单片机和数据采集系统的电源模块设计

电压值大小， 而用倒相方式改变电压极性。与此相关的可选用电
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收稿日期： ２００７－ ０１－ １２ 作者简介： 茶国智（ １９７３－ ） ， 男， 云南大理人， 讲师， 西南交通大学 ２００４ 级光学工程在读硕士， 研究方向： 光电检测与信息处理。
１６９０ 电脑知识与技术
多媒体技术及其应用
因此， 为了保证计算机系统的稳定和重要数据不因病毒的侵 蚀而丢失， 我们在自己的爱机上一定要安装防病毒软件。国产的 几种防病毒软件都能达到防病毒的目的， 而且价格又不太高， 建 议大家购买正版软件， 这样就可以通过网络来升级病毒库， 最大 限度地保护我们的计算机。
近年来， 网络犯罪的递增、大量黑客网站的诞生， 促使人们思 考 网 络 的 安 全 性 问 题 。各 种 网 络 安 全 工 具 也 跟 着 在 市 场 上 被 炒 得
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｄａｌｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｙｕｎｎａｎ ６７１０００， Ｃｈｉｎａ ） Ａｂｓ ｔｒａｃｔ：Ｉｔ，ｓ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｏｒ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｈａｖｅ ａ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｍｏｄｕｌｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｑｕａｌｉｔｙ， ｂｕｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ ｈａｖｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ｓｏｍｅ ｍａｉｎ ｐｏｉｎｔｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ａ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｍｏｄｕｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ ｗｉｔｈ ｓｅ－ ｌｅｃｔｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｓｃｈｅｍｅ，ｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇ ｏｒ ｔａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ，ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｒｏｐｅｒｔ，ａｎｄ ｓｏ ｏｎ， ｉｓ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．Ｉｔ，ｓ ｅｘｐｅｃｔｅｄ ｔｏ ｇｉｖｅ ｈｅｌｐ ｔｏ ｇｒｅｅｎｅｒｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ：Ｓｉｎｇｌｅ ｃｈｉｐ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ； Ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ； Ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｍｏｄｕｌｅ； Ｄｅｓｉｇｎ
３ 结束语
笔者认为， 多媒体电脑的日常维护和故障排除必须从硬件和 软件两个方面加强注意。上面所探讨到的， 也是笔者在多年维护 和故障排除中所得到的体会， 希望能够给读者以借鉴。亦希望大 家能够把手中的多媒体电脑用得越来越顺手。
参考文献： ［１］范 文 历，高 志 国，石 大 立．多 媒 体 电 脑 日 常 维 护 与 故 障 排 除 ［Ｍ］．清华大学出版社，１１０－ ２００． ［２］方 兴 胜．等．个 人 多 媒 体 电 脑 日 常 维 护 指 南［Ｊ］．数 字 化 生 活， ２００４（１）：５６． ［３］徐文兴，李丽．电脑维护三部曲［Ｊ］．维护技术，２００６（２）：２０－ ２６．
安全运行， 散热等问题。二者
的 含 义［１］为（在 电 源 正 常 输 出
时）：
!） 电源功率＝输出电压
输出电流；
"） 电源效率＝电源输出
的功率／进入电源的功率。
设计中要求具有一定的
过载能力。
（２）抗 干 扰 能 力 ： 要 求 具 有
良好的电磁兼容性， 常采用的
措施如电源滤波、屏蔽与隔
离 、接 地 等 ［４］；
该方案最为简单， 只须根据系统要求购买合适的商品化模
块， 然后按照制造商的规定将其安装到系统中， 不需要太多设计
就 可 达 到 过 压 、过 流 保 护 、热 管 理 等 方 面 的 系 统 要 求 。缺 点 是 成 本
过 高 ， 原 因 是 每 个 模 块 都 有 独 立 的 隔 离 变 压 器 、反 馈 环 路 及 其 它
开发研究与设计技术
本栏目责任编辑： 谢媛媛
单片机和数据采集系统的电源模块设计
茶国智 （ 大理学院物理与电子信息学院， 云南 大理 ６７１０００）
摘要： 拥有一个优质的电源模块是使单片机应用系统或数据采集系统稳定、安全地工作的重要保障。但不同系统会有不同要求， 本文 就针对该模块的设计作了些探讨， 并阐述了进行电源模块设计时需要掌握的一些要点， 包括设计方案的确定、稳压和变压环节的处理、为 获得高性能电源模块需采用的诸多特殊措施等等， 希望能给需要进行电源模块设计的初学者带来有益帮助。
一些相关元件，参见图 １（ ｂ） 。
３） 采 用 一 个 隔 离 型 ＤＣ／ＤＣ
获得系统主电源， 然后由系统利
用 多 个 非 隔 离 ＤＣ／ＤＣ 变 换 模 块
获得各种电源。
该方案可以获得最低的成
本。由一个 ＤＣ／ＤＣ 转换器提供隔
离及系统主电源， 其它电源采用
廉价的拓扑变化获得。一般来
说， 除主电源之外的其它辅助电
（上接第 １６９０ 页）
源器件多为开关型电压变换器件， 如 ＭＡＸ 系列电源芯片等， 示例
［３］见图 ２（ ｂ） 、（ ｃ） 、（ ｄ） 。在设计中是必定要用到升降压和倒相变压
处理的。
３．３ 几个方面的考虑
（１）电 源 功 率 及 效 率 考 虑
功率和效率二者是所设
计电源的质量参数， 它们关联
到驱动能力， 低耗设计， 系统
多媒体电脑的软件的故障排除一般只需要把软件关掉然后 再重新启动一下就可以了。如果这样都不能解决问题， 那么就需 要遵循以下的原则了。首先， 看看硬件是否能否支持这个软件的 运 行 。一 般 在 购 买 的 软 件 的 外 包 装 上 面 都 会 给 出 对 硬 件 的 最 低 要 求， 硬件最低要求都不能满足的， 自然在运行软件时就会出现问 题。其次， 上互联网来查找解决办法。一般情况下， 软件的问题都 不是个别的， 所以上互联网查找都会找到满意的答案。可是新的 情况出现了， 互联网上的答案不一定都是对的， 有些是错的， 结果 有可能把系统搞坏。这时候就需要用到 Ｇｈｏｓｔ 将系统还原。所以， 软件的故障排除和日常维护都是密不可分的。
图 ２ 稳压、变压环节示例图
（３） 电 源 监 测 及 过 欠 压 检
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本栏目责任编辑： 李桂瑾
火热。其中最受人注目的当属网络安全工具中最早成熟， 也是最 早产品化的网络防火墙产品了。所谓“防火墙”， 是指 一 种 将 内 部 网和公众访问网（如 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ）分 开 的 方 法 ， 它 实 际 上 是 一 种 隔 离 技 术。防火墙是在两个网络通讯时执行的一种访问控制尺度， 它能 允许你“同意”的人和数据进入你的网络， 同时将你“不同意 ”的 人 和数据拒之门外， 最大限度地阻止网络中的黑客来访问你的网 络， 防止他们更改、拷贝、毁坏你的重要信息。防火墙对 网 络 的 安 全起到了一定的保护作用， 要做到防患于未然， 安装网络防火墙 软件是保护好机器的行之有效的一种方法。
２．１ 按原理分类［１］ ａ）线 性 稳 压 电 源 线性电源是调整管工作在放大区域的电源， 它通过改变调整 元件的控制信号强弱来调节其等效电阻大小， 从而稳定输出电压。 其特点是纹波系数小， 但效率低， 一般适用于小功率的电子电路。 ｂ）开 关 稳 压 电 源 开关电源是调整管工作在开关状态， 通过改变开关管的导通时 间， 来得到稳定的电压输出。其特点是纹波系数大， 电磁兼容性差、 但效率高， 过载能力强， 一般适用于大功率或要求效率高的场合。 ２．２ 按用途分类 ａ）通用型： 常用的有线性类型的稳压电源器件、开关类型的变 换电源器件； ｂ）专用型： 一些多功能的、专门用途的电源器件。
测 功 能：目 的 是 防 止 电 源 出 现 故 障 、过 压 或 欠 压 ， 尤 其 对 电 池 供 电 型系统是很必要的；
（４）低 耗 、散 热 考 虑 。 以上功能一般可通过选用专用型电源器件得到实现， 请参看 相 关 资 料 ［５］。
份就显得十分有用。 现在我们常用的系统备份软件是 Ｇｈｏｓｔ， 用 Ｇｈｏｓｔ 做好备份以
后， 即使你是一个计算机的初学者， 也不怕系统崩溃了， 只要机器 一有故障， 而自己又处理不了的话， 用 Ｇｈｏｓｔ 恢复出了问题的系统 是个不错的办法。但前提是要事先做好系统分区的映像文件， 另 外要在 ＤＯＳ 下使用， 对新手来说难度较大， 一旦出现误操作， 可能 导致整个分区的数据被破坏， 而且 Ｇｈｏｓｔ 的映像文件占用的磁盘 空间也比较大。
关键词： 单片机； 数据采集； 电源模块； 设计 中图分类号： ＴＰ ３０３＋．３ 文献标码： Ｂ 文章编号： １００９－ ３０４４（２００７）０６－ １１６９０－ ０１
Ｔｈｅ Ｄｅｓ ｉｇｎ ｏｆ ａ Ｐ ｏｗｅｒ Ｓ ｕｐｐｌｙ Ｍｏｄｕｌｅ Ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ Ｓ ｉｎｇｌｅ Ｃｈｉｐ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓ ｓ ｏｒ ａｎｄ Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓ ｉｔｉｏｎ Ｓ ｙｓ ｔｅｍ ＣＨＡ Ｇｕｏ－ ｚｈｉ
等， 示例［３］见图 ２（ ａ） 。设计中基本都要用到二次稳压处理。
２） 升降压和倒相变压处理
在系统中一般都需要设计多个电压等级 ， 如典型的有＋／－ ３．３Ｖ
用于微耗芯片供电； ＋／－ ５Ｖ 用 于 单 片 机 ＩＣ 供 电 ； ＋／－ １２Ｖ 或＋／－ １５Ｖ
则为数据采集 ＡＤ 芯片所用， 这时就需要采用升降压办法来变换
１ 引言
电源模块是单片机应用系统或数据采集系统中不可缺少的 部分， 但不同系统会有不同要求， 本文就针对该模块的设计作些 探讨。
２ 相关知识
设计时通常提倡采用“器件解决”途径（ 即尽 量 寻 找 合 适 电 源 芯片来解决难题） 的指导思想， 故对电源器件的了解是很必要的。 为讨论方便现先给直流电源器件做个分类：
源功率相对较低， 且多数不需要
和主电源隔离， 因此实际实现起
来比较容易， 成本廉价， 使系统