制器反饋回的脈動(dòng)信號(hào)，調(diào)制器把直流信號(hào)轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)以使其可以通過(guò)變壓器，由變壓器實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換和隔離，輸出解調(diào)器分離出所需的直流電平，輸出級(jí)濾波器抑制輸出噪聲和脈動(dòng)信號(hào)。圖4給出了DC-DC轉(zhuǎn)換器隔離電源的應(yīng)用電路。

圖3DC-DC轉(zhuǎn)換隔離電源

圖4DC-DC轉(zhuǎn)換隔離電源應(yīng)用