单片开关电源的设计及应用

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1、一、绪论单片开关是国际上90年代才开始流行的新型开关电源芯片。　随着电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机控制技术的迅速发展和广泛应用。中小规模的单片机控制系统在工业生产及日常生活中的智能机电一体化产品得到了广泛的应用。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，广泛使用的各种智能IC卡等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。在单片机控制系统的设计开发过程中，我们要突出设备的自动化程度及智能性，否则就无法体现控制系统的优

2、越性。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。另外开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义。16二、开关电源的特点及应用2.1开关电源的特点　　单片机开关电源的特点主要有：集成度高，特性优良，由其构成的单片开关电源，外围电路简单，效率高，被广泛地应用于中小功率开关电源中．自问世以来，便显示了强大的生命力．但与此同时，它也是一个高频干扰源，它的干

3、扰频率不仅范围广，而且具有一定的幅度．在电子产品要求电磁兼容的时代，分析它的电磁干扰源，并采取适当措施加以抑制，是完全必要的。开关电源自20世纪70年代开始应用以来，涌现出许多功能完备的集成控制电路，使开关电源电路日益简化，工作频率不断提高，效率大大提高，并为电源小型化提供了广阔的前景。三端离线式脉宽调制单片开关集成电路TOP(Threeterminaloffline)将PWM控制器与功率开关MOSFET合二为一封装在一起，已成为开关电源IC发展的主流。采用TOP开关集成电路设计开关电源，可使电路大为简化，体积进一步缩小，成本也明显降低。2.2开关电源的应用目前

4、，单片机开关电源的应用领域主要包括：办公自动化设备；在机电一体化中的应用；在实时过程控制中的应用；在日常生活及家用电器领域的应用；在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比；在计算机网络和通信领域中的应用；单片机开关电源在医用设备领域中的应用；汽车电子产品；航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域，单片机开关电源的应用更是不言而喻。16随着电力电子技术的飞速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，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

5、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。开关电源是利用现代电力电子技术，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）控制IC和MOSFET构成。开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异。线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一成本反转点。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广泛的发展空间。16三、TOP开关的结构

6、及工作原理3.1TOP开关的结构（图3.1）TOP开关集各种控制功能、保护功能及耐压700V的功率开关MOSFET于一体，采用TO220或8脚DIP封装。少数采用8脚封装的TOP开关，除D、C两引脚外，其余6脚实际连在一起，作为S端，故仍系三端器件。三个引出端分别是漏极端D、源极端S和控制端C。其中，D是内装MOSFET的漏极，也是内部电流的检测点，起动操作时，漏极端由一个内部电流源提供内部偏置电流。控制端C控制输出占空比，是误差放大器和反馈电流的输入端。在正常操作时，内部的旁路调整端提供内部偏置电流，且能在输入异常时，自动锁定保护。源极端S是MOSFET的源极

7、，同时是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。图3.1TOP开关内部工作原理框图3.2TOP开关的工作原理TOP包括10部分，其中Zc为控制端的动态阻抗，RE是误差电压检测电阻。RA与CA构成截止频率为7kHz的低通滤波器。主要特点是：161.前沿消隐设计，延迟了次级整流二级管反向恢复产生的尖峰电流冲击；2.自动重起动功能，以典型值为5％的自动重起动占空比接通和关断；3.低电磁干扰性（EMI），TOP系列器件采用了与外壳的源极相连，使金属底座及散热器的dv/dt=0，从而降低了电压型控制方式与逐周期峰值电流限制;4.电压型控制方式与逐周期峰值电流限制

8、。简述：1.控制电压源控