电路原理个人解析

一、电源设计的理解：

对于一个产品，大多数的电路供电部分，均需要一个自制电源来提供，所以电源部分的设计也是至关重要的。

电源给电路供电，而普遍的电路供电电压为+5V、+12V、+15V等等直流小电压，所以就需要将通用的220V交流电压转变成所需直流电压。通常的单相交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成稳定的直流电压。

a）压敏电阻的选取

因雷电等外界引起的过电压情况容易引起电路设备的损坏，为了保护电路设备，一般在电源的输入端并联压敏电阻。压敏电阻是一种具有瞬态电压抑制功能的器件，防止静电放电、浪涌、耐压、瞬态电流（如雷击）等造成设备的损坏，其作用就是，电路正常工作情况下，工作电压低于压敏电阻的标称电压（也称压敏电压），压敏呈现高阻态，当过电压的出现，大于标称电压时，压敏瞬间导通，将过压和过流导入大地，从而保护电路。一般压敏电阻的选取，主要考虑标称电压（压敏电压）、最大连续工作电压、通流量等。标称电压选取：工作电压Un，电压波动a，通常取a=1.2，压敏电压误差b，一般取0.85，元件老化系数一般取c=0.9。

这样标称电压VmA=a*Un/bc，约等于1.5Un，若考虑交流峰值，需乘以1.414，所以通常取VmA=2.2Un，为了提高压敏的寿命，可在2.2Un基础上稍微增大。

比如压敏型号为MYN15-681K，MY表示为压敏电阻器，N表示用途为高能型，15表示序号，681K表示标称电压为680V（即68后一个0)。

b）变压器的选取

变压器就是将电网电压（220V）转变成较小的交流电压，一般考虑电压和功率即可，通常根据负载要求选取电压和负载电流，比如电路负载工作电压+5V，则选取2~3倍即可，则变压器可取12V，可根据需要适当更改。估算整个电路所需电流I,载电流大小最大值，取变压器负载再稍微大些即可。

c）整流桥的选取

变压过后需要整流，常用整流桥或桥堆进行整流，应用中主要考虑最大工作电流和最大反向电压，整流桥直接用型号参数表示：50伏1安，100伏5安等；桥堆全桥的正向电流有0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A、35A、50A等多种规格，耐压值（最高反向电压）有25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V等多种规格。通常命名如KBL410，即4A，1000V（数字乘以100）；HD06,表示耐压（反向电压）600V。比如变压器为220变20V，后

跟桥堆后，因为最大耐压可能加4KV，变压过后将近400V，则选取600V反向电压的桥堆即可。

d）滤波电容的选取

整流过后，还需滤波电路将脉动的直流电压变为平滑的直流电压。电容滤波是最常见最简单的滤波电路，滤波电容容量较大，一般采用电解电容，利用充放电原理。一般考虑电容容量的大小和耐压值的大小。容量的选取，通常当

R L C=(3~5)T/2时，U

O

≈1.2U

2

其中，U

O

为滤波后的电压，U

2

为整流后的电压。

R

L

为负载电阻，T为电网电压周期，C即为所求的电容。半波整流电路中，电容容量应取更大些。

e）稳压管的选取

稳压电路输入电压一般选取

U

1=（2~3）U

o

，稳压管应串接限流电阻R接入电路中。

f）稳压器的选取

三端稳压器的选择，一般考虑稳压输出电压U

o

，应该根据电路所需选择，还

要关心输出误差大小，最大输入电压U

i

的大小，输出最大负载电流i的大小和温度系数等等。

如HT7136，输出电压3.6V，误差5%,最大输入电压24V，输出电流30mA。

合理的采用二极管，利用二极管压降的0.7V，可以有效得到所需电压。也可以采用电阻升压电路。

二、红外通讯的理解

红外通信电路，常用电路如上图所示，其中包括近红外通信和远红外通信，D5为红外发射管，D6为光敏三极管，也作为近红外接收管，D7为远红外接收头。

这里主要研究红外发射接收管的选取，根据产品或是客户要求，通信距离上的远近，选取远红外电路还是近红外电路。

首先对于近红外通信电路，红外发射管的选取，一般参数有：正向电流功耗、最大峰值波长（通常市场有850nm的和940nm的最常用）、正向最大电流、最大反向电压、发射角度等等。

红外线定义为，波长为0.75～1000μm，其中近红外线波长为0.75～1.5μm。

而850nm的发射距离一般大于940nm的，但850nm接近红外光，所以普遍产品中选用940nm红外发射管，如电能表采用940nm的。一般发射距离与电流大小有关，常取IF<0.6*IFm，其中IF为正向工作电流，IFm是正向最大电流，一般常取IF<20mA，此时管压降一般为小功率管1～1.3V；中功率管1.6～1.8V；大功率管>=2V。功耗方面分为小功率(1mW-10mW)、中功率（20mW-50mW)和大功率（50mW-100mW以上)三大类。一般串联限流电阻使得工作电流为4～10mA即可，如图中，串接R30为240R，电流大小约为5mA。I=(3.3-0.7-1.4)/240=5mA。接收采用与之对应的光敏三极管接收红外信号即可。

远红外发射接收，发射管可以不变，为了增大距离，通常需要加上38KHz

的载波，接收部分采用红外接收头，通常为三引脚封装。为了增大接收效果，通常需外接滤波电路，另有内置滤波的红外接收头，设计时根据需要选取。

总体选取，根据距离要求，功耗要求，选取的型号基本就可满足电路要求。但同时还有很多型号均可满足要求，若大量生产产品，就需选取一个普遍认为性能不错的型号及厂家，且型号一般不会改变。

三、备用电池电路理解

对于电能表这样的产品，不仅仅要求在供电情况下，可以对电能量进行计量等功能，往往还要求其在断电情况下，还要维持基本的功能，比如仍要显示时间、用电量，维持数据的存贮，或者还需要通信等功能。为解决这种问题，必须采用备用电池。

电池的选择，根据规约的要求，往往电池的使用满足几年的使用寿命，5年，10年或者更长。所以电池就需要选择一种高容量的，并且电路设计方面同时也要满足超低功耗。

通常备用电池选择，往往根据电路中个芯片工作电压、最大连续工作电流、尺寸、工作温度等信息选择，常用的有3.6V的高容量电能表专用电池。