【正文】 ，而磁化能量由于導(dǎo)向二極管反偏而無(wú)法被釋放，極易損壞開(kāi)關(guān)管，同時(shí)磁化能量的存在使磁芯無(wú)法回到磁滯回線的起點(diǎn)，在若干個(gè)周期后，使磁芯在該方向進(jìn)入飽和。飽和的變壓器相當(dāng)于一段電阻很小的導(dǎo)線，此時(shí)，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)管直接接在整流濾波后300V的高壓，這將產(chǎn)生很大的漏極電流，導(dǎo)致MOS管損壞。為解決上述問(wèn)題，通常在變壓器中設(shè)置一復(fù)位繞組，將磁化能量反饋到電源輸入端，使磁芯在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間回到磁滯回線的起點(diǎn)，下一周期就可以安全啟動(dòng)。 根據(jù)法拉第電磁定律，使磁芯復(fù)位，即使開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)的磁通變化量相等，也即是伏秒值相等。為可靠復(fù)位，復(fù)位繞組的匝數(shù)一般應(yīng)大于等于初級(jí)繞組匝數(shù)，復(fù)位繞組匝數(shù)越多，復(fù)位電壓越大，使復(fù)位時(shí)間縮短，有利于可靠復(fù)位，但此時(shí)開(kāi)關(guān)管承受的電壓應(yīng)力較大。一般，常取復(fù)位繞組匝數(shù)等于初級(jí)繞組匝數(shù)，此時(shí)，復(fù)位時(shí)間等于置位時(shí)間，開(kāi)關(guān)管承受的電壓應(yīng)力為2Vdc。3，7本章小結(jié) 本章首先介紹了開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)、優(yōu)越性及相關(guān)基礎(chǔ)理論，在此基礎(chǔ)上確定了采用正激式開(kāi)關(guān)電源的基本構(gòu)思。接著詳細(xì)闡述了其中的關(guān)鍵元件，即高頻開(kāi)關(guān)變壓器及輸出儲(chǔ)能電感的設(shè)計(jì)過(guò)程。在介紹了電流型和電壓型兩種控制策略并對(duì)比了它們的優(yōu)缺點(diǎn)之后，利用PWM芯片3842實(shí)現(xiàn)電流型控制并進(jìn)行了開(kāi)關(guān)電源的反饋回路設(shè)計(jì)及3842相關(guān)外圍電路的設(shè)計(jì)。為了使開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)定可靠的工作，本章的最后分析了本開(kāi)關(guān)電源使用的多種保護(hù)電路，包括緩沖回路、防浪涌回路、磁復(fù)位繞組等。第四章5可調(diào)脈沖電壓的產(chǎn)生5. 1可調(diào)脈沖信號(hào)發(fā)生及MOSFET驅(qū)動(dòng)的組成原理 本課題研發(fā)的可調(diào)脈沖電源應(yīng)用直流斬波原理，通過(guò)產(chǎn)生一可調(diào)的脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)MOSFET管，對(duì)第三、四章獲得的電壓連續(xù)可調(diào)型開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行斬波控制，從而獲得相應(yīng)的頻率、占空比逐級(jí)可調(diào)的脈沖電壓。 ，單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，即受到了人們的廣泛關(guān)注，雖然近年來(lái)，DSP, ARM, CPLD, F39。PGA等器件由于速度、操作靈活性、集成性等方面的優(yōu)勢(shì)獲得了很大的發(fā)展。但單片機(jī)各方面的性能也在不斷提高中，如CPi1處理速度的改進(jìn)，存儲(chǔ)器的發(fā)展、片內(nèi)I/O的改進(jìn)、外圍電路集成化和芯片低功耗化。同時(shí)，單片機(jī)具有價(jià)格低廉、抗干擾能力強(qiáng)、開(kāi)發(fā)周期短等突出優(yōu)點(diǎn)，使得單片機(jī)仍是當(dāng)今很多控制領(lǐng)域的主流產(chǎn)品?；趩纹瑱C(jī)的種種優(yōu)越性，本單元電路以單片機(jī)為控制核心，它承擔(dān)了大部分的功能實(shí)現(xiàn)，如LED顯示、模擬開(kāi)關(guān)、人機(jī)接口等。本設(shè)計(jì)采用PIC16F887。PIC單片機(jī)（Peripheral Interface Controller）是一種用來(lái)可開(kāi)發(fā)的去控制外圍設(shè)備的可編程集成電路（IC）。由美國(guó)Microchip（微星）公司推出的PIC單片機(jī)系列產(chǎn)品，首先采用了RISC結(jié)構(gòu)的嵌入式微控制器，其高速度、低電壓、低功耗、大電流LCD驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位OTP技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機(jī)產(chǎn)業(yè)的新趨勢(shì)?，F(xiàn)在PIC系列單片機(jī)在世界單片機(jī)市場(chǎng)的份額排名中已逐年升位，尤其在8位單片機(jī)市場(chǎng)，據(jù)稱已從1990年的第20位上升到目前的第二位。PIC單片機(jī)從覆蓋市場(chǎng)出發(fā)，已有三種(又稱三層次)系列多種型號(hào)的產(chǎn)品問(wèn)世，所以在全球都可以看到PIC單片機(jī)從電腦的外設(shè)、家電控制、電訊通信、智能儀器、汽車電子到金融電子各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)今的PIC單片機(jī)已經(jīng)是世界上最有影響力的嵌入式微控制器之一。PIC的特點(diǎn)如下：1）、I/O口具有20mA的驅(qū)動(dòng)能力2）、8路、10位的AD轉(zhuǎn)換 3）、I2C，SPI，USART，USB，CAN接口 4）、WDT(看門狗) 5）、CCP（脈寬/捕捉/比較） 6）、內(nèi)置EEPROM 7）、3路定時(shí)器 8）、多種中斷源 9）、支持休眠的低功耗模式 10）、流式的并行接口 11）、內(nèi)置LCD控制器 12）、芯片加密 …… 如圖所示，U12 LTC1799為一款高精度高頻脈沖發(fā)生芯片，其信號(hào)通過(guò)可編程計(jì)數(shù)器U*2分頻得到一定占空比的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)光耦，光耦信號(hào)輸入MOS管驅(qū)動(dòng)芯片，從而驅(qū)動(dòng)Q9，IRFMOS管。5. 2脈沖發(fā)生電路元器件的選擇 脈沖發(fā)生電路原理圖如41所示。其中LTC1799是一款高精度高頻脈沖發(fā)生芯片，脈沖頻率可以調(diào)節(jié)，可以產(chǎn)生1K33M頻率的脈沖。圍△≤%f(輸出脈沖頻率)，輸出脈沖誤差范輸出脈沖的頻率由外圍電路控制，外圍電路簡(jiǎn)單，體積小巧，可以節(jié)省PCB板面積。芯片引腳及外圍電路如圖42所示。圖要做修改 1腳為電源輸入端，在PCB板布線中應(yīng)和地之間接一0. 1 wF的禍合電容以防止電磁的差模干擾。 2腳為接地端，此處在PCB板中應(yīng)當(dāng)和數(shù)字地相連接。3腳為頻率設(shè)定端，通過(guò)此腳和1腳連接一頻率設(shè)定電阻，阻值為3K}≤≤1M，根據(jù)式41，由輸出頻率確定所需連接的電阻大小。4腳為頻率設(shè)定區(qū)分端，根據(jù)式41，此引腳有三中狀態(tài)，不同的狀態(tài)N值不同，芯片輸出的脈沖頻率也將隨之改變。當(dāng)此腳和1腳相連，即接+5V高電平時(shí)，N=100。當(dāng)此腳懸空時(shí)，N=10。此腳接地時(shí)，N=1.5腳為脈沖輸出端，輸出脈沖可直接驅(qū)動(dòng)5KΩ或則10pF的負(fù)載，因此，此腳輸出的一定頻率的高頻脈沖可直接送入8254計(jì)數(shù)芯片作為計(jì)數(shù)脈沖。 由表41可知，所要得到的脈沖頻率f=，因此，本文設(shè)定LTC1799產(chǎn)生脈沖頻率為f=10M，則有:連接時(shí)，將芯片的4腳懸空不接，則N=10，將f=l0M一并代入式41有:=1KLTC1799產(chǎn)生的10M高頻脈沖將直接送入8254計(jì)數(shù)/定時(shí)芯片中作為計(jì)數(shù)脈沖。 8254是NMOS工藝制成的可編程計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，8254最高計(jì)數(shù)速率為l0M。8254內(nèi)部有3個(gè)計(jì)數(shù)器，分別稱為計(jì)數(shù)器0，計(jì)數(shù)器1，計(jì)數(shù)器2，它們的結(jié)構(gòu)完全相同。每個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入和輸出都決定于本身所帶的控制寄存器的控制字，互相之間工作完全獨(dú)立。每個(gè)計(jì)數(shù)器通過(guò)3個(gè)引腳和外部聯(lián)系，一個(gè)為時(shí)鐘輸入端CLK，一個(gè)為門控信號(hào)輸入端GATE，另一個(gè)為輸出端OUT。每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有一個(gè)8位的控制寄存器，還有一個(gè)16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR，一個(gè)計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE和一個(gè)輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件是一個(gè)16位減法計(jì)數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初值寄存器的值是通過(guò)程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來(lái)鎖存計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對(duì)此進(jìn)行操作。CR，CE和OL都是16位寄存器，但也可以作為8位寄存器來(lái)使用。8254的引腳圖見(jiàn)圖43 。（1）8254引腳結(jié)構(gòu) ①計(jì)數(shù)器0，計(jì)數(shù)器1，計(jì)數(shù)器2三組計(jì)數(shù)器，，分別對(duì)應(yīng)引腳為910，1315，1618。CLK為計(jì)數(shù)脈沖輸出端。GATE是門控制信號(hào)的輸入端。GATE為低電平時(shí)，禁止計(jì)數(shù)器工作。GATE為高電平時(shí)，允許計(jì)數(shù)器工作。OUT是計(jì)數(shù)器輸出端，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，OUT輸出有效信號(hào)。 ②數(shù)據(jù)總線緩沖器 數(shù)據(jù)總線緩沖器是與CPU連接的8位雙向三態(tài)緩沖器。它與CPU的連線是8位數(shù)據(jù)總線D7DO。它有三個(gè)方面的功能，即:往計(jì)數(shù)器設(shè)置計(jì)數(shù)初值。從計(jì)數(shù)器讀取計(jì)數(shù)值。往控制寄存器設(shè)置控制字。③讀/寫邏輯電路讀/寫控制邏輯是8254的內(nèi)部控制部分。該部分的引腳有:片內(nèi)地址線(,)，片選線CS，讀寫控制線RD，WR。讀/寫邏輯電路從系統(tǒng)控制總線接受輸入信號(hào)，經(jīng)過(guò)組合，產(chǎn)生對(duì)8254各部分的控制，具體為：,用來(lái)對(duì)3個(gè)計(jì)數(shù)器和控制寄存器進(jìn)行尋址。RD一讀信號(hào)。當(dāng)RD為低電平時(shí)有效，此時(shí)，表示CPU正在對(duì)8254的一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行讀操作。WR一寫信號(hào)。當(dāng)WR為低電平時(shí)有效，此時(shí)，表示CPU正在對(duì)8254的一個(gè)計(jì)數(shù)器寫入計(jì)數(shù)初值或則對(duì)控制寄存器寫入控制字。CS一片選信號(hào)。只有在CS為持續(xù)低電平的情況下，RD和WR才會(huì)受到確認(rèn)，否則會(huì)被忽略。 ④控制寄存器 控制寄存器用來(lái)保存8254的方式控制字。當(dāng)=11時(shí)，通過(guò)讀/寫控制邏輯電路選中控制寄存器，此時(shí)CPU可以寫入控制字，如表42所示為CPU對(duì)8254各寄存器訪問(wèn)時(shí)，信號(hào)和功能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 表42 8254輸入信號(hào)與各功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系表CSRDWR功能01000對(duì)計(jì)數(shù)器0設(shè)置計(jì)數(shù)初值01001對(duì)計(jì)數(shù)器l設(shè)置計(jì)數(shù)初值01010對(duì)計(jì)數(shù)器2設(shè)置計(jì)數(shù)初值01011設(shè)置控制字或者給一個(gè)命令100100從計(jì)數(shù)器0讀出計(jì)數(shù)初值0010從計(jì)數(shù)器1讀出計(jì)數(shù)初值00110從計(jì)數(shù)器2讀出計(jì)數(shù)初值 除了這七組信號(hào)組合外，其他組合下，數(shù)據(jù)總線為高阻狀態(tài)。當(dāng)A1=AO=1時(shí)，第一次寫入的一定作為控制字，此后寫入的作為命令。 (2) 8254控制寄存器的格式 為了讓計(jì)數(shù)器/定時(shí)器正確工作，必須先設(shè)定控制字，8254控制寄存器的格式如下: 其中D0D7分別對(duì)應(yīng)著B(niǎo)CD, M0, M1, M2, RWO, RWl, SC0, SCl。 BCD位用來(lái)設(shè)置計(jì)數(shù)值格式 1一計(jì)數(shù)值為BCD碼格式 0一計(jì)數(shù)值為二進(jìn)制格式 M2, M1, M0為模式選擇。8254工作時(shí)可以有6種模式選擇，每種模式下的輸出波形各不相同。其工作的模式是通過(guò)對(duì)控制寄存器M2, M1, M0這三位的設(shè)置來(lái)決定的，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如下:M2M1M0模式選擇000模式0001模式110模式211模式3100模式4101模式5 RW1和RWO是讀/寫指示位，具體為: 00一對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行鎖存操作，使當(dāng)前計(jì)數(shù)值在輸出鎖存器中鎖定。 O1一只讀/寫低8位字節(jié) 10一只讀/寫高8位字節(jié) 11一先讀/寫低8位字節(jié)，再讀/寫高8位字節(jié) 和用來(lái)選擇計(jì)數(shù)器。不管是計(jì)數(shù)值格式設(shè)置，模式設(shè)置還是讀/寫命令提示，對(duì)于8254的3個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)說(shuō)，互相都是獨(dú)立的，因此，在設(shè)置控制字的時(shí)候，要指出是對(duì)8254的哪一個(gè)計(jì)數(shù)器設(shè)置的，這便是和位的功能，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系為: 0 0一選計(jì)數(shù)器0 0 1一選計(jì)數(shù)器1 1 0一選計(jì)數(shù)器2 2 1一無(wú)意義(3) 8254的工作模式8254有六種工作模式，模式0一模式5。①模式0一計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷 在模式0時(shí)，寫入控制字后，輸出端OUT為低電平作為初始電平，并且在計(jì)數(shù)值到達(dá)0之前一直保持低電平。當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá)0時(shí)，輸出端OUT為高電平，并且一直保持高電平，除非寫入新的計(jì)數(shù)值。 在開(kāi)始工作時(shí)，控制字和計(jì)數(shù)初值寫入計(jì)數(shù)器，但是必須在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)初值才送到計(jì)數(shù)執(zhí)行部件。這樣，如果計(jì)數(shù)初值為N，在門控GATE一直維持高電平的情況下，輸出端OUT要在初始值寫入后經(jīng)過(guò)N+1個(gè)始終才升為高電平。其時(shí)序圖如下所示: ②模式1一可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 寫入控制字后，輸出端OUT即以高電平作為起始電平，計(jì)數(shù)初值送到初值寄存器后，再經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期，便送到計(jì)數(shù)執(zhí)行部件。另一方面，門控信號(hào)GATE上升沿到來(lái)時(shí)，邊沿觸發(fā)器受到觸發(fā)，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，輸出端OUT變?yōu)榈碗娖?，并在?jì)數(shù)到達(dá)0以前一直維持低電平。 在此模式下，觸發(fā)是可以重復(fù)進(jìn)行的。即當(dāng)計(jì)數(shù)值為N時(shí)，計(jì)數(shù)器受門控GATE觸發(fā)，輸出端OUT出現(xiàn)N個(gè)時(shí)鐘周期的輸出脈沖，結(jié)束之后，如果又來(lái)一個(gè)門控信號(hào)上升沿，那么，會(huì)重復(fù)上述過(guò)程，而不必重新寫入計(jì)數(shù)初值。其時(shí)序圖如下圖所示: ③模式2一分頻器 當(dāng)控制字寫入后，輸出端OUT變?yōu)楦唠娖阶鳛槌跏紶顟B(tài)，當(dāng)計(jì)數(shù)值寫入初值寄存器后，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖時(shí)，計(jì)數(shù)初值被寫到計(jì)數(shù)執(zhí)行部件，然后計(jì)數(shù)執(zhí)行部件作減1計(jì)數(shù)，減到1(不是減到0)時(shí)，輸出端OUT變?yōu)榈碗娖健? 完成一次計(jì)數(shù)過(guò)程后，輸出端OUT又變?yōu)楦唠娖剑_(kāi)始一個(gè)新的計(jì)數(shù)過(guò)程，由此可以周而復(fù)始地進(jìn)行下去。 對(duì)于計(jì)數(shù)初值N，輸出端在N個(gè)時(shí)鐘期間呈現(xiàn)一個(gè)輸出周期。在此周期中，N1個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，輸出端為高電平(將此看成一個(gè)輸出脈沖)。一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，輸出端為低電平。其時(shí)序圖如下圖所示: ④模式3一方波發(fā)生器 模式3和模式2的工作類似，但輸出為方波或者為基本對(duì)稱的矩形波。當(dāng)輸入控制字后，輸出端OUT出現(xiàn)高電平，作為初始電平。寫入初始值后，下一個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)時(shí)，計(jì)數(shù)執(zhí)行部件獲得初始計(jì)數(shù)值，并開(kāi)始作減1計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)到一半時(shí)，輸出變?yōu)榈碗娖剑?jì)數(shù)器繼續(xù)作減1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到終值時(shí)，輸出變?yōu)楦唠娖?，從而完成一個(gè)周期。之后，馬上自動(dòng)開(kāi)始下一個(gè)周期，由此不斷進(jìn)行下去，產(chǎn)生周期為N個(gè)時(shí)鐘脈沖寬度的輸出。 當(dāng)計(jì)數(shù)值N為偶數(shù)時(shí)，輸出端的高低電平持續(xù)時(shí)間相等，所以輸出為完全對(duì)稱的方波。當(dāng)計(jì)數(shù)值N為奇數(shù)時(shí)，則輸出端的高電平持續(xù)時(shí)間比低電平持續(xù)時(shí)間多一個(gè)時(shí)鐘周期，即高電平持續(xù)(N+l) /2，而低電平持續(xù)(N1) /2，這樣，輸出為矩形波，而整個(gè)輸出周期仍為N個(gè)時(shí)鐘脈沖周期。其時(shí)序圖如下圖所示: ⑤模式4一軟件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器 當(dāng)寫入控制字后，輸出端OUT變?yōu)楦唠娖阶鳛槌跏茧娖?，寫入初始值后，再?jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)執(zhí)行部件獲得計(jì)數(shù)初值，并開(kāi)始計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器到0的時(shí)候，輸出變?yōu)榈碗娖?，此低電平持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期，然后又自動(dòng)變?yōu)楦唠娖剑⒁恢本S持高電平。一般將此負(fù)脈沖作為選通信號(hào)。 當(dāng)計(jì)數(shù)值N被送到計(jì)數(shù)初值寄存器后，在下一個(gè)時(shí)鐘周期，計(jì)數(shù)初值被送到計(jì)數(shù)執(zhí)行部件，之后，計(jì)數(shù)執(zhí)行部件作減1計(jì)數(shù)，又經(jīng)過(guò)N個(gè)時(shí)鐘周期后，才輸出一個(gè)負(fù)脈沖作為選通脈沖。其時(shí)序圖如下圖所示:⑥模式5一硬件觸發(fā)的選通信號(hào)發(fā)生器寫入控制字后，輸出端OUT出現(xiàn)高電平作為初始電平。寫入計(jì)數(shù)值后，必須有門控信號(hào)GATE的上升沿來(lái)到，才在下一個(gè)時(shí)鐘周期將計(jì)數(shù)初值送到計(jì)數(shù)執(zhí)行部件。此后，計(jì)數(shù)執(zhí)行部件作減1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)到達(dá)0的時(shí)候，