【正文】 99 的技術(shù)特點(diǎn) Protel99 SE的根本特點(diǎn)在于采用了三個(gè)技術(shù)： SmartDoc、 SmartTool、 SmartTeam。在本設(shè)計(jì)中，由于 TO220 的七腳封裝在 PCB 封裝庫中無法找到，因此我便自己制作了該封裝，并保存在了 PCB 封裝庫中。這對(duì)于我們?cè)O(shè)計(jì)以后 PCB 印制板以及實(shí)際電路都有很重要 的意義。具有 33μ H的電感器 這里有四個(gè)直插式輸出電容器 與同樣類型型號(hào)的電容器相并聯(lián)，而且還給出了鑒別電容器的標(biāo)碼。該二極管的額定電流必須遠(yuǎn)大于最大負(fù)載電流，同時(shí)逆向額定電壓必須遠(yuǎn)大于最大輸入電壓。條件是線電壓和環(huán)境溫度保持不變。在圖 中，雙極性晶體管分為集電極、基極和發(fā)射極， MOSFET 與之相對(duì)應(yīng)的極分別是漏極、柵極和源極，分別用字母 D、 G 和 S 表示。 在 PWM 控制電路中軟啟動(dòng)電路的組成如圖 所示。 光電耦合器的基本工作過程如下：當(dāng)有電流經(jīng)過 LED 時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)光源，光的強(qiáng)度取決于激勵(lì)電流的強(qiáng)度，此光源照射到封裝在一起的 光敏三極管上后，控制光敏三極管產(chǎn)生一個(gè)與 LED 正向電流成比例的集電極電流。這一類的電路可被用來驅(qū)動(dòng)兩支晶體管或是驅(qū)動(dòng)單晶體管，在后一種情況下，輸出可在片外進(jìn)行“與”處理（直接相與），或者只允許有一路作為驅(qū)動(dòng)。它更適于使用粗導(dǎo)線繞制電感線圈。 T 1SJLR Cn? (13) 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 12 公式中 LT：變壓器的漏電感， H； CJ：肖特基勢(shì)壘管的結(jié)電容， F； n：變壓器初級(jí)對(duì)次級(jí)的匝數(shù)比， NP/NS。而且隨著結(jié)溫的增加，其正向壓降更低。 由于現(xiàn)代的開關(guān)電源頻率都在 20kHZ 以上，比起一般的整流二極管，快速恢復(fù)二極管和超快恢復(fù)整流二極管的反向恢復(fù)時(shí)間減小到了 ns 級(jí)。而它們的反向截止電壓是相同的（即至少應(yīng)等于 *NS/NP)。其工作電壓的額定值至少應(yīng)達(dá)到 200V。由于具有穩(wěn)定的電壓輸出驅(qū)動(dòng)（ 、 12V輸出）， LM2673芯片內(nèi)部在被要求提供內(nèi)部增益設(shè)定電阻的同時(shí)也提供與輸出相接的直流線路。 表 1 LM2673 的一些工作參數(shù) 名稱 范圍 單位 最大電源電壓 45 V 軟啟動(dòng)管腳電壓 ~6 V 開關(guān)接地電壓 1~VIN V 升壓管腳電壓 VSW+8 V 反饋管腳電壓 ~14 V 功耗 由內(nèi)部限定 — 靜電釋放 20xx V 儲(chǔ)存溫度范圍 60~150 ℃ 焊接時(shí)的管腳溫度 波峰焊（ 4秒） 260 ℃ 紅外線焊接（ 10秒 ) 240 ℃ 氣流焊（ 75秒） 219 ℃ 工作條件 電源電壓 8~40 V 接點(diǎn)溫度范圍 40~125 ℃ 熱阻（ QJR） 30 ℃ /W 熱阻（ QJC） 2 ℃ /W 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 11 管腳 1：輸出開關(guān)（ Switch Output） 功率金屬氧化物（半導(dǎo)體）場(chǎng)效應(yīng)晶體管 開關(guān)的輸出端直接與輸入電壓相連。當(dāng) S 斷開時(shí)， L 上產(chǎn)生極性為左端負(fù)、右端正的反向電動(dòng)勢(shì)，使得 VD 導(dǎo)通， L 中的電能就傳送給負(fù)載維持輸出電壓不變，并且 V0V1。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高度發(fā)展，高反壓快速開關(guān)晶體管使無工頻變壓器的開關(guān)電源迅速實(shí)用化。 報(bào)表的建 立 .............................................. 35 印制電路板 PCB 的設(shè)計(jì) ............................................ 37 自動(dòng)布局布線 ............................................ 37 手工布線 ................................................ 37 2 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（ DRC） .....................................38 第三章 Protel99 簡(jiǎn)介 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。下面來介紹其原理和應(yīng)用。在全程及負(fù)載條件，可調(diào)輸出 電壓在 177。 管腳 4：接地（ Ground） 是電源中所有元件的接地參考連接。一般應(yīng)在 600V 以上。 在任何開關(guān)電源的輸出電路設(shè)計(jì)中，都應(yīng)嚴(yán)格選擇整流二極管和續(xù)流二極管的反向截止電壓，使之反向耐壓能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最小值。 。一般情況下，這些二極管在制造時(shí)允許的結(jié)溫在 175℃左右。 增加了 RC 吸收電路之后，會(huì)使振蕩波形的振幅下降到安全范圍內(nèi)。 （ 2）能量存儲(chǔ)能力強(qiáng)。圖 描述了一個(gè)簡(jiǎn)單的 PWM 控制器的基本構(gòu)成框圖和它相關(guān)部位的波形。同時(shí)，它還為電源的穩(wěn)壓控制電路提供信號(hào)傳遞通路。要求此晶體管在截止時(shí)，要能承受基極 集電極的高壓。 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 31 作為開關(guān)使用的功率 MOSFET 管 基本的 MOSFET 管定義 盡管場(chǎng)效應(yīng)管（ FET）在各種電路中已經(jīng)應(yīng)用多年，但是金屬 氧化物的半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管（ MOSFET）是在最近十幾年內(nèi)才發(fā)展起來的，并廣泛應(yīng)用于電源設(shè)計(jì)中。 隔離電壓：電源電路中的任何一部分與電源基板地之間的最大電壓。 步驟 3：確定使用一個(gè)所需電感器 步驟 4：決定穩(wěn)定運(yùn)行所需的輸出電容值。 3%的公差。而后我們使用 WringTools 工具欄進(jìn)行布線，在布 線前我們啟用“自動(dòng)搜索電氣節(jié)點(diǎn)”功能和“柵格鎖定”功能，這樣可以避免出現(xiàn)布線連接錯(cuò)誤。即 Toplayer 和 Bottomlayer。 第二章 單片式降壓穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(jì) 43 第三章 Protel99 簡(jiǎn)介 在我們?cè)O(shè)計(jì)電路、調(diào)試電路及印制電路板的過程中，使用了著名的電子電路設(shè)計(jì)CAD 軟件 Protel99 。只要簡(jiǎn)單的定義起始點(diǎn)和終結(jié)點(diǎn)， Protel99 就會(huì)自動(dòng)的在原理圖上連線。 Protel99新的自然語言幫助顧問使用戶向幫助系統(tǒng)查詢時(shí)就像向朋友提問時(shí)一樣的快捷和方便。 致謝 51 致謝 在此我要特別感謝做畢業(yè)設(shè)計(jì)期間老師對(duì)于我的悉心指導(dǎo)。同時(shí)，通過對(duì)于單片式降壓穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)了通過使用 CAD 電子設(shè)計(jì)軟件 Protel99 進(jìn)行電路原理圖和印制電路板 PCB 的設(shè)計(jì)，初步了解到了開關(guān)電源從設(shè)計(jì)方案的確定到 PCB 的制作完成直到實(shí)際應(yīng)用的整個(gè)流程。如果 PCB 上任何一項(xiàng)設(shè)計(jì)要求（設(shè)計(jì)規(guī)則指定的）有問題，就可以在 PCB 上運(yùn)行一個(gè)反射或串?dāng)_分析，以確定其情況。 的新功能和特性 同以前的版本相比， Protel99 增加了許多新的功能和特性。另外一種是批處理模式，我們可以在設(shè)計(jì)流程中隨時(shí)啟動(dòng)它，對(duì)整份 PCB 設(shè)計(jì)進(jìn)行檢 查。報(bào)表主要有：網(wǎng)絡(luò)表，元件列表、層次列表、交叉參考元件列表、元件引腳列表和網(wǎng)絡(luò)比較表等?，F(xiàn)在我們通過 CAD 軟件 Protel99 進(jìn)行電路原理圖的繪制。其最大負(fù)載電流為 ，理想的軟啟動(dòng)延遲時(shí)間為 50mS，其中直插式元件將被優(yōu)先選擇。 軟啟動(dòng)：在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，一種延長(zhǎng)開關(guān)波形的工作周期的方法。 輸出電壓保持時(shí)間：在開關(guān)電源的輸入電壓撤銷后，依然保持其額定輸出電壓的時(shí)間。這樣，開關(guān)元件的軟啟動(dòng)功能就完成了 。在電源啟動(dòng)后，主變壓器的輔助線圈提供了電壓 VD，其電壓值高于 VC，從而是二極管 D5 處于反向偏置。 開關(guān)電源的輔助電路 為了增強(qiáng)開關(guān)電源的穩(wěn)定性和可靠性，還需要許多外圍電路和輔助電路。 PWM 控制電路可以是單端的，即能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)單晶體管變換器（如反激式和正激式變換器電路）。這些磁芯對(duì)于設(shè)計(jì)電感都是很好用的。變壓器次級(jí)一半的電壓 VS最小是 2VOUT。 圖 說明的是快速恢復(fù)型與“軟”恢復(fù)型二極管的特性。在開關(guān)電源中，可以使用以下三種類型的整流二極管： （ 1）高效快速恢復(fù)二極管； （ 2）高效超快恢復(fù)二極管； （ 3）肖特基勢(shì)壘整流二極管。一般在反激式變換器中所使用的輸出電路，在反激式變換器電路中，因?yàn)樽儔浩?T1 還起存儲(chǔ)能量的電感作用，所以二極管 VD1 和電容器 C1 是產(chǎn)生直流輸出電壓的整流濾波元件。這個(gè)參數(shù)主要根據(jù)開關(guān)設(shè)計(jì)的輸出功率決定。為了實(shí)現(xiàn)所有額定性能，輸入電壓的浮動(dòng)范圍必須在 8V到 40V之間。輸出電壓為 3V、 5V、 12V（固定輸出電壓型號(hào)）和 ~37V（輸出電壓可調(diào)型號(hào)），輸出電流為 100mA~3A。第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 6 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 許多家電產(chǎn)品（如電視機(jī)、機(jī)頂盒解碼器、錄像機(jī)）都需要由多路穩(wěn)壓電源來供電。很顯然，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。 許多家電產(chǎn)品（如電視機(jī)、機(jī)頂盒解碼器、錄像機(jī)）都需要由多路穩(wěn)壓電源來供電。若采用開關(guān)電源模塊，上述問題則可迎刃而解。管腳 1的電壓通過外置肖特基二極管的壓降（ Switch OFF）在輸入電壓 Vin（ Switch ON）與接地之間變換。如果不要求軟啟動(dòng)的話，該管腳應(yīng)該被斷開。大多數(shù)輸出電壓為 ?5V、 12V、 ?15V、 24V等等，輸出功率一般為幾瓦到幾千瓦。 功率整流器的特點(diǎn) 在開關(guān)電源中，所需的整流二極管必須具有正向壓降低、快速恢復(fù)的特點(diǎn)，還應(yīng)具有足夠的輸出功率。而這種尖峰直接影響輸出直流電壓的波紋。 第二是它們具有較大的反向漏電流，使得該器件比其它類型的整流器件更容易受熱擊穿。第一個(gè)作用是它可以存儲(chǔ)能量，以便在開關(guān)功率管截止或“死區(qū)”時(shí)間內(nèi)，能夠給負(fù)載提供連續(xù)不斷的電流；第二個(gè)作用就是使輸出的直流電壓更加平滑，使輸出電壓波紋能夠達(dá)到允許的標(biāo)準(zhǔn)。 開關(guān)穩(wěn)壓系統(tǒng)的隔離技術(shù) 隔離式高穩(wěn)定開關(guān)電源的任務(wù)主要有兩個(gè)方面，首先，它必須提供高度穩(wěn)定的若干組低輸出，為電子設(shè)備或機(jī)電電路提供充足的供電電源； 另一方面，它必須在輸出和輸出之間提供很高的隔離特性，以保護(hù)電器免受因高壓及沖擊電流引起的電氣短路的危害。而后許多生產(chǎn)廠家又相繼推出了多款PWM 控制芯片，其中德州儀器公司推出的 TL494 芯片就是對(duì) SG3524 的改進(jìn)，提供了可調(diào)整的死區(qū)時(shí)間控制功能，輸出晶體管也具有較高的拉、灌電流能力 ，改進(jìn)了限流控制，輸出方向控制等功能。在這種情況下，總的控制電路是以變壓器的初級(jí)側(cè)為基準(zhǔn)的。當(dāng)電容器充滿電荷時(shí)，二極管 VD1 則處于反向偏置。 ESR：等效串聯(lián)電阻。它從輸入的交流電源直接 進(jìn)行整流和濾波，不使用低頻隔離變壓器。 第二章 單片式降壓穩(wěn)壓開關(guān)電源的設(shè)計(jì) 35 LM2673 固定輸出電壓設(shè)計(jì)方案 通過以上步驟，我們得出了電路設(shè)計(jì)方案畫出了電路圖。尋找特定元件的特性，以下的選擇是符合要求的： 1 1000μ F/63V Sanyo MVGX (code C14) 1 820μ F/63V Nichicon PL (code C24) 1 560μ F/50V Panasonic HFQ (code C13) 第二章 單片式降壓穩(wěn)壓開關(guān)電源