IGBT无损缓冲吸收电路设计
1 IGBT无损吸收网络
工作在硬开关方式下的IGBT，若不断地提高其工作频率会引起以下问题。
1）开关损耗大。开通时，开关器件的电流上升和电压下降同时进行；关断时，电压上升
和电流下降同时进行。电压、电流波形的交叠产生了开关损耗，该损耗随开关频率的提高
而急速增加。
2）感性关断电压尖峰大。当器件关断时，电路中的感性元件感应出尖峰电压。开关频率
愈高，关断愈快，该感应电压愈高。此电压加在开关器件两端，易造成IGBT模块击穿。3）容性开通电流尖峰大。当开关器件在很高的电压下开通时，储存在开关器件结电容中
的能量将以电流形式全部耗散在该器件内。频率愈高，开通电流尖峰愈大，从而会引起IGBT器件过热损坏。另外，二极管由导通变为截止时存在着反向恢复期，开关管在此期间的开通动作易产生很大的冲击电流。频率愈高，该冲击电流愈大，对器件的安全运行造成
危害。
4）电磁干扰严重。随着频率提高，电路中的di/dt和du/dt增大，从而使电磁干扰增大，影响变换器和周围电子设备的工作。
上述问题严重妨碍了开关器件工作频率的提高，降低变换器的效率，并危及开关器件的安
全可靠工作。近年来开展的软开关技术研究为克服上述缺陷提供了一条有效途径。软开关
工方式与硬开关工作方式不同，理想的零电流软关断过程是电流先降到零，电压再缓慢上
升到断态值，所以关断损耗近似为零。由于器件关断前电流已下降到零，解决了感性关断
问题。理想的零电压软开通过程是电压先降到零后，电流再缓慢上升到通态值，所以开通
损耗近似为零，器件结电容上的电压亦为零，解决了容性开通问题。同时，开通时二极管
反向恢复过程已经结束，因此二极管反向恢复问题亦不存往。di/dt和du/dt的降低使得EMI问题得以解决。
软开关技术实际上是利用电容与电感缓冲吸收原理，使开关器件中电流（或电压）按正弦
或准正弦规律变化。当电流过零时，使器件关断；当电压过零时，使器件开通-实现开关损耗为零。
软开关技术在改善功率开关器件工作状态方面效果明显，使电力变换器的高频化成为可能，提高了功率器件工作的可靠性和安全性，实现了开关器件的软开关，使开关器件的电压、
电流应力减小，在减小电力变换器的体积、重量以及降低电磁干扰方面效果明显。
1．缓冲吸收原理
缓冲电路（阻容吸收电路）主要用于抑制模块内部的IGBT单元的过电压和du/dt或者过
电流和di/dt，同时减小IGRT的开关损耗。由于缓冲电路所需的电阻、电容的功率、体积都较大，所以在IGBT模块内部并没有专门集成这部分电路，因此，在实际的系统中设有
缓冲电路，通过电容可把过电压的电磁能量变成静电能量储存起来，电阻可防止电容与电
感产生谐振。如果没有缓冲电路，器件在开通时电流会迅速上升，di/dt也很大，关断时
du/dt很大，并会出现很高的过电压，极易造成IGBT器件损坏。
有源缓冲电路通过增添辅助开关以减少开关损耗，但这也增加了主电路和控制电路的复杂
程度，从而降低了性价比，也降抵了可靠性。RCVD缓冲电路虽然结构最简单，价格最便宜，但由于电阻消耗了能量，效率较低，在各种软开关技术中性能最差。而谐振变换器虽
然实现了ZVS或ZCS，减少了开关损耗，但谐振能量必须足够大，才能创造ZVS或ZCS
条件，而且谐振电路中循环电流较大，还必须在特定的软开关控制器的控制信号下工作，
增加了通态损耗和成本，降低了可靠性。与这三种方法不同，无源无损缓冲电路既不使用
有源器单，效率与有源缓冲电路、谐振变换器一样高，电磁干扰小、造价低、性能好、可
靠性高，因而获得了广泛的应用。
无源无损缓冲电路虽然无法像有源软开关方案那样，在超前或滞后主开关的控制时序下吸
收能量或供给能量，以创造出真正的ZVS或ZCS条件，但它通过将开关期间的电压与电
流波形错开，使二者的重叠面积最小，可以显著降低开关损耗。虽然开关器件内寄生结电
容的放电损耗无法被无源无损缓冲电路所消除，但此种损耗较其他开关损耗低得多，对于
提高整体效率影响较小。无源无损缓冲电路和其他软开关方案相比，没有增加额外的辅助
有源器件损耗，因此，在同样的开关损耗功率降低的情况下，无源无损缓冲电路可以获得
更高的效率提高。所以，无源无损缓冲电路被广泛地应用于PWM变换器中。
无损吸收网络能够把从输入或输出电路中吸收的能量进行再利用，能量传输的方式多是反
馈给电源或负载，或是在吸收网络内部循环。下图所示的无损吸收网络包括CDE电容模块、二极管VD3以及电感L1，其中电容模块内封装两单元无感突波缓冲电容C1、C2与超快
恢复缓冲二极管VD1、VD2。
IGBT关断时电路开始工作，负载电流经二极管VD1向缓冲电容C2充电，电容C1（导通期间已充电至U）经VD3放电，能量反馈给负载，并提供负载电流的续流通路，IGBT集
电极电流逐渐减小。当C2充电到U，C1放电到零时，VD3关断，感性负载中的电流流过
主续流二极管VD4。由于电容C2两端电压不能瞬态突变，所以有效地限制了IGBT集电
极电压上升率du/dt，降低了IGBT的电压应力，同时集电极电流转移到了缓冲电路，从
而降低了关断功耗。
IGBT开通时，二极管VD1、VD3关断，C2、L1、C1组成谐振电路，U施加到吸收网络
电感L1的两端，电流从C2通过L1和VD2绐C1充电。当C2放电到零时，C1充电到U，电感L1中的电流为零，串联的二极管VD2截止，谐振结束，C1储存能量，为IGBT关断作准备。在这一开通期间，由于负载电感L、集电板母线电感、各种杂散电感以及L1对集电极电流的限流作用，有效地限制了IGBT集电极电流七升率di/dt，降低IGBT的电流应力，同样也降低了开通功耗。这样，缓冲电路不仅降低了器件的开关损耗，而且降低了器
件所承受的电压、电流应力。
2．拓扑分类
在过去的几十年里，出现了许多不同的无源无损缓冲电路的拓扑结构，它们可以用一套属
性来描述。为此，可划分为两类：一类是最小电压应力单元(MVS)，如下图(a)、(b)所示；另一类是非最小电压应力单元(Non-MVS)，如图 (c)、(d)、(e)、(f)所示。最小电压应力单元仅使用一个电感和电容值较小的电容就能使主开关管电压应力最小，但实现软开关的范
围不大；非最小电压应力单元增加了一个电感，同时也增加了主开关管的电压应力，但与
最小电压应力单元相比，在同样的电感和电容下，其软开关范围较大，而且在小功率情况
下具有较高的效率。
深圳德意志工业的分享!
RC 缓冲 snubber 设计 Snubber 用在开关之间，图 4 显示了 RC snubber 的结构图，用 RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubber Rs ， Cs 网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果 快速 snubber 设计，为了达到 Cs 〉 Cp ，一个比较好的选择是 Cs 选择两倍大小的 Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的 LAYOUT 布板电容，对于 Rs ，我们选择的标准是 Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向 Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。消耗在 Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。 当电容 Cs 充放电的过程中，能量在电阻 Rs 上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得： 因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。 如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用 IRF740 ，额定工作电流时 Io=5A ， Eo=160V ， IRF740 的 Coss=170pF ，布板寄生电容大概 40pF ，两倍 Cp 值大概 420pF 左右，我们选择一个 500V 的 mike snubber 电容，标准的容值有 390 和 470pF ，我们选择比价接近的 390pF ， Rs=Eo/Io=32W ，开关频率 fs 设为 100kHz 的话， Pdiss 大概为 1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为 Rs 。 如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压，那么我们可以增加 Cs ，或则使用如下的优化设计方法。 优化的 RC 滤波器设计 在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重，我们可以借鉴以下的优化snubber 设计方法，以下是博士在一篇文章提出的经典的 Rcsnubber 优化设计方法，如下讨论其精粹的设计步骤。 在以下讨论中我们需要如下表的定义：
RC缓冲电路snubber设计原理 RC 缓冲snubber 设计 Snubber 用在开关之间，图4 显示了RC snubber 的结构图，用RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubber Rs ，Cs 网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果 快速snubber 设计，为了达到Cs 〉Cp ，一个比较好的选择是Cs 选择两倍大小的Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的LAYOUT 布板电容，对于Rs ，我们选择的标准是Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。消耗在Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。 当电容Cs 充放电的过程中，能量在电阻Rs 上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得： 因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。 如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用IRF740 ，额定工作电流时Io=5A ，Eo=160V ，IRF740 的Coss=170pF ，布板寄生电容大概40pF ，两倍Cp 值大概420pF 左右，我们选择一个500V 的mike snubber 电容，标准的容值有390 和470pF ，我们选择比价接近的390pF ， Rs=Eo/Io=32W ，开关频率fs 设为100kHz 的话，Pdiss 大概为1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为Rs 。
如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压，那么我们可以增加Cs ，或则使用如下的优化设计方法。 优化的RC 滤波器设计 在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重，我们可以借鉴以下的优化snubber 设计方法，以下是W.McMurray 博士在一篇文章提出的经典的Rcsnubber 优化设计方法，如下讨论其精粹的设计步骤。 在以下讨论中我们需要如下表的定义：
水温测量与控制电路的设计与仿真 1设计任务与要求 温度测量，测量范围0～100 ℃； 控制温度±1 ℃； 控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V，10A）。 学习并运用proteus仿真软件，绘制电路图，进行基本的仿真实验对所设计的电路进行分析与调试。 2方案设计与论证 温度控制器是实现可测温度和控制温度的电路，通过对温度控制电路的设计、调试了解温度传感器的性能，学会在实际电路中的应用。进一步熟悉集成运算放大器的线性和非线性应用。 Proteus介绍： Proteus 软件是由英国 Labcenter Electronics 公司开发的EDA工具软件，已有近20年的历史，在全球得到了广泛应用。Proteus 软件的功能强大，它集电路设计、制版及仿真等多种功能于一身，不仅能够对电工、电子技术学科涉及的电路进行设计与分析，还能够对微处理器进行设计和仿真，并且功能齐全，界面多彩，是近年来备受电子设计爱好者青睐的一款新型电子线路设计与仿真软件。 Proteus软件和我们手头的其他电路设计仿真软件最大的不同即它的功能不是单一的。它的强大的元件库可以和任何电路设计软件相媲美；它的电路仿真功能可以和Multisim相媲美，且独特的单片机仿真功能是Multisim 及其他任何仿真软件都不具备的；它的PCB电路制版功能可以和Protel相媲美。它的功能不但强大，而且每种功能都毫不逊于Protel，是广大电子设计爱好者难得的一个工具软件。
Proteus具有和其他EDA工具一样的原理图编辑、印刷电路板(PCB)设计及电路仿真功能，最大的特色是其电路仿真的交互化和可视化。通过Proteus 软件的VSM(虚拟仿真模式)，用户可以对模拟电路、数字电路、模数混合电路、单片机及外围元器件等电子线路进行系统仿真 Proteus软件由ISIS和ARES两部分构成，其中ISIS是一款便捷的电子系统原理设计和仿真平台软件，ARES是一款高级的PCB布线编辑软件。 Proteus ISIS的特点有： 实现了单片机仿真和SPICE电路仿真的结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真等功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。 具有强大的原理图绘制功能。 支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。 提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方的软件编译和调试环境，如Keil C51 uVision2等软件。 2.1温度控制系统的基本原理： 温度测量与控制原理框图如图下所示。本电路有温度传感器，K-OC变换、控制温度设置、数字电压表（显示）和放大器等部件组成。温度传感器的作用是把温度信号转换成电流信号或电压信号，K-OC变换将热力学温度K 转换成摄氏温度OC。信号经放大器放大和刻度定标后由数字电压表直接显示温度值，并同时送入比较器与预先设定的固定温度值进行比较，由比较器输出电平的高低变化来控制执行机构（如继电器）工作，实现温度的自动控制。 2.2AD590温度传感器简介： AD590是单片集成感温电流源，具有良好的互换性和线性性质，能够消
R C缓冲电路s n u b b e r 设计原理
RC缓冲电路snubber设计原理 RC 缓冲 snubber 设计 Snubber 用在开关之间，图 4 显示了 RC snubber 的结构图，用 RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubber Rs ， Cs 网络，但是我们需要优化设计以达到更好的缓冲效果 快速 snubber 设计，为了达到 Cs 〉 Cp ，一个比较好的选择是 Cs 选择两倍大小的 Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的 LAYOUT 布板电容，对于 Rs ，我们选择的标准是 Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向 Rs 的所产生的电压不能比输出电压还大。消耗在 Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。 当电容 Cs 充放电的过程中，能量在电阻 Rs 上消耗，而这个过程中在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得：
因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。 如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用 IRF740 ，额定工作电流时 Io=5A ， Eo=160V ， IRF740 的 Coss=170pF ，布板寄生电容大概 40pF ，两倍 Cp 值大概 420pF 左右，我们选择一个 500V 的 mike snubber 电容，标准的容值有 390 和 470pF ，我们选择比价接近的 390pF ， Rs=Eo/Io=32W ，开关频率 fs 设为 100kHz 的话， Pdiss 大概为 1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为 Rs 。
1缓冲电路作用 缓冲电路一般并联在开关器件两端，主要有抑制过电压、降低器件损耗、消除电磁干扰的作用。 1)抑制过电压 逆变器高频工作时，开关器件快速开通、关断。由于主电路存在杂散电感，器件在开关过程中，急剧变化的主电路电流会在杂散电感上感应出很高的电压，使器件在关断时承受很 高的关断电压。在器件关断时， ， 若无缓冲电路，则该电压会加在器件两端形成过电压，当该电压超过器件额定电压时，器件损坏。此外，反并联二极管在反向恢复时产生的di/dt也会导致较高的过电压。 2)降低器件损耗 已知器件的功耗由下式决定： (1.1) 在电路中增加缓冲电路，可以改变器件的电压、电流波形，进而降低损耗。从下图可知，在没有缓冲电路时，电压快速升至最大值，而此时电流依然是最大值，此时的损耗最大。加入缓冲电路后，避免了电压、电流出现同时最大值的情况，损耗得以降低。 3)消除电磁干扰 电路运行时，在没有缓冲电路的情况下，器件两端电压会发生高频振荡，产生电磁干扰。采用缓冲电路，可抑制器件两端电压的高频振荡，起到减小电磁干扰的作用。 因此，降低或消除器件电压、电流尖峰，限制dI/dt或dV/dt，降低开关过程中的振荡以及损耗，我们在逆变器中设计缓冲电路，以保证器件安全可靠工作。 2杂散电感的测量与计算 设计缓冲回路之前，首先需要确定杂散参数的量。杂散电感是特定电路布局的结果，不容易计算出来，我们一般采用测量的方法来确定杂散电感的大小。在没有任何缓冲回路时，用示波器观察器件关断时的振荡周期
T1 ，重新测量器件关 断时的振荡周期T2。则杂散电感可由下式得出： (2.1) 杂散电容为： (2.2) 为无缓冲电路时的振荡频率。 3缓冲电路分类 缓冲电路主要分为如下三类，分为C型缓冲电路、RC型缓冲电路、RCD型缓冲电路。 图C缓冲电路适用于小功率等级的IGBT，对瞬变电压非常有效且成本较低。但这种缓冲电路随着功率等级的增大，会与直流母线寄生电感产生振荡。RCD型缓冲电路则可以避免这种情况，由于快恢复二极管可以箝位瞬变电压，从而抑制谐振产生。在功率等级进一步增大时，此种缓冲电路的回路寄生电感会变得很大，导致不能有效控制瞬变电压。因此在大功 的设计。
1 缓冲电路作用 缓冲电路一般并联在开关器件两端，主要有抑制过电压、降低器件损耗、消除电磁干扰的作用。 1) 抑制过电压 逆变器高频工作时，开关器件快速开通、关断。由于主电路存在杂散电感，器件在开关过程中，急剧变化的主电路电流会在杂散电感上感应出很高的电压，使器件在关断时承受很高的关断电压。在器件关断时，主电路杂散电感上会产生与直流电压同向的感应电压 p di L dt ，若无缓冲电路，则该电压会加在器件两端形成过电压，当该电压超过器件额定电压时，器件损坏。此外，反并联二极管在反向恢复时产生的di/dt 也会导致较高的过电压。 2) 降低器件损耗 已知器件的功耗由下式决定： 01T P uidt T = ? (1.1) 在电路中增加缓冲电路，可以改变器件的电压、电流波形，进而降低损耗。从下图可知，在 没有缓冲电路时，电压快速升至最大值，而此时电流依然是最大值，此时的损耗最大。加入缓冲电路后，避免了电压、电流出现同时最大值的情况，损耗得以降低。 U DS 无缓冲电路 U DS I D I D 有缓冲电路 3) 消除电磁干扰 电路运行时，在没有缓冲电路的情况下，器件两端电压会发生高频振荡，产生电磁干扰。采用缓冲电路，可抑制器件两端电压的高频振荡，起到减小电磁干扰的作用。 因此，降低或消除器件电压、电流尖峰，限制dI/dt 或dV/dt ，降低开关过程中的振荡以及损耗，我们在逆变器中设计缓冲电路，以保证器件安全可靠工作。 2 杂散电感的测量与计算 设计缓冲回路之前，首先需要确定杂散参数的量。杂散电感是特定电路布局的结果，不容易计算出来，我们一般采用测量的方法来确定杂散电感的大小。在没有任何缓冲回路时，用示波器观察器件关断时的振荡周期T1；接着，在开关管两端并联一个值确定的电容，即测试电容test C ，重新测量器件关断时的振荡周期T2。则杂散电感可由下式得出：
RC 缓冲电路 snubber 设计原理 RC 缓冲snubber 设计 Snubber 用在开关之间，图 4 显示了RC snubber 的结构图，用RC 电路可以降低管子的峰值电压及关断损耗和降低电流振铃现象。我们可以轻松选择一个snubber Rs ，Cs 网络，但是我们需要优化设 计以达到更好的缓冲效果 快速snubber 设计，为了达到Cs 〉Cp ，一个比较好的选择是 Cs 选择两倍大小的Cp ，也就是两倍大小的开关管寄生电容及估算出来的LAYOUT 布板电容，对于Rs ，我们选择的标准是 Rs=Eo/Io ，这表示通过电流流向Rs 的所产生的电压不能比输出电 压还大。消耗在Rs 上的电压大小我们可以通过储存在Cs 上的能量来估计。下式表示了储存在电容上的能量。 当电容Cs 充放电的过程中，能量在电阻Rs 上消耗，而这个过程中
在一个给定的开关频率下平均的功率损耗如下所得：
因为振铃的发生，实际的功耗比上式要稍微大一些。 如下将用实例来演示一遍以上的简化设计步骤，现在用IRF740 ，额定工作电流时Io=5A ，Eo=160V ，IRF740 的Coss=170pF ，布板寄生电容大概40pF ，两倍Cp 值大概420pF 左右，我们选择一个500V 的mike snubber 电容，标准的容值有390 和470pF ，我们选择比价接近的390pF ，Rs=Eo/Io=32W ，开关频率fs 设为100kHz 的话，Pdiss 大概为1W 左右，选择一个寄生电感非常小的 2 W 的碳膜电阻作为Rs 。 如果这种简化而实际有效的设计方法还不能有效减小峰值电压，那么我们可以增加Cs ，或则使用如下的优化设计方法。 优化的RC 滤波器设计 在一些情况下必须降低峰值电压及功率损耗很严重，我们可以借鉴以
ASIC课程设计——MOS输出级电路设计与Hspice仿真
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
目录 一．背景介绍 (1) 二．设计要求与任务 (2) 三．电路原理及设计方法 (2) 1．电阻负载共源级放大器电路原理分析 (3) 2．有源负载共源放大器设计方法 (5) 四．HSpice软件环境概述 (7) 1．简介 (7) 2．特点 (8) 3．界面预览 (8) 五．设计过程 (10) 六．结果和讨论 (11) 七．设计心得 (12) 八．库文件程序附录 (13)
一．背景介绍 ASIC是Application Specific Integrated Circuit的英文缩写，在集成电路界被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。ASIC的设计方法和手段经历了几十年的发展演变，从最初的全手工设计已经发展到现在先进的可以全自动实现的过程。在集成电路界ASIC被认为是一种为专门目的而设计的集成电路。是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路。ASIC的特点是面向特定用户的需求，ASIC在批量生产时与通用集成电路相比具有体积更小、功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。 ASIC分为全定制和半定制。全定制设计需要设计者完成所有电路的设计，因此需要大量人力物力，灵活性好但开发效率低下。如果设计较为理想，全定制能够比半定制的ASIC芯片运行速度更快。半定制使用库里的标准逻辑单元（Standard Cell），设计时可以从标准逻辑单元库中选择SSI（门电路）、MSI（如加法器、比较器等）、数据通路（如ALU、存储器、总线等）、存储器甚至系统级模块（如乘法器、微控制器等）和IP核，这些逻辑单元已经布局完毕，而且设计得较为可靠，设计者可以较方便地完成系统设计。现代ASIC常包含整个32-bit处理器，类似ROM、RAM、EEPROM、Flash的存储单元和其他模块. 这样的ASIC常被称为SoC（片上系统）。FPGA是ASIC的近亲，一般通过原理图、VHDL对数字系统建模，运用EDA软件仿真、综合，生成基于一些标准库的网络表，配置到芯片即可使用。它与ASIC的区别是用户不需要介入芯片的布局布线和工艺问题，而且可以随时改变其逻辑功能，使用灵活。 专用集成电路的开发可分为设计、加工与测试三个主要环节。设计过程包括： ①功能设计的目的是为电路设计做准备，将系统功能用于系统实现，便于按系统、电路、元件的级别做层次式设计。 ②逻辑设计的结果是给出满足功能块所要求的逻辑关系的逻辑构成。它是用门级电路或功能模块电路实现，用表、布尔公式或特定的语言表示的。 ③电路设计的目的是确定电路结构（元件联接关系）和元件特性（元件值、晶体管参数），以满足所要求的功能电路的特性，同时考虑电源电压变动、温度变动以及制造误差而引起的性能变化。 ④布图设计直接服务于工艺制造。它根据逻辑电路图或电子电路图决定元件、功能模块在芯片上的配置，以及它们之间的连线路径.为节约芯片面积要进行多种方案比较，直到满意。 ⑤验证是借助计算机辅助设计系统对电路功能、逻辑和版图的设计，以及考虑实际产品可能出现的时延和故障进行分析的过程。在模拟分析基础上对设计参数进行修正。 为了争取产品一次投片成功，设计工作的每一阶段都要对其结果反复进行比较取优，以取得最好的设计结果。
缓冲电路作用 缓冲电路一般并联在开关器件两端，主要有抑制过电压、降低器件损耗、消除电磁干扰的作用。 抑制过电压 逆变器高频工作时，开关器件快速开通、关断。由于主电路存在杂散电感，器件在开关过程中，急剧变化的主电路电流会在杂散电感上感应出很高的电压，使器件在关断时承受很高的关断电压。在器件关断时，主电路杂散电感上会产生与直流电压同向的感应电压p di L dt ，若无缓冲电路，则该电压会加在器件两端形成过电压，当该电压超过器件额定电压时，器件损坏。此外，反并联二极管在反向恢复时产生的di/dt 也会导致较高的过电压。 降低器件损耗 已知器件的功耗由下式决定： 1T P uidt T =? (1.1) 在电路中增加缓冲电路，可以改变器件的电压、电流波形，进而降低损耗。从下图可知，在没有缓冲电路时，电压快速升至最大值，而此时电流依然是最大值，此时的损耗最大。加入缓冲电路后，避免了电压、电流出现同时最大值的情况，损耗得以降低。 U DS 无缓冲电路 U DS I D I D 有缓冲电路 消除电磁干扰 电路运行时，在没有缓冲电路的情况下，器件两端电压会发生高频振荡，产生电磁干扰。采用缓冲电路，可抑制器件两端电压的高频振荡，起到减小电磁干扰的作用。 因此，降低或消除器件电压、电流尖峰，限制dI/dt 或dV/dt ，降低开关过程中的振荡以及损耗，我们在逆变器中设计缓冲电路，以保证器件安全可靠工作。 杂散电感的测量与计算 设计缓冲回路之前，首先需要确定杂散参数的量。杂散电感是特定电路布局的结果，不容易计算出来，我们一般采用测量的方法来确定杂散电感的大小。在没有任何缓冲回路时，用示波器观察器件关断时的振荡周期T1；接着，在开关管两端并联一个值确定的电容，即测试电容test C ，重新测量器件关断时的振荡周期T2。则杂散电感可由下式得出： 2221p 2() L 4test T T C π-= (2.1) 杂散电容为：
结 课 论 文 姓 名 学 号 学 院 专 业 班 级 指导老师 孟洪兵 Protues 电路设计与仿真
内容摘要：该温度报警系统以AT89C51单片机为核心控制芯片，实现温度检测报警功能的方案。该系统能实时采集周围的温度信息进行显示，程序内部设定有报警上下限，根据应用环境不同可设定不同的报警上下限。该系统实现了对温度的自动监测，为设备的正常运行提供了条件，在工业中具有一定的实用价值和广泛的应用前景。另外该方案显示部分采用数码管来显示温度。 关键词：AT89C51单片机，DAC0808 报警 Abstract：The temperature alarm system AT89C51 control chip, realize temperature detection alarm function scheme. The system can collect real-time temperature information around that internal procedures set alarm equipped, according to different application environment can be set different alarm upper. The system realizes the automatic monitoring of temperature, for the normal operation of the equipment provided a condition, in the industry has certain practical value and broad application prospect. In addition the scheme shows part adopts digital tube to display temperature. Keywords： AT89C51 ADC0808 Temperature detecting alarm