【正文】 即使是通過直流青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 32 信號的印制線也會從鄰近的印制線耦合到射頻信號并造成電路問題 (甚至再次輻射出干擾信號 )。 (7) 盡可能地減小環(huán)路面積 ,以抑制開關電源的輻射干擾。 (5) 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。一般電路應盡可能使元器件平行排列。元器件應均勻、 整齊、緊湊地排列在 PCB 上，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接 , 去耦電容盡量靠近器件的 VCC。 (2) 放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集 。 PCB 尺寸過大時，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。 建立開關電源布局的最好方法與其電氣設計相似，最佳設計流程如下： (1) 放置 變壓器 ； (2) 設計電源開關電流回路 ； (3) 設計輸出整流器電流回路 ； (4) 連接到交流電源電路的控制電路 ； (5) 設計輸入電流源回路和輸入濾波器 ； (6) 設計輸出負載回路和輸出濾波器根據電路的功能單元 。電源開關交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形電流，這些電流中諧波成分很高，其頻率遠大于開關基頻，峰值幅度可高達持續(xù)輸入 /輸出直流電流幅度的 5青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 31 倍，過渡時間通常約為 50ns。 通過一個近似直流的電流對輸入電容充電，濾波電容主要起到一個寬帶儲能作用；類似地，輸出濾波電容也用來儲存來自輸出整流器的高頻能量，同時消除輸出負載回路的直流能量。例如，如果印制板兩條細平行線靠得很近，則會形成信號波形的延遲，在傳輸線的終端形成反射噪聲；由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產品的性能下降，因此，在設計印制電路板的時候 ，應注意采用正確的方法。當與焊盤連接的走線較細時，要將焊盤與走線之間的連接設計成水滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而 且 走線與焊盤不易斷開。最小間距至少要能適合承受的電壓，在布線密度較低時，信號線的間距可適當?shù)丶哟?，對高、低電平懸殊的信號線應盡可能地短且加大間距 ，一般情況下將走線間距設為 8mm。 PCB青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 30 行業(yè)在電子互連技術中占有重要地位。電子設備要求高性能化、高速化和輕薄短小化，而作為多學科行業(yè)PCB 是高端電子設備最關鍵技術。 生產元件埋嵌 (無源有源元件 )制造和安裝設備以及設施。 2． 先進設備 生產精細導線、新高解析度光致掩模和曝光裝置以及激光直接曝光裝置。 利用納米技術使孔金屬化同時形成 PCB 導電圖形新型制造撓性板工藝方法。目前該技術在日本、美國等已產業(yè)化。 (4) 光電 PCB 前景廣闊 它利用光路層和電路層傳輸信號，這種新技術關鍵是制造光路層 (光波導層 )。 我們要在包括設計、設備、檢測、模擬在內的系統(tǒng)方面加大資源投入才能保持強大生命力。 二十多年 HDI 促使移動電話發(fā)展，帶動信息處理和控制基本頻率功能的 LSI和 CSP 芯片 (封裝 )、封裝用模板基板的發(fā)展，同樣也促進 PCB 的發(fā)展，因此要青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 29 沿著 HDI 道路發(fā)展下去。 HDI 多層板應用終端電子產品中 移動電話 (手機 )是 HDI 前沿發(fā)展技術典范。 2020 年中國 PCB 產值近 130 億美元，稱為全球 PCB 第一生產 大國。因為PCB 中的各層都緊密的結合，一 般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果仔細觀察主機板，還是可以看出來 。大部分的主機板都是 4 到 8 層的結構，不過技術上理論可以做到近 100 層的 PCB 板。用一塊雙面作內層、二塊單面作外層或二塊雙面作內層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結材料交替在一起且導電圖形按設計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，而且因為布線可以互相交錯 (可以繞到另一面 )，它更適合用在比單面板更復雜的電路上。這種電路間的“橋梁 ”叫做導孔 (via)。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。 下面分別簡述這三種電路板： (1) 單面板 (SingleSided Boards) 在最基本的 PCB 上，零件集中在其中一面，導線則集中在另一面上。 PCB 的分類 根據電路層數(shù)分類：分為 單面板、雙面板和多層板 。 優(yōu)秀的版圖設計可以節(jié)約生產成本，達到良好的電路性能和散熱性能。 PCB 技術簡介 印制電路板的設計是以電路原理圖為根據，實現(xiàn)電路設計者所需要的功能。現(xiàn)階段 PCB 的電磁兼容性 (EMC)問題是設計開關電源時最難解決的問題。把印制電路印制在特殊材料的成品板上，稱為印制電路板。 青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 27 第 4 章 PCB 板設計 PCB 的英文全稱是 Printed Circuie Board,中文含義為印制電路板 。 先取 2R =500? ， 則由式 (39)，可得3R =100? 。再確定 2R 、 3R ， 由 主 電路 圖 可知： ? ? 32 RIIVIR fKAff ??? (39) 式中， fV — 光耦二極管的正向壓降 。 根據 TL431 的特性可知， 0V 、 REFV 、 4R 和 5R 之間存在以下關系： REFVRRV ???????? ?? 540 1 (38) 式中 ， REFV — TL431 參考端電壓，為 2． 5V； 青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 26 0V — 輸出電壓 ，為 12V。 從 TL431 的技術參數(shù)可知，陰極工作電壓 KAU 的允許范圍為 2． 5~37V，陰極工作電流 KAI 在 1~100mA 內變化，一般選 30mA 即可，不但可以穩(wěn)定工作，又能提供一部分死負載。流入 TOPSwitch224Y 控制腳 C 的電流 CI 與占空比 D 成反比關系，如圖 34 所示： 圖 34 電流 I 于占空比 D 的關系圖 為使 PWM 線性調節(jié)，控制腳電流 CI 應在 2~6mA 之間，而 CI 是受光耦二極管電流 fI 控制的，由于 PC817A 是線性光耦，二極管正向電流 fI 在 3mA 左右時三極管的集射電流 CRI 在 4mA 左右，而且集射電壓在很寬的范圍內線性變化。 0． 2%。其中第四種反饋電路的 性能 能最佳 。 為減少共模干擾，在輸出的地與高壓側的地之間接共模抑制電容，如主電路圖中的 7C 。其外形呈管狀，引線穿心而過，其直流電阻非常小，一般為 0． 005~0． 01? 。當電容兩端電壓小于 35V 時， ESR 只與電容的體積有關，本設計選擇細高型的VF 35120? 低 ESR 電容。 代入數(shù)值計算得： SMV =47V 本設計中整流二極管選用 MUR420，其反向電壓值 VR=200 V， 工作電流 ID=2A，滿足設計要求。選取的原則是根據最大反向峰值電壓。輸出整流二極管的開關損耗占系統(tǒng)損耗的 61 多，是影響開關電源效率的主要因素，它包括正向導通損耗和反向恢復損耗。 本設計中 VD1 采用反向擊穿電壓為 200V 的 TVS(瞬態(tài)電壓抑制器 )P6KE200， VD2 采用反向耐壓為 600V的超快恢復二極管 MUR1560。 主電路圖中 VD1 和 VD2 構成的箝位電路可防止高壓對 TOP224Y 的損壞，青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 24 VD1 與 VD2 的選擇由反射電壓 ORV 決定， ORV 一般取 135V， VD1 箝 位電壓 CLOV 可由 經驗公式 ORCLO VV 51．? 得出， VD2 的耐壓值應大于最大直流輸入電壓 maxV 。 箝位保護電路 的 設計 當 TOP224Y 的功率 MOSFET 管由導通變?yōu)榻刂箷r，在高頻變壓器 T 的初級繞組上會產生尖峰電壓和反射電壓，其中尖峰電壓是由于高頻變壓器存在漏 感而形成，直流高壓和反射電壓疊加后很容易損壞 MOSFET 管。通過計算各繞組的平均電流 (IAVG)、峰值電流 (IP)、均方根電流 (IRMS)可確定出所用導線的線徑。 (5) 計算氣隙長度 gL 為： PePrg LANL 2?? (36) 式中 ， PL — 氣隙長度 (mm)； r? — 常數(shù)， mH7104 ??? ； eA — 磁芯截面積 ( 2mm )； 代入數(shù)值 計算得： gL =0． 68mm 這里應注意，如果在中心柱開氣隙，則高度為 L，為了達到同樣效果且簡單易行，在兩個外柱上應各墊 1／ 2L 高度的絕緣墊片。 帶入數(shù)值求得 PL = 510524 ??． H (4) 計算變壓器的初 、次 級 繞組匝數(shù) 高頻變壓器的匝數(shù)比與輸出電壓的關系：匝數(shù)比定義為初級繞組匝數(shù)與次級繞組匝數(shù)的比值，匝數(shù)比取決于以下參數(shù)：最小直流輸入電壓、輸出電壓、初級感應電壓、輸出整流管的正向壓降、其中最小直流輸入電壓又與儲存在輸入濾波器上的能量有關。 (2) 計算最大占空比 maxD )( m inm a x DSOR OR VVV VD ??? (34) 式中 ， ORV — 次級反射到初級的反射電壓，取 135V； DSV — MOSFET 的漏 — 源極通態(tài)電壓，取 10V。通常，輸出功率和磁芯截面積有下面的經驗公式： rePA ?0150．? (33) 式中， eA — 為變壓器磁芯的有效截面積； Po— 為電源的輸出功率 (w)； 青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 22 r? — 為變壓器的效率，一般取 85％。 第三步：確定并檢查其他相關參數(shù)，應符合設計要 求。 第二步：設定或計算與輸出狀態(tài)有關的 10 個參數(shù)。在開關導通時只儲存能量，而在截至時向負載傳遞能量。 假設整流橋中二極管導通時間為 mstc 3? ， 代入 下式得輸入直流電壓的最小值和最大值為： 青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 21 102m inm in2122 CtfPVVcLAC ????????? ??? (31) m axm ax 2 ACVV ? (32) 式中 ?— 系統(tǒng)效率，可選擇 80%； Lf — 交流電網頻率 ； 一般取典型值 100Khz； 0P — 電源輸出 功率 。在當前的供電條件下電容 C1 的值可根據輸出功率按照 1 F? /W 來取值，在考慮余量后，取C1=22 F? /400V。還應注意，選定的整流二極管的穩(wěn)態(tài)電流容量應為計算值的兩倍。 交流濾波采用技術成熟的 Ⅱ型 濾波電路，具體參數(shù)如下：去除查謨干擾的C C9 為 0． 1 VF250? ； 去除共模干擾的 C C11 為 10Nf； 濾波線圈 L1 為10~33mh， 采用 雙線并繞。 根據設計要求，按 5 個部分分別進行說明。 由于 TOPSwitch 芯片集成度高，設計工作主要是外圍電路的設計。 用 TOP224Y 芯片設計的單端反激式開關電源的原理圖如 33（ 附圖 ） 所示。當 TOP 開關起動操作時，在控制端環(huán)路振蕩電路的控制下，漏極端有電流流入芯片，提供開環(huán)輸入。 (10) 高壓電流源 在起動或滯后調節(jié)模式下，高壓電流源經過電子開關S1 給內部電路提供偏置，并且對 Ct 進行充電。倘若故障己排除， Uc 又回到并聯(lián)調節(jié)模式，自動重新起動電源恢復正常工作。若要重新起動電路，需斷電后再接通電源開關； 或者將控制端電壓降至 3． 3V以下，達到 Uc(reset)值，再利用上電復位電路將觸發(fā)器Ⅱ置零，使 MOSFET 恢復正常工作。 (8) 過熱保護電路 當芯片結溫 TJ135℃ 時，過熱保護電路就輸出高電平，將觸發(fā)器Ⅱ置位， Q=1，關斷輸出級。此外，芯片還具有初始輸入電流限制功能。 MOSFET 管的漏 源擊穿電壓 U(bo)ds≥ 700V。 (6) 門驅動級和輸出級 門驅動級（ F）用于驅動功率開關管 (MOSFET)，使之按一定速率導通，從而將共模電磁干擾減至最小。第一、改變控制端電流 Ic 的大小，即可調節(jié)占空比 D，實現(xiàn)脈青島理工大學本科畢業(yè)設計 (論文 )說明書 19 寬調制。誤差放大器將反饋電壓 UF 與 5． 7V基準電壓進行比較后 ，輸出誤差電流 Ir，在 RE 上形成誤差電壓 UR。 (4) 放大器 誤差放大器的增益由控制端的動態(tài)阻抗 Zc 來設定。 (3) 振蕩