单片开关电源及PCB设计毕业论文

单片开关电源及PCB设计毕业论文

目录

单片开关电源及PCB设计______________________________________________ I The design of Single-chip Switching Power Supply and it’s PCB__ I Abstract _______________________________________________________________ I 目录________________________________________________________________ 3第1章绪论_________________________________________________________ 5

1.1 概述 _______________________________________________________________ 5

1.2 开关电源的发展简况__________________________________________________ 5

1.3 开关电源的发展趋势__________________________________________________ 6第2章方案论证____________________________________________________ 8

2.1 概述 _______________________________________________________________ 8

2.2 系统总体框图________________________________________________________ 8

2.3 工作原理____________________________________________________________ 9

2.3.1 TOPSwitch-II的结构及工作原理____________________________________________ 9

2.3.2 单片开关电源电路基本原理_______________________________________________ 11第3章单片开关电源的设计_________________________________________ 13

3.1 概述 ______________________________________________________________ 13

3.2 单片开关电源电路参数的设定_________________________________________ 13

3.3 单片开关电源保护电路的设计_________________________________________ 23

3.3.1 输出过电压保护电路的设计_______________________________________________ 23

3.3.2 输入欠电压保护电路的设计_______________________________________________ 23

图3.8 输入欠电压保护电路____________________________________________________ 24

3.3.3 软启动电路的设计_______________________________________________________ 24

3.3.4 电压及电流控制环电路___________________________________________________ 25

3.3.5 无损缓冲电路___________________________________________________________ 27

3.3.6 采用继电器保护的限流保护电路___________________________________________ 28

3.3.7 IGBT驱动电路___________________________________________________________ 28第4章 PCB板电磁兼容性设计________________________________________ 30

4.1 概述 ______________________________________________________________ 30

4.2 PCB上元器件布局___________________________________________________ 31

总结 __________________________________________________________________ 41致谢 __________________________________________________________________ 42参考文献 _______________________________________________________________ 1

第1章绪论

1.1 概述

电源历来是各种电子设备中不可缺少的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。开关电源（Switching Power Supply）自问世以来，就以其稳定、高效、节能等优良性能而成为稳压电源的主要产品。而高度集成化的单片开关电源，更是因其高性价比、简单的外围电路、小体积与重量和无工频变压器隔离方式等优势而成为稳压电源中的佼佼者，是设计开发各种高效率中、小功率开关电源的优势器件。随着生产、生活中自动化程度的不断提高，开关电源也朝着智能化方向发展，由微控制器控制的开关电源将单片开关电源与单片机控制相结合，更加体现了开关电源的可靠性和灵活性。在21世纪，随着各种不同的单片开关电源芯片及其电路拓扑的应用和推广，单片开关电源越来越体现出巨大的实用价值和美好前景。

1.2 开关电源的发展简况

开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。近20多年来，集成开关电源沿着下述两个方向不断发展。第一个方向是对开关电源的核心单元——控制电路实现集成化。1997年国外首先研制成脉宽调制（PWM）控制器集成电路，美国摩托罗拉公司、硅通用公司（Silicon General）、尤尼特德公司（Unitrode）等相继推出一批PWM芯片，典型产品有MC3520、SG3524、UC3842。90年代以来，国外又研制出开关频率达1MHz的高速PWM、PFM （脉冲频率调制）芯片，典型产品如UC1825、UC1864。第二个方向则是对中，小功率开关电源实现单片集成化。这大致分两个阶段：80年代初意－法半导体（SGS －Thomson）率先推出L4960系列单片开关式稳压器。该公司于90年代又推出了L4970A系列。其特点是将脉宽调制器、功率输出级、保护电路等集成在一个芯片中，使用时需配工频变压器与电网隔离，适于制作低压输出（5.1～40V）、大中功