【正文】 由于我本人對(duì)于所學(xué)的專業(yè)曾經(jīng)缺乏必要的了解和喜愛，因此在專業(yè)知識(shí)掌握和設(shè)計(jì)工具如 Protel的了解和掌握上我非常的欠缺，在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)期間遇到了很多的麻煩和問(wèn)題，但是只要我找到老師，他便一定會(huì)手把手的教我如何使用 Protel99 進(jìn)行電路原理圖和 PCB板子的繪制，如何使用 Windows 畫圖板進(jìn)行截圖的修改 ，如何使用 Word 進(jìn)行表格的制作和畢業(yè)論文的制作。這對(duì)于我們以后的工作是極有幫助的。 另外一個(gè)使得 Protel99 容易使用的就是新的“這是什么”幫助。 當(dāng) PCB 設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜 —— 具有更高的時(shí)鐘、更高的器件開關(guān)速度以及高密度時(shí)，在設(shè)計(jì)加工前進(jìn)行信號(hào)的完整性分析變得尤為重要。 PCB 板封裝庫(kù) Protel99 提供了超過(guò) 60， 000 個(gè)庫(kù)元件符號(hào)，提供了跨元件庫(kù)搜索零件的功能和元件封裝瀏覽工具，從而使選擇、取用元件封裝變得更為方便。 技術(shù) SmartTeam 技術(shù)允許設(shè)計(jì)組一起聯(lián)合設(shè)計(jì)。 Protel99 SE 是 Protel Technology 公司 1999 年推出的 EDA 軟件 Protel99 的一個(gè)功能更為強(qiáng)大和完善的升級(jí)版本，它不僅僅是以往版本的簡(jiǎn)單升級(jí)，更主要的是它融合了目前許多新的先進(jìn)技術(shù)，使得軟件的使用效能和品質(zhì)有了質(zhì)的飛躍。 Protel PCB 提供的設(shè)計(jì)規(guī)則檢查有兩種模式。由于我們繪制的 PCB 板分立元件很少，電路十分簡(jiǎn)單，因此完全可以一次性 100%布通。 第 二章 單片式降壓穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(jì) 39 報(bào)表的建立 原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)除了生成原理圖以外，還有一個(gè)重要的任務(wù)就是將原理圖轉(zhuǎn)化成各種報(bào)表文件。 在這一切完成之后，我們對(duì)于元件進(jìn)行封裝。 20V額定電壓的二極管足以勝任實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)對(duì)于直插式元件來(lái)說(shuō)，以下兩個(gè)類型的零件也是適用的：1N5820 SR302 步驟 7：一個(gè) F的電容器將被用于 C Boost。 16V水平線（最大輸入電壓）與 （最大負(fù)載電流）的交點(diǎn)表明一個(gè) 22μ H的 L33電感器是必需的。見下圖 ，即為所得出的基于 LM2673芯片的降壓穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)方案?？烧{(diào)輸出電路選擇確定一個(gè)具有遠(yuǎn)大于最大輸入電壓的足量額定工作電壓的電容器，同時(shí)其額定均方根電流遠(yuǎn)大于最大負(fù)載電流的二分之一。 輸出瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間：從輸出負(fù)載電流產(chǎn)生變化開始，經(jīng)過(guò)整個(gè)電路的調(diào)節(jié)作用，到輸出電壓恢復(fù)額定值所需要的時(shí)間。 線性調(diào)整率：輸出電壓隨輸入線性電壓在指定范圍內(nèi)變化的百分率。它表示電解電容呈現(xiàn)的電阻值的總合。 它有幾個(gè)適用于設(shè)計(jì)電源變換 器的優(yōu)點(diǎn)，如其工作頻率可達(dá) 100kHZ 以上更重要的是它減小了體積和重量，功率 MOSFET 管向電源設(shè)計(jì)者提供了一種高速、大功率、高耐壓的器件，它還具有高增益，幾乎不存在存儲(chǔ)時(shí)間，不會(huì)有熱擊穿等優(yōu)點(diǎn)。因此，誤差放大器的輸出就和軟啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)隔離開來(lái)。 開關(guān)電源中的軟啟動(dòng)電路 在大多數(shù)開關(guān)電源設(shè)計(jì)中，都要有一個(gè)延時(shí)啟動(dòng)電路，目的是為了避免在電源開關(guān)接通的瞬間產(chǎn)生過(guò)流現(xiàn)象和使變壓器產(chǎn)生飽和現(xiàn)象。啟動(dòng)電路和自舉式輔助電源技術(shù)可以直接應(yīng)用于直流高壓線和高頻變壓器之間，并為控制電路提供電源。 光電耦合器主要由兩個(gè)元件組成：一個(gè)是光源。 由于功率 MOSFET 管的引入，又首次出現(xiàn)了 SG1525A 和 SG1526 系列芯片，它們采取圖騰柱式輸出方式，具有直接驅(qū)動(dòng)功率 MOSFET 和雙極性晶體管的功能。 比較器的輸出方波和觸發(fā)器的方波輸出，都用于驅(qū)動(dòng)與門，使得兩個(gè)輸入信號(hào)均為“ 1”時(shí)輸出，這樣，在 A 路和 B 路最終得到的是可變脈沖占空比的脈沖串。 PWM 系統(tǒng) 盡管許多開關(guān)技術(shù)可用于開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中，但直到目前為止，使用最多的開關(guān)技術(shù)還是固定頻率的 PWM 技術(shù)。 （ 4）供選擇的尺寸寬。 目前，市場(chǎng)上有多種材料制成的磁芯可供設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)電感時(shí)選擇。對(duì)于那些小電流輸出的電路，把一個(gè) RC 吸收回路加在變壓器次級(jí)的兩端即可。當(dāng)然，這些問(wèn)題也可以通過(guò)增加瞬時(shí)過(guò)壓保護(hù)電路及適當(dāng)控制結(jié)溫來(lái)克服。 圖 揭示了肖特基勢(shì)壘整流二極管即使在大的正向電流作用下，其正向壓降也很低，僅有 左右。雖然某些“軟”恢復(fù)型整流二極管的噪音較小，但是它 們的反向恢復(fù)時(shí)間 trr較長(zhǎng)，反向電流 IRM 也較大。其范圍是從 ~。普通的 PN 結(jié)二極管不適于作為開關(guān)使用。 正激式變換器的輸出電路與反激式的相比較，其明顯區(qū)別是在電路中增加了一個(gè)二極管 VD2，我們稱之為續(xù)流二極管。 開關(guān)電源的大多數(shù)輸出電路，都是對(duì)高頻變壓器次級(jí)的高頻方波電壓進(jìn)行整流濾波。浪涌電流是由開關(guān)導(dǎo)通時(shí)的峰值電流所產(chǎn)生的。 開關(guān)電源的輸入電路 輸入整流器 在選擇組合元件和分立元件時(shí)，設(shè)計(jì)者必須要查對(duì)下 面一些重要的技術(shù)參數(shù)。 管腳 5：整流（ Current Adjust) LM2673的一個(gè)關(guān)鍵性特性是用來(lái)調(diào)節(jié)開關(guān)峰值電流上限使之達(dá)到符合特殊應(yīng)用要求的水平，它可以降低使用外置元件時(shí)必須完全符合額定電流水平的要求（例如在第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 11 短路條件下），使得 這個(gè)電流水平可以比正常電路的操作電流的要求出高很多。 管腳 2：輸入 (Input） 電源的輸入電壓與管腳 2相連。 LM2673 采用標(biāo)準(zhǔn)的 TO220 封裝，見圖 。 LM2673 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種微型降壓式 DC/DC 變換器模塊，通過(guò)各家生產(chǎn)制造廠商的預(yù)先設(shè)定，實(shí)現(xiàn)了使外部元件最小化的完整設(shè)計(jì)方案。變換器用開關(guān) S 來(lái)等效。在電子儀器、自控裝置中也要給各種模擬和數(shù)字電路提供多路電源。 Protel99 的新功能和特性 .........................................41 結(jié)論 ...................................................................45 致謝 ...................................................................47 參考文獻(xiàn) ...............................................................49 引言 5 引言 隨著集成電路和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，特別是微處理器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的開發(fā)利用，孕育了電子系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品。 摘要 1 摘要 隨著集成電路和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，特別是微處理器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的開發(fā)利用，孕育了電子系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品。很顯然，那種體 積大而笨重的使用工頻變壓器的線性調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源已經(jīng)過(guò)時(shí)，取而代之的是小型化、重量輕、效率高的新型開關(guān)電源。利用單片開關(guān)電源可以 實(shí)現(xiàn)多 路電壓輸出，單片模塊外接上少數(shù)設(shè)備即可實(shí)現(xiàn)所需的設(shè)計(jì)功能。當(dāng) S 閉合時(shí)除向負(fù)載供電之外，還有一部分電能存儲(chǔ)于電感 L 和電容 C 中。其輸入電壓范圍為 8V~40V， 最大電源電壓 45V。其擁有 1 輸出開關(guān)（ Switch Output）、2 輸入（ Input）、 3 增壓（ C Boost）、 4 接地（ Ground）、 5 整流（ Current Adjust）、 6反饋（ Feedback）、 7 軟啟動(dòng)（ Softstart）共 7 個(gè)管腳。除了給負(fù)載提供能量之外，輸入電壓也為 LM2673的內(nèi)部電路提供偏置電壓。 一個(gè)電阻器將管腳 5與接地連接起來(lái)，它可以得到一個(gè)確定的電流（ I(pin 5) = / RADJ），該電流可產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)電源開關(guān)的峰值電流，最大開關(guān)電流固定在 37,125 / RADJ的水平上。 （ 1）最大正向整流電流。 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 15 輸入濾波電容 正確地選擇和計(jì)算整流濾波電容是十分重要的，因?yàn)樗鼘⒂绊懙较铝械囊恍┬阅苤笜?biāo)：電源輸出端的低頻交流波紋電壓和輸出 電壓保持時(shí)間。為了獲得高質(zhì)量的直流輸出電壓，所以需要一些特殊的元器件，如肖特基勢(shì)壘整流二極管、超快恢復(fù)整流二極管，低 ESR 值的電解電容以及存儲(chǔ)能量的電感，以便產(chǎn)生低噪音的輸出電壓，從而滿足電路的需求 整流輸出和濾波電路 開關(guān) 電源的輸出整流和濾波電路取決于設(shè)計(jì)者所選擇的電路類型。在平滑濾波電容 C1 前面，還增加了電感 L1。這主要是因?yàn)樗鼈兓謴?fù)速度慢，并且效率也低。這兩種整流管還 具有較高的截止電壓參數(shù)。因此使得開關(guān)損耗增大。由于它具有這一優(yōu)點(diǎn)，使得肖特基勢(shì)壘整流二極管特別適用于 5V 左右的低電壓輸出電路中。 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 19 圖 是一個(gè)半橋式脈寬調(diào)制 (PWM）變換器開關(guān) 電源的輸出電路，它利用肖特基勢(shì)壘整流二極管 VD1 和 VD2 作為全波整流器件。第三種吸收回路用齊納二極管將過(guò)高的振蕩脈沖電壓降至允許的范圍內(nèi)。常用的磁芯有鐵氧體磁芯，鐵粉磁芯和坡莫合金（ MPP）磁芯。 對(duì)于鐵氧體磁芯來(lái)說(shuō)，由于其飽和磁通密度 Bsat 低，所以必須要開氣隙口，它們對(duì)溫度比較敏感，其體積也較大。在一個(gè) PWM 系統(tǒng)中， 通常是產(chǎn)生一組方波脈沖來(lái)對(duì)開關(guān)晶體管的開關(guān)進(jìn)行控制，用改變脈沖寬度的方法，來(lái)改變晶體管相應(yīng)的導(dǎo)通和截止時(shí)間，因而能夠使輸出電壓穩(wěn)定在預(yù)定的值上。圖 用虛線說(shuō)明了，當(dāng)誤差信號(hào)幅度變化時(shí)，輸出脈沖的寬度是如何被調(diào)制的。這些電路還具有低壓時(shí)鎖定輸出，可編程式軟啟動(dòng)，數(shù)字式電 流限制，并可在高達(dá)400kHZ 的頻率下工作。實(shí)際上它是一個(gè)發(fā)光二極管（ LED），另一個(gè)是光敏器件，它可以是光電池、光敏三極管、光敏單向可控硅等器件。 自舉式輔助電源電路的功能如下：當(dāng)輸入交流電壓加上后， PWM 控制和驅(qū)動(dòng)電路得到了啟動(dòng)電壓 VC,此電壓是由直接與直流高壓相連的 R VDW1 和 VT1 線性穩(wěn)壓電路形成的啟動(dòng)電壓。完成這一功能的電路稱為“軟啟動(dòng)電路”。電容器 C 緩慢地充電導(dǎo)致比較放大器輸入端的 PWM 波形逐漸地上升。 圖 是 N 溝道 MOSFET 管與 NPN 型雙極性晶體管相比較的原理圖符號(hào)。一般情況下， ESR值越低的電容，其性能就越好。條件是負(fù)載和周圍溫度保持恒定。 過(guò)載或過(guò)流保護(hù)：防止因負(fù)載過(guò)重，使電流超過(guò)原設(shè)計(jì)的額定值而造成電源損壞的電路。（如果使用兩個(gè)或兩個(gè)以上的并聯(lián)電容器也符合要求）。 該固定輸出電壓設(shè)計(jì)方案的具體步驟如下： 一個(gè) ，該壁 式接合器提供一個(gè)大小為 13V~16V的未調(diào)直流電壓。 在直插式元件中可以使用 Renco公司生產(chǎn)的零件型號(hào)為 RL12832243或是 Pulse Engineering公司生產(chǎn)的零件型號(hào)為 PE53933L33的 L33元件。鑒于 50mS的軟啟動(dòng)延遲，將會(huì)用到一下一些參量： ISST： A tSS： 50mS VSST： VOUT： VSCHOTTKY： VIN： 16V 使用最大輸入電流可以保證軟啟動(dòng)延遲時(shí)間將至少為 50mS的理想值 第二章 單片式降壓穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(jì) 37 電路原理圖的繪制 電路原理圖的繪制 通過(guò) 中的設(shè)計(jì)方案，我們已經(jīng)得出了該單片式降壓穩(wěn)壓器的原理圖。元件的封裝我們要參考其尺寸、類型進(jìn)行 確認(rèn)，如 LM2673 即使用 TO220 七腳封裝。報(bào)表相當(dāng)于原理圖檔案，它存放了原理圖的各種信息，如原理圖上各個(gè)元件的名稱、引腳、各元件引腳的連接情況等。在布通后，我們只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的手工調(diào)整，便可得到設(shè)計(jì)完成的 PCB 板子了。一種是聯(lián)機(jī)模式，我們一旦進(jìn)入Protel PCB 環(huán)境之后，默認(rèn)情況下會(huì)自 動(dòng)地啟動(dòng)聯(lián)機(jī)模式 DRC，然后它就到后臺(tái)運(yùn)行，并自動(dòng)的排除違反設(shè)計(jì)規(guī)則的編輯操作。 Protel99 SE是一個(gè)全面、集成、全 32位的電子電路設(shè)計(jì)系統(tǒng) ，它提供了從電路原理設(shè)計(jì)到產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中所需的一切環(huán)節(jié)與流程 —— 包括電路原理圖的編輯、電路功能仿真、工作環(huán)境模擬、印制板設(shè)計(jì)（自動(dòng)布局、自動(dòng)布線）與檢測(cè)、自動(dòng)生成報(bào)表文件等。設(shè)計(jì)組的所有成員均可同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)的綜合信息，更改通告以及鎖定保護(hù)，確保整個(gè)設(shè)計(jì)組的工作協(xié)調(diào)。 在 Protel99 中，原理圖符號(hào)和 PCB 封裝庫(kù)都存儲(chǔ)在綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中，原理圖符號(hào)庫(kù)是在 \Design Explorer9 Library\Sch 文件夾中， PCB 封裝庫(kù)是在 \Design Explorer9Library\PCB 文件夾中，當(dāng)在原理圖和 PCB