【正文】 ...............................................17 數(shù)碼管顯示電路 ...............................................................................18 按鍵電路 .........................................................................................19 保護(hù)電路 .........................................................................................19 河南工業(yè) 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ii 用穩(wěn)壓管保護(hù) ...............................................................................19 二極管組成得過流保護(hù)電路 .......................................................20 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ...............................................................................21 41 系統(tǒng)核心指令系統(tǒng) ...........................................................................21 軟件系統(tǒng)流程 ..................................................................................21 第 5 章 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 中的不足 .......................................................................25 結(jié) 論 ...........................................................................................................26 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................27 附錄 1 ..........................................................................................................28 附錄 2 ..........................................................................................................29 附錄 3 ..........................................................................................................30 致謝 .............................................................................................................31 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 1 第 1 章 緒論 課題背景 電子設(shè)備都需要良好穩(wěn)定的電源，而外部提供的能源大多數(shù)為交流電源，電源設(shè)備擔(dān)負(fù)著把 交流電源轉(zhuǎn)換為電子設(shè)備所需的各種類別直流電源的任務(wù)，轉(zhuǎn)換后的直流電源應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，當(dāng)電網(wǎng)或負(fù)載變化時(shí)，它能保持穩(wěn)定的輸出電壓，并具有較低的紋波。我們通常稱這種直流電源為穩(wěn)壓電源 [2]。但有時(shí)提供的直流電壓不符合設(shè)備要求，仍需變換，稱為DC/DC變換。常規(guī)的穩(wěn)壓電源為串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓電源，它通常由 50Hz工頻變壓器、整流器、濾波器、串聯(lián)調(diào)整線性穩(wěn)壓器組成。調(diào)整元件工作在線性放大區(qū)，流過的電流是連續(xù)的，調(diào)整管上損耗較大的功率，需要體積較大的散熱器，因此該種電源體積大，且效率低，通常僅為 35％～ 60％ 。同時(shí) 承受過載能力較差，但是它具有優(yōu)良的紋波及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源。開關(guān)電源處于電源技術(shù)的核心地位，它主要分為 AC/DC和 DC/DC兩大類。開關(guān)電源去除了笨重的工頻變壓器，代之以幾十 kHz、幾百 kHz甚至數(shù) MHz的高頻變壓器。由于調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，因而功率損耗小，效率高。 目前，開關(guān)電源技術(shù)向著輕、小、薄、低噪音、高可靠、抗干擾的方向發(fā)展。新器件和新拓?fù)淅碚摰某霈F(xiàn)使得開關(guān)電源日趨可靠、成熟、經(jīng)濟(jì)、適用。 電源技 術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 新型半導(dǎo)體器件的發(fā)展使開關(guān)電源技術(shù)進(jìn)步的龍頭。目前正在研究高性能的碳化硅半導(dǎo)體器件，一旦開發(fā)成功，對(duì)電源技術(shù)的影響將是革命性的。此外，平面變壓器，壓電變壓器及新型電容器等元件的發(fā)展，也將對(duì)電源技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。集成化是電源技術(shù)的一個(gè)重要的發(fā)展方向。通過控制電路的集成，驅(qū)動(dòng)電路的集成以及保護(hù)電路的集成，最后達(dá)到整機(jī)的集成化生產(chǎn)。集成化和模塊化減少了外部連線和焊接，提高了設(shè)備的可靠性，縮小了電源的體積，減輕了重量。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)更是向著高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化的方向發(fā)展。 開 關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展 ,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代 ,還會(huì)開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn) ,將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟 ,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年 ,隨著通信行業(yè)的發(fā)展 ,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源 ,僅國內(nèi)有 20 多億人民幣的市場(chǎng)需求 ,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨 ,因此 ,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng) ,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技術(shù)為核心的 專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā) [5] 電源技術(shù)存在的問題 隨著半導(dǎo)體技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，集成度高、功能強(qiáng)大的大規(guī)模集成電路的不斷出現(xiàn)，使得電子設(shè)備的體積在不斷地縮小，重量在不斷地減輕，所以從事這方面研究和生產(chǎn)的人們對(duì)開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)變壓器還感到不是十分理想，他們正致力于研制出效率更高、體積更小、重量更輕的開關(guān)變壓器或者通過別的途經(jīng)取代開關(guān)變壓器，使之能夠滿足電子儀器和設(shè)備微小型化的需要，這是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制的科技人員目前正在克服的一個(gè)困難。 開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率是與開關(guān) 管的變換速度成正比的，并且開關(guān)穩(wěn)壓電源中由于采用了開關(guān)變壓器以后，才能使之由一組輸入得到極性、大小各不相同的多組輸出。要進(jìn)一步提高開關(guān)穩(wěn)壓電源的效率，就必須提高電源的工作頻率。但是，當(dāng)頻率提高以后，對(duì)整個(gè)電路中的元器件又有了新的要求。例如，高頻電容、開關(guān)管、開關(guān)變壓器、儲(chǔ)能電感等都會(huì)出現(xiàn)新的問題。進(jìn)一步研制適應(yīng)高頻率工作的有關(guān)電路元器件，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第二個(gè)問題。 工作在線性狀態(tài)的線性穩(wěn)壓電源，具有穩(wěn)壓和濾波的雙重作用，因而串聯(lián)線性穩(wěn)壓電源不產(chǎn)生開關(guān)干擾，且波紋電壓輸出較小。 但是在開關(guān)穩(wěn)壓電源中的開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)，其交變電壓和電流會(huì)通過電路中的元件產(chǎn)生較強(qiáng)的尖峰干擾和諧振干擾。這些干擾就會(huì)污染市電電網(wǎng)，影響鄰近的電子儀器及設(shè)備的正常工作。隨著開關(guān)穩(wěn)壓電源電路和抑制干擾措河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 3 施的不斷改進(jìn)，開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)得到了一定的克服，可以達(dá)到不妨礙一般的電子儀器、家用電器的正常工作的程度。但是在一些精密電子儀器中，由于開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，卻使它得不到使用。所以，克服開關(guān)穩(wěn)壓電源的這一缺點(diǎn)，進(jìn)一步提高它的使用范圍，是從事開關(guān)穩(wěn)壓電源研制科技人員要解決的第三個(gè)問題 。 第 2 章 穩(wěn)壓電源整 體設(shè)計(jì) 在電子電路中，通常都需要電壓穩(wěn)定的直流電源供電。小功率穩(wěn)壓電源的組成可以用圖 21 表示，它是由變壓器，整流，濾波，和穩(wěn)壓電路等四個(gè)部分組成。 圖 21 直流穩(wěn)壓電源組成框圖 電源變壓器是將交流電網(wǎng) 220V 的電壓變?yōu)樗枰碾妷褐?，然后通過整流電路將電壓變成脈動(dòng)的直流電壓。由于此脈動(dòng)的直流電壓還含有較大的紋波，必須通過濾波電路加以濾除，從而得到平滑的支流電壓。但這樣的電壓還隨電網(wǎng)電壓波動(dòng)（一般有正負(fù) 10%左右的波動(dòng)），負(fù)載和溫度的變化而變化。因而在整流、濾波電路之后，還需接穩(wěn)壓電路。穩(wěn)壓電路的作用是 當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)、負(fù)載和溫度變化時(shí)，維持輸出直流電壓的穩(wěn)定。 當(dāng)負(fù)載要求功率較大，效率較高時(shí)，常采用開關(guān)穩(wěn)壓電源 [6]。 整流電路 單相半波整流電路 單相半波整流電路是最簡(jiǎn)單的整流電路，圖 22 是單相半波阻性負(fù)載的整流電路。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 4 圖 22 單相半波整流電路 電路中， T 為變壓器，其作用是將市電 220V 的交流電壓變成所需要的直流電壓， VD 是整流二極管，其作用是方向變化的交流電變?yōu)閱蜗嗟拿}動(dòng)直流。 輸出直流電壓的平均值，即直流電壓 V0可按下式求出 22200 )(s in221 VttdV　V 　　 ?? ? ??? ? (21) 半波整流電路的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用的元器件少。但缺點(diǎn)是輸出的波形脈動(dòng)大，直流成分比較低；變壓器有半個(gè)周期不導(dǎo)電，利用率低；變壓器電流含有直流成分，容易飽和。所以只能用在輸出功率較小、負(fù)載要求不高的場(chǎng)合。 單向全波整流電路 單向全波整流電路如圖 23 所示。 圖 23 單相全波整流電路 全波整流電路接入濾波電 容 C，其充放電過程與半波整流相同，但由于 V21 和 V22 輪流通過 VD1 和 VD2 向電容 C 充電，所以輸出電壓的脈動(dòng)比半波整流時(shí)小。 橋式整流電路 橋式整流電路如圖 24 所示。 橋式整流電路的電壓可作如下估算。整流元件仍認(rèn)為是理想的，在純電阻負(fù)載條件下，電壓的順時(shí)值為： 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 5 ??? 20s in2 2 ??? ttVV O (22) 負(fù)載直流電壓平均值為 VVO ? (23) 圖 24 橋式整流電路 每個(gè)二極管截止時(shí)的反向電壓相同，為 V2 的幅值。即： 22VVd? (34) 導(dǎo)通二極管的電流平均值為負(fù)載電流平均值的一半，最大值與負(fù)載電流最大值相同。 綜上，橋式整流電路的特點(diǎn)是：與半波整流電路相比，在 V2,RL 相同的條件下，輸