【正文】 ) 計算磁芯中的最大磁通密度BM （）將IP=，Lp= μH，Np=83匝，磁芯有效橫截面積SJ=178。l=， AL=178。Dmax隨u的升高而減小。5177。在極端情況下，Z=0表示全部損耗發(fā)生在初級，Z=1則表示全部損耗發(fā)生在次級。圖中，BR為整流橋，CIN為輸入端濾波電容。圖中Zc為控制端的動態(tài)阻抗，RE是誤差電壓檢測電阻RA與CA構(gòu)成截止頻率為7kHZ的低通濾波器。這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān)。其第一代產(chǎn)品為TOPSwitch系列，第二代產(chǎn)品則是1997年問世的TOPSwitchII系列。 PWM.58第1章 緒論 概述電源歷來是各種電子設(shè)備中不可缺少的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標及能否安全可靠地工作?；趩纹瑱C開關(guān)電源及PCB設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 ……………………………………………………………………………………IAbstract …………………………………………………………………………………II第1 章 緒 論 ……………………………………………………………………………11．1 概述 ……………………………………………………………………………11．2 開關(guān)電源的發(fā)展簡況 …………………………………………………………11．3 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢 …………………………………………………………2第2章 方案論證 …………………………………………………………………………32．1 概述 ………………………………………………………………………………32．2 系統(tǒng)總體框圖 ……………………………………………………………………32．3 工作原理 …………………………………………………………………………32．3．1 TOPSwitchII的結(jié)構(gòu)及工作原理………………………………………32．3．2 單片開關(guān)電源電路基本原理 …………………………………………5第3章 單片開關(guān)電源的設(shè)計 ……………………………………………………………73．1 概述 ………………………………………………………………………………73．2 單片開關(guān)電源參數(shù)的設(shè)計 ………………………………………………………73．3 單片開關(guān)電源中電子元器件的選擇 …………………………………………153．3．1 選擇鉗位二極管和阻塞二極管 ……………………………………153．3．2 輸出整流管的選取 …………………………………………………183．3．3 輸出濾波電容的選取 ………………………………………………193．3．4 反饋電路中整流管的選取 …………………………………………203．3．5 反饋濾波電容的選取 ………………………………………………203．3．6 控制端電容及串聯(lián)電阻的選擇 ……………………………………203．3．7 TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器的選擇 …………………………203．3．8 光耦合器的選擇 ……………………………………………………213．3．9 自恢復(fù)保險絲的選擇 ………………………………………………23 3．4 單片開關(guān)電源保護電路的設(shè)計 ………………………………………………243．4．1 輸出過電壓保護電路的設(shè)計 ………………………………………243．4．2 輸入欠電壓保護電路的設(shè)計 ………………………………………253．4．3 軟啟動電路的設(shè)計 …………………………………………………263．4．4 電壓及電流控制環(huán)電路的設(shè)計 ……………………………………263．4．5 無損緩沖電路 ………………………………………………………283．4．6 采用繼電器保護的限流保護電路 …………………………………283．4．7 IGBT驅(qū)動電路 ………………………………………………………293．5 電磁干擾濾波器的設(shè)計 ………………………………………………………29 3．5．1 開關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生的機理 ……………………………………30 3．5．2 開關(guān)電源EMI的特點 ………………………………………………30 3．5．3 EMI測試技術(shù) ………………………………………………………30 3．5．4 抑制干擾的措施 ……………………………………………………31 3．5．5 電磁干擾濾波器的構(gòu)造原理 ………………………………………33 3．5．6 電磁干擾濾波器的基本電路及典型應(yīng)用 …………………………33 3．5．7 EMI濾波器在開關(guān)電源中的應(yīng)用 …………………………………34第4章 PCB電磁兼容性設(shè)計 ……………………………………………………………364．1 概述 ……………………………………………………………………………364．2 PCB上元器件布局 …………………………………………………………374．3 PCB布線 ……………………………………………………………………384．4 PCB板的地線設(shè)計 …………………………………………………………464．5 模擬數(shù)字混合線路板的設(shè)計…………………………………………………484．6 PCB設(shè)計時的電路措施 ……………………………………………………49第5章 單片開關(guān)電源印制線路板的設(shè)計 ………………………………………………515．1 概述 ……………………………………………………………………………515．2 Protel99簡介 …………………………………………………………………52 5．3 印制線路板的設(shè)計 ……………………………………………………………525．3．1 設(shè)計印制線路板的條件 ……………………………………………525．3．2 設(shè)計印制板的步驟 …………………………………………………535．3．3 元件布局 ……………………………………………………………535．3．4 布線 …………………………………………………………………535．4 單片開關(guān)電源印制線路板的設(shè)計 ……………………………………………555．4．1 單片開關(guān)電源原理總圖 ……………………………………………555．4．2 單片開關(guān)電源PCB設(shè)計圖 …………………………………………55結(jié)束語 ……………………………………………………………………………………56參考文獻 …………………………………………………………………………………57致 謝 …………………………………………………………………………………59附 錄 …………………………………………………………………………………60單片開關(guān)電源及PCB設(shè)計單片開關(guān)電源及PCB設(shè)計摘 要：電力電子技術(shù)已發(fā)展成為一門完整的、自成體系的高科技技術(shù)，電力電子技術(shù)的發(fā)展帶動了電源技術(shù)的發(fā)展，而電源技術(shù)的發(fā)展有效地促進了電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。開關(guān)電源（Switching Power Supply）自問世以來，就以其穩(wěn)定、高效、節(jié)能等優(yōu)良性能而成為穩(wěn)壓電源的主要產(chǎn)品。該公司于1998年又推出了高效、小功率、低價格的四端單片開關(guān)電源TinySwitch系列。 TOPSWitchII的基本工作原理是利用反饋電流Ic來調(diào)節(jié)占空比D，達到穩(wěn)壓目的。交流電壓u經(jīng)過整流濾波后得到直流高壓UI，經(jīng)初級繞組加至TOPSWitchII的漏極上。在此，我們選取Z=。177。(6) 確定初級紋波電流IR與初級峰值電流IP的比值KRP定義比例系數(shù) （）表4 根據(jù)u來確定KRPu/VKRP最小值（連續(xù)模式）最大值（不連續(xù)模式）固定輸入：100/115通用輸入：85~265固定輸入：230177。b=。一并代入式（）中，得到BM=。(23) 確定次級整流管、反饋電路整流管的最高反向峰值電壓：U（BR）S、U（BR）FB有公式 （） （）將Uo=24V，UFB=12V，UImax=375V，Ns=15匝，Np=83匝，NF=8匝，分別代入式（）和式（）中計算出，U（BR）S=，U（BR）FB=。有關(guān)系式UR≈。IF為正向電流，IRM為最大反向 恢復(fù)電流，tIr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī) 定Irr=。對于鉗位二極管和阻塞二極管的選取參見表6：表6 鉗位二極管和阻塞二極管的選取u/V鉗位電壓UB鉗位二極管（TVS）阻塞二極管（SRD）100/11590P6KE91（91V/5W）BYV26B（400V/1A）85～265200P6KE200（200V/5W）BYV26C（600V/1A）230177。在固定負載的情況下，通過C2的交流電流標稱值必須滿足下列條件： （）即=（~2）IRI=（~2）∈（~）。圖中，A為陽極，使用時需接地。在單片開關(guān)電源中，利用線性光耦合器可構(gòu)成光耦反饋電路，通過調(diào)節(jié)控制端電流來改變占空比，達到精密穩(wěn)壓目的。②推薦采用線性光耦合器，其特點是CTR值能夠在一定范圍內(nèi)做線性調(diào)整。正是這種“低阻（通態(tài)）超高阻（斷態(tài)）”的可持續(xù)轉(zhuǎn)換，才使之能反復(fù)使用而無須更換。有公式 （）欠電壓值U1=100V，故取R1=1MΩ，再與UB= =。下面需最終算出恒定輸出電流IOH的期望值。為了抑制這種反向恢復(fù)電流，減少損耗，而提出了一種無損緩沖電路。當采用零電流、零電壓開關(guān)時,這種諧波干擾將會很小。直流側(cè)濾波：在開關(guān)電源的直流輸出側(cè)插入如圖E所示的電源濾波器，它由共模扼流圈L扼流圈L2和電容CC2組成。為。 其他：C3為安全電容，能濾除初、次級繞組耦合電容引起的干擾。(3) 交流輸入回路產(chǎn)生的干擾 無工頻變壓器的開關(guān)電源輸入端整流管在反向恢復(fù)期間會引起高頻衰減振蕩產(chǎn)生干擾。不僅如此，由于開通時C1上的能量轉(zhuǎn)移到C2，關(guān)斷時C2和L1上的能量轉(zhuǎn)移到負載，這種緩沖電路的損耗很低，效率很高[13]。則 IOH=UBE1/R3 ()利用下面二式可以估算出VTVT2的發(fā)射結(jié)壓降： UBE1=(kT/q) （） 軟啟動電路的設(shè)計： 軟啟動電路增加軟啟動電容Css可消除上電瞬間對電路造成的沖擊，使輸出電壓平滑的升高。在過流故障消除后的幾s之內(nèi)，隨著溫度的降低，電阻值又迅速減小。鑒于此類光耦合器呈現(xiàn)開關(guān)特性，其線性度差，適宜傳輸數(shù)字信號(高、低電平)，因此不推薦用在開關(guān)電源中。此外，在傳輸數(shù)字信號時還需考慮上升時間、下降時間、延遲時間和存儲時間等參數(shù)。UREF是輸出電壓Uo的設(shè)定端，外接電阻分壓器[11]。 反饋電路中整流管的選取表10中的URM（已知：≥）為整流管最高反向工作電壓，前面已知，要求如表10，由表可知選Philips公司的BAV21比較合適。典型產(chǎn) 品有Motorola公司生產(chǎn)的MBR系列肖特基二極管。 當tt0時，由于整流管上的正向電壓突然變成反向電壓，因此正向電流迅速減小，在 t=t1時刻，iF=0。Uc是在1ms時間內(nèi)器件可承受的最大峰值電壓。初級繞組導(dǎo)線的橫截面積58JA/mm178。將SJ=178?，F(xiàn)已知u=85~265V，Uo=24V，因此次級匝數(shù)為（Uo+ UF1）（24V+）。IP==初級有效值電流IRMS （）將IP=，Dmax=%，KRP=（）的得，IRMS=(8) 芯片及結(jié)溫的確定所選芯片的極限電流最小值ILIMT（min）應(yīng)滿足下式ILIMT（min）≥IP/ （）即ILIMT（min）≥，于是我們就選取了TOP225YTJ由下式確定 （），=20℃/W，TA=40℃，代入式（）得TJ=74℃。1177。(3) 輸入濾波電容CIN、直流輸電壓最小值UImin的確定由表2可知在通用85~265V輸入時，CIN、UImin的值都可大概確定，其中，我們確定UImin的值為90V，而輸入濾波電容的準確值不能從此表中得出。鉗位電路由瞬態(tài)電壓抑制器或穩(wěn)壓管（VDZ1）、阻塞二極管（VD1）組成，VD1應(yīng)采用超快二極管（SRD）。TOPSwitchII器件開關(guān)頻率高，典型值為100kHz，允許范圍為90110kHz，開關(guān)管占空比由C腳電流以線性比例控制。 目前對這種開關(guān)電源的研究很活躍，因為采用這種方式不需要大幅度提高開關(guān)速度就可以在理論上把開關(guān)損耗降到零，而且噪聲也小，可望成為開關(guān)電源高頻化的一種主要方式。目前，單片開關(guān)電源已形成四大系列、近70種型號的產(chǎn)品。隨著生產(chǎn)、生活中自動化程度的不斷提高，開關(guān)電源也朝著智能化方向發(fā)展，由微控制器控制的開關(guān)電源將單片開關(guān)電源與單片機控制相結(jié)合，更加體現(xiàn)了開關(guān)電源的可靠性和靈活性。從日常生活到最尖端的科學都離不開電源技術(shù)的參與和支持，而電源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)對提高一個國家勞動生產(chǎn)率的水平，即提高一個國家單位能耗的產(chǎn)出水平，具有舉足輕重的作用。s ene