【正文】 時，umin=85V，取UImin=90V，fL=50Hz，tC=3ms，Po=50W，η=85%，一并帶入式（）求出CIN=，比例系數(shù)CIN/Po=，這恰好在（2~3）μF/W允許的范圍之內(nèi)。Po值≥90通用輸入：85~265已知2~3（2~3）177。1配TL431的光耦反饋電路12177。5177。177。5改進型基本反饋電路177。10177。下面介紹CIN準確值的方法。但CIN值取得過高。輸入濾波電容的容量是開關(guān)電源的一個重要參數(shù)。(2) 反饋電路類型及反饋電壓UFB的確定我們可參照表1中的數(shù)據(jù)確定參數(shù)，因為我們采用配TL431的光耦反饋電路，所以UFB的值便一目了然。在極端情況下，Z=0表示全部損耗發(fā)生在初級，Z=1則表示全部損耗發(fā)生在次級。 單片開關(guān)電源電路參數(shù)的設(shè)定下面將比較詳細的敘述這些參數(shù)求得過程并完成電子表格。如美國電源集成公司（Power Integrations Inc， 簡稱PI公司或Power公司）推出的TOPSwitchII器件就是其中的代表。 單片開關(guān)電源典型電路第3章 單片開關(guān)電源的設(shè)計 概述開關(guān)電源因具有重量輕、體積小、效率高、穩(wěn)壓范圍寬等優(yōu)點，在電視電聲、計算機等許多電子設(shè)備中得到了廣泛的使用。但因TOPSWitchII的輸出占空比D與Ic成反比，故D減小，這就迫使Uo降低，達到穩(wěn)壓目的。反饋繞組電壓經(jīng)過VDCF整流濾波后獲得反饋電壓UFB，經(jīng)光耦合器重的光敏三極管給TOPSWitchII的控制端提供偏壓，CT是控制端C的旁路電容。VD2為次級整流管，COUT是輸出端濾波電容。鑒于在TOPSWitchII關(guān)斷時刻，由高頻變壓器漏感產(chǎn)生的尖峰電壓會疊加在直流高壓UI和感應電壓UOR上，可是功率開關(guān)管漏籍電壓超過700V而損壞芯片；為此在初級繞組兩端增加漏極鉗位保護電路。圖中，BR為整流橋，CIN為輸入端濾波電容。這表明在TOPSWitchII導通時，電能就以磁場能量形式儲存在初級繞組中，此時VD2截止。高頻變壓器在電路中具備能量存儲、隔離輸出和電壓變換著三種功能。TOPSwitch器件內(nèi)部還設(shè)有過熱保護電路，當芯片結(jié)溫大于135度時關(guān)斷輸出級（MOSFET），從而實現(xiàn)過熱保護目的。自啟動電路由一個8分頻計數(shù)器完成延時功能，阻止輸出級MOSFET管F2連續(xù)導通，直到8個充/放電周期完全結(jié)束后才能再次導通。 TOPSwitchII的內(nèi)部框圖TOPSwitch器件具有關(guān)斷/自動重啟動電路功能，即當調(diào)節(jié)失控時立即使芯片在低占空比下工作，倘若故障已排除就自動重啟動恢復正常工作。電路啟動時，由漏極經(jīng)內(nèi)部高壓電流源為C腳提供工作電壓Vc。舉例說明，當輸出電壓Uo上升時，經(jīng)過光耦反饋電路使得Ic上升，從而使得D下降，Uo也隨之下降，最終使Uo不變。圖中Zc為控制端的動態(tài)阻抗，RE是誤差電壓檢測電阻RA與CA構(gòu)成截止頻率為7kHZ的低通濾波器。它將脈寬調(diào)制（PWM）控制系統(tǒng)的全部功能集成到了三端芯片中。此外還有DIP8封裝和SMD8封裝，它們都有8個管腳，但均可簡化成3個，兩者區(qū)別是DIP8可配8腳IC插座，SMD8則為表面貼片，后者不許打孔焊接。，它有三種封裝形式。 系統(tǒng)總體框圖 系統(tǒng)總體框圖，圖中顯示了主要電路模塊，其中開關(guān)占空比控制電路是基于TOPSwitchII型芯片的控制電路[1]。在本次設(shè)計中，我們要掌握電路設(shè)計的基本方法和步驟，學會用計算機專用軟件（Protel99）繪制電路原理圖和設(shè)計制作印制線路板圖，掌握標準化制圖的基本規(guī)則，將理論和實踐相結(jié)合，提高獨立分析能力和解決問題的能力，為我們畢業(yè)后走上工作崗位打下一個良好的基礎(chǔ)。當前，世界上許多國家都在致力于數(shù)兆Hz的變換器的實用化研究。這種開關(guān)方式稱為諧振式開關(guān)。其中，為防止隨開關(guān)啟閉所發(fā)生的電壓浪涌，可采用RC或LC緩沖器，而對由二極管存儲電荷所致的電流浪涌可采用非晶態(tài)等磁芯制成的磁緩沖器。然而，開關(guān)速度提高后，會受電路中分布電感和電容或二極管中存儲電荷的影響而產(chǎn)生浪涌或噪聲。目前市場上出售的開關(guān)電源中采用雙極性晶體管制成的100kHz、用MOS－FET制成的500kHz電源，雖已實用化，但其頻率有待進一步提高。到了1969年由于大功率硅晶體管的耐壓提高，二極管反向恢復時間的縮短等元器件改善，終于做成了25千赫的開關(guān)電源。 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢1955年美國羅耶（GH在這之后，Motorola公司于1999年又推出MC33370系列五端單片開關(guān)電源，亦稱高壓功率開關(guān)調(diào)節(jié)器（High Voltage Power Switching Regulator）。其第一代產(chǎn)品為TOPSwitch系列，第二代產(chǎn)品則是1997年問世的TOPSwitchII系列。但從本質(zhì)上講，它仍屬DC/DC電源變換器[17]。該公司于90年代又推出了L4970A系列。第二個方向則是對中，小功率開關(guān)電源實現(xiàn)單片集成化。1997年國外首先研制成脈寬調(diào)制（PWM）控制器集成電路，美國摩托羅拉公司、硅通用公司（Silicon General）、尤尼特德公司（Unitrode）等相繼推出一批PWM芯片，典型產(chǎn)品有MC35SG352UC3842。近20多年來，集成開關(guān)電源沿著下述兩個方向不斷發(fā)展。在21世紀，隨著各種不同的單片開關(guān)電源芯片及其電路拓撲的應用和推廣，單片開關(guān)電源越來越體現(xiàn)出巨大的實用價值和美好前景。而高度集成化的單片開關(guān)電源，更是因其高性價比、簡單的外圍電路、小體積與重量和無工頻變壓器隔離方式等優(yōu)勢而成為穩(wěn)壓電源中的佼佼者，是設(shè)計開發(fā)各種高效率中、小功率開關(guān)電源的優(yōu)勢器件。44第1章 緒論 概述電源歷來是各種電子設(shè)備中不可缺少的組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系到電子設(shè)備的技術(shù)指標及能否安全可靠地工作。關(guān)鍵詞：單片開關(guān)電源。首先介紹開關(guān)電源的含義，開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。只有具有先進性能的電源，加上合理的制作成本，才能使我國的電源產(chǎn)業(yè)趕超發(fā)達國家。從日常生活到最尖端的科學都離不開電源技術(shù)的參與和支持，而電源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)對提高一個國家勞動生產(chǎn)率的水平，即提高一個國家單位能耗的產(chǎn)出水平，具有舉足輕重的作用。機電一體化單片開關(guān)電源及PCB設(shè)計畢業(yè)論文目 錄摘 要 ……………………………………………………………………………………1A …………………………………………………………………………………2第1 章 緒 論 ……………………………………………………………………………11．1 概述 ……………………………………………………………………………11．2 開關(guān)電源的發(fā)展簡況 …………………………………………………………11．3 開關(guān)電源的發(fā)展趨勢 …………………………………………………………2第2章 方案論證 …………………………………………………………………………32．1 概述 ………………………………………………………………………………32．2 系統(tǒng)框圖 ……………………………………………………………………32．3 原理 …………………………………………………………………………32．3．1 TOPII的結(jié)構(gòu)及工作原理………………………………………32．3．2 開關(guān)電源電路基本原理 …………………………………………5第3章 單片開關(guān)電源的設(shè)計 ……………………………………………………………73．1 概述 ………………………………………………………………………………73．2 開關(guān)電源參數(shù)的設(shè)計 ………………………………………………………73．3 開關(guān)電源中電子元器件的選擇 …………………………………………153．3．1 鉗位二極管和阻塞二極管 ……………………………………153．3．2 整流管的選取 …………………………………………………183．3．3 輸出濾波電容的選取 ………………………………………………193．3．4 反饋電路中整流管的選取 …………………………………………203．3．5 反饋濾波電容的選取 ………………………………………………203．3．6 控制端電容及串聯(lián)電阻的選擇 ……………………………………203．3．7 TL431型可調(diào)式精密并聯(lián)穩(wěn)壓器的選擇 …………………………203．3．8 光耦合器的選擇 ……………………………………………………213．3．9 自恢復保險絲的選擇 ………………………………………………23 3．4 單片開關(guān)電源保護電路的設(shè)計 ………………………………………………243．4．1 過電壓保護電路的設(shè)計 ………………………………………243．4．2 欠電壓保護電路的設(shè)計 ………………………………………253．4．3 啟動電路的設(shè)計 …………………………………………………263．4．4 電壓及電流控制環(huán)電路的設(shè)計 ……………………………………263．4．5 無損緩沖電路 ………………………………………………………283．4．6 采用繼電器保護的限流保護電路 …………………………………283．4．7 IGBT驅(qū)動電路 ………………………………………………………293．5 電磁干擾濾波器的設(shè)計 ………………………………………………………29 3．5．1 開關(guān)電源電磁干擾產(chǎn)生的機理 ……………………………………30 3．5．2 開關(guān)電源EMI的特點 ………………………………………………30 3．5．3 EMI測試技術(shù) ………………………………………………………30 3．5．4 抑制干擾的措施 ……………………………………………………31 3．5．5 電磁干擾濾波器的構(gòu)造原理 ………………………………………33 3．5．6 電磁干擾濾波器的基本電路及典型應用 …………………………33 3．5．7 EMI濾波器在開關(guān)電源中的應用 …………………………………34第4章 PCB電磁兼容性設(shè)計 ……………………………………………………………364．1 概述 ……………………………………………………………………………364．2 PCB上元器件布局 …………………………………………………………374．3 PCB布線 ……………………………………………………………………384．4 PCB板的地線設(shè)計 …………………………………………………………464．5 模擬數(shù)字混合線路板的設(shè)計…………………………………………………484．6 PCB設(shè)計時的電路措施 ……………………………………………………49第5章 單片開關(guān)電源印制線路板的設(shè)計 ………………………………………………515．1 概述 ……………………………………………………………………………515．2 Protel99簡介 …………………………………………………………………52 5．3 印制線路板的設(shè)計 ……………………………………………………………525．3．1 設(shè)計印制線路板的條件 ……………………………………………525．3．2 設(shè)計印制板的步驟 …………………………………………………535．3．3 元件布局 ……………………………………………………………535．3．4 布線 …………………………………………………………………535．4 單片開關(guān)電源印制線路板的設(shè)計 ……………………………………………555．4．1 單片開關(guān)電源原理總圖 ……………………………………………555．4．2 單片開關(guān)電源PCB設(shè)計圖 …………………………………………55末 ……………………………………………………………………………………56參考 …………………………………………………………………………………57附 錄 …………………………………………………………………………………60單片開關(guān)電源及PCB設(shè)計電源設(shè)計摘 要：電力電子技術(shù)已發(fā)展成為一門完整的、自成體系的高科技技術(shù)，電力電子技術(shù)的發(fā)展帶動了電源技術(shù)的發(fā)展，而電源技術(shù)的發(fā)展有效地促進了電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。電源技術(shù)主要是為信息產(chǎn)業(yè)服務的，信息技術(shù)的發(fā)展又對電源技術(shù)提出了更高的要求，從而促進了電源技術(shù)的發(fā)展，兩者相輔相成才有了現(xiàn)今蓬勃發(fā)展的信息產(chǎn)業(yè)和電源產(chǎn)業(yè)。在這方面我國與世界先進國家的差距很大，作為一個電源工作者，不僅要設(shè)計出國際或國內(nèi)先進的電源，還要考慮到電源的適應性以及電源的成本。這里著重介紹了基于TOP252Y的單片開關(guān)電源，通過運用先進的電力電子技術(shù)等技術(shù)，實現(xiàn)了將普通市電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定地電壓電流輸出。隨著各種各樣電器的出現(xiàn)以及升級，它們都需要一個穩(wěn)定的電源，本文系統(tǒng)介紹了一種較為實惠又很先進的穩(wěn)壓穩(wěn)流輸出單片開關(guān)電源。 反激式；脈寬調(diào)制。開關(guān)電源（Switching Power Supply）自問世以來，就以其穩(wěn)定、高效、節(jié)能等優(yōu)良性能而成為穩(wěn)壓電源的主要產(chǎn)品。隨著生產(chǎn)、生活中自動化程度的不斷提高，開關(guān)電源也朝著智能化方向發(fā)展，由微控制器控制的開關(guān)電源將單片開關(guān)電源與單片機控制相結(jié)合，更加體現(xiàn)了開關(guān)電源的可靠性和靈活性。 開關(guān)電源的發(fā)展簡況開關(guān)電源被譽為高效節(jié)能電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品。第一個方向是對開關(guān)電源的核心單元——控制電路實現(xiàn)集成化。90年代以來，國外又研制出開關(guān)頻率達1MHz的高速PWM、PFM（脈沖頻率調(diào)制）芯片，典型產(chǎn)品如UC182UC1864。這大致分兩個階段：80年代初意－法半導體有限公司（SGS－Thomson）率先推出L4960系列單片開關(guān)式穩(wěn)壓器。其特點是將