ＰＣＢ版設(shè)計(jì)在電源開關(guān)的應(yīng)用

王政霏　李　勇

一、緒 論

開關(guān)電源被譽(yù)為高效節(jié)能型電源，它代表著穩(wěn)壓電源的發(fā)展方向，現(xiàn)已成為穩(wěn)壓電源的主流產(chǎn)品 。

供開關(guān)電源使用的元件也獲得長足發(fā)展.MOS功率開關(guān)管(MOSFET),肖特基二極管(SBD),超快恢復(fù)二極管(SRD),等新材料正被廣泛采用.所有這些,都為開關(guān)電源的推廣與普及提供了必要的條件

開關(guān)電源是近幾年電源市場(chǎng)的焦點(diǎn)之一，它最大的優(yōu)點(diǎn)是大幅度縮小變壓器的體積和重量，這樣就縮小了整個(gè)系統(tǒng)的體積和重量。

PCB版的制作也成為電路的一大發(fā)展。使用Protel 99SE軟件設(shè)計(jì)電子電路。方便又適用。

Protel 99SE是在以往Protel 版本的基礎(chǔ)上引進(jìn)多項(xiàng)新技術(shù)而研發(fā)的一個(gè)以獨(dú)特的設(shè)計(jì)管理和協(xié)作技術(shù)為核心的全方位印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有易學(xué)實(shí)用，功能完善，性能好等特點(diǎn)。對(duì)電子工程師和電子愛好者都具有很大的吸引力，也許不久將成為設(shè)計(jì)者不可少的必備工具。

二、 開關(guān)電源的控制原理

目前生產(chǎn)的開關(guān)電源大多脈寬調(diào)制方式,少數(shù)采用脈沖頻率市制或混合調(diào)制方式.下面對(duì)開關(guān)電源控制方式及脈寬調(diào)制的基本原理簡要介紹。

無工頻變壓器開關(guān)電源的控制方式,大致有以下三種:

（1）脈沖寬度調(diào)制方式，簡稱脈寬調(diào)制式，基特點(diǎn)是固定開關(guān)頻率，通過改變脈沖寬度來調(diào)節(jié)占空比。因開關(guān)周期也是固定的，這就為設(shè)計(jì)濾波電路提供了方便。其缺點(diǎn)是功率開關(guān)管最小導(dǎo)通時(shí)間的限制，對(duì)輸出電壓不能作寬范圍調(diào)節(jié)。另外輸出端一般要接假負(fù)載。以防止空載時(shí)輸出電壓升高。目前，集成開關(guān)電源大多采用PWM方式。

（2）脈沖頻率調(diào)制方式，簡稱脈頻調(diào)制式。它是將脈沖寬度固定，通過改變開關(guān)頻率來調(diào)節(jié)占空比的。在電路設(shè)計(jì)上要用固定脈寬發(fā)生器來代替脈寬調(diào)制中的鋸齒波發(fā)生器，并利用電壓/頻率轉(zhuǎn)換器改變頻率。其穩(wěn)壓原理是:當(dāng)輸出電壓V0升高時(shí)，控制器輸出信號(hào)的脈沖寬度不變而周期變長，使占空比減小，V0降低PFM式開關(guān)電源的輸出電壓調(diào)節(jié)范圍很寬，輸出毅可不接假負(fù)載。

PWM方式和PFM方式的調(diào)制波形分別如圖1.2.1(a)(b)所示。

Tp表示脈沖寬度，T代表周期。從中很容易看出二者的區(qū)別。但它們也有共同之處:(1)均采用時(shí)間比率控制的穩(wěn)壓原理，無論是改變Tp還是T，最終調(diào)節(jié)的都是脈沖占空比，盡管采用的方式不同，但控制目標(biāo)一致，可謂殊途同歸。(2)當(dāng)負(fù)載由輕變重，或者輸入電壓從高變低時(shí)，分別通過增加脈寬，升高頻率的方法，使輸出電壓保持穩(wěn)定。

（3）混合調(diào)制方式，是指脈沖寬度與開關(guān)頻率均不固定，彼此都能改變的方式，它屬于PWM和PFM的混合方式。由于Tp和T均可單獨(dú)調(diào)節(jié)，因此占空比調(diào)節(jié)范圍最寬，適合制作供實(shí)驗(yàn)室使用的輸出電壓可以寬范圍調(diào)節(jié)的開關(guān)電源。

三、 PCB版的設(shè)計(jì)

Protel99SE是在以往Protel版本的基礎(chǔ)上引進(jìn)多頂新技術(shù)而研發(fā)的一個(gè)以獨(dú)特的設(shè)計(jì)管理和協(xié)作技術(shù)為核心的全方位印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有易學(xué)實(shí)用，功能完善，接口多，兼容性強(qiáng)，開放性好等特點(diǎn)。它不僅能自動(dòng)進(jìn)行從設(shè)想到完成的設(shè)計(jì)處理，而且給用戶提供了一整套管理整個(gè)設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)組的能力。對(duì)電子工程師和電子愛好者來說都有很大的吸引力，也成為設(shè)計(jì)者不可少的必備工具。

利用Protel99SE軟件創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫中建立新文檔，然后制作模版。最終繪制的電路圖如下:

對(duì)原理圖進(jìn)行ERC，最終生成電路板板面圖。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《Protel 99原理圖與PCB設(shè)計(jì)教程》 胡燁 姚鵬翼 陳明等編著

[2] 《Protel 99 入門與提高》高鵬安濤寇懷成編著

[3] 《電子電路設(shè)計(jì)師Protel 99》完全手冊(cè) 四川電子音像出版社

[4] 沙占友．單片開關(guān)電源技術(shù)講座[J]．電源技術(shù)應(yīng)用，2000,3(8)～(12)