利用TOP242N的开关电源电路设计
开关电源基于自身的体积小巧和转换效率高的特点已在电子产品中得到了广泛的应用，特别是美国PI公司开发的TOPSwitch系列高频开关电源集成芯片的出现，使电路设计更为标准成熟、简洁便捷。但该TOPSwitch系列的集成芯片其典型输入电压设计为不高于275V的情况下工作，在工业现场，电网的电压往往受用电负载的变化而变动，特别是负载较大时情况尤其严重，另外现场环境的干扰尖峰也会叠加在输入电压上一起进入电源电路，致使在恶劣环境下正常供电的电源芯片或其它的元件极其容易损坏。超宽范围输入的电源可在输入80～400V的范围内正常工作，同时也为现场任意采用220V相电压或380V线电压，还是一次高压互感器出来的100V电压，均可直接使用提供了方便。
一、利用了TOP242N设计了一个实用的三路输出的开关电源，其输出分别为5V／0．6A、5V／0．1A、15V／0．15A，电路原理图如图1所示。要求输入电压范围为交流80～400V，输出总功率约为6W左右。
1)前端电路设计
当输入电压要求为AC400V时，考虑输入时电源的波动变化为±15％，则最高输入电压将达到460V左右，此输入电压经整流滤波后，其电压可达650V左右，再考虑加上输出反馈的电压Uor和漏感形成的尖峰电压叠加后其最高电压将超过800V，而该芯片的最高电压为700V，为了保证TOP242能正常安全工作，在设计前端电路时增加了一个MOS管，让MOS管与TOP242串接，并实现与TOP管同步开关来提高整体耐压。本设计采用的MOS管是IR公司的IRFBC20，其耐压为600V，导通关断时间为几十个ns，这可以大大减少开关损耗。MOS管的通断由TOP242N 控制，这样可以使MOS管和TOP242N内部的开关管时序保持一致，见图1。
2)外围控制电路设计
该电路将TOP242N的极限电流设置为内部最大值，将TOP242N设为全频工作方式，开关频率为132kHz，把多功能脚M与S短接。
3)稳压反馈电路设计
反馈回路的形式由输出电压的精度决定，本设计采用“光耦加TL431”的反馈方式，见图1。它可以将输出电压的变动控制在±1％以内，反馈电压由5V输出端取样。电压反馈信号通过电阻分压器R10、R11获得取样电压后，将与TL431中的2．5V基准电压进行比较并输出误差电压，然后通过光耦改变TOP242N的控制端电流Lc，再通过改变占空比来调节输出电压使其保持不变。光耦的另一作用是对冷地和热地进行隔离。尖峰电压经R8、C4滤波后，可使偏置电压即使在负载较重时，也能保持稳定，调节电阻R10、R11可改变输出电压的大小。
4)高频变压器设计
一般应选用能够满足高频开关的锰锌铁氧体磁心，为便于绕制，磁心形状可选用EI或EE型，变压器的初、次级绕组应相间绕制。高频变压器的设计由于要考虑大量的相互关联变量，因此计算较为复杂，为减轻设计者的工作量，PI公司为TOPSwitch开关电源的高频变压器设计制作了专用的设计软件，设计者可以方便地应用该软件设计高频变压器。
5)次级输出电路设计
输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。整流二极管选用肖特基二极管可降低损耗并消除输出电压的纹波，但肖特基二极管应加上功率较大的散热器；电容器一般应选择低ESR等效串联阻抗的电容。为提高输出电压的滤波效果，滤除高频开关过程所产生的电压噪声和电压尖峰，在整流滤波环节的后面通常应再加一级LC滤波环节。
6)保护电路设计
为了保护电源在瞬间高压下能正常工作，在电源的输入端还设计了附加的过电压保护措施，见图1，即在输入端并接了较大功率的压敏电阻，并且在后级加上共模电感和负温度系数的热敏电阻，可有效的抑制开机瞬间的电压浪涌冲击。为防止在开关周期内，TOP242N关断时漏感产生的尖峰电压使TOP242N损坏，电路中设计了由钳位齐纳管VD5、阻断二极管VD6组成的保护网络。该网络在正常工作时，VD5上的损耗很小；而在启动或过载时，VD5即会限制漏极电压。
二、电源性能测试及结果分析
根据以上设计方法，对采用TOP242N设计的多路输出开关电源的性能进行了测试。实测结果表明，该电源在交流输入60～500V时，且在60°高温条件下，电源都能可靠稳定工作，电源的效率约为85％以上，纹波电压、输出电压稳定精度都在规定的范围内。在EMC测试中，浪涌±4000V，快速脉冲群土4000V也能正常工作，各项性能指标经测试均较满意。
三、由于在前端设计时增加了串接的场效应管同步开关，使集成芯片TOP242的工作电压范围大大扩展，有效地提高了开关电源在工业现场各种环境下工作的可靠性和便利性，实用性能强。本文的设计原理可应用在TOPSwitch系列或其它系列的电源集成芯片的耐压扩展，有较好的应用效果。
电气原理图设计方法及实例分析 【摘要】本文主要对电气原理图绘制的要求、原则以及设计方法进行了说明，并通过实例对设计方法进行了分析。 【关键词】电气原理图；设计方法；实例 继电-接触器控制系统是由按钮、继电器等低压控制电器组成的控制系统，可以实现对 电力拖动系统的起动、调速等动作的控制和保护，以满足生产工艺对拖动控制的要求。继电-接触器控制系统具有电路简单、维修方便等许多优点，多年来在各种生产机械的电气控制 中获得广泛的应用。由于生产机械的种类繁多，所要求的控制系统也是千变万化、多种多样的。但无论是比较简单的，还是很复杂的控制系统，都是由一些基本环节组合而成。因此本节着重阐明组成这些控制系统的基本规律和典型电路环节。这样，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握控制系统的分析和设计方法。 一、绘制电气原理图的基本要求 电气控制系统是由许多电气元件按照一定要求连接而成，从而实现对某种设备的电气自动控制。为了便于对控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各电气元件及其相互连接关系用国家规定的统一图形符号、文字符号以图的形式表示出来。这种图就是电气控制系统图，其形式主要有电气原理图和电气安装图两种。 安装图是按照电器实际位置和实际接线电路，用给定的符号画出来的，这种电路图便于安装。电气原理图是根据电气设备的工作原理绘制而成，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。绘制电气原理图应按GB4728-85、GBTl59-87等规定的标 准绘制。如果采用上述标准中未规定的图形符号时，必须加以说明。当标准中给出几种形式时，选择符号应遵循以下原则： ①应尽可能采用优选形式； ②在满足需要的前提下，应尽量采用最简单形式； ③在同一图号的图中使用同一种形式。 根据简单清晰的原则，原理图采用电气元件展开的形式绘制。它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。由于电气原理图具有结构简单、层次分明、适于研究等优点，所以无论在设计部门还是生产现场都得到广泛应用。 控制电路绘制的原则： ①原理图一般分主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等。 ②图中所有电器触头，都按没有通电和外力作用时的开闭状态（常态）画出。 ③无论主电路还是辅助电路，各元件应按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。 ④为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。 ⑤原理图中各电气元件和部件在控制电路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一电气元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用同一文字符号标明。 ⑥原理图中有直接电联系的交叉导线连接点，用实心圆点表示；可拆卸或测试点用空心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画圆点。 ⑦对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号表示其操作方式。 ⑧对于电气控制有关的机、液、气等装置，应用符号绘出简图，以表示其关系。 二、分析设计法及实例设计分析 根据生产工艺要求，利用各种典型的电路环节，直接设计控制电路。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控制电路，掌握多种典型电路的设计资料，同时具有丰富的设计经验，在设计过程中往往还要经过多次反复地修改、试验，才能使电路符合设计
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主 要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每 一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器(板载的10W降压Buck 变换器)。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在 系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙 之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使 用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。 更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+5.0V 额定输出电流： 2.0A 过电流限制： 3.0A 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +5.0V*2A=10.0W(最大) 输入功率： Pout/估计效率=10.0W／0.90=11.1W 功率开关损耗 (11.1W-10W) * 0．5=0.5W 续流二极管损耗： (1l.lW-10W)*0.5=0.5W 输入平均电流 低输入电压时 11.1W／10V=1.1lA 高输入电压时： 11.1W／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
电子技术课程设计的基本方法和步骤
电子技术课程设计的基本方法和步骤 一、明确电子系统的设计任务 对系统的设计任务进行具体分析, 充分了解系统的性能、指标及要求, 明确系统应完成的任务。 二、总体方案的设计与选择 1、查阅文献, 根据掌握的资料和已有条件, 完成方案原理的构想; 2、提出多种原理方案 3、原理方案的比较、选择与确定 4、将系统任务的分解成若干个单元电路, 并画出整机原理框图, 完成系统的功能设计。 三、单元电路的设计、参数计算与器件选择 1、单元电路设计 每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务, 详细拟订出单元电路的性能指标, 与前后级之间的关系, 分析电路的组成形式。具体设计时, 能够模拟成熟的先进电路, 也能够进行创新和改进, 但都必须保证性能要求。而且, 不但单元电路本身要求设计合理, 各单元电路间也要相互配合, 注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2、参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求, 就需要用电子技术知识对参数进行计算, 例如放大电路中各电阻值、放大倍数、振荡器中电阻、电容、振荡频率等参数。只有很好地理解电路的工作原理, 正确利用计算公式, 计算的参数才能满足设计要求。 参数计算时, 同一个电路可能有几组数据, 注意选择一组能完成
电路设计功能、在实践中能真正可行的参数。 计算电路参数时应注意下列问题: （1）元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。 （2）元器件的极限必须留有足够的裕量, 一般应大于额定值的 1.5倍。 （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3、器件选择 ( 1) 阻容元件的选择 电阻和电容种类很多, 正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同, 有些电路对电容的漏电要求很严, 还有些电路对电阻、电容的性能和容量要求很高, 例如滤波电路中常见大容量( 100~3000uF) 铝电解电容, 为滤掉高频一般还需并联小容量( 0.01~0.1uF) 瓷片电容。设计时要根据电路的要求选择性能和参数合适的阻容元件, 并要注意功耗、容量、频率和耐压范围是否满足要求。 ( 2) 分立元件的选择 分立元件包括二极管、晶体三极管、场效应管、光电二极管、晶闸管等。根据其用途分别进行选择。选择的器件类型不同, 注意事项也不同。 ( 3) 集成电路的选择 由于集成电路能够实现很多单元电路甚至整机电路的功能, 因此选用集成电路设计单元电路和总体电路既方便又灵活, 它不但使系统体积缩小, 而且性能可靠, 便于调试及运用, 在设计电路时颇受欢迎。选用的集成电路不但要在功能和特性上实现设计方案, 而且要满足功耗、电压、速度、价格等方面要求。 4、注意单元电路之间的级联设计, 单元电路之间电气性能的 相互匹配问题, 信号的耦合方式
美的家用空调国内事业部设计规范规范编号：QMN-J33.228-2009 电流检测电路设计指引 （发布日期：2009-04-02） 1范围 本设计指引对电流检测电路的电路原理，各器件的参数计算选择，相关技术要求和实际使用中的有关问题进行了阐述。 本设计指引适用于美的家用空调国内事业部的电流检测电路的设计。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 QMN-J52.053 电流互感器（原标准号05.132） 3定义 无 4总述 在空调整机上，常用到电流互感器检测压缩机工作电流，下面根据常用电流检测电路介绍其工作原理及注意事项。 1
美的家用空调国内事业部设计规范规范编号：QMN-J33.228-2009 5电路原理 5.1电路原理图 5.2工作原理简介 在了解电路工作原理之前，首先简单介绍电流互感器CT1的工作原理。电流互感器实际是一个线性变压器。其输入电流（被检测电流）与输出电流跟它的内部线圈匝数成正比关系（均为交流电流量）。这样我们开始叙述电路的工作原理： 假如检测压缩机电流值为Ii，根据电流互感器固定的初级/次级线圈匝数比（常量）C，可确定输出电流（为交流）Io=Ii/C；在选取负载电阻R6（通常为1KΩ、1%）时，其阻值远远小于两分压电阻值。这样，R6的阻值约等于实际的负载电阻值。于是，R6两端的电压Uo=R6*Io=R6*Ii/C；（注：此为交流电压值）。 在经过整流二极管D10半波整流后（由于MCU 的A/D口所需输入电流很小，此处按严格的计算关系），二极管D10的负极与地之间的直流电压V1=1.414/2*Uo=0.707*R6*Ii/C；要减掉二极管上的压降约0.5V。 直流电压V1在分压电阻R14和R13上分压，得出该点的电压值V2=R13/（R13+R14）*V1=R13/（R13+R14）*(0.707*R6*Ii/C-0.5)，这就是最终输入到芯片检测口的压缩机电流参数模拟量（该值仍需通过实验最终确定。电流互感器0057W对应不同分压电阻R14时输入到芯片检测口的电压参数表见附录）。 直流电压V2必须经过电解电容E6平滑波形，成为较平稳的电压模拟量输入到芯片A/D口。钳位二极管D9目的是确保输入到芯片口的模拟量不大于5V，以保证芯片的工作可靠性；电阻R12和电容C8滤除输入量的高频成分，减小其对MCU的影响。 5.3各元器件作用 电流互感器CT1——将要求检测的交流电流转化成电压信号（交流）； 模拟负载电阻R6——主要是为CT1的磁场转化提供一个偏置电阻，保证CT1内部的转化磁场处 于非饱和状态； 2
TND313/D Rev 3, Sep-11 High-Efficiency 305 W ATX Reference Design Documentation Package ? 2011 ON Semiconductor.
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高效率开关电源设计实 例 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
高效率开关电源设计实例--10W同步整流B u c k变换器 以下设计实例中，包含了各种技巧来提高开关电源的总体效率。有源钳位和元损吸收电路的设计主要依靠经验来完成的，所以不在这里介绍。 采用新技术时必须小心，因为很多是有专利的，可能需要直接付专利费给专利持有人，或在购买每一片控制IC芯片时，支付附加费用。在将这些电源引入生产前，请注意这个问题。 10W同步整流Buck变换器 应用 此设计实例是PWM设计实例1的再设计，它包括了如何设计同步整流器()。 在设计同步整流开关电源时，必须仔细选择控制IC。为了效率最高和体积最小，一般同步控制器在系统性能上各有千秋，使得控制器只是在供应商提到的应用场合中性能较好。很多运行性能的微妙之处不能确定，除非认真读过数据手册。例如，每当作者试图设计一个同步整流变换器，并试图使用现成买来的IC芯片时，3／4设计会被丢弃。这是因为买来的芯片功能或工作模式往往无法改变。更不用说，当发现现成方案不能满足需求时，是令人沮丧的(见图20的电路图)。 设计指标 输入电压范围： DC+10～+14V 输出电压： DC+ 额定输出电流： 过电流限制： 输出纹波电压： +30mV(峰峰值) 输出调整：±1％ 最大工作温度： +40℃ “黑箱”预估值 输出功率： +*2A=(最大) 输入功率： Pout/估计效率=／= 功率开关损耗* 0．5= 续流二极管损耗：*= 输入平均电流 低输入电压时／10V= 高输入电压时：／14V=0．8A 估计峰值电流： 1．4Iout(rated)=1．4×2．0A=2．8A 设计工作频率为300kHz。
电子系统设计的基本原则和设计方法 一、电子系统设计的基本原则： 电子电路设计最基本的原则应该使用最经济的资源实现最好的电路功能。具体如下： 1、整体性原则 在设计电子系统时，应当从整体出发，从分析电子电路整体内部各组成元件的关系以及电路整体与外部环境之间的关系入手，去揭示与掌握电子系统整体性质，判断电子系统类型，明确所要设计的电子系统应具有哪些功能、相互信号与控制关系如何、参数指标在那个功能模块实现等，从而确定总体设计方案。 整体原则强调以综合为基础，在综合的控制与指导下，进行分析，并且对分析的结果进行恰当的综合。基本的要点是：（1）电子系统分析必须以综合为目的，以综合为前提。离开了综合的分析是盲目的，不全面的。（2）在以分析为主的过程中往往包含着小的综合。即在对电子系统各部分进行分别考察的过程中，往往也需要又电子局部的综合。（3）综合不许以分析为基础。只有对电子系统的分析了解打到一定程度以后，才能进行综合。没有详尽以分析电子系统作基础，综合就是匆忙的、不坚定的，往往带有某种主管臆测的成分。 2、最优化原则 最优化原则是一个基本达到设计性能指标的电子系统而言的，由于元件自身或相互配合、功能模块的相互配合或耦合还存在一些缺陷，使电子系统对信号的传送、处理等方面不尽完美，需要在约束条件的限制下，从电路中每个待调整的原器件或功能模块入手，进行参数分析，分别计算每个优化指标，并根据有忽而
指标的要求，调整元器件或功能模块的参数，知道目标参数满足最优化目标值的要求，完成这个系统的最优化设计。 3、功能性原则 任何一个复杂的电子系统都可以逐步划分成不同层次的较小的电子子系统。仙子系统设计一般先将大电子系统分为若干个具有相对独立的功能部分，并将其作为独立电子系统更能模块；再全面分析各模块功能类型及功能要求，考虑如何实现这些技术功能，即采用那些电路来完成它；然后选用具体的实际电路，选择出合适的元器件，计算元器件参数并设计个单元电路。 4、可靠性与稳定性原则 电子电路是各种电气设备的心脏，它决定着电气设备的功能和用途，尤其是电气设备性能的可靠性更是由其电子电路的可靠性来决定的。电路形式及元器件选型等设计工作，设计方案在很大程度上也就决定可靠性，在电子电路设计时应遵循如下原则：只要能满足系统的性能和功能指标就尽可能的简化电子电路结构；避免片面追求高性能指标和过多的功能；合理划分软硬件功能，贯彻以软代硬的原则，使软件和硬件相辅相成；尽可能用数字电路代替模拟电路。影响电子电路可靠性的因素很多，在发生的时间和程度上的随机性也很大，在设计时，对易遭受不可靠因素干扰的薄弱环节应主动地采取可靠性保障措施，使电子电路遭受不可靠因素干扰时能保持稳定。抗干扰技术和容错设计是变被动为主动的两个重要手段。 5、性能与价格比原则 在当今竞争激烈的市场中，产品必须具有较短的开发设计周期，以及出色的性能和可靠性。为了占领市场，提高竞争力，所设计的产品应当成本低、性能好、
电控设计规范按键和LED复用电路设计指引 1总述 在空调整机上，常常用到按键和LED显示电路，但由于芯片口资源有限，需要按键和LED复用芯片口，下面根据常用按键和LED复用电路介绍其工作原理及注意事项。 2电路原理 2.1电路原理图 2.2工作原理简介 74LS164芯片(以下简称164芯片)：8位串入并出移位寄存器。 如图所示，数码管与LED采用共阳极驱动，164芯片Q0－Q7需输出低电平才能点亮与其对应的数码管字段或LED灯；164芯片输出口作为SEG口输出信号，主芯片口作为COM口, 且数码管和LED 的显示采用COM口逐一点亮，SEG口一次全亮的方式；由于数码管个位、十位和LED等的点亮时序不同，所以他们之间不会相互干扰； 由于数码管与LED显示用了3个COM口，建议按键扫描程序每隔8 ms左右进入一次，连续四次检测到按键输入就确定，如此可消除按键抖动，增强抗干扰； 由于按键扫描频率为8ms，远小于人眼能感知的闪烁频率12ms，因此数码管和LED灯看起来都是没有闪烁的。 2.3各元器件作用 第 1 页
在电路中，164芯片输出口Q0－Q7作为SEG口输出信号，包括数码管、LED显示信号及按键扫描信号； Q1、Q2分别控制数码管个位，十位的显示与否，Q3控制LED的显示与否； 电阻R28,R39,R40确保三极管Q1,Q2,Q3可靠导通与截止； 二极管D2－D9，D20－D26利用其单向导通的特性，起隔离作用，确保按键不相互干扰。 2.4各元器件的选型 该电路中各元器件可选择性较大，出于通用性和标准化考虑，经实际应用验证，各元器件选型标准要求如下： 5.4.1选择三极管Q1, Q2, Q3 一般选取三极管KTC9012 5.4.2选择二极管D2－D9，D20－D26 一般选取二极管1N4148 5.4.3选择电阻R8－R10,R38－R40,R11－R12 一般选取电阻2K,5% 5.4.4选择电阻R33,R34 一般选择电阻10K,5% 5.4.5选择电阻R16－R23 一般选择电阻330欧,5%。 5.5 LED或按键驱动电路的扩展 在实际应用中，如须用到更多的LED或者按键，可采用如下方式进行扩展： 5.5.1 扩展SEG口，可将164芯片换成移位串行输入-输出口更多的芯片，可任意扩展； 5.5.2 扩展COM口，可将主芯片I/O口作为新的COM口成组扩展，但不可任意扩展，否则时序难以错开，最大COM口数量与芯片运算能力有关。 第 2 页
开关电源设计技巧连载十六：推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算 1-8-1-3．推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容参数的计算 图1-33中，储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算，与图1-2的串联式开关电源中储能滤波电感和储能滤波电容参数的计算方法很相似。 根据图1-33和图1-34，我们把整流输出电压uo和LC滤波电路的电压uc、电流iL画出如图1-35，以便用来计算推挽式变压器开关电源储能滤波电感、电容的参数。 图1-35-a）是整流输出电压uo的波形图。实线表示控制开关K1接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形；虚线表示控制开关K2接通时，推挽式变压器开关电源开关变压器次级线圈N3绕组输出电压经整流后的波形。Up表示整流输出峰值电压（正激输出电压），Up-表示整流输出最低电压（反激输出电压），Ua表示整流输出电压的平均值。 图1-35-b）是滤波电容器两端电压的波形图，或滤波电路输出电压的波形图。Uo表示输出电压，或滤波电容器两端电压的平均值；ΔUc表示电容充电电压增量，2ΔUc等于输出电压纹波。
1-8-1-3-1．推挽式变压器开关电源储能滤波电感参数的计算 在图1-33中，当控制开关K1接通时，输入电压Ui通过控制开关K1加到开关变压器线圈N1绕组的两端，在控制开关K1接通Ton期间，开关变压器线圈N3绕组输出一个幅度为Up（半波平均值）的正激电压uo，然后加到储能滤波电感L 和储能滤波电容C组成的滤波电路上，在此期间储能滤波电感L两端的电压eL 为： 式中：Ui为输入电压，Uo为直流输出电压，即：Uo为滤波电容两端电压uc的平均值。 在此顺便说明：由于电容两端的电压变化增量ΔU相对于输出电压Uo来说非常小，为了简单，我们这里把Uo当成常量来处理。 对（1-136）式进行积分得：
电子电路设计的一般方法与步骤 一、总体方案的设计与选择 1.方案原理的构想 (1)提出原理方案 一个复杂的系统需要进行原理方案的构思，也就是用什么原理来实现系统要求。因此，应对课题的任务、要求和条件进行仔细的分析与研究，找出其关键问题是什么，然后根据此关键问题提出实现的原理与方法，并画出其原理框图（即提出原理方案）。提出原理方案关系到设计全局，应广泛收集与查阅有关资料，广开思路,开动脑筋,利用已有的各种理论知识，提出尽可能多的方案，以便作出更合理的选择。所提方案必须对关键部分的可行性进行讨论，一般应通过试验加以确认。 (2)原理方案的比较选择 原理方案提出后，必须对所提出的几种方案进行分析比较。在详细的总体方案尚未完成之前,只能就原理方案的简单与复杂，方案实现的难易程度进行分析比较，并作出初步的选择。如果有两种方案难以敲定，那么可对两种方案都进行后续阶段设计，直到得出两种方案的总体电路图,然后就性能、成本、体积等方面进行分析比较，才能最后确定下来。 2.总体方案的确定 原理方案选定以后，便可着手进行总体方案的确定，原理方案只着眼于方案的原理，不涉及方案的许多细节，因此，原理方案框图中的每个框图也只是原理性的、粗略的，它可能由一个单元电路构成，亦可能由许多单元电路构成。为了把总体方案确定下来，必须把每一个框图进一步分解成若干个小框，每个小框为一个较简单的单元电路。当然，每个框图不宜分得太细，亦不能分得太粗，太细对选择不同的单元电路或器件带来不利，并使单元电路之间的相互连接复杂化；但太粗将使单元电路本身功能过于复杂，不好进行设计或选择。总之,
应从单元电路和单元之间连接的设计与选择出发，恰当地分解框图。 二、单元电路的设计与选择 1.单元电路结构形式的选择与设计 按已确定的总体方案框图，对各功能框分别设计或选择出满足其要求的单元电路。因此，必须根据系统要求，明确功能框对单元电路的技术要求，必要时应详细拟定出单元电路的性能指标，然后进行单元电路结构形式的选择或设计。 满足功能框要求的单元电路可能不止一个，因此必须进行分析比较，择优选择。 2.元器件的选择 (1)元器件选择的一般原则 元器件的品种规格十分繁多，性能、价格和体积各异，而且新品种不断涌现，这就需要我们经常关心元器件信息和新动向，多查阅器件手册和有关的科技资料，尤其要熟悉一些常用的元器件型号、性能和价格，这对单元电路和总体电路设计极为有利。选择什么样的元器件最合适，需要进行分析比较。首先应考虑满足单元电路对元器件性能指标的要求，其次是考虑价格、货源和元器件体积等方面的要求。 (2)集成电路与分立元件电路的选择问题 随着微电子技术的飞速发展，各种集成电路大量涌现，集成电路的应用越来越广泛。今天，一块集成电路常常就是具有一定功能的单元电路，它的性能、体积、成本、安装调试和维修等方面一般都优于由分立元件构成的单元电路。 优先选用集成电路不等于什么场合都一定要用集成电路。在某些特殊情况，如：在高频、宽频带、高电压、大电流等场合，集成电路往往还不能适应，有时仍需采用分立元件。另外，对一些功能十分简单的电路，往往只需一只三极管或一只二极管就能解决问题，就不必选用集成电路。
超声波电路设计指导 1．超声波发射电路 τ 图1 发射电路 T IRFP840 耐压500V以上，额定功率10W以上的场效应管 U1 IR4426 电源电压用12V 注1：若使用IR4427，当注意其输入输出波形不反相，故须正 脉冲输入。 注2：U1极忌长时间导通。在U1与T之间可以插入限流电 阻保护U1，电阻不宜大，否则输出脉冲边沿会变得过缓；在 正常工作状态，U1只在极短时内导通，即使无限流电阻也不 致损坏。 R1 50K~1MΩ电阻取值与两次发射的最小间隔时间有关，间隔越长则回路充 放电时间可越长，R1可以越大。 建议设法取1MΩ，以便减小250V电源的输出电流。 C1 1000pF/1000V 高压瓷片电容 RL 510Ω 简要工作原理如下： 当T截止时，250V电压源通过R1和RL向C1充电。一般认为，持续充电时间大于5倍的回路充放电常数，则C1两端电压能基本达到250V，为驱动超声波发射做好准备。 当T瞬时导通，T、C1和RL构成放电回路。超声波传感器的阻抗约为50Ω，故C1中的电荷被快速释放，在超声波传感器上形成一个负向冲击脉冲，脉冲宽度约为0.5~1.5us。
图2 超声波传感器上信号波形示意2．超声波接收电路 限幅限幅放大检波后级放大比较 或1N60 图3 接收电路 图3中： （1）R1、R2取值一般为100~300Ω，与后级放大器输入阻抗大小有关。 （2）Ci不宜太大，否则超声波发射后电路会有一段时间无法正常接收回波信号，故一般可小于0.1uF； 也不宜太小，否则信号损耗会比较大。 （3）通路上放大器的总增益应大于50dB，大于60dB则更佳。 （4）检波电路时间常数的选取要得当，太大则造成包络展宽，太小则单个回波脉冲会被检测成多个脉冲。可根据超声波工作频率确定，并通过观测检波输出波形加以矫正。 3．脉冲间隔测量电路 请参考并分析ultrasonic.ddb中图纸。 4．声波传导耦合剂 实验中，使用超声波传感器探头探测实验样块。样块与探头的接触面、多个样块层叠时样块之间的接触面，可能因不平整而有空气间隙，影响声波传导，带来较严重的界面衰耗，故建议实验中使用清水在接触面涂抹填充，作为耦合剂，并压实接触面，减小声波传导损耗。 有些同学选择将样块完全浸没在一个盛水容器中。这种做法当十分小心操作，防止将探头完全浸没造成损毁！探头的前部为密封构造，故可局部浸入水中，但后部并不密封。 医学B超常用凡士林作耦合剂，若有条件使用，则效果或许更理想。
1 引言 当今社会，时代在进步，人们的生活水平不断提高，越来越离不开电力电子产品电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，当然任何电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 1.1 什么是开关电源 电子电源是对公用电网或某种电能进行变换和控制，并向各种用电负载提供优质电能的供电设备。它可分为线性电源和开关电源两种。应用大功率半导体器件，在一个电路中运行于“开关状态”，按一定规律控制开关，对电能进行处理变换而构成的电源，被称为“开关电源”。在实际应用中同时具备三个条件的电源可称之为开关电源，这三个条件就是:开关(电路中的电力电子器件工作在开关状态而不是线性状态)、高频(电路中的电力电子器件工作在高频而不是接近工频的低频)和直流(电源输出是 直流而不是交流)。广义地说，凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变成另一形态的主电路都叫做开关变换电路;转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环 节的则称开关电源。 1.2 开关电源基本工作原理 开关电源以半导体开关器件的启闭为基本原理，即通过控制开关晶体管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）或者脉冲频率调制方式（PFM）控制IC和外部电路构成。 开关电源有PWM调制、FWM调制和混合调制，这里选用PWM调制。PWM型开关电源的换能电路是将输入的直流电压转换成脉冲电压，再将脉冲电压转换成直流电压输出。 图1-1 PWM型开关电源原理框图
开关电源的系统设计深度解读 开关电源的系统设计深度解读 时间：2013-03-05 214次阅读【网友评论0条我要评论】收藏 首先从开关电源的设计及生产工艺开始描述吧，先说说印制板的设计。开关电源工作在高频率，高脉冲状态，属于模拟电路中的一个比较特殊种类。布板时须遵循高频电路布线原则。 1、布局：脉冲电压连线尽可能短，其中输入开关管到变压器连线，输出变压器到整流管连接线。脉冲电流环路尽可能小如输入滤波电容正到变压器到开关管返回电容负。输出部分变压器出端到整流管到输出电感到输出电容返回变压器电路中X电容要尽量接近开关电源输入端，输入线应避免与其他电路平行，应避开。 Y电容应放置在机壳接地端子或FG连接端。共摸电感应与变压器保持一定距离，以避免磁偶合。如不好处理可在共摸电感与变压器间加一屏蔽，以上几项对开关电源的EMC性能影响较大。 输出电容一般可采用两只一只靠近整流管另一只应靠近输出端子，可影响电源输出纹波指标，两只小容量电容并联效果应优于用一只大容量电容。发热器件要和电解电容保持一定距离，以延长整机寿命，电解电容是开关电源寿命的瓶劲，如变压器、功率管、大功率电阻要和电解保持距离，电解之间也须留出散热空间，条件允许可将其放置在进风口。 控制部分要注意：高阻抗弱信号电路连线要尽量短如取样反馈环路，在处理时要尽量避免其受干扰、电流取样信号电路，特别是电流控制型电路，处理不好易出现一些想不到的意外，其中有一些技巧，现以3843电路举例见图（1）图一效果要好于图二，图二在满载时用示波器观测电流波形上明显叠加尖刺，由于干扰限流点比设计值偏低，图一则没有这种现象、还有开关管驱动信号电路，开关管驱动电阻要靠近开关管，可提高开关管工作可靠性，这和功率MOSFET高直流阻抗电压驱动特性有关。
电子技术基础课程设计 （I） (基础训练部分) 张淑琴编撰 于枫校审 吉林大学电子信息工程2007年 9月
第一篇课程设计的基础知识 电子技术基础课程设计包括选择课题、电子电路设计、组装、调试和编写总结报告等教 学环节。本篇介绍课程设计的有关知识。 l-l 电子电路的设计方法 在设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择， 然后对方案中的各部分进行单元电路的设计、参数计算和器件选择，最后将各部分连接在一 起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 一、明确系统的设计任务要求 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性 08、指标、内容及要求，以便明确 系统应完成的任务。 二、方案选择
这一步的工作要求是，把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各 单元功能的整机原理框图。 方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务、要求和条件，完 成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理、可靠、 经济、功能齐全、技术先进。并且对方案要不断进行可行性和优缺点的分析；最后设计出一 个完整框图。框图必须正确反映系统应完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基 本组成和相互关系。 三、单元电路的设计、参数计算和器件选择 根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路的设计、参数计算和器 件选择。 1．单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整体设
计水平。
每个单元电路设计前都需明确本单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，与前 后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿成熟的先进的电路，也可以 进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电 路间也要互相配合，注意各部分的输入信号、输出信号和控制信号的关系。 2．参数计算 (1) 元器件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求； (2) 元器件的极限参数必须留有足够裕量，一般应大于额定值的 1．5倍； (3) 电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3．器件选择 (1) 阻容元件的选择：电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同 1
防雷电路开关电源防雷电路设计方案上网时间: 2010-08-30防雷电路开关电源防雷电路设计方案 雷击浪涌分析 最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化(VLSI芯片)，从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电(包括感应雷及操作过电压浪涌)的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入电脑设备，我们就这两方面分别讨论： 1)电源浪涌 电源浪涌并不仅源于雷击，当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌，电网绵延千里，不论是雷击还是线路浪涌发生的几率都很高。当距你几百公里的远方发生了雷击时，雷击浪涌通过电网光速传输，经过变电站等衰减，到你的电脑时可能仍然有上千伏，这个高压很短，只有几十到几百个微秒，或者不足以烧毁电脑，但是对于电脑内部的半导体元件却有很大的损害，正象旧音响的杂音比新的要大是因为内部元件受到损害一样，随着这些损害的加深，电脑也逐渐变的越来越不稳定，或有可能造成您重要数据的丢失。 美国GE公司测定一般家庭、饭店、公寓等低压配电线(110V)在10000小时(约一年零两个月)内在线间发生的超出原工作电压一倍以上的浪涌电压次数达到800余次，其中超过1000V 的就有300余次。这样的浪涌电压完全有可能一次性将电子设备损坏。 2)信号系统浪涌 信号系统浪涌电压的主要来源是感应雷击、电磁干扰、无线电干扰和静电干扰。金属物体(如电话线)受到这些干扰信号的影响，会使传输中的数据产生误码，影响传输的准确性和传输速率。排除这些干扰将会改善网络的传输状况。 基于以上的技术缺陷和状况，本文根据实际使用设计了一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌的开关电源电路。 防雷击浪涌电路的设计 本文所设计的是一种基于压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路，并将其应用到仪表的开关电源上。整个电路包括防雷电路和开关电源电路，其中防雷电路采用3个压敏电阻和一个陶瓷气体放电管组成复合式对称电路，共模、差摸全保护。与经典的开关电源电路组成防雷仪表的电源电路，采用压敏电阻并联，延长使用寿命，在压敏电阻短路失效后与开关电源电路分离，不会引起失火。 为了实现上述目的所采取的设计方案是：将压敏电阻和陶瓷气体放电管的单相并联式抗雷击浪涌电路应用到仪表的电源上。主要分为防雷电路部分和开关电源电路部分，电路简单，采用复合式对称电路，共模、差摸全保护，可以不分L、N端连接。使压敏电阻RV1位于贴片整流模块前端分别与电源L、N并联，主要来钳位L、N线间电压，压敏电阻RV0、RV2与陶瓷气体放电管FD1串联后接地，RV0与FD1串联主要是泄放L线上感应雷击浪涌电流，RV2与FD1串联主要是泄放由信号口串人24V参考电位上的能量，RV0、RV2短路失效后，FD1可将其与电源电路分离，不会导致失火现象。 RV1前端线路上串联了一个线绕电阻，当此RV1短路失效时，线绕电阻可起到保险丝的作用，将短路电路断开，压敏电阻属电压钳位型保护器件，其钳位电压点即压敏电阻参数选择相对比较重要(选压敏电压高一点的，通流量大一些的更安全、耐用，故障率低)；根据通流容量要求选择外形尺寸和封装形式，本电路中采用561k－10D的压敏电阻与陶瓷气体放电
三种基础拓扑（buck boost buck-boost ）的电路基础： 1， 电感的电压公式dt dI L V =＝T I L ??，推出ΔI ＝V ×ΔT/L 2， sw 闭合时，电感通电电压V ON ，闭合时间t ON sw 关断时，电感电压V OFF ，关断时间 t OFF 3， 功率变换器稳定工作的条件：ΔI ON ＝ΔI OFF 即，电感在导通和关断时，其电流变化相等。 那么由1，2的公式可知，V ON ＝L ×ΔI ON /Δt ON ，V OFF ＝L ×ΔI OFF /Δt OFF ，则稳定条件为伏秒定律：V ON ×t ON ＝V OFF ×t OFF 4， 周期T ，频率f ，T ＝1/f ，占空比D ＝t ON /T ＝t ON /（t ON ＋t OFF ）→t ON ＝D/f ＝TD →t OFF ＝（1－D ）/f 电流纹波率r P51 52 r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 对应最大负载电流值和最恶劣输入电压值 ΔI ＝E t /L μH E t ＝V ×ΔT （时间为微秒）为伏微秒数，L μH 为微亨电感，单位便于计算 r ＝E t /（ I L ×L μH ）→I L ×L μH ＝E t /r →L μH ＝E t /（r* I L ）都是由电感的电压公式推导出来 r 选值一般0.4比较合适，具体见 P53 电流纹波率r ＝ΔI/ I L ＝2I AC /I DC 在临界导通模式下，I AC ＝I DC ，此时r ＝2 见P51 r ＝ΔI/ I L ＝V ON ×D/Lf I L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/Lf I L →L ＝V ON ×D/rf I L 电感量公式：L ＝V O ＦＦ×（1－D ）/rf I L ＝V ON ×D/rf I L 设置r 应注意几个方面： A,I PK ＝（1＋r/2）×I L ≤开关管的最小电流，此时r 的值小于0.4，造成电感体积很大。 B,保证负载电流下降时，工作在连续导通方式P24-26， 最大负载电流时r ’＝ΔI/ I LMAX ,当r ＝2时进入临界导通模式，此时r ＝ΔI/ I x ＝2→ 负载电流I x ＝（r ’ /2）I LMAX 时，进入临界导通模式,例如：最大负载电流3A ，r ’＝0.4，则负载电流为（0.4/2）×3＝0.6A 时，进入临界导通模式 避免进入临界导通模式的方法有1，减小负载电流2，减小电感（会减小ΔI ，则减小r ）3，增加输入电压 P63 电感的能量处理能力1/2×L ×I 2 电感的能量处理能力用峰值电流计算1/2×L ×I 2PK ，避免磁饱和。 确定几个值:r 要考虑最小负载时的r 值 负载电流I L I PK 输入电压范围V IN 输出电压V O 最终确认L 的值 基本磁学原理：P71――以后花时间慢慢看《电磁场与电磁波》用于EMC 和变压器 H 场：也称磁场强度，场强，磁化力，叠加场等。单位A/m B 场：磁通密度或磁感应。单位是特斯拉（T ）或韦伯每平方米Wb/m 2 恒定电流I 的导线，每一线元dl 在点p 所产生的磁通密度为dB ＝k ×I ×dl ×a R /R 2 dB 为磁通密度，dl 为电流方向的导线线元，a R 为由dl 指向点p 的单位矢量，距离矢量为R ，R 为从电流元dl 到点p 的距离，k 为比例常数。 在SI 单位制中k ＝μ0/4π，μ0=4π×10-7 H/m 为真空的磁导率。 则代入k 后，dB ＝μ0×I ×dl ×R/4πR 3 对其积分可得B ＝ 3 40R C R Idl ?? π μ
输入输出电压关系 D T Ton Vin Vout == 开关管电流 Iout Iq =(max)1开关管电压 Vin Vds =二极管电流 ) 1(1D Iout Id ?×=二极管反向电压 Vin Vd =12、BOOST 电路 输入输出电压关系 D Ton T T Vin Vout ?= ?=11 开关管电流 11( (max)1D Iout Iq ?×=开关管电压 Vout Vds =二极管电流 Iout Id =1二极管反向电压 Vout Vd =13、BUCK BOOST 电路 输入输出电压关系 D D Ton T Ton Vin Vout ?= ?=1开关管电流 11( (max)1D Iout Iq ?×=开关管电压 Vout Vin Vds ?=二极管电流 Iout Id =1二极管反向电压 Vout Vin Vd ?=1
输入输出电压关系 D D Vin Vout ?= 1开关管电流 )1( (max)1D D Iout Iq ?×=开关管电压 Vout Vin Vds +=二极管电流 Iout Id =1二极管反向电压 Vin Vout Vd +=15、FLYBACK 电路 输入输出电压关系 Lp Iout Vout T D Vin Vout ×××=2开关管电流 (max)1Lp Ton Vin Iq ×= 开关管电压 Ns Np Vout Vin Vds × +=二极管电流 Iout Id =1二极管反向电压 Np Ns Vin Vout Vd × +=16、FORW ARD 电路 输入输出电压关系 D Np Ns T Ton Np Ns Vin Vout ×=×=开关管电流 Iout Np Ns Iq ×= (max)1开关管电压 Vin Vds ×=2二极管电流 D Iout Id ×=1
电子电路识图的基本方法和技巧 对初学者来说，复杂的电子电路图上布满了密密麻麻的电路符号，根本不知从何下手识图，也不能从电子电路原理图中找出电子产品的故障所在，更不能得心应手地去设计各种各样的电子电路。其实，只要对电子电路图进行仔仔细细观察，就会发现电子电路的构成具有很强的规律性，即相同类型的电子电路不仅功能相似，而且在电路结构上也是大同小异的。任何一张错综复杂、表现形式不同的电子电路图都是由一些最基本的电子电路组合而成的，构成复杂电子电路图的最基本电路称为单元电路。只要掌握了基本单元电路，任何复杂的电路都可以看成是基本单元电路的集合。1.从基本元器件入手，为识图打下良好的基础。电子元器件是构成电子产品的基础。因此，了解电子元器件的基础知识，掌握不同元器件在电路中的电路表示符号及各元器件的基本功 能特点是进行电子识图的第一步。 2.掌握基本单元电路，为识读复杂电路打下基础。在学习基本单元电路时，要掌握好基本单元电路的工作原理、电路的功能及特性、电路典型参数、组成电路的元器件、每一个元器件在电路中所起的作用及电路调试方法等。 3.分解复杂电路。复杂电路被分解为基本单元电路后，就可以根据一个个基本单元电路的功能、特点进而分析到整个复
杂的电子电路，设计出各种各样的电路。 4.掌握基本单元电路之间的连接方法。基本单元电路之间可以直接连接起来，叫做直接耦合；通过变压器的初、次级间的磁感应来实现信号的连接，叫做变压器耦合；用电容来连接，叫做电容耦合。 5.明确各分体元器件在电子电路中所起的作用。为了方便初学者识图，现将各分体元器件在电子电路中不同的接法及与不同元器件连接所起的作用归纳如下。电阻器：在电路中主要起限流、分压的作用。 1）电阻器与电阻器在电路中并联一般是为了增大电阻器的功率。 2）电阻器与电阻器串联并从中间引出抽头，在一般情况下是为了得到电阻器上的分压。 3）电阻与稳压管串联，电阻器为稳压二极管的限流电阻器。4）电阻器与电容器串联组成微分电路，在这里电阻器为电容器的充电限流电阻器，充电常数由RC的乘积觉定。在这里如果微分电路与二极管或单向晶闸管等半导体器件并联，且电路中有电感性负载，则微分电路在电路中起阻容吸收的作用，即吸收电感器由于在开机、关机一瞬间产生的较高感应电动势，保护半导体器件不因太高的感应电动势而击穿损坏。 5）电阻器与电容器并联，在一般情况下电阻器为电容器的