【導讀】直流穩(wěn)壓電源由于具有效率高、體積小、重量輕的特點，近年來獲得了飛速發(fā)展。域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產(chǎn)品的小型化、輕便化。本文主要以半橋變。換電路為開關電源的主電路，設計一臺品質優(yōu)良的直流開關穩(wěn)壓電源。負載一般都是用大量的集成化程度很高的器件安裝的電子系統(tǒng)。晶體管和集成器件耐受電、熱沖。因而開關穩(wěn)壓器的保護應該兼顧穩(wěn)壓器本身和負載的安全。保護電路的種類很多,這里介紹極性保護、程序保護、過電流保護、過電壓保護、欠電壓保護以及過熱保護等電路。通常選用幾種保護方式加以組合,構成完善的保護系統(tǒng)。直流高壓穩(wěn)壓電源的長期穩(wěn)定性主要。直流高壓穩(wěn)壓電源的設計具有理論指導作用。

　　

【正文】 是整個 Protel99se 工程的開始 ,是 PCB 文檔設計乃至最后制版的基礎。一般設計程序是 :首先根據(jù)實際電路的復雜程度確定圖紙的大小 ,即建立工作平面 ； 然后從元器件庫中取出所需元件放到工作面上 ,并給它們編號、對其封裝進行定義和設定 ； 最后利用 Protel99se 提供的工具指令進行布線 ,將工作平面上的元器件用具有電氣意義的導線、符號連接起來 ,對整個電路進行信號完整性分析 ,確保整個電路無誤 。 電路板的規(guī)劃 電路板規(guī)劃的主要目的是確定其工作層結構 ,包括信號層、內部電源 /接地層、機械層等。通過執(zhí)行菜單命令 Design\Board Layers， 在打開的對話框中可以控制各層的顯示與否 ， 以及層的顏色等屬性設置。如果不是利用 PCB 向導來創(chuàng)建一個電路板文件的話 ,就要自己定義 PCB 的形狀和尺寸。繪制時需單擊工作窗口底部的層標簽 ，再由 Place\Keepout 命令來單獨定義。該操作步驟實際上就是在 Keep Out Layer(禁止布線層 )上用走線繪制出一個封閉的多邊形 ， 而所繪多邊形的大小一般都可以 看作是實際印制電路板的大小。 元器件的選擇 對元器件的選擇要嚴格遵循設計要求 ，在進行 PCB 設計之前，首先要準備好原理圖 SCH 的元件庫和 PCB的元件庫。元件庫可以用 peotel99se 自帶的庫，當很難找到合適的，可以自己根據(jù)所選器件的標準尺寸資料自己做元件庫。原則上先做 PCB 的元件庫，再做 SCH 的元件庫。 PCB 的元件庫要求較高，它直接影響板子的安裝； SCH 的元件庫要求相對比較松，只要注意定義好管腳屬性和與 PCB元件的對應關系就行。 PCB 電路板生成的流程 生成網(wǎng)絡表 14 在原理圖里面加好封裝，保存， ERC 檢查，生成元件清單檢查。生成網(wǎng)絡表。 建立 PCB 選擇好公制，捕獲和可見刪格大小，設計好外框 (向導或自己畫 )，然后放好固定孔的位置，大小 ( ， 3的內孔 )，邊緣的先改好焊盤，孔大小，位置固定。 布局 調用網(wǎng)絡表，調入元件，修改部分焊盤大小，設置好布線規(guī)則，可以改變標號的大小，粗細，隱藏標稱值。然后先把需要特殊位置的元件放好并瑣定。然后根據(jù)功能模塊布局， (可以用 SCH 里面選擇過度到 PCB 里面選擇的方式 )，一般不用 X，Y進行元件的翻轉，而是用空格旋轉。對于一個功能模塊先放中心元件，或大元件，然后放旁邊的小元件， (比如集成塊先放，然后放直接和集成塊兩管腳直接相連的元件，再放和集成塊一個管腳相連的元件，而且類似的元件盡量放在一起，比較美觀也要考慮后面連線的方便性 )。當然一些特殊關系的元件先放，比如一些濾波電容和晶振等需要靠近某些元件的先放好。還有會干擾的元件先整體考慮要離遠點。高低壓模塊要間隔 以上。要注意留出散熱片，接插件，固定架的位置。一些不能布線的地方可以用 FILL。還要考慮散熱，熱敏元件。電阻 ，二極管的放置方式：分為平放與豎放兩種： (1)平放：當電路元件數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好 。對于 1/4W 以下的電阻平放時，兩個焊盤間的距離一般取 4/10 英寸， 1/2W的電阻平放時 ,兩焊盤的間距一般取 5/10 英寸；二極管平放時， 1N400X 系列整流管，一般取 3/10 英寸； 1N540X 系列整流管 ,一般取 4～ 5/10 英寸。 (2)豎放：當電路元件數(shù)較多，而且電路板尺寸不大的情況下，一般是采用豎放，豎放時兩個焊盤的間距一般取 1～ 2/10 英寸。 布線： 先設置好 規(guī)則里面的內容， VCC， GND 大功率等大電流的線可以設置的寬點()，一般 1mm可以通過 1A的電流。對于大電壓的線間距可以設置大點，一 般 1mm 為 1000V。設置好了，先布 VCC， GND 等一些比較重要的線。注意各個模塊的區(qū)分。對單面板最好可以加一些條線。加過孔，不一定橫平豎直，集成塊的焊盤間一般不走線，大電流的寬線可以在 solder 層畫上線，以便后面上錫；走線用45 度角。 手工修改線： 修改一些線的寬度，轉角，補淚地或包焊盤 (單面板必須做 )，鋪銅，處理地線。 15 第 四章 電路 仿真 167。 測試要求 測試并記錄電路中各環(huán)節(jié)的輸出波形。 測試穩(wěn)壓電源輸出電壓的調整范圍及最大輸出電流。 固定輸出 +5V 時最大輸出電流 和固定輸出 ? 12V 時最大輸出電流 測量輸出電阻 R0。 測量穩(wěn)壓系數(shù)。 用改變輸入交流電壓的方法，模擬 Ui的變化，測出對應的輸出直流電壓的變化，則可算出穩(wěn)壓系數(shù) Sr。（注意：用調壓器使 220V 交流改變 ? 10%。即△ Ui=44V） 用毫伏表可測量輸出直流電壓中的交流紋波電壓大小，并用示波器觀察、記錄其波形。 分析測量結果，并討論提出改進意見。 167。 測試結果和計算結果分析 電壓輸出波形和紋波變化見仿真圖 輸入波形圖 經(jīng)過整流 圖 經(jīng)過濾波電路后的波形 圖 16 穩(wěn)壓系數(shù) Sr 的理論值計算 Sr=0UnAUvI = 15 ?? = 167。 電路的誤差分析與改進 綜合分析可以知道在測試電路的過程中可能帶來的誤差因素有： ①測得輸出電流時接觸點之間的微小電阻造成的誤差； ②電流表內阻串入回 路造成的誤差； ③測得紋波電壓時示波器造成的誤差； ④示波器，萬用表本身的準確度而造成的系統(tǒng)誤差； 可以通過以下的方法去改進此電路； ①減小接觸點的微小電阻； ②根據(jù)電流表的內阻對測量結果可以進行修正； ③測得紋波時示波器采用手動同步； ④采用更高精確度的儀器去檢測； ⑤ 根據(jù)設計可添加可調電壓： Uo=+3V～ +9V 所要求的性能指標，選擇集成三端穩(wěn)壓器。 因為要求輸出電壓可調，所以選擇三端可調式集成穩(wěn)壓器。 可調式集成穩(wěn)壓器，常見主要有 CW31 CW33 LM31 LM337。 317 系列穩(wěn)壓器輸出連 續(xù)可調的正電壓，337 系列穩(wěn)壓器輸出連可調的負電壓，可調范圍為 ~37V，最大輸出電流 I0max 為。穩(wěn)壓內部含有過流、過熱保護電路，具有安全可靠，性能優(yōu)良、不易損壞、使用方便等優(yōu)點。其電壓調整率和電流調整率均優(yōu)于固定式集成穩(wěn)壓構成的可調電壓穩(wěn)壓電源。 LM317 系列和 lM337 系列的引腳功能相同，管腳圖和典型電路如圖 和圖。 圖 5典型電路 圖 管腳圖 圖 典型電路圖 17 圖 3~9V 輸出直流穩(wěn)壓電路示意圖 輸出電壓表達式為 : U0= ???????? ?111 RRP 式中， 是集成穩(wěn)壓塊輸出端與調整端之間的固有參考電壓 REFV ，此電壓加于給電阻 1R 兩端，將產(chǎn)生一個恒定電流通過輸出電壓調節(jié)電位器 1RP ，電阻 1R 常取值?? 240~120 ， 1RP 一般使用精密電位器，與其并聯(lián)的電容器 C 可進一步減小輸出電壓的紋波。圖中加入了二極管 D，用于防止輸出端短路時 10181。F 大電容放電倒灌入三端穩(wěn)壓器而被損壞。 LM317 其特性參數(shù)： 輸出電壓可調范圍： ～ 37V 輸出負載電流： 輸入與輸出工作壓差Δ U=UiUo： 3～ 40V 能滿足設計要求 ,故選用 LM317 組成穩(wěn)壓電路。 參考文獻 【 1】《模擬電子技術基礎》（華成英） ，高等教 育出版社。 【 2】《硬件電路設計精解》（陳永真，陳之勃）電子工業(yè)出版社 18