基于单片机开关电源及PCB设计--电气自动化毕业论文

XX大学

基于单片机开关电源及PCB设计

系 别： 电气工程系 专 业： 电气自动化 班 级： XXX 姓 名 XXX 学 号： XXXXXXXXXXXXX 指导教师： XXX

20XX年 X月 X日

诚 信 声 明

本人声明：

1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；

2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；

3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。

作者签名： 日期： 年 月 日

目 录

摘 要 ????????????????????????????????I Abstract …………………………………………………………………………………II 第1 章 绪 论 ?????????????????????????????1

1．1 概述 ?????????????????????????????1 1．2 开关电源的发展简况 ??????????????????????1 1．3 开关电源的发展趋势 ??????????????????????2 第2章 方案论证 ????????????????????????????3

2．1 概述 ??????????????????????????????3 2．2 系统总体框图 ??????????????????????????3 2．3 工作原理 ????????????????????????????3 2．3．1 TOPSwitch-II的结构及工作原理???????????????3 2．3．2 单片开关电源电路基本原理 ????????????????5

第3章 单片开关电源的设计 ???????????????????????7

3．1 概述 ??????????????????????????????7 3．2 单片开关电源参数的设计 ?????????????????????7 3．3 单片开关电源中电子元器件的选择 ????????????????15

3．3．1 选择钳位二极管和阻塞二极管 ??????????????15 3．3．2 输出整流管的选取 ???????????????????18 3．3．3 输出滤波电容的选取 ??????????????????19 3．3．4 反馈电路中整流管的选取 ????????????????20 3．3．5 反馈滤波电容的选取 ??????????????????20 3．3．6 控制端电容及串联电阻的选择 ??????????????20 3．3．7 TL431型可调式精密并联稳压器的选择 ??????????20

3．3．8 光耦合器的选择 ????????????????????21 3．3．9 自恢复保险丝的选择 ??????????????????23

3．4 单片开关电源保护电路的设计 ??????????????????24

3．4．1 输出过电压保护电路的设计 ???????????????24 3．4．2 输入欠电压保护电路的设计 ???????????????25 3．4．3 软启动电路的设计 ???????????????????26 3．4．4 电压及电流控制环电路的设计 ??????????????26 3．4．5 无损缓冲电路 ?????????????????????28 3．4．6 采用继电器保护的限流保护电路 ?????????????28 3．4．7 IGBT驱动电路 ?????????????????????29 3．5 电磁干扰滤波器的设计 ?????????????????????29 3．5．1 开关电源电磁干扰产生的机理 ??????????????30 3．5．2 开关电源EMI的特点 ??????????????????30 3．5．3 EMI测试技术 ?????????????????????30 3．5．4 抑制干扰的措施 ????????????????????31 3．5．5 电磁干扰滤波器的构造原理 ???????????????33 3．5．6 电磁干扰滤波器的基本电路及典型应用 ??????????33 3．5．7 EMI滤波器在开关电源中的应用 ?????????????34 第4章 PCB电磁兼容性设计 ???????????????????????36

4．1 概述 ?????????????????????????????36 4．2 PCB上元器件布局 ??????????????????????37 4．3 PCB布线 ??????????????????????????38 4．4 PCB板的地线设计 ??????????????????????46 4．5 模拟数字混合线路板的设计???????????????????48 4．6 PCB设计时的电路措施 ????????????????????49

第5章 单片开关电源印制线路板的设计 ??????????????????51

5．1 概述 ?????????????????????????????51 5．2 Protel99简介 ?????????????????????????52 5．3 印制线路板的设计 ???????????????????????52

5．3．1 设计印制线路板的条件 ?????????????????52 5．3．2 设计印制板的步骤 ???????????????????53 5．3．3 元件布局 ???????????????????????53 5．3．4 布线 ?????????????????????????53 5．4 单片开关电源印制线路板的设计 ?????????????????55

5．4．1 单片开关电源原理总图 ?????????????????55 5．4．2 单片开关电源PCB设计图 ????????????????55

结束语 ????????????????????????????????56 参考文献 ???????????????????????????????57 致 谢 ???????????????????????????????59 附 录 ???????????????????????????????60

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