單片開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)及應(yīng)用的畢業(yè)論文

1、<p><b>　　一、緒論</b></p><p>　　單片開(kāi)關(guān)是國(guó)際上90年代才開(kāi)始流行的新型開(kāi)關(guān)電源芯片。</p><p>　　隨著電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。中小規(guī)模的單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的智能機(jī)電一體化產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用。目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有

2、單片機(jī)的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，廣 泛使用的各種智能IC卡等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。在單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們要突出設(shè)備的自動(dòng)化程度及智能性，否則就無(wú)法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。 因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方

3、向，高頻化使開(kāi)關(guān)電源小型化，并使開(kāi)關(guān)電源進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動(dòng)了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約能源、節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有重要的意義。</p><p>　　二、開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　2.1開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn) </p><p>　　單片機(jī)開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)主要有 ：集成度高，特性優(yōu)良，由其

4、構(gòu)成的單片開(kāi)關(guān)電源，外圍電路簡(jiǎn)單，效率高，被廣泛地應(yīng)用于中小功率開(kāi)關(guān)電源中． 自問(wèn)世以來(lái)，便顯示了強(qiáng)大的生命力．但與此同時(shí)，它也是一個(gè)高頻干擾源，它的干擾頻率不僅范圍廣，而且具有一定的幅度．在電子產(chǎn)品要求電磁兼容的時(shí)代，分析它的電磁干擾源，并采取適當(dāng)措施加以抑制，是完全必要的。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源自20世紀(jì)70年代開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，涌現(xiàn)出許多功能完備的集成控制電路，使開(kāi)關(guān)電源電路日益簡(jiǎn)化，工作頻率不斷提高，

5、效率大大提高，并為電源小型化提供了廣闊的前景。三端離線式脈寬調(diào)制單片開(kāi)關(guān)集成電路TOP(Threeterminaloffline)將PWM控制器與功率開(kāi)關(guān)MOSFET合二為一封裝在一起，已成為開(kāi)關(guān)電源IC發(fā)展的主流。采用TOP開(kāi)關(guān)集成電路設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源，可使電路大為簡(jiǎn)化，體積進(jìn)一步縮小，成本也明顯降低。</p><p>　　2.2開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用</p><p>　　目前，單片機(jī)開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用

6、領(lǐng)域主要包括：辦公自動(dòng)化設(shè)備；在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在實(shí)時(shí)過(guò)程控制中的應(yīng)用；在日常生活及家用電器領(lǐng)域的應(yīng)用；在各類儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化，提高測(cè)試的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比；在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；單片機(jī)開(kāi)關(guān)電源在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用；汽車電子產(chǎn)品；航空航天系統(tǒng)和國(guó)防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機(jī)開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用更是不言而喻。 </p><p>　　隨著電力

7、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子設(shè)備與人們的工作、生活的關(guān)系日益密切，而電子設(shè)備都離不開(kāi)可靠的電源，進(jìn)入90年代開(kāi)關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控交換機(jī)、通訊、電子檢測(cè)設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開(kāi)關(guān)電源，更促進(jìn)了開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)晶體管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)關(guān)電源和線性電源相比，

8、二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長(zhǎng)，但二者增長(zhǎng)速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點(diǎn)上，反而高于開(kāi)關(guān)電源，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點(diǎn)日益向低輸出電力端移動(dòng)，這為開(kāi)關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。</p><p>　　三、TOP開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)及工作原理 </p><p>　　3.1 TOP開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu) （圖3.1）</p>

9、<p>　　TOP開(kāi)關(guān)集各種控制功能、保護(hù)功能及耐壓700V的功率開(kāi)關(guān)MOSFET于一體，采用TO220或8腳DIP封裝。少數(shù)采用8腳封裝的TOP開(kāi)關(guān)，除D、C兩引腳外，其余6腳實(shí)際連在一起，作為S端，故仍系三端器件。三個(gè)引出端分別是漏極端D、源極端S和控制端C。其中，D是內(nèi)裝MOSFET的漏極，也是內(nèi)部電流的檢測(cè)點(diǎn)，起動(dòng)操作時(shí)，漏極端由一個(gè)內(nèi)部電流源提供內(nèi)部偏置電流?？刂贫薈控制輸出占空比，是誤差放大器和反饋電流的輸入端。

10、在正常操作時(shí)，內(nèi)部的旁路調(diào)整端提供內(nèi)部偏置電流，且能在輸入異常時(shí)，自動(dòng)鎖定保護(hù)。源極端S是MOSFET的源極，同時(shí)是TOP開(kāi)關(guān)及開(kāi)關(guān)電源初級(jí)電路的公共接地點(diǎn)及基準(zhǔn)點(diǎn)。</p><p>　　圖3.1 TOP開(kāi)關(guān)內(nèi)部工作原理框圖 </p><p>　　3.2 TOP開(kāi)關(guān)的工作原理 </p><p>　　TOP包括10部分，其中Zc為控制端的動(dòng)態(tài)阻抗，RE是誤差電壓檢

11、測(cè)電阻。RA與CA構(gòu)成截止頻率為7kHz的低通濾波器。主要特點(diǎn)是： </p><p>　　1.前沿消隱設(shè)計(jì)，延遲了次級(jí)整流二級(jí)管反向恢復(fù)產(chǎn)生的尖峰電流沖擊； </p><p>　　2.自動(dòng)重起動(dòng)功能，以典型值為5％的自動(dòng)重起動(dòng)占空比接通和關(guān)斷； </p><p>　　3.低電磁干擾性（EMI），TOP系列器件采用了與外殼的源極相連，使金屬底座及散熱器的dv/dt=0

12、，從而降低了電壓型控制方式與逐周期峰值電流限制; </p><p>　　4.電壓型控制方式與逐周期峰值電流限制。</p><p><b>　　簡(jiǎn)述： </b></p><p><b>　　1.控制電壓源 </b></p><p>　　控制電壓Uc能向并聯(lián)調(diào)整器和門驅(qū)動(dòng)極提供偏置電壓，而控制端電流Ic

13、則能調(diào)節(jié)占空比?？刂贫说目傠娙萦肅t表示，由它決定自動(dòng)重起動(dòng)的定時(shí)，同時(shí)控制環(huán)路的補(bǔ)償，Uc有兩種工作模式，一種是滯后調(diào)節(jié)，用于起動(dòng)和過(guò)載兩種情況，具有延遲控制作用；另一種是并聯(lián)調(diào)節(jié)，用于分離誤差信號(hào)與控制電路的高壓電流源。剛起動(dòng)電路時(shí)由DC極之間的高壓電流源提供控制端電流Ic，以便給控制電路供電并對(duì)Ct充電。 </p><p>　　2.帶隙基準(zhǔn)電壓源 </p><p>　　帶隙基準(zhǔn)電壓源

14、除向內(nèi)部提供各種基準(zhǔn)電壓之外，還產(chǎn)生一個(gè)具有溫度補(bǔ)償并可調(diào)整的電流源，以保證精確設(shè)定振蕩器頻率和門極驅(qū)動(dòng)電流。 </p><p><b>　　3.振蕩器 </b></p><p>　　內(nèi)部振蕩電容是在設(shè)定的上、下閾值UH、UL之間周期性地線性充放電，以產(chǎn)生脈寬調(diào)制器所需要的鋸齒波（SAW），與此同時(shí)還產(chǎn)生最大占空比信號(hào)(DMAx)和時(shí)鐘信號(hào)(CLOCK)。為減小電磁干

15、擾，提高電源效率，振蕩頻率（即開(kāi)關(guān)頻率）設(shè)計(jì)為100kHz，脈沖波形的占空比設(shè)定為D。 </p><p><b>　　4.放大器 </b></p><p>　　誤差放大器的增益由控制端的動(dòng)態(tài)阻抗Zc來(lái)設(shè)定。Zc的變化范圍是10Ω～20Ω，典型值為15Ω。誤差放大器將反饋電壓UF與5.7V基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較后，輸出誤差電流Ir，在RE上形成誤差電壓UR。 </p&g

16、t;<p>　　5.脈寬調(diào)制器（PWM） </p><p>　　脈寬調(diào)制器是一個(gè)電壓反饋式控制電路，它具有兩層含義。第一、改變控制端電流Ic的大小，即可調(diào)節(jié)占空比D，實(shí)現(xiàn)脈寬調(diào)制。第二、誤差電壓UR經(jīng)由RA、CA組成截止頻率為7kHz的低通濾波器，濾掉開(kāi)關(guān)噪聲電壓之后，加至PWM比較器的同相輸入端，再與鋸齒波電壓UJ進(jìn)行比較，產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號(hào)UB。 </p><p>　　6.

17、門驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出級(jí) </p><p>　　門驅(qū)動(dòng)級(jí)（F）用于驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管(MOSFET)，使之按一定速率導(dǎo)通，從而將共模電磁干擾減至最小。漏源擊穿電壓U(bo)ds≥700V。 </p><p><b>　　7.過(guò)流保護(hù)電路 </b></p><p>　　過(guò)流比較器的反相輸入端接閾值電壓ULIMIT，同相輸入端接MOSFET管的漏極。此外，芯片

18、還具有初始輸入電流限制功能。剛通電時(shí)可將整流后的直流限制在0.6A或0.75A。 </p><p><b>　　8.過(guò)熱保護(hù)電路 </b></p><p>　　當(dāng)芯片結(jié)溫TJ>135℃時(shí)，過(guò)熱保護(hù)電路就輸出高電平，將觸發(fā)器Ⅱ置位，Q=1，Q=0，關(guān)斷輸出級(jí)。此時(shí)進(jìn)入滯后調(diào)節(jié)模式，Uc端波形也變成幅度為4.7V～5.7V的鋸齒波。若要重新起動(dòng)電路，需斷電后再接通電

19、源開(kāi)關(guān)；或者將控制端電壓降至3.3V以下，達(dá)到Uc(reset)值，再利用上電復(fù)位電路將觸發(fā)器Ⅱ置零，使MOSFET恢復(fù)正常工作。 </p><p>　　9.關(guān)斷/自起動(dòng)電路 </p><p>　　一旦調(diào)節(jié)失控，關(guān)斷/自動(dòng)重起動(dòng)電路立即使芯片在5％占空比下工作，同時(shí)切斷從外部流入C端的電流，Uc再次進(jìn)入滯后調(diào)節(jié)模式。倘若故障己排除，Uc又回到并聯(lián)調(diào)節(jié)模式，自動(dòng)重新起動(dòng)電源恢復(fù)正常工作。自動(dòng)

20、重起動(dòng)的頻率為1.2Hz。</p><p><b>　　10.高壓電流源 </b></p><p>　　在起動(dòng)或滯后調(diào)節(jié)模式下，高壓電流源經(jīng)過(guò)電子開(kāi)關(guān)S1給內(nèi)部電路提供偏置，并且對(duì)Ct進(jìn)行充電。電源正常工作時(shí)S1改接內(nèi)部電源，將高壓電流源關(guān)斷。 </p><p>　　當(dāng)TOP開(kāi)關(guān)起動(dòng)操作時(shí)，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

21、供開(kāi)環(huán)輸入。該輸入通過(guò)旁路調(diào)整器、誤差放大器時(shí)，由控制端進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，改變Ir，經(jīng)由PWM控制MOSFET的輸出占空比，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 </p><p>　　四、TOP開(kāi)關(guān)的典型應(yīng)用 </p><p>　　4.1. 12V/30W小功率開(kāi)關(guān)電源 </p><p>　　圖4.1 12V/30W小功率開(kāi)關(guān)電源原理圖 </p><p>　

22、　12V/30W小功率開(kāi)關(guān)電源原理圖如圖4.1所示。該電源特性是：簡(jiǎn)單，直接可與220V交流電源連接，經(jīng)橋式整流電容濾波后產(chǎn)生300V直流高電壓起動(dòng)開(kāi)關(guān)電源工作。并且重量輕、體積小，接線簡(jiǎn)單外圍元件少。 </p><p>　　該電路特點(diǎn)是利用三極管Q1，二極管D8及電阻R5、R6組成過(guò)低壓保護(hù)電路，當(dāng)輸入電壓降低到一定程度時(shí)，Q1導(dǎo)通，控制端C電位降低，TOP開(kāi)關(guān)關(guān)閉，開(kāi)關(guān)電源沒(méi)有輸出。 </p>

23、<p><b>　　1.輸入電路 </b></p><p>　　電網(wǎng)交流220V輸入電壓經(jīng)橋式整流、電容濾波后產(chǎn)生300V直流高壓起動(dòng)開(kāi)關(guān)電源工作。 </p><p>　　2.電源變換器部分 </p><p>　　在該電路中，T2為高頻變壓器，其中 </p><p>　　N1為初級(jí)繞組（35T） </p&

24、gt;<p>　　N2為反饋繞組（15T） </p><p>　　N3為次級(jí)隔離輸出繞組（7T）</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源工作后，反饋繞組N2經(jīng)整流、濾波、限流后送至TOP開(kāi)關(guān)控制極C，以調(diào)整TOP開(kāi)關(guān)內(nèi)部PWM占空比。當(dāng)因某種原因如負(fù)載變輕引起輸出電壓升高時(shí)，N2電壓將升高，即流入TOP開(kāi)關(guān)控制端C的電流增加。在振蕩電路的控制下，漏極端D有電流流入芯片，提供開(kāi)環(huán)輸入，該

25、輸入通過(guò)旁路調(diào)整器、誤差放大器，由控制端進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，經(jīng)由PWM控制MOSFET的輸出占空比，使其占空比線性減小，從而使輸出電壓下降，最后達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，保持輸出穩(wěn)定。電路中并接于初級(jí)繞組N1兩端的瞬態(tài)電壓抑制二極管D5、電容C4及快速二極管D6組成鉗位削峰電路。鉗制電感放電脈沖的最高電位，減少漏感抗引起的漏極端電壓畸變。在實(shí)際繞制高頻電源變壓器時(shí)，為了減小漏感的影響，可采用初級(jí)與次級(jí)相互交叉的繞制方法。同時(shí)，采用自我屏蔽作用較為良好的罐

26、形磁芯，將線圈都用磁芯封在里邊。 </p><p><b>　　3.反饋控制回路 </b></p><p>　　電容C6決定軟起動(dòng)恢復(fù)時(shí)間，C6、R5、R4、C5、D7決定控制回路的零點(diǎn)。R4阻值過(guò)小，限流線性差，容易導(dǎo)致TOP開(kāi)關(guān)損壞；過(guò)大則調(diào)整線性差。在實(shí)驗(yàn)中取值為10kΩ </p><p><b>　　4.輸出回路 </b

27、></p><p>　　N3、D10、C8、D11構(gòu)成輸出回路。肖特基勢(shì)壘整流二極管D10對(duì)高頻變壓器次級(jí)的高頻方波電壓進(jìn)行整流，經(jīng)低ESR值的電解電容濾波及雙向瞬態(tài)電壓抑制二極管D11削峰穩(wěn)壓后，提供給負(fù)載電路。R7既可改善電源本身的輸出阻抗，又能小幅度地調(diào)整輸出電壓的范圍，同時(shí)又可在電源空載時(shí)為電容C8提供放電回路。R7取值為430Ω。</p><p>　　4.2 12.5V

28、/25W精密開(kāi)關(guān)電源 </p><p>　　12.5V/25W精密開(kāi)關(guān)電源原理圖如圖4.2所示。由TOP204構(gòu)成隔離式＋12.5V、2A（25W）開(kāi)關(guān)電源電路，該電源的特性為：當(dāng)交流輸入電壓U從85V變化到265V時(shí)，電壓調(diào)整率為±0.2％；當(dāng)負(fù)載電流從10％(0.2A)變化到100％(2A)時(shí)，負(fù)載調(diào)整率也達(dá)±0.2％，可與線性集成穩(wěn)壓電源相媲美。該電路的主要特點(diǎn)是利用一片TL431(IC

29、3)與光電耦合器(IC2)構(gòu)成外部誤差放大器。它再與片內(nèi)誤差放大器配合使用，對(duì)控制電流進(jìn)行精細(xì)調(diào)整，從而大大提高了穩(wěn)壓性能。</p><p>　　圖4.2 5V/25W精密開(kāi)關(guān)電源原理圖</p><p>　　五、單片開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾源</p><p>　　與普通開(kāi)關(guān)電源一樣，單片開(kāi)關(guān)電源首先將工頻交流整流為直流，再逆變?yōu)楦哳l(100kHz或者132 kHz，取決

30、于所選芯片)方波(理想情況下)，最后經(jīng)過(guò)輸出整流濾波電路，得到穩(wěn)定的直流電壓輸出，因此自身含有大量的諧波干擾，同時(shí)由于變壓器的漏感和輸出二極管的反向恢復(fù)電流造成的尖峰，都形成了潛在的電磁干擾源．</p><p>　　5.1 整流電路的諧波干擾</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源中，工頻交流電流經(jīng)過(guò)整流橋后，不再是單一頻率的電流，而是單向脈動(dòng)電流，其波形如圖5.1所示，除了一直流分量之外，還包含一

31、系列高頻諧波的交流分量．這些高頻諧波會(huì)沿著傳輸電路產(chǎn)生傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，一方面，它使前端電源線上的電流發(fā)生畸變，另一方面，通過(guò)電源線，產(chǎn)生射頻干擾，使接收機(jī)產(chǎn)生干擾。</p><p>　　圖5.1 單向脈動(dòng)電流</p><p>　　5.2 高頻變壓器造成的干擾</p><p>　　高頻變壓器是開(kāi)關(guān)電源中完成電壓變換、電氣隔離、能量存儲(chǔ)的重要部件，與此同時(shí)它的漏感也

32、是形成尖峰干擾的重要原因．理想的MOSFET的波形是方波(不考慮變壓器的漏感和開(kāi)關(guān)管的上升和下降時(shí)間)，本身就含有大量的高次諧波，實(shí)際工作中，由于變壓器漏感的作用還會(huì)產(chǎn)生電壓關(guān)斷尖峰，如圖5.2所示．當(dāng)開(kāi)關(guān)管從‰ 轉(zhuǎn)換到 的瞬間，一部分能量沒(méi)有從一次繞組傳輸N-次繞組，而是儲(chǔ)存在漏感中．這部分能量釋放形成帶有尖峰的衰減振蕩，疊加在關(guān)斷電壓上，形成關(guān)斷電壓尖峰．這種瞬變是一種傳導(dǎo)型電磁干擾，它既影響變壓器初級(jí)，還會(huì)使傳導(dǎo)干擾返回配電系統(tǒng)，

33、造成電網(wǎng)諧波電磁干擾，從而影響其他設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行．</p><p>　　圖5.2 MOSFET 關(guān)斷波形</p><p>　　5.3 輸出整流二極管的尖峰干擾</p><p>　　一般的二極管就是一個(gè)PN結(jié)(肖特基二極管除外)，二極管導(dǎo)通時(shí)，在P區(qū)和N區(qū)分別有電子和空穴兩種少數(shù)載流子存儲(chǔ)，當(dāng)突然反加電壓時(shí)，存儲(chǔ)電荷在反向電場(chǎng)的作用下將被復(fù)合掉或者回到己方區(qū)域，

34、這樣便形成了反向恢復(fù)電流， 其波形如圖5.3，其中，一0是反向最大恢復(fù)電流， 是二極管的反向恢復(fù)電壓．由于引線電感、次級(jí)漏感以及二極管的結(jié)電容，在關(guān)斷電壓上疊加了一個(gè)衰減振蕩電壓，從而形成了關(guān)斷電壓尖峰．</p><p>　　圖5.3 反向恢復(fù)電流</p><p>　　5.4 電磁干擾的電路模型</p><p>　　電磁干擾按其傳播途徑可以分為共模干擾和差模干擾．共

35、模干擾存在于電源內(nèi)部任一相線與大地或者中線對(duì)大地之間的干擾，即電源導(dǎo)線與地之間的干擾．差模干擾存在于相線與相線之間或者相線與中線之間，即載流導(dǎo)體之間的干擾。</p><p>　　六、對(duì)單片開(kāi)關(guān)電源的電磁干擾的抑制</p><p>　　6.1 共模干擾電路模型 </p><p>　　共模干擾主要是漏源極電壓和輸出整流二極管電壓VD2產(chǎn)生的．圖6.1中，CU 是與交流電

36、源輸入端相并聯(lián)的耦合電容，CBD~CBD4～ 是整流橋中4只整流管的等效電容．c 為輸入濾波電容，其等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻分別用LES-RES表示 。</p><p>　　圖6.1 共模干擾電路模型</p><p>　　6.2 電磁干擾的抑制 （如圖6.2）</p><p>　　差模干擾電路模型任何電磁干擾都是由電磁干擾源、耦合途徑、干擾接收機(jī)三個(gè)必須因素組成，

37、相應(yīng)的電磁干擾的抑制可以采取3個(gè)方面的技術(shù)，1)減小電磁干擾源的干擾能量(如吸收回路)；2)破壞電磁干擾路徑(如濾波)；3)采用屏蔽．</p><p>　　圖6.2 差模干擾電路模型</p><p>　　6.3 采用EMI濾波器 </p><p>　　濾波是抑制電磁干擾最有效的方法，在電源進(jìn)端采用圖6.3所示的EMI濾波電路，它對(duì)共模干擾和差模干擾都能很好的抑制作用

38、．L1 L2 CX 用于濾除差模干擾信號(hào)；L3 L4 CY1 CY2 用于濾除共模干擾信號(hào)．L3 L4 要求圈數(shù)相同，在同一磁芯上繞兩個(gè)匝數(shù)相同的線圈．電源往返電流在磁心中產(chǎn)生大小相等，方向相反的磁通，因此對(duì)于差模信號(hào)電感不起作用，但對(duì)于相線與地線間的共模信號(hào)，呈現(xiàn)為一個(gè)大電感．EMI濾波器安裝時(shí)，盡量遠(yuǎn)離輸出級(jí)，以免濾波元件上的干擾會(huì)串入輸出電路．</p><p>　　圖6.3 EMI 濾波器</p&g

39、t;<p>　　6.4 改善開(kāi)關(guān)管的波形</p><p>　　MOSFET的高速開(kāi)通與關(guān)斷時(shí)間雖使開(kāi)關(guān)電源有更高的效率，但也帶來(lái)了高頻輻射和傳導(dǎo)發(fā)射方面的危害，因此需要對(duì)MOSFET管的電壓波形進(jìn)行“整形”．為此，在變壓器原邊繞組并聯(lián)如圖6.4a和6.4b所示電路．MOSFET截止瞬間，超快恢復(fù)二極管導(dǎo)通，線圈中貯存的能量將從并聯(lián)回路釋放，抑制了要出現(xiàn)在MOSFET兩端的電壓尖峰．</p>

40、;<p>　　圖6.4a TVS鉗位電路 圖6.4b RC鉗位電路 圖6.5 輸出二級(jí)濾波電路</p><p>　　6.5 輸出二極管電壓尖峰抑制</p><p>　　單片開(kāi)關(guān)電源一般采用肖特基二極管或者超快恢復(fù)二極管作為輸出整流管，輸出二極管瞬態(tài)有很高的di／dt，一方面可以并聯(lián)RC吸收回路，另一方面輸出濾波電容中的等效電感削弱了電容的高頻旁路作用

41、，可以增加二級(jí)濾波(如圖6.5)．濾波電感L一2．2～4．7 ，在 <1A時(shí)，可采用由非晶態(tài)合金磁性材料制成的磁珠，大電流時(shí)選用磁環(huán)繞制而成的扼流圈，濾波電容G可按120~F／3S V來(lái)?。?lt;/p><p><b>　　6.6 其他措施</b></p><p>　　交流電網(wǎng)上出現(xiàn)的浪涌電壓，也是形成瞬態(tài)干擾的一個(gè)方面，為此，在交流進(jìn)線端并聯(lián)壓敏電阻器，對(duì)浪涌電壓

42、進(jìn)行吸收；為了減小瞬態(tài)峰值電流，應(yīng)在初、次級(jí)繞組之間繞3～5層0．05 rnln厚的聚酯絕緣膠布，使高頻變壓器的分布電容降低；采用金屬外殼對(duì)電源進(jìn)行電磁干擾的屏蔽。</p><p><b>　　結(jié) 束 語(yǔ)</b></p><p>　　由于TOP芯片內(nèi)部完全集成了SMPS的全部功能，所以利用它設(shè)計(jì)出的開(kāi)關(guān)電源周期短，成本低，對(duì)于小功率電源，簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。由TOP

43、Switch構(gòu)成的單片開(kāi)關(guān)電源雖然是一個(gè)強(qiáng)的干擾源，但只要根據(jù)其電磁干擾的成因，總可以采取相應(yīng)的措施，對(duì)其進(jìn)行抑制，從而實(shí)現(xiàn)單片開(kāi)關(guān)電源電磁兼容的目的．隨著TOP開(kāi)關(guān)系列的不斷發(fā)展與改進(jìn)，其在開(kāi)關(guān)電源及其它應(yīng)用領(lǐng)域中必將有著更加燦爛的前景。</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面，單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)

44、現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。此外在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用過(guò)程中我們更要掌握技巧，提高效率，以便于發(fā)揮它更加廣闊的用途。 </p><p><b>　　致 謝 辭</b></p><p>　　論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。在老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長(zhǎng)的支持鼓勵(lì)，是我堅(jiān)持完成論文的動(dòng)力源泉。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師xx老師。從論文的選題、

45、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，她都費(fèi)盡心血。沒(méi)有xx老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒(méi)有我論文的順利完成。</p><p>　　其次，感謝機(jī)電學(xué)院的各位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝我的家人以及我的朋友們對(duì)我的理解、支持、鼓勵(lì)和幫助，正是因?yàn)橛辛怂麄?，我所做的一切才更有意義；也正是因?yàn)橛辛怂麄儯也庞辛俗非筮M(jìn)步的勇氣和信心。</p><

46、p>　　最后，想致以在百忙之中抽身來(lái)評(píng)閱我的論文的各位專家、教授致以最衷心的感謝！由于時(shí)間倉(cāng)促，水平有限，論文中難免有不完善之處，真誠(chéng)地希望各位專家、教授對(duì)我的論文提出寶貴意見(jiàn)！</p><p><b>　　謝謝！</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]蔡美琴.MCS-51單

47、片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用.北京：高等教育出版社，1992 </p><p>　　[2]徐梅. 單片機(jī)系統(tǒng)常用抗干擾措施, 高校實(shí)驗(yàn)室工作研究, 2006, 4.</p><p>　　[3]李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機(jī)基礎(chǔ).北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.7 </p><p>　　[4]孫涵芳.MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，

48、1996</p><p>　　[5]萬(wàn)光毅，嚴(yán)義，邢春香.單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教程[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.4</p><p>　　[6]胡連柱, 姜寶山. 簡(jiǎn)析單片機(jī)軟硬件的抗干擾設(shè)計(jì)技術(shù), 安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2005，01.</p><p>　　[7]何利民，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編。北京：北京航空航天大學(xué)出版社 1990</p&

49、gt;<p>　　[8]徐仁貴，微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[9]何利民，單片機(jī)高級(jí)教程，北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2000</p><p>　　[10]陳寶江，MCS單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)用指南。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997</p><p>　　[11] Switching Power Supply

50、Design -Abraham I. Pressman [12] Switchmode power supply handbook - Keith H. Billings</p><p>　　[13] C K Tse, S C Wong,MH L Chow.On Lossless Switched -Capacitor Power Converters[J]. IEEE Trans on Power Elect