电源设计原理范文
时间：2023-12-11 17:49:37
电源设计原理范文第1篇
关键词：移动通信终端；电源管理；可充电锂离子电池
引言
移动通信终端产品如GSM手机、CDMA手机及PHS小灵通电话已经深入普及到我们的日常生活中，促进了中国电信事业的发展，也为我们的生活带来了方便与快捷。但同时，由于一些移动终端厂商的设计缺陷，多次出现了手机爆炸伤人事件，而造成爆炸的主要原因在于电源管理部分设计有缺陷或设计存在不完善的地方。
与其他现有电池相比，可充电锂离子电池具有多项优势，这使它们成为更适合于便携式应用的电源。它们可以提供更高的能量密度（最高达200W·h/kg或300～400W·h/L，分别是Ni/Cd或者Ni/MeH电池的2.5倍和1.5倍）和更高的电池电压(碳阳极电池为4.1V，石墨阳极电池为4.2V)。它们具有无记忆效应，自放电率小，可快速充放电及更高的充放电次数等优点。
锂离子电池的更高化学能量密度和更高电池电压使得我们可以为移动终端产品应用制造出更小和更轻的电池，而更轻和更小的电源对目前中国移动通信终端产品追求最小尺寸来说是至关重要的。要想充分利用电池容量或延长电池寿命，必须极其严格地控制充电参数。
鉴于锂离子可充电电池的上述优点，本文将详细介绍如何设计高效、安全的锂离子可充电电池管理电路。
1 移动通信终端产品锂离子电源管理的原理及设计
锂离子电源管理的设计主要是针对锂离子电池的特性来进行的。锂离子电池的安全性能及供电性能主要体现在其充放电参数的控制上。图1为锂电池电源管理原理图。该图由控制芯片和电路组成。接下来，我们就图1从锂电池放电、充电两个方面来探讨如何实现锂电池的管理。
1.1 放电工作原理
电池过放可能会给电池带来灾难性的后果，特别是大电流过放或反复过放，对电池的影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质的可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量会有明显衰减。锂离子电源管理电路的功能之一就是为了保护锂电池不至于过放。
图1
锂电池的正常工作电压为2.575～4.2V。当电池电压在此范围内，管理电路将MOSFET管S4打开，在电池(CELL)电压与BATT＋之间建立低阻通道，有利于电流从电池流向手机负载。在此情况下，过放就体现为输出电流过大。在整个输出过程中，电源管理电路不断地检测从电池输出到负载的电流。当电池输出电流超过通常的保护值3.5A的时候，手机短路保护电路开始工作，关闭S4，切断电池与BATT＋的连接。
当电池持续放电到电池电压低于文献[1]规定的放电终止电压2.375V以下时，则属于电压过放。此时，图1中的手机低电压及短路保护电路开始工作，同电流过放一样，关闭S4，切断电池与BATT＋的连接达到保护锂电池的目的。
1.2 充电工作原理
充电管理电路在对锂电池进行充电时，更是一个复杂的过程，既要保证锂电池能够充满，又要保证锂电池的性能，最重要的是要保证锂电池不能过充。如果锂电池在充电过程中充电电流过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压升高，电池变形，漏液等不良现象。同时，其电性能也会显着降低。
整个充电电路应该具有以下几种充电模式：
——低电压预充电模式；
——全速充电模式；
——涓流充电模式；
——顶端截止、脉冲充电模式；
——充电截止模式。
1.2.1 低电压预充电模式
当电池电压低于3.0V时，电源管理电路进入低电压预充电模式。当电池极度过放时，为了防止过量的充电电流对电池性能造成损伤，充电电路应该采取渐进的充电方式。
对于一块极度过放的，电压已低于0.7V的锂电池，电源管理电路将提供预充电涓流给电池。此时S1关闭，充电器通过R1提供电流给管脚Vdect，充电器提供电流的大小完全由R1决定，整个充电器几乎工作在无负载情况下。这种充电模式甚至可以对电压已经为0V的电池进行充电；当电池电压高于0.7V低于1.98V时，外部S1及S2工作，电源管理电路可以以更高的电流对电池进行充电。但是，此时三极管S1的功耗检测电路还没有工作，必须限制其功耗低于800mW，以免烧毁S1；当电池电压高于1.98V低于3.0V时，整个电源管理电路都正常工作，此时S1的控制电路使S1以较高的电流，但远低于全速充电电流对电池进行充电，该电流一般超过100mA。
1.2.2 全速充电模式
当电池电压高于3.0V时，预充电模式结束，进入全速充电模式。此时，电源管理电路将S1及S2打开，并使S1工作在饱和模式，充电器提供全速充电电流给电池充电。但是，电源管理电路将限制最大充电电流小于1.5A。
这种充电模式对充电器也有一定的要求，要求其实现限流输出。这样做的目的是便于移动通信终端厂商，在产品设计时可以根据产品的定义，选择不同的充电电流，实现对具体锂电池快速有效的充电。在典型应用中，一般要求充电器提供的输出电流限制在1A以内，具体的电流可以根据所用锂电池厂商推荐使用的充电电流，以便电池能够具有一个较高的循环寿命。
1.2.3 涓流充电模式
该充电模式其实也是一种恒压充电模式，当电池表面达到控制电路设定的终止充电电压Vterm时，即进入该种充电模式。由于在全速充电模式下，电流比较大，电池表面电压与实际电池芯的电压有比较大的落差，涓流充电模式就是用来减小甚至消除该落差。此时，电源管理电路通过控制S1的开闭情况，将提供给电池的最大电流限制在100多mA。由于电池被充得越来越足，因此，涓流就越来越小，直到截止。
1.2.4 顶端截止脉冲充电模式
当电源管理电路处于涓流充电模式时，它会周期性地跳转到全速充电模式，形成脉冲电流对电池进行充电。大电流脉冲宽度一般<100μs，这样有利于电池更快被充满。
1.2.5 充电截止模式
电源管理电路会有一个控制引脚，由手机的CPU决定什么时候停止充电。进入这种模式，一般会有这样几种情况：手机检测到充电电路包括锂电池温度过高；不是原装的锂电池；已经进入涓流充电，不需要充电时间过长；充电器设计不合理等等。
2 结语
由于电源管理电路在移动通信终端产品中的地位非常重要，它不仅涉及到手机的安全性能而且
电源设计原理范文第2篇
引言
移动通信终端产品如GSM手机、CDMA手机及PHS小灵通电话已经深入普及到我们的日常生活中，促进了中国电信事业的发展，也为我们的生活带来了方便与快捷。但同时，由于一些移动终端厂商的设计缺陷，多次出现了手机爆炸伤人事件，而造成爆炸的主要原因在于电源管理部分设计有缺陷或设计存在不完善的地方。
与其他现有电池相比，可充电锂离子电池具有多项优势，这使它们成为更适合于便携式应用的电源。它们可以提供更高的能量密度（最高达200W·h/kg或300～400W·h/L，分别是Ni/Cd或者Ni/MeH电池的2.5倍和1.5倍）和更高的电池电压(碳阳极电池为4.1V，石墨阳极电池为4.2V)。它们具有无记忆效应，自放电率小，可快速充放电及更高的充放电次数等优点。
锂离子电池的更高化学能量密度和更高电池电压使得我们可以为移动终端产品应用制造出更小和更轻的电池，而更轻和更小的电源对目前中国移动通信终端产品追求最小尺寸来说是至关重要的。要想充分利用电池容量或延长电池寿命，必须极其严格地控制充电参数。
鉴于锂离子可充电电池的上述优点，本文将详细介绍如何设计高效、安全的锂离子可充电电池管理电路。
1 移动通信终端产品锂离子电源管理的原理及设计
锂离子电源管理的设计主要是针对锂离子电池的特性来进行的。锂离子电池的安全性能及供电性能主要体现在其充放电参数的控制上。图1为锂电池电源管理原理图。该图由控制芯片和电路组成。接下来，我们就图1从锂电池放电、充电两个方面来探讨如何实现锂电池的管理。
1.1 放电工作原理
电池过放可能会给电池带来灾难性的后果，特别是大电流过放或反复过放，对电池的影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质的可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量会有明显衰减。锂离子电源管理电路的功能之一就是为了保护锂电池不至于过放。
图1
锂电池的正常工作电压为2.575～4.2V。当电池电压在此范围内，管理电路将MOSFET管S4打开，在电池(CELL)电压与BATT＋之间建立低阻通道，有利于电流从电池流向手机负载。在此情况下，过放就体现为输出电流过大。在整个输出过程中，电源管理电路不断地检测从电池输出到负载的电流。当电池输出电流超过通常的保护值3.5A的时候，手机短路保护电路开始工作，关闭S4，切断电池与BATT＋的连接。
当电池持续放电到电池电压低于文献[1]规定的放电终止电压2.375V以下时，则属于电压过放。此时，图1中的手机低电压及短路保护电路开始工作，同电流过放一样，关闭S4，切断电池与BATT＋的连接达到保护锂电池的目的。
1.2 充电工作原理
充电管理电路在对锂电池进行充电时，更是一个复杂的过程，既要保证锂电池能够充满，又要保证锂电池的性能，最重要的是要保证锂电池不能过充。如果锂电池在充电过程中充电电流过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压升高，电池变形，漏液等不良现象。同时，其电性能也会显著降低。
整个充电电路应该具有以下几种充电模式：
——低电压预充电模式；
——全速充电模式；
——涓流充电模式；
——顶端截止、脉冲充电模式；
——充电截止模式。
1.2.1 低电压预充电模式
当电池电压低于3.0V时，电源管理电路进入低电压预充电模式。当电池极度过放时，为了防止过量的充电电流对电池性能造成损伤，充电电路应该采取渐进的充电方式。
对于一块极度过放的，电压已低于0.7V的锂电池，电源管理电路将提供预充电涓流给电池。此时S1关闭，充电器通过R1提供电流给管脚Vdect，充电器提供电流的大小完全由R1决定，整个充电器几乎工作在无负载情况下。这种充电模式甚至可以对电压已经为0V的电池进行充电；当电池电压高于0.7V低于1.98V时，外部S1及S2工作，电源管理电路可以以更高的电流对电池进行充电。但是，此时三极管S1的功耗检测电路还没有工作，必须限制其功耗低于800mW，以免烧毁S1；当电池电压高于1.98V低于3.0V时，整个电源管理电路都正常工作，此时S1的控制电路使S1以较高的电流，但远低于全速充电电流对电池进行充电，该电流一般超过100mA。
1.2.2 全速充电模式
当电池电压高于3.0V时，预充电模式结束，进入全速充电模式。此时，电源管理电路将S1及S2打开，并使S1工作在饱和模式，充电器提供全速充电电流给电池充电。但是，电源管理电路将限制最大充电电流小于1.5A。
这种充电模式对充电器也有一定的要求，要求其实现限流输出。这样做的目的是便于移动通信终端厂商，在产品设计时可以根据产品的定义，选择不同的充电电流，实现对具体锂电池快速有效的充电。在典型应用中，一般要求充电器提供的输出电流限制在1A以内，具体的电流可以根据所用锂电池厂商推荐使用的充电电流，以便电池能够具有一个较高的循环寿命。
1.2.3 涓流充电模式
该充电模式其实也是一种恒压充电模式，当电池表面达到控制电路设定的终止充电电压Vterm时，即进入该种充电模式。由于在全速充电模式下，电流比较大，电池表面电压与实际电池芯的电压有比较大的落差，涓流充电模式就是用来减小甚至消除该落差。此时，电源管理电路通过控制S1的开闭情况，将提供给电池的最大电流限制在100多mA。由于电池被充得越来越足，因此，涓流就越来越小，直到截止。
1.2.4 顶端截止脉冲充电模式
当电源管理电路处于涓流充电模式时，它会周期性地跳转到全速充电模式，形成脉冲电流对电池进行充电。大电流脉冲宽度一般<100μs，这样有利于电池更快被充满。
1.2.5 充电截止模式
电源管理电路会有一个控制引脚，由手机的CPU决定什么时候停止充电。进入这种模式，一般会有这样几种情况：手机检测到充电电路包括锂电池温度过高；不是原装的锂电池；已经进入涓流充电，不需要充电时间过长；充电器设计不合理等等。
2 结语
由于电源管理电路在移动通信终端产品中的地位非常重要，它不仅涉及到手机的安全性能而且关系到使用者的人身安全。本文提出的解
电源设计原理范文第3篇
【关键词】开关电源EMI滤波器 原理 设计
中图分类号： TM643 文献标识码： A 文章编号：
开关电源的特点是频率高、效率高、功率密度高和可靠性高。然而由于其开关器件工作在高频通断状态，使得电磁干扰非常严重。防电磁干扰主要有三项措施，即屏蔽、滤波和接地。往往单纯采用屏蔽不能提供完整的电磁干扰防护，唯一的措施就是增加滤波器，来切断电磁干扰沿信号线或电源线传播的路径，与屏蔽共同构成完美的电磁干扰防护。
开关电源EMI滤波器的原理
1、开关电源的电磁干扰源
(1)开关管产生干扰。开关管导通时由于开通时间很短及回路中存在引线电感，将产生较大的du／dt和较高的尖峰电压。开关管关断时间很短，也将产生较大的di／dt和较高的尖峰电流，其频带较宽而且谐波丰富，通过开关管的输入输出线传播出去形成传导干扰；
(2)整流二极管反向恢复电流引起的噪声干扰
由于整流二极管的非线性和滤波电容的储能作用，二极管导通角变小，输入电流成为一个时间很短，而峰值很高的尖峰电流，含有丰富的谐波分量，对其他器件产生干扰。二级滤波二极管由导通到关断时存在一个反向恢复时间。因而，在反向恢复过程中由于二极管封装电感及引线电感的存在，将产生一个反向电压尖峰， 同时产生反向恢复尖峰电流，形成干扰源；
高频变压器引起EMI问题
隔离变压器初、次级之间存在寄生电容，这样高频干扰信号很容易通过寄生电容耦合到次级电路，同时由于绕制工艺问题在初、次级出现漏感将产生电磁辐射干扰。另外，功率变压器电感线圈中流过脉冲电流而产生电磁辐射，而且在负载切换时会形成电压尖峰；
2、干扰信号频段分析
当开关电源的谐波电平在高频段(频率范围30MHz以上)时，表现为辐射干扰，而当开关电源的谐波电平在低频段(频率范围0.15 MHz～30 MHz)表现为传导干扰。传导干扰电流按照其流动路径可以分为两类：一类是差模干扰电流，另一类是共模干扰电流。开关电源的差模干扰和共模干扰分布在不同的频段，在截止频率范围内大致可分成3个频段，在0．5MHz以下，主要是以抑制差模干扰为主；在O．5 MHz一1 MHz(或0．1MHz一1 MHz)范围内，差模和共模干扰共存；在1MHz—30 MHz范围内主要是以抑制共模干扰为主。
二、设计开关电源EMI滤波器的实际方法
1、设计中的几点考虑
EMI滤波器的效果不但依赖于其自身，还与噪声源阻抗及电网阻抗有关。电网阻抗通常利用静态阻抗补偿网络(LISN)来校正，接在滤波器与电网之间，包括电感、电容和一个50电阻，从而保证电网阻抗可由已知标准求出。而EMI源阻抗则取决于不同的变换器拓扑形式。
以典型的反激式开关电源为例，如下图(a)所示，其全桥整流电路电流为断续状态，电流电压波形如下图所示。对于共模噪声，下图(b)所示可以看作一个电流源和一个高阻抗并联；下图(c)中对于差模噪声，取决于整流桥二极管通断情况，有两种状态：当其中任意两只二极管导通时，等效为一个电压源与一个低值阻抗串连；当二极管全部截止时，等效为一个电流源和一个高阻抗并联。因而噪声源差模等效阻抗以2倍工频频率在上述两种状态切换 。
EMI滤波器设计
（1）电容、电感选取原则
一般的EMI滤波器中有两组电容，即跨接在电源线之间起差模抑制作用的X电容和接在电源线和地之间起共模抑制作用的Y电容。对于X电容其额定电压应和电网电压相当，其容量可以选的大些，典型值为零点几微法到1。对于Y电容取值允许的情况下越大越好，但Y电容会导致人员电击，所以对其最大漏电电流有限制，的大小由产品规定。
另外，为了获得较好的高频特性，降低高频等效串联电阻和等效串联电感，X和Y电容通常都是通过几个较小的电容并联来满足其容量要求。对于滤波器中的共模或差模扼流圈一般情况下要自己动手设计。磁芯材料一般是铁氧体。电感量的估算要考虑阻抗和频率。共模扼流圈典型取值为1．5 mH～20mH，差模扼流圈典型取值为10H～50H。
（2）设计EMI滤波器的步骤
要使EMI滤波器有良好的工作特性，元件在选材时有很多需要注意的地方。差模滤波电容(C)通常选取金属膜电容，金属膜电容具有较大的电容值，自谐振频率在1 MHz～2 MHz之间，对于较低频率的差模干扰信号有非常好的抑制效果，设计时通常选取值为0.1uF一1uF。共模滤波电容()选用瓷片电容，具有高达10 MHz以上的自谐振频率，所以对较高频率的共模干扰信号有较好的抑制效果，设计时通常选取值为1000 pF～6800 pF。共模电容因为要进行接地，则共模滤波电容的最大容量可用下式计算：
出于安全考虑，漏电流要尽量小，通常应小于5 mA。
为了取得良好的滤波效果，电感的取值和材料的选取原则从以下几个方面考虑：第一，磁芯材料的频率范围要宽，要保证最高频率在1 GHz，即在很宽的频率范围内有比较稳定的磁导率；第二，磁导率高，但是在实际中很难满足这一要求，所以，磁导率往往是分段考虑的。共模扼流圈磁心尽量选用起始磁导率高、高频性能好的磁心，这样对共模噪声有很好的抑制效果。绕制共模扼流圈的时候尽量让导线均匀包裹住磁心，以减少漏感，这样绕制出的电感线圈与设计值更为接近。
EMI滤波器抗共模部分的截止频率的计算式：
EMI滤波器抗差模部分的截止频率的计算式：
在实际的计算过程中，如同计算共模滤波器的步骤一样，首先确定需要的 以及厂的大小，再带人由式(4)推导出来的式(5)中，计算出的值。再由式(6)计算出的大小。一般情况下共模扼流圈的漏感取值为自身电感量的0．5％ ～2％。
经过上面的步骤以后，就可以得到针对不同频率开关电源的EMI滤波器中所有元件的参数。
开关电源EMI滤波器的设计电路
①开关电源共模干扰等效电路
下图所示，开关管 由导通变为截止状态时．其集电极电压会马上变为一个高电压．这个襄变电压会引起下图中Icm2向 集电极到地之间的分布电容充电。这个突变电压还生成电流Icm1向高频变压器初、次级问的分布电容充电 形成共模电流(Icm1+Icm2)。 其充电频率就是开关电源的工作频率(即脉冲重复频率)。其中，与开关管的结构有关．而的数值视高频变压器的具体结构和工艺而定 因此可知．共模干扰电流的流动方向有两条：一条沿着电源正极到地；另一条沿着电源负极到地。LISN表示测试等效电路时连接线路阻抗稳定网络。
②开关电源差模干扰等效电路
下图所示．当导通时，差模电流和电源电流都沿着导线、变压器初级及开关管回到电流负极上。当截止时，视为开路。这时数量很小并且也对差模电流是高阻抗的。因此，差模电流是沿着电源正极到负极方向流动的。
总结
提出的EMI滤波器，完全滤除了开关电源输出端的尖峰干扰，其对开关电源传导性共模、差模噪声干扰体现了较强的抑制作用。
参考文献
[1] 付明民，袁登科，张逸成，龚增，王晖。 用于开关电源的EMI滤波器设计[J]. 电气自动化. 2009(04)
[2] 冯楠，曾国宏，张佳。 高频开关电源的EMI滤波器的研究[J]. 电气技术. 2006(12)
[3] 张逸成，苏丹，朱学军，姚勇涛。 抑制开关电源高频噪声的电磁干扰滤波器设计方法[J]. 城市轨道交通研究. 2007(09)
[4] 杨志辉，韩泽耀。 应用于开关电源的有源共模EMI滤波器[J]. 安全与电磁兼容. 2006(04)
[5] 曹丽萍，张勋，陈晨，刘韬。 开关电源输入EMI滤波器设计与仿真[J]. 电子科技. 2010(04)
电源设计原理范文第4篇
摘 要：在用电子技术专业课程体系中，它是一门“行业概貌”类型的课程，开关电源应用相当广泛与普遍，学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解，更会对自己未来的行业有生动细致的体验。该文针对《开关电源的应用与维护》这门课整体教学设计进行探讨，突出体现了现在职业教育中以学生为主体的教学理念，通过设计不同的教学项目，来培养学生的动手能力，以适应社会的需求。
关键词：开关电源的应用与维护 整体设计 教学项目考核
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0068-02
1 课程基本信息
《开关电源的应用与维护》是一门应用电子技术专业学生的职业能力必修课，它是学生入学第四学期开设的课程。它的先修课程是《电路基础》《模拟电路的分析与应用》《数字电路的分析与应用》。后续课程有《电子整机电路检修与调试》《供、配电系统的运行与检测》。在应用电子技术专业课程体系中，它是一门“行业概貌”类型的课程，开关电源应用相当广泛与普遍，学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解，更会对自己未来的行业有生动细致的体验。
2 课程定位
2.1 岗位分析
应用电子技术专业的学生初次就业可从事：开关电源维修工、流水线装配工、电源设备维护员等。
晋升的岗位有：开关电源产品技术员、设计员、设备主管、生产主管等。
未来的发展岗位有：系统工程师、研发工程师、新型项目研发负责人等。
2.2 课程分析
具体情况见表1。
3 课程目标设计
3.1 总体目标
通过此门课程的学习，使学生了解电子元器件在高频工作状态下的特性，能够对各种不同种类开关电源的结构和工作过程进行分析和调试，能够根据电路图判断开关电源的拓扑结构以及调制方式；使学生能够通过常用工具、仪表进行开关电源的安装、调试、检修；使学生能够胜任各种开关电源电路系统的维护、分析、设计等工作岗位；为学生进一步学习专业知识和职业技能打下良好基础；培养学生的团队意识、创新能力。
3.2 能力目标
（1）学会使用仪表进行开关元器件的识别与检测的方式方法。
（2）能够具备根据电路图进行开关电源的结构种类的判断，分析调制方式的能力。
（3）能够具备使用仪器仪表和工具进行开关电源的日常维护与故障分析处理的能力。
（4）能够按照行业标准和工厂实践要求进行开关电源的安装、调试、检测。
（5）掌握开关电源的设计方法，了解开关电源的新技术。
3.3 知识目标
（1）掌握开关电源的基础知识，知道开关电源的种类。
（2）理解开关电源的基本原理，掌握开关电源的工作方式。
（3）了解掌握开关电源中常用的电子器件及其驱动方式。
（4）理解掌握各种非隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式及工作原理。
（5）理解掌握各种隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式以及工作原理。
（6）掌握软开关与整流技术。
（7）理解掌握开关电源的控制方式以及多种调制芯片的工作原理。
（8）了解整流器和保护电路的工作原理。
（9）掌握开关电源的电路分析方法。
3.4 素质目标
（1）注意日常操作的职业素养，养成正确配戴劳动保护用品的良好习惯，具有自我防护意识。
（2）培养学生勇于探索的科学态度，勇于实践创新的精神。
（3）培养学生养成遵守工作规范、工艺规定及安全操作规程的意识。
（4）培养严肃认真、科学严谨的精神；培养学生的协调能力。
（5）培养学生与客户及应用方的沟通能力。
（6）培养学生将理论应用于实践，彼此互相结合的精神。
4 课程内容设计
《开关电源的应用与维护》这门课程的整体设计由4个项目组成，个别项目包含子项目。教师通过带领学生完成这些项目，使学生能了解开关电源的现状和发展趋势，能熟练使用常用仪器设备和工具进行电脑、充电器和普通用电设备开关电源的维护和一般故障排除。初步使用专业软件和专业外语；学生能够按照行业标准和要求完成相关工作任务；学生能够根据具体用电器的要求进行图纸绘制、进行简单计算、并进行初步分析和设计。具体设计内容见表2。
5 考核方案
此课程改变以往用试卷方式为终结性考核的形式，采用项目过程考核，并将每个项目赋予了不同权重，根据学生对项目的实际操作完成情况，平时课上就给出了实践操作成绩。同时，结合同学的课堂表现、出勤及作业完成情况，最终确定其这门课的成绩。教学项目考核成绩表见表3。
参考文献
[1] 沈显庆.开关电源原理与设计[M].南京：东南大学出版社，2012.
电源设计原理范文第5篇
关键词aber;反激式开关电源;仿真
中图分类号TM359.4 文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)042-0020-01
开关电源被誉为高效节能电源,它代表着稳压电源的发展方向。目前,随着各种新科技不断涌现,新工艺被普遍采用,新产品层出不穷,开关电源正向小体积、高功率密度、高效率的方向发展,开关电源的保护电路日趋完善,开关电源的电磁兼容性设计及取得突破性进展,专用计算机软件的问世为开关电源的优化设计提供了便利条件。
Saber是美国Analogy公司开发,现由Synopsys公司经营的系统仿真软件,被誉为全球最先进的系统仿真软件,也是唯一的多技术,多领域的系统仿真产品,现已成为混合信号、混合设计技术和验证工具的业界标准,可用于电子、机电一体化、机械、光电、光学、控制等不同类型系统构成的混合系统仿真,与其他由电路仿真软件相比,其具有更丰富的元件库和更精致的仿真描述能力,仿真真实性更好。
1反激式开关电源基本原理
反激式开关电源其拓扑结构如图1。
其电磁能量储存与转换关系如下
如图2(a)当开关管导通,原边绕组的电流Ip将线形增加,磁芯内的磁感应强度将增大到工作峰值,这时可以把变压器看成一个电感,逐步储能的过程。
如图2(b)当开关管关断,初级电流降到零。副边整流二极管导通,感生电流将出现在复边。从而完成能量的传递。按功率恒定原则,副边绕组安匝值与原边安匝值相等。
2基于UC3842的反激式开关电源电路设计
由Buck-Boost推演并加隔离变压器后而得反激变换器原理线路。多数设计中采用了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统,就可以通过开关电源的PWM(脉冲宽度调制器)迅速调整脉冲占空比,从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节,达到稳定输出电压的目的。这种反馈控制电路的最大特点是:在输入电压和负载电流变化较大时,具有更快的动态响应速度,自动限制负载电流,补偿电路简单。以UC3842为控制芯片设计一款50W反激式开关电源,其原理图如图3所示。
2.1高频变压器设计
1)原边匝数
因为作用电压是一个方波,一个导通周期的伏秒值与原边匝数关系如式(1)
Np=(1)
式中 Np――原边匝数;
Vp――原边所加直流电压(V);
ton ――导通时间(us);
Bac――交变工作磁密(mT);
Ae――磁心有效面积(mm2)。
2)副边绕组
由原边绕组每匝伏数=母线电压/原边匝数可得
副边绕组匝数=(输出电压+整流二极管压降+绕组压降)/原边绕组每匝伏数
3)气隙
实用方法:插入一个常用气隙,例如0.5mm,使电源工作起来在原边串入电流探头。注意电流波形的斜率,并调整气隙达到所要求的斜率。
也可用式(2)计算气隙。
lg=(2)
式中lg ――气隙长度(mm);
u0 ――4n×107;
Np――原边匝数;
Lp――原边电感;
Ae ――磁心面积(mm2)。
2.2反馈环节
图3中反馈环节由光耦PC817和TL431组成,适用于电流控制模式。输出电压精度1%。电压反馈信号经分压网络引入TL431的Ref段,装换为电流反馈信号,经过光耦隔离后输入UC3842的控制段。
TL431是由美国德州仪器生产的2.5V-36V可调式精密并联稳压器。内有参考电压2.5V,它与参考端一起控制内部的比较放大器。在输出阴极和参考端可加反馈网络,影响整个开关电源的动态品质特性。
2.3控制芯片电路
UC3842由4脚外接RC生成稳定的振荡波形,振荡频率=1.8/R12×C15。6脚输出驱动脉冲,驱动MOSFET在导通和截至之间工作。8脚提供一个稳定的5V基准源。
3Saber电路仿真
利用 Saber 软件进行仿真分析主要有两种途径,一种是基于原理图进行仿真分析,另一种是基于网表进行仿真分析。基于原理图进行仿真分析的基本过程如下:
1)在Saber Sketch中完成原理图录入工作;
2)然后使用net list命令为原理图产生相应的网表;
3)在使用simulate命令将原理图所对应的网表文件加载到仿真器中,同时在Sketch中启动Saber Guide界面;
4)在Saber Guide界面下设置所需要的仿真分析环境,并启动仿真;
5)仿真结束以后利用Cosmos Scope工具对仿真结果进行分析处理。
在这种方法中,需要使用Saber Sketch和Cosmos Scope两个工具,但从原理图开始,比较直观。所以,多数Saber的使用者都采用这种方法进行仿真分析。但它有一个不好的地方就是仿真分析设置和结果观察在两个工具中进行,在需要反复修改测试的情况下,需要在两个窗口间来回切换,比较麻烦。
4系统仿真及实测
在Saber Sketch中完成原理图。并进行DC/AC分析。
如图4(a)为开关电源在220V交流输入时的MOSFET驱动电压波形仿真结果(b)为实测样机MOSFET驱动电压波形。作为专业级开关电源仿真软件,Saber在控制环路设计上,能够真实且直观的检验设计的稳定性。
如图5(a)为开关电源电流采样电阻上的电压波形的仿真结果(b)为实测波形。涉及开关电源部分器件选型的重要参数也同样可以通过仿真波形得到,例如开关器件MOSFET额定工作时通态最大电流等参数,同样可以从仿真波形中得出。
5结束语
在电路设计初期,借用Saber的电路级仿真可以很直观的对开关电源电路设计进行的评估,并在控制环路的设计上会有很大的帮助。在完成样机的初步测试后,同样可以借助仿真对电路功能进行校验。该电路广泛应用于小功率场合,具有体积小,成本低,结构简单等优点。
(a)仿真(b)实测
图4MOSFET驱动电压波形
(a)仿真 (b)实测
图5电流采样电阻电压波形
测试结果(图5b)为220V,50Hz交流输入时,实验样机测试波形。
参考文献
[1]沙占友.单片开关电源最新应用技术,2006.
[2]王建秋,刘文生.Saber仿真在移向全桥软开关电源研发中的应用,2009.
[3]张占松,蔡宣三.开关电源的原理与设计,2000.
[4]Saber.仿真中文教程.
[5]张煜.基于Saber的Boost APFC仿真分析及DSP实现.2009.
[6] Analogy Inc Saber Designer Introductory Course.1997.
电源设计原理范文第6篇
关键词:开关电源的应用与维护；整体设计；教学项目考核
1课程基本信息
《开关电源的应用与维护》是一门应用电子技术专业学生的职业能力必修课,它是学生入学第四学期开设的课程。它的先修课程是《电路基础》《模拟电路的分析与应用》《数字电路的分析与应用》。后续课程有《电子整机电路检修与调试》《供、配电系统的运行与检测》。在应用电子技术专业课程体系中,它是一门“行业概貌”类型的课程,开关电源应用相当广泛与普遍,学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解,更会对自己未来的行业有生动细致的体验。
2课程定位
2.1岗位分析应用电子技术专业的学生初次就业可从事:开关电源维修工、流水线装配工、电源设备维护员等。晋升的岗位有:开关电源产品技术员、设计员、设备主管、生产主管等。未来的发展岗位有:系统工程师、研发工程师、新型项目研发负责人等。2.2课程分析具体情况见表1。
3课程目标设计
3.1总体目标通过此门课程的学习,使学生了解电子元器件在高频工作状态下的特性,能够对各种不同种类开关电源的结构和工作过程进行分析和调试,能够根据电路图判断开关电源的拓扑结构以及调制方式;使学生能够通过常用工具、仪表进行开关电源的安装、调试、检修;使学生能够胜任各种开关电源电路系统的维护、分析、设计等工作岗位;为学生进一步学习专业知识和职业技能打下良好基础;培养学生的团队意识、创新能力。3.2能力目标(1)学会使用仪表进行开关元器件的识别与检测的方式方法。(2)能够具备根据电路图进行开关电源的结构种类的判断,分析调制方式的能力。(3)能够具备使用仪器仪表和工具进行开关电源的日常维护与故障分析处理的能力。(4)能够按照行业标准和工厂实践要求进行开关电源的安装、调试、检测。(5)掌握开关电源的设计方法,了解开关电源的新技术。3.3知识目标(1)掌握开关电源的基础知识,知道开关电源的种类。(2)理解开关电源的基本原理,掌握开关电源的工作方式。(3)了解掌握开关电源中常用的电子器件及其驱动方式。(4)理解掌握各种非隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式及工作原理。(5)理解掌握各种隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式以及工作原理。(6)掌握软开关与整流技术。(7)理解掌握开关电源的控制方式以及多种调制芯片的工作原理。(8)了解整流器和保护电路的工作原理。(9)掌握开关电源的电路分析方法。3.4素质目标(1)注意日常操作的职业素养,养成正确配戴劳动保护用品的良好习惯,具有自我防护意识。(2)培养学生勇于探索的科学态度,勇于实践创新的精神。(3)培养学生养成遵守工作规范、工艺规定及安全操作规程的意识。(4)培养严肃认真、科学严谨的精神;培养学生的协调能力。(5)培养学生与客户及应用方的沟通能力。(6)培养学生将理论应用于实践,彼此互相结合的精神。
4课程内容设计
《开关电源的应用与维护》这门课程的整体设计由4个项目组成,个别项目包含子项目。教师通过带领学生完成这些项目,使学生能了解开关电源的现状和发展趋势,能熟练使用常用仪器设备和工具进行电脑、充电器和普通用电设备开关电源的维护和一般故障排除。初步使用专业软件和专业外语;学生能够按照行业标准和要求完成相关工作任务;学生能够根据具体用电器的要求进行图纸绘制、进行简单计算、并进行初步分析和设计。具体设计内容见表2。5考核方案此课程改变以往用试卷方式为终结性考核的形式,采用项目过程考核,并将每个项目赋予了不同权重,根据学生对项目的实际操作完成情况,平时课上就给出了实践操作成绩。同时,结合同学的课堂表现、出勤及作业完成情况,最终确定其这门课的成绩。教学项目考核成绩表见表3。
参考文献
[1]沈显庆.开关电源原理与设计[M].南京:东南大学出版社,2012.
[2]陈纯锴.开关电源原理、设计及实例[M].北京:电子工业出版社,2012.
电源设计原理范文第7篇
关键词：线性稳压器；开关稳压器；电源
中图分类号：TP303+.3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）11-2656-04
Abstract： Analyzes the basic principles and characteristics of the DC-DC regulator， analyzes and compares the performance and structure of the principle of linear regulator and switching regulator， and provides a variety of important factors in the actual situation of the DC-DC design. Describes to the basic method of power chip selection， and provides a reference for the DC power circuit design.
Key words： linear regulator； switching regulator； power supply
电源的应用无处不在，所有的电子系统都需要恒压电源或者恒流电源的支持。输出直流称为直流电源，由前端直流转后端直流的称为DC-DC变换器，而直流转交流的变换器称为逆变器。所以，DC-DC变换器是用于提供DC电源的电路或模块。
1 DC-DC变换器的主要分类
1.1 线性型（Linear）
线性型变换器：可以从电源向负载连续输送功率的DC-DC变换器。线性型变换器通过在线性区域内运行的晶体管或场效应晶体管（Field Effect Transistor或FET），电路的输入电压中减去超额电压，调节从电源至负载的电流流动，从而产生经过调节的输出电压。
1.2 开关电源型（Switcher）
开关电源型变换器：以脉宽方波的形式从电源向负载输送功率。其特点是开关器件的周期性开通和关断（定频型、变频型、定变混合型）。将原直流电通过脉冲宽度调制PWM（Pulse Width Modulation）或脉冲频率调制PFM（Pulse Frequency Modulation）来控制有效的直流输出。PWM调制稳定电压的方式是，在开关频率不变化的前提下，依靠脉冲宽度的增大或缩小改变占空比例，进而调节电压达到稳定，它核心部件是脉宽调制器。在PFM调制方式运作的时候，脉冲宽度是固定的，开关频率的增加或减少控制了占空比，使得电压保持稳定，脉频调制器是它的核心部件[1]。
2 线性稳压器（Linear Regulator）
线性稳压器如78XX系列三端稳压器等，是一种无需使用开关元件而能提供恒定电压恒定电流输出的DC-DC转换器。
2.1 线性稳压器的工作原理
线性稳压器和输出阻抗形成了一个分压网络。线性稳压器等效于受控的可变电阻器，可根据输出负载自行调解以保持一个稳定的输出。输出电压通过连接到误差放大器反相输入端的分压电阻采样，误差放大器的同相输入端连接到一个参考电压Vref。误差放大器试图使其两端输入相等2.2 线性稳压器的类型
线性稳压器中的元件是双极型晶体管或场效应管MOSFET。双极型线性稳压器具有较高的压降电压，并能支持较高的输入电压并拥有更好的瞬态响应。MOSFET低压差线性稳压器LDO（Low Dropout Regulator）能支持非常低的压降，低静态电流，改善噪声性能和低电源抑制。为使线性稳压器处在正常工作状态之下，Vin和Vout之间最小压差称为压降电压（Drop-out Voltage），不同的稳压器结构会产生不同的压降电压，这也是几种线性稳压器的最大区别。如LM340和LM317这些稳压器使用NPN达林顿管，称其为NPN 稳压器（NPN Regulator）。然而低压差（Low-dropout）稳压器（LDO）和准LDO稳压器（Quasi-LDO）为新型电源设计提供了更高性能[2]。
2.3 LDO的应用选择
开关稳压器是一种采用开关组件与能量存贮部件（电容器和感应器）一起输送功率的DC-DC转换器，它提高了电源转换效率和设计灵活性。开关稳压器主要分为以下两类：电感储能开关稳压器和无电感型开关稳压器（充电泵）。
3.1 电感储能开关稳压器的工作原理
电感用于储存能量及向负载释放储能，电感在开关管开通状态下从Vg获得能量。
4 DC-DC变换器的应用选择
5 结论
通过分析比较最常见的两类三种直流稳压电源，了解了直流稳压电源的结构及构成原理，提出了电源电路环路控制的设计方案，为直流稳压电路正确合理的设计提供了参考方案。根据不同的实际设计需要和参数选用不同类型直流稳压电源，有利于整个系统平稳安全的工作。
参考文献：
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[3] Oliver N. Charge pump versus boost converter the great battle between white LED driver solutions[J].Global Electronics China.2005（9）：49-50.
[4] 王学智.开关电源的原理和发展趋势[J].黑龙江科技信息，2007（11）：21.
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[6] 李爱文，张承慧.现代逆变技术及其应用[M].北京：科学出版社，2000.
电源设计原理范文第8篇
【关键词】脉阶调制；脉冲直流电源；加速极；降压收集极行波管
1 引言
脉阶调制（PSM）技术是瑞士BBC（Brown Boveri）公司于1983年首先提出并发展的，最初的目的是应用于大功率广播发射机中以替换传统的乙类真空管调制器。采用开关模式的调制方式代替了真空管线性调制方式，广播发射机的效率得以大幅提高。
近年来，随着各种新的电力电子器件和控制技术的发展，IGBTs、DSP控制以及其它新器件新技术已经广泛应用于PSM技术中，PSM调制器的指标更优化，也因此在更多的领域中得以应用，尤其是大功率直流脉冲电源的设计中。
2 PSM技术
PSM技术的一个显著特点是把主整电压化整为零，即把主整高压分成若干个低压输出的电源模块。这些电源模块相串联，电源的输出电压取决于投入的模块数。这样，可根据需要增减模块串联数，而形成脉冲阶梯波形。
PSM的电路拓扑结构如图1所示。
图1 PSM拓扑结构
该电路由若干相同的直流电源模块串联而成，每个电源模块包括一个直流电源VDC，开关S和一个旁路二极管D。开关S断开的电源模块由二极管旁路，为电流提供通道，任一模块的开断都不影响电源的输出。
开关S的断开和闭合对应模块输出电压的两个状态。
Voff=-VD VD：旁路二极管的导通压降
Von=VDC-VS VS：开关S的导通压降
若PSM电源由N个电源模块串联，其中n个模块导通。则PSM电源的输出电压
Vout=n（VDC-VS）-（N-n）VD
如果忽略二极管和开关S的导通压降，则对应有
Voff=0 Von=VDCS Vout=n・VDC
任何时刻电源的输出电压取决于投入的模块数。在理想情况下，通过控制电源模块投入的数量就可以实现输出电压从0-n・VDC的阶梯变化。
3 调制和保护原理
当PSM电源的输出是一个直流脉冲电压时，PSM电路的作用是通过增减投入的电源模块数来补偿由于负载变化和母线电压波动带来的输出电压波动，提供一个恒定的脉冲电压输出。电源电压调节原理见图2。
图2 电压调节原理
由主控制系统构建的快保护和内置控制构建的慢保护组成了电源的保护电路。内置控制实现逻辑控制，状态监控及过压欠压等慢保护。电源过流时，由主控来的保护信号直接驱动关断所有开关，实现快保护。
4 基于PSM技术的大功率脉冲电源
在行波管（TWT）发射机中，采用多降压收集极，可以减少回流，提高收集极效率，这样行波管的总效率也得以提高。每个收集极置于不同电位。如前所述，PSM电源的特点比较适合用于多收集极行波管，特别是大功率行波管。多收集极行波管电源原理图如图3所示。
图3 多收集极行波管电源原理图
很明显，利用PSM技术，只要将不同电位的收集极联结到相应电位的直流电源模块上，就可以很方便的实现多收集极降压电源，图中行波管的三个降压收集极分别与不同电位的电源模块相联。在电源模块的操作中，要注意每个收集极电流应正确分配，这一点通过程序控制不难实现。
一种大功率两收集极行波管，峰值功率200kW，占空比1%，阴极电压-50kV（对地），第一收集极35kV（对阴极），第二收集极18kV（对阴极）。电源可由80个模块组成，单个模块设计输出为700V，全部模块投入时，输出电压56 kV，提供了10%的冗余。在没有附加PWM调制时，电压精度可以达到0.7%。如果附加PWM调制，电压精度可以达到0.1%。
在700V电压等级上，各种原器件的选择比较容易，型号较多，并且价格也比较合理。由于电源功率耗散小，使用强迫风冷就足够了。
5 结论
PSM技术的诞生为一些特殊的大功率高压电源的设计带来了根本的变化，具有高可靠性、高冗余度、高效率、打火时进入弧道的能量小等特点。模块化结构使得设计和维护更加方便灵活，与传统的电源方案相比较，具有较大优势。并且，随着固态开关器件的发展，PSM技术必将应用于更广泛的领域。
参考文献
[1]李序葆，赵永健.电力电子器件及其应用（第一版）[M].北京：机械工业出版社.2003.
[2]黄俊，王兆安.电力电子变流技术（第三版）[M].北京：机械工业出版社，1996.
[3]王一农，杜世俊，刘小宁等.EAST中性束注入器加速极电源设计[J].合肥工业大学学报， 2005（10）.
作者简介：
电源设计原理范文第9篇
【关键词】监控分站;远距离;采集;总线接口
引言
随着采煤技术的进步和大型煤矿的发展，煤矿掘进工作面和采煤工作面不断的加长[1]，超过3km的掘进工作面和采煤工作面已经比比皆是。《AQ6201煤炭安全监控系统通用技术要求》规定，传感器及执行器至分站之间的传输距离应不小于2km，众多安全监控系统生产厂家对传感器与分站的传输距离和供电距离定为2km，超过2km后，很难保证传感器的正常稳定工作，同时由于工作面所需采集参数众多，所需接入传感器数量大，传感器多采用三线制或四线制频率传输的方式，导致工作面的布线成本大大增加。为了解决煤矿现场出现的以上问题，提高传感器的工作稳定性以及减少工作面的布线数量，本文对多路RS485总线的煤矿安全监控分站进行研究，其主要特点是具备七路本安电源输入和六路RS485总线接口（其中四路RS48接口是与数字型传感器关联使用），与传感器配合使用的每路RS485接口均具备独立的24V电源输出，为总线型传感器的远距离供电提供动力保障。同时由于分站采用RS485总线接口与传感器连接，其一根四芯线缆可以接入多个传感器，大大减少了工作面的布线数量，降低煤矿企业生产成本。
1.组成模块
分站采集各频率、开关量、总线型传感器的参数后，通过传输接口将这些参数传送至地面的计算机，计算机通过监测软件将这些环境参数以及设备工作状态，展示给地面的工作人员，从而完成监测的功能[2]。同时，分站按照采集到的环境参数及接收到的控制逻辑，通过控制执行器对被控制设备进行实时控制，从而完成控制功能。按其功能主要由：通讯模块、频率数据采集模块、开关量输入输出模块、RS485接口扩展模块、电源模块、数据存储模块、人机交互模块、嵌入式软硬件模块[3]部分组成。其硬件组成模块框图如图1所示。
图1 分站硬件组成模块框图
2.硬件电路详细设计
2.1 输入输出电源设计
具备7路独立电源输入接口，其中1路用于分站自身供电，其余6路用于对外的频率端口和RS485端口电源输出。对外部输出的6路独立输入电源进行管理及保护设计，提供12路电源输出，分别提供给4路模拟量接口、4路开出控制接口、4路RS485接口，其中4路模拟量接口共用1路电源、4路开出控制接口共用1路电源、4路485接口各用1路电源。对模拟量接口及开出控制接口实现过流保护[4]、电源控制、状态输出，其所有电源输出端口具有抗浪涌、群脉冲能力。分站输入输出电源设计原理框图如图2所示。
图2 分站输入输出电源设计原理框图
2.2 频率量和开关量输入端口设计
可以接入8个频率量（或开关量）传感器，频率量和开关量输入口采用兼容设计，数据采集模块完成频率信号、开关量信号信号的隔离、转换及整形，具有抗浪涌、群脉冲能力，输出信号供最小系统采集。输入端口采用TVS保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力，采用信号电流驱动光耦隔离，光耦后端采用施密特触发器对频率信号整形。频率量和开关量信号采集原理框图如图3所示。
图3 频率量和开关量信号采集原理框图
2.3 RS485总线接口设计
具备6路独立的RS485总线信号通信模块，各路RS485信号互相隔离。端口采用TVS、共模线圈等保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力，UART与RS485接口芯片相互隔离，采用不带隔离功能的RS485接口芯片加外部光耦隔离等方式实现。RS485总线接口设计原理框图如图4所示。
图4 RS485总线接口设计原理框图
2.4 开关量输出端口设计
通过隔离、驱动电路，完成4路控制信号输出。处理器输出信号驱动光耦隔离，光耦后端采用三极管驱动信号输出。输出端口采用TVS保护器件，提高抗浪涌和群脉冲能力。开关量输出端口设计原理框图如图5所示。
图5 开关量输出端口设计原理框图
2.5 人机交互模块设计
显示采用单色320×240点阵图形液晶显示模块、2个红/绿LED指示灯用于指示电源及分站运行、H38V3V红外接收采用芯片、五维薄膜按键，实现文字及数据信息显示、电源及通讯状态指示、红外遥控接收及按键输入功能。人机交互模块设计原理框图如图6所示。
图6 人机交互模块设计原理框图
2.6 最小系统设计
通过串行FLASH芯片AT45DB321D，完成4M Bytes数据的存储;通过芯片CAT1161完成外部看门狗及EEPROM的存储功能;通过恩智浦LPC1778处理器作为主控芯片实现数据处理、控制、逻辑运算、存储、系统掉电时钟管理等功能，与其他电路模块一起，实现频率信号和TTL电平信号采集、485通讯控制、控制信号输出等功能。最小系统设计原理框图如图7所示。
图7 最小系统设计原理框图
3.结论
针对目前国内煤矿安全监控分站在采煤工作面和掘进工作面的应用现状与问题，本文提出了一种监控分站的设计新思路，并设计研究出一款基于LPC1778的六路RS485总线煤矿安全监控分站，改善了目前煤矿安全监控系统中传感器无法长距离供电、采掘工作面布线多的问题，降低了煤矿的生产成本。该煤矿安全监控分站已取得防爆证和安标证，且已应用到诸多采煤现场，取得了良好的成效。
参考文献
[1]申宝宏，郭玉辉.我国综合机械化采煤技术装备发展现状与趋势[J].煤炭科学技术，2012（2）：1-3.
[2]王启峰，祝国源，孙小进. 基于FPGA的煤矿安全监控系统监控分站的设计[J].工矿自动化，2010（10）：29-31.
[3]徐竟天.基于ARM9嵌入式和工业以太网的矿井瓦斯监控系统研究[M].西安：西安电子科技大学，2011.
[4]程晓洁.基于低压差电源稳压器的CMOS过流保护电路设计[M].四川：西南交通大学，2006.
项目来源：天地（常州）自动化股份有限公司横向科研项目（项目号：13SY021）。
电源设计原理范文第10篇
以“直流稳压电源”为载体，对运用Protel 99SE进行设计电路的方法进行了详细而深入的讲解。
关键词：直流稳压电源；Protel 99SE；设计电路的方法
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2015）11018002
0概述
Protel 99SE是电子设计自动化软件之一。它是电子设计工程技术人员设计和制作PCB常用的软件，能进行电路原理图绘制、电子元器件库和封装库制作、PCB设计等工作，功能完善。本文结合“直流稳压电源”电路讲述PCB设计的过程与方法。从电路原理图到PCB大致分为三个步骤，即绘制电路原理图、生成网络表、设计PCB。
1“直流稳压电源”原理图绘制
打开Protel 99SE软件，创建一个名为“直流稳压电源”的设计数据库文件。在“直流稳压电源.ddb”中，新建一个电路原理图文件，命名为“直流稳压电路.Sch”，打开该文件，设置图纸大小、规格等参数。
放置“直流稳压电源”电路需要的元器件，如果在现有的元器件库中没有找到相应的元器件，则需要载入新的元器件库。值得注意的是，如果软件自带的原理图元器件库中无法找到原理图所需要的元器件，则需要重新建一个新的元器件库文件，自己设计元器件。其元器件列表如图1所示。
将放置好的元器件按原理图的要求用导线、I/O端口、网络标号等连接起来，完成原理图的绘制。
绘制好的“直流稳压电源.Sch”如图2所示。
2电气规则检查与生成网络表
电气规则检查（Electrical Rule Check）是Protel 99SE提供的对电路进行电气规则检查，对电路规则、电路连接、网络标号等方面进行检测，确保电路的合理。电气规则检查可检查原理图中是否有电气特性不一致的情况。如果出现不合理的电气冲突现象，Protel 99SE会按照设计者的设置以及问题的严重性分别以错误（Error）或警告（Warning）等信息来提示设计者注意。其操作方法是执行菜单命令Tools＼ERC打开如图3所示的“Setup Electrical Rule Check”对话框。
该对话框包括Setup和Rule Matrix两个选项卡，它们主要用于设置电气规则的选项、范围和参数，然后执行检查。
网络表（Netlist）是各类报表中较为重要的一个，是电路原理图与PCB间的桥梁，是自动布线的基础。网络表的内容从主要为原理图中元件的数据（元件编号、元件类型或封装信息）以及元件之间网络连接的数据。执行菜单命令Design＼Create Netlist，弹出“Netlist Creation”对话框，如图4所示。
网络定义结束
网络定义以“（”开始，以“）”结束，将其内容包含在内。定义网络首先要定义该网络的各个端口。
3PCB设计
首先，新建一个PCB文件，确定电路板的边界、板层、布局、布线等要求。然后定义电路板的形状和大小。
然后加载网络表、按设计要求布局、布线。完成布线后，对元器件和走线做一些调整，为了方便调试和维修，对相应的线路进行敷铜。敷铜通常指以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，可以铺GND的铜箔，也可以铺VCC的铜箔。包地则通常指用两根地线（TRAC）包住一撮有特殊要求的信号线，防止它被别人干扰或干扰别人。PCB图如图5所示。
敷铜是以大面积的铜箔去填充布线后留下的空白区，对于短路或容易烧毁的元器件，可以铺GND的铜箔，也可以铺VCC的铜箔（但这样一旦短路容易烧毁器件，最好接地，除非不得已用来加大电源。
4结语
Protel 99SE是电子类专业尤其是硬件设计工作者进行电路设计与制作的必备技能，需要长期的实践。
参考文献
[1]张辉.Protel 99SE项目式教程[M].成都：西南交通大学出版社，2014，（9）.