【正文】 電壓下，以高頻開(kāi)關(guān)方式工作，開(kāi)關(guān)電壓及開(kāi)關(guān)電流的接近方波，從頻譜分析知，方波信號(hào)含有豐富的高次諧波，同時(shí)，由于電源變壓器的漏電感及分布電容，以及主功率開(kāi)關(guān)器件的工作狀態(tài)非理想，在高頻開(kāi)或關(guān)時(shí)，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(guò)開(kāi)關(guān)管與散熱器間的分布電容傳入內(nèi)部電路或通過(guò)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(gè)重要原因。因整流及續(xù)流二極管工作在高頻開(kāi)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(guò)直流輸出線傳出。 開(kāi)關(guān)電源自身產(chǎn)生的各種噪聲形成了一個(gè)很強(qiáng)的電磁干擾源。這些干擾隨著開(kāi)關(guān)頻率的提高、輸出功率的增大而明顯地增強(qiáng)，對(duì)電子設(shè)備的正常運(yùn)行構(gòu)成了潛在的威脅。因此，只有提高開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性，才能在對(duì)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(gè)要素為:搔擾源、傳播途徑及受搔擾體。因此，要解決開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性，可從三個(gè)方面入手。 第一:減小搔擾源產(chǎn)生的搔擾信號(hào)。 第二:切斷搔擾信號(hào)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(duì)外部一切電磁搔擾信號(hào)不敏感是不可能的只能通過(guò)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(wú)源低通濾波器，它無(wú)衰減地將交流電傳輸?shù)诫娫矗蟠笏p隨交流電傳入的EMI噪聲。同時(shí)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(guò)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(cè)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(kāi)機(jī)時(shí)的浪涌電流，并且在完成抑制浪涌電流作用以后，由于通過(guò)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(jì)，不會(huì)對(duì)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(kāi)機(jī)時(shí)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(jiǎn)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(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，在功率開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通的瞬間，高頻變壓器中會(huì)出現(xiàn)很大的電流。在功率開(kāi)關(guān)管過(guò)激勵(lì)時(shí)，將在高頻變壓器的初級(jí)產(chǎn)生尖峰脈沖。所以在高頻變壓器的初級(jí)次級(jí)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(shí)處于高頻通斷狀態(tài)，由脈沖變壓器次級(jí)線圈、整流二極管D2和濾波電容構(gòu)成了高頻開(kāi)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(huì)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(shí) PN結(jié)內(nèi)的電荷被積累，二極管加反向電壓時(shí)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(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)頻率很高，即由導(dǎo)通轉(zhuǎn)變?yōu)榻刂沟臅r(shí)間很短。在短時(shí)間內(nèi)要讓存儲(chǔ)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(guò)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(guò)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(kāi)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(duì)于屏蔽材料的選擇原則是，當(dāng)干擾電磁場(chǎng)的頻率較高時(shí)，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(chǎng)的頻率較低時(shí)，選用高磁導(dǎo)率的金屬材料，屏蔽效果較好。在某些場(chǎng)合下，如果要求對(duì)高頻和低頻電磁場(chǎng)都具有良好的屏蔽效果時(shí)，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(duì)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(jì)中最為重要的問(wèn)題。在設(shè)計(jì)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(jì)的目的是為信號(hào)電壓提供一個(gè)實(shí)際的電位參考點(diǎn)，以消除噪聲電壓以及電磁場(chǎng)和地電位差對(duì)系統(tǒng)的影響。地線一般有數(shù)字地、模擬地、功率地、信號(hào)地等等。交流地與功率地流過(guò)的電流較大，信號(hào)地、交流地和功率地應(yīng)該分開(kāi)。同時(shí)，數(shù)字地和模擬地也應(yīng)一該分開(kāi)。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(shí)，接地線應(yīng)盡量加粗。若接地線很細(xì)，接地電位將會(huì)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(duì)于開(kāi)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(huì)通過(guò)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(shí)，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(duì)于開(kāi)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(kāi)走線；② EMI濾波器輸入線與輸出線分開(kāi)走線；③主電路線與控制信號(hào)線分開(kāi)走線；④高壓脈沖信號(hào)線分開(kāi)單獨(dú)走線；⑤分開(kāi)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(jì) 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(jì)，首先介紹主流程，然后分別介紹各功能實(shí)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(shí)現(xiàn)子程序和處理錯(cuò)誤子程序組成。 單片機(jī)上電后，首先初始化，然后通過(guò)掃描按鍵等待用戶操作，一旦確認(rèn)操作，會(huì)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(cuò)誤會(huì)產(chǎn)生不同的錯(cuò)誤號(hào)，并停止輸出，送入處理錯(cuò)誤模塊，直到處理完錯(cuò)誤。對(duì)有的錯(cuò)誤，例如輸入欠壓，當(dāng)電壓正常時(shí)電源會(huì)自動(dòng)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(lái)完成的，能夠滿足檢測(cè)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(cè)方法有一△V/零△V法、最長(zhǎng)時(shí)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(cè)準(zhǔn)確率。充電方式為脈沖組合式充電，頻率為10Hz。每個(gè)脈沖又分為10份。①前8份:打開(kāi)充電開(kāi)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(kāi)關(guān)，打開(kāi)放電開(kāi)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(kāi)關(guān)關(guān)閉，并進(jìn)行電壓的A/D轉(zhuǎn)換，以檢測(cè)一△V。實(shí)驗(yàn)證明，在無(wú)電流的方式下進(jìn)行電池電壓的A/D轉(zhuǎn)換，不會(huì)因電流誤差而誤檢到—△V，這樣就能夠?qū)⑤敵鼍€延長(zhǎng)，以達(dá)到充電方便的目的。通過(guò)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(cè)方法采用一△V/零△V檢測(cè)的方法，同時(shí)考慮充電時(shí)間和電池最高電壓方法[14][15]。采用零電流測(cè)量電壓和軟件濾波可有效的消除△V的誤檢測(cè)。若電池充足電時(shí)負(fù)增量不明顯或者長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有檢測(cè)到負(fù)增量并且此時(shí)充電時(shí)間己很長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)不到負(fù)增量而使電池過(guò)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(cè)輸出的電壓、電流值，當(dāng)發(fā)生過(guò)/欠壓、過(guò)流、或按鍵中斷時(shí)會(huì)立即停止輸出，并產(chǎn)生不同的錯(cuò)誤號(hào)，送入主程序處理。、浮充控制子程序結(jié) 論 論文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出了一種利用單片機(jī)控制的半橋式開(kāi)關(guān)電源，進(jìn)行穩(wěn)壓輸出和智能充電穩(wěn)壓電源。通過(guò)設(shè)計(jì)，得到如下結(jié)論： 利用單片機(jī)控制調(diào)整了開(kāi)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(wú)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(cè)，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(guò)程無(wú)需人工看護(hù)，達(dá)到了智能化的要求。 設(shè)計(jì)中電源所有功能均由單片機(jī)自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)不需人工看護(hù)，達(dá)到了智能化。但由于時(shí)間的關(guān)系，本次設(shè)計(jì)也存在很多缺陷，許多地方還存在不足，在軟件的設(shè)計(jì)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(qǐng)各位老師能夠諒