【正文】 電壓下，以高頻開關(guān)方式工作，開關(guān)電壓及開關(guān)電流的接近方波，從頻譜分析知，方波信號含有豐富的高次諧波，同時，由于電源變壓器的漏電感及分布電容，以及主功率開關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開或關(guān)時，常常產(chǎn)生高頻高壓的尖峰諧波振蕩，該諧波振蕩產(chǎn)生的高次諧波，通過開關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過散熱器及變壓器向空間輻射。用于整流及續(xù)流二極管，也是產(chǎn)生高頻搔擾的一個重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，由于二極管的引線寄生電感、結(jié)電容的存在以及反向恢復(fù)電流的影響，使之工作在很高的電壓及電流變化率下，且產(chǎn)生高頻振蕩。因整流及續(xù)流二極管一般離電源輸出線較近，其產(chǎn)生的高頻搔擾最容易通過直流輸出線傳出。 開關(guān)電源自身產(chǎn)生的各種噪聲形成了一個很強(qiáng)的電磁干擾源。這些干擾隨著開關(guān)頻率的提高、輸出功率的增大而明顯地增強(qiáng)，對電子設(shè)備的正常運行構(gòu)成了潛在的威脅。因此，只有提高開關(guān)電源的電磁兼容性，才能在對噪聲敏感的通信環(huán)境下使用，保證通信的正常進(jìn)行。(EMI)方法 電磁兼容產(chǎn)生的三個要素為:搔擾源、傳播途徑及受搔擾體。因此，要解決開關(guān)電源的電磁兼容性，可從三個方面入手。 第一:減小搔擾源產(chǎn)生的搔擾信號。 第二:切斷搔擾信號的傳播途徑。 第三:增強(qiáng)受搔擾體的抗搔擾能力。 要徹底消除設(shè)備的電磁搔擾及對外部一切電磁搔擾信號不敏感是不可能的只能通過制訂系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備與設(shè)備之間的相互允許產(chǎn)生的電磁搔擾大小及抵抗電磁搔擾的能力，才能使電氣設(shè)備及系統(tǒng)間達(dá)到電磁兼容性的要求。 本系統(tǒng)采用的防電磁干擾的方法主要有: (1)使用電源EMI噪聲濾波器 電源EMI噪聲濾波器是一種無源低通濾波器，它無衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫?，而大大衰減隨交流電傳入的EMI噪聲。同時又能有效地抑制電源設(shè)備產(chǎn)生的EMI噪聲，阻止它們進(jìn)入交流電網(wǎng)干擾其它電子設(shè)備，降低傳導(dǎo)搔擾。 (2)采用NTC熱敏電阻NTC熱敏電阻是一種以過渡金屬氧化物為主要原材料制造的半導(dǎo)體陶瓷元件，具有電阻值隨著溫度的變化而相應(yīng)變化的特性。即在一定的測量功率下，電阻值隨溫度上升而下降。利用這一特性，能有效地抑制開機(jī)時的浪涌電流，并且在完成抑制浪涌電流作用以后，由于通過其電流的持續(xù)作用，其電阻值將下降到非常小的程度，它消耗的功率可以忽略不計，不會對正常的工作電流造成影響，所以，在電源輸入端接入NTC熱敏電阻，是抑制開機(jī)時的浪涌電流引起的EMI，保護(hù)電子設(shè)備免遭破壞的最為簡單而有效的措施。電源中采用的是100負(fù)溫度系數(shù)NTC熱敏電阻NTC10D11。(3)RC吸收網(wǎng)絡(luò)開關(guān)電源工作時，在功率開關(guān)管導(dǎo)通的瞬間，高頻變壓器中會出現(xiàn)很大的電流。在功率開關(guān)管過激勵時，將在高頻變壓器的初級產(chǎn)生尖峰脈沖。所以在高頻變壓器的初級次級繞組上并接RC網(wǎng)絡(luò)，可達(dá)到抑制尖峰電壓、吸收變壓器噪聲的效果。(4)采用快恢復(fù)特性二極管整流二極D2在電源工作時處于高頻通斷狀態(tài)，由脈沖變壓器次級線圈、整流二極管D2和濾波電容構(gòu)成了高頻開關(guān)電流環(huán)路，如果電容器濾波不足或高頻特性不良，電容器上的高頻阻抗會使高頻電流以差模形式混在輸出直流電壓上成為差模騷擾，影響負(fù)載電路的正常工作。另一方面，二極管D2在正向?qū)〞r PN結(jié)內(nèi)的電荷被積累，二極管加反向電壓時積累的電荷將消失并產(chǎn)生反向電流。由于二次整流回路中D2在開關(guān)轉(zhuǎn)換時頻率很高，即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r間很短。在短時間內(nèi)要讓存儲電荷消失就產(chǎn)生反電流的浪涌。由于直流輸出線路中的分布電容、分布電感的存在，便因浪涌引起干擾成為高頻衰減振蕩。這種高頻衰減振蕩在直流輸出端形成差模騷擾。這兩種形式的騷擾高次諧波成分豐富，頻率高端可達(dá)數(shù)十上百兆赫茲，它們還可能通過內(nèi)部電路的相互感應(yīng)轉(zhuǎn)化成輸入、輸出端的共模騷擾及通過空間向外傳播輻射騷擾。在二次整流回路中，整流二極管D2非常關(guān)鍵。在開關(guān)電源的整流回路中，快速恢復(fù)的肖特基二極管是一種較好的選擇。電源中采用的是MUR3060。(5)屏蔽屏蔽是利用導(dǎo)電或?qū)Т挪牧蠈㈦姶拍芰肯拗圃谝欢臻g范圍內(nèi)的抑制輻射干擾的一種有效措施對于屏蔽材料的選擇原則是，當(dāng)干擾電磁場的頻率較高時，選用高電導(dǎo)率的金屬材料，屏蔽效果較好。當(dāng)干擾電磁場的頻率較低時，選用高磁導(dǎo)率的金屬材料，屏蔽效果較好。在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用高電導(dǎo)率和高磁導(dǎo)率的金屬材料組成多層屏蔽體。電源將高頻變壓器、扼流圈用鋁外殼進(jìn)行屏蔽，并可靠接地。而且對整機(jī)采用鑄鋁外殼進(jìn)行屏蔽。有效地抑制了電磁干擾和射頻干擾。(6)接地正確接地是抗干擾設(shè)計中最為重要的問題。在設(shè)計中如果能把接地和屏蔽正確地結(jié)合，可以很好的消除外界干擾的影響。接地設(shè)計的目的是為信號電壓提供一個實際的電位參考點，以消除噪聲電壓以及電磁場和地電位差對系統(tǒng)的影響。地線一般有數(shù)字地、模擬地、功率地、信號地等等。交流地與功率地流過的電流較大，信號地、交流地和功率地應(yīng)該分開。同時，數(shù)字地和模擬地也應(yīng)一該分開。接地阻抗應(yīng)該盡量小，接地線應(yīng)該構(gòu)成環(huán)路。布線時，接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線很細(xì)，接地電位將會隨電流的變化而變化，使系統(tǒng)的抗噪聲性能變壞。此外，還應(yīng)該盡可能使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)線的走向一致，這也有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。(7)布線對于開關(guān)電源設(shè)備內(nèi)部元器件的布局必須整體考慮電磁兼容性的要求，設(shè)備內(nèi)部的干擾源會通過輻射和串?dāng)_等途徑影響其它元器件或部件的正常工作，研究表明，在離干擾源一定距離時，干擾源的能量將大大衰減，因此，合理的布線有利于減小電磁干擾的影響。對于開關(guān)電源，一般須遵守以下布線原則:①主電路輸入線與輸出線分開走線；② EMI濾波器輸入線與輸出線分開走線；③主電路線與控制信號線分開走線；④高壓脈沖信號線分開單獨走線；⑤分開布線要避免平行走線，可以垂直交叉，線束之間距離在20mm以上；⑥電纜不要貼著金屬外殼和散熱器走線，保證一定距離；第五章 可充電穩(wěn)壓電源的軟件設(shè)計 本章主要介紹智能充電穩(wěn)壓電源的充放電控制方法和軟件設(shè)計，首先介紹主流程，然后分別介紹各功能實現(xiàn)子程序的控制流程。 軟件主要由主程序、中斷子程序、各功能實現(xiàn)子程序和處理錯誤子程序組成。 單片機(jī)上電后，首先初始化，然后通過掃描按鍵等待用戶操作，一旦確認(rèn)操作，會根據(jù)狀態(tài)量決定所要執(zhí)行的功能。在各功能模塊中，一旦發(fā)生錯誤會產(chǎn)生不同的錯誤號，并停止輸出，送入處理錯誤模塊，直到處理完錯誤。對有的錯誤，例如輸入欠壓，當(dāng)電壓正常時電源會自動恢復(fù)工作，不需人工干預(yù)。圖5. 1主程序流程圖 A/D轉(zhuǎn)換子程序 電源的A/D轉(zhuǎn)換是由單片機(jī)PIC16F877內(nèi)部的10位A/D轉(zhuǎn)換器來完成的，能夠滿足檢測精度的要求。圖5. 2 A/D轉(zhuǎn)換控制流程圖電源采用的充滿檢測方法有一△V/零△V法、最長時間和最大電壓法。在A/D采樣后進(jìn)行軟件數(shù)字濾波，減小了誤差，提高了檢測準(zhǔn)確率。充電方式為脈沖組合式充電，頻率為10Hz。每個脈沖又分為10份。①前8份:打開充電開關(guān)，完成充電功能，并進(jìn)行電流的A/D轉(zhuǎn)換。②第9份:關(guān)閉充電開關(guān)，打開放電開關(guān)，插入放電脈沖，進(jìn)行間歇式放電。③第10份:空閑，放電開關(guān)關(guān)閉，并進(jìn)行電壓的A/D轉(zhuǎn)換，以檢測一△V。實驗證明，在無電流的方式下進(jìn)行電池電壓的A/D轉(zhuǎn)換，不會因電流誤差而誤檢到—△V，這樣就能夠?qū)⑤敵鼍€延長，以達(dá)到充電方便的目的。通過脈沖式充電，間歇式放電的方法并利用完整的三次放一充循環(huán)可以有效地消除鎳鎘/鎳氫電池的“記憶”效應(yīng)。(NiCd)/氫鎳(NiH)電池的充滿檢測方法采用一△V/零△V檢測的方法，同時考慮充電時間和電池最高電壓方法[14][15]。采用零電流測量電壓和軟件濾波可有效的消除△V的誤檢測。若電池充足電時負(fù)增量不明顯或者長時間沒有檢測到負(fù)增量并且此時充電時間己很長或電池端電壓很高，也可以判定電池己充足電，從而防止由于長時間檢測不到負(fù)增量而使電池過充電，造成損壞。 鎳鎘電池充電曲線 鎳氫電池充電曲線、浮充子程序電源的穩(wěn)壓輸出、。在穩(wěn)壓設(shè)置程序里將調(diào)整數(shù)控電位器的輸出電壓值，以改變PWM1525A的基準(zhǔn)電壓，達(dá)到輸出不同的電壓目的。輸出電壓后，程序不斷檢測輸出的電壓、電流值，當(dāng)發(fā)生過/欠壓、過流、或按鍵中斷時會立即停止輸出，并產(chǎn)生不同的錯誤號，送入主程序處理。、浮充控制子程序結(jié) 論 論文設(shè)計開發(fā)出了一種利用單片機(jī)控制的半橋式開關(guān)電源，進(jìn)行穩(wěn)壓輸出和智能充電穩(wěn)壓電源。通過設(shè)計，得到如下結(jié)論： 利用單片機(jī)控制調(diào)整了開關(guān)電源的穩(wěn)壓輸出，可在同一輸出端輸出兩種電壓值。 控制輸出的有無進(jìn)行脈沖式充電，在充電中插入放電脈沖，能夠在停充的間歇進(jìn)行電壓檢測，達(dá)到了可充電的目的。 利用三次完整的放充循環(huán)進(jìn)行電池激活，消除了鎳鎘電池的“記憶”特性，操作過程無需人工看護(hù)，達(dá)到了智能化的要求。 設(shè)計中電源所有功能均由單片機(jī)自動控制來實現(xiàn)不需人工看護(hù)，達(dá)到了智能化。但由于時間的關(guān)系，本次設(shè)計也存在很多缺陷，許多地方還存在不足，在軟件的設(shè)計中只給出了軟件的控制流程，在這一方面還需要努力和改善，敬請各位老師能夠諒