單片開關(guān)電源的設(shè)計及應(yīng)用

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1、一、緒論單片開關(guān)是國際上90年代才開始流行的新型開關(guān)電源芯片?！‰S著電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計算機(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領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機(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，這些都離不開單片機(jī)。更不用說自動控制領(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)計開發(fā)過程中，我們要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，否則就無法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)

2、越性。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。開關(guān)電源高頻化是其發(fā)展的方向，高頻化使開關(guān)電源小型化，并使開關(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，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化。另外開關(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。16二、開關(guān)電源的特點及應(yīng)用2.1開關(guān)電源的特點　　單片機(jī)開關(guān)電源的特點主要有：集成度高，特性優(yōu)良，由其構(gòu)成的單片開關(guān)電源，外圍電路簡單，效率高，被廣泛地應(yīng)用于中小功率開關(guān)電源中．自問世以來，便顯示了強(qiáng)大的生命力．但與此同時，它也是一個高頻干擾源，它的干

3、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。開關(guān)電源自20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用以來，涌現(xiàn)出許多功能完備的集成控制電路，使開關(guān)電源電路日益簡化，工作頻率不斷提高，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)制單片開關(guān)集成電路TOP(Threeterminaloffline)將PWM控制器與功率開關(guān)MOSFET合二為一封裝在一起，已成為開關(guān)電源IC發(fā)展的主流。采用TOP開關(guān)集成電路設(shè)計開關(guān)電源，可使電路大為簡化，體積進(jìn)一步縮小，成本也明顯降低。2.2開關(guān)電源的應(yīng)用目前

4、，單片機(jī)開關(guān)電源的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：辦公自動化設(shè)備；在機(jī)電一體化中的應(yīng)用；在實時過程控制中的應(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，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比；在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用；單片機(jī)開關(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)和國防軍事、尖端武器等領(lǐng)域，單片機(jī)開關(guān)電源的應(yīng)用更是不言而喻。16隨著電力電子技術(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)備都離不開可靠的電源，進(jìn)入90年代開關(guān)電源相繼進(jìn)入各種電子、電器設(shè)備領(lǐng)域，程控

5、交換機(jī)、通訊、電子檢測設(shè)備電源、控制設(shè)備電源等都已廣泛地使用了開關(guān)電源，更促進(jìn)了開關(guān)電源技術(shù)的迅速發(fā)展。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，二者的成本都隨著輸出功率的增加而增長，但二者增長速率各異。線性電源成本在某一輸出功率點上，反而高于開關(guān)電源，這一成本反轉(zhuǎn)點。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，使得開關(guān)電源技術(shù)在不斷地創(chuàng)新，這一成本反轉(zhuǎn)點日益向低輸出電力端移動，這為開關(guān)電源提供了廣泛的發(fā)展空間。16三、TOP開關(guān)的結(jié)構(gòu)

6、及工作原理3.1TOP開關(guān)的結(jié)構(gòu)（圖3.1）TOP開關(guān)集各種控制功能、保護(hù)功能及耐壓700V的功率開關(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開關(guān)，除D、C兩引腳外，其余6腳實際連在一起，作為S端，故仍系三端器件。三個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)部電流的檢測點，起動操作時，漏極端由一個內(nèi)部電流源提供內(nèi)部偏置電流。控制端C控制輸出占空比，是誤差放大器和反饋電流的輸入端。在正常操作時，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，自動鎖定保護(hù)。源極端S是MOSFET的源極

7、，同時是TOP開關(guān)及開關(guān)電源初級電路的公共接地點及基準(zhǔn)點。圖3.1TOP開關(guān)內(nèi)部工作原理框圖3.2TOP開關(guān)的工作原理TOP包括10部分，其中Zc為控制端的動態(tài)阻抗，RE是誤差電壓檢測電阻。RA與CA構(gòu)成截止頻率為7kHz的低通濾波器。主要特點是：161.前沿消隱設(shè)計，延遲了次級整流二級管反向恢復(fù)產(chǎn)生的尖峰電流沖擊；2.自動重起動功能，以典型值為5％的自動重起動占空比接通和關(guān)斷；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，從而降低了電壓型控制方式與逐周期峰值電流限制;4.電壓型控制方式與逐周期峰值電流限制

8、。簡述：1.控制電壓源控