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1、信息技术学院2012届学生毕业论文（设计）要求打印论文时请将此说明页删除！.为了规范毕业论文的管理，进一步提高学生毕业论文的质量，对2008级毕业论文工作统一作如下要求：1. 毕业论文时间：2011年10月24日-2011年12月31日(1) 第一阶段(2011年10月24日-2011年10月28日)：查阅资料，确定毕业论文提纲；(2) 第二阶段(2011年10月29日-2011年12月2日)：进行毕业论文的相关设计工作，完成毕业论文的初稿；(3) 第三阶段(2011年12月2日-2011年12月31日)：完善设计、修改论文，准备答辩。(4) 第三阶段(2012年1月4日)：论文答辩。2. 具
2、体要求(1) 毕业论文课题必须是电气类（电子信息工程和通信工程）的专业命题，保证专业技能的训练；(2) 论文题目要求必须有实践环节，如进行电路设计、仿真、程序设计、理论计算或设计过程等；(3)论文题目要有专业性，题目覆盖的研究内容要适当，较大的课题可以分解为几个相关的子题目；论文字数应能够达到8000以上。(4)论文题目研究的内容应具备独立性（不能与参考文献的内容完全雷同）、创新性（在某项已完成的成果上应有所发展）和可操作性（认真研究题目所研究的内容是否可行、实验是否可以完成，不要开出不具备实验条件的题目）。(5)论文题目的字数一般不要超过20字；(6)毕业论文课题的份量要适当，应使学生在规定
3、的时间内经过努力能按时完成或者相对独立地做出阶段性结果；(7)学生课题分配，原则应一人一题，若需要几位学生共同完成的项目，必须明确每个学生应独立完成的部分，以保证每位学生都受到全面的训练，避免论文雷同；(8) 论文题目和内容不能雷同。教师严格审查毕业论文的内容，不能抄袭他人论文或设计，一经发现，取消毕业论文成绩！(9) 论文中的中文摘要字数应在200以上，关键词3-5个；英文摘要不允许使用金山词霸等全文翻译软件；论文的章数不超过5章；图型、流程图等采用visio等绘图软件绘制，图型、图像要有题注(在其下方居中)；表格采用Word绘制，题注在表格上方居中；(10) 论文中文字体一律采用宋体小4号
4、字、英文采用times new Roman 小4号字，段间距为固定值22磅。论文模板中对格式已经进行了设置，一般不需修改。(11) 在完成毕业论文期间，学生必须严格按照指导教师的要求进行设计。3. 论文打印(1) 论文撰写完毕后，指导教师审核通过，在答辩时，学生携带已装订完毕论文打印稿参加答辩，无纸质论文不允许答辩！ 请学生务必在2011年12月30日之前，携带论文电子稿到第10教学楼一楼右侧复印社找谢老师进行论文打印、装订，谢老师将对论文的电子稿进行最后审核。吉林师范大学信息技术学院2011-8-27吉林师范大学毕业论文（设计）论文分类号：密 级：公开 学院、专业：信息技术学院电子信息工程姓
5、名学号：马 莹(0815406)年 级 班：2008级4班指导教师：王广德(教授)2011年12月31日 本科毕业论文(设计)任务书论文题目：基于单片机的高频开关电源的研究姓 名： 年级、专业： 指导教师： 起止时间：2011年10月24日至2011年12月31日选题研究的主要内容： 本文的主要内容就是研究基于单片机的高频开关电源的研究，其中包含了开关电源的工作原理，单片机控制开关电源设计方案的选取，主电路的选取，高频开关电路小信号模型的建立，PID数字控制器在开关电源中的应用，以及开关电源控制模块的硬件设计和软件设计等。结果形式：选题研究的意义及可行性论证：意义：本文根据单片机控制的高频开关
6、电源的工作原理进行了简述和设计，希望能对该领域科研人员在开关电源设计及应用方面提供或多或少的启发，随着开关电源应用领域的研究不断深人，开发出灵活方便的数字化控制。可行性： 随着信息化、自动化技术的发展，作为整个大系统的能量提供中心的电源，其稳定性、可靠性、可控性、可检测性越来越重要。而数字化的电源可以实现快速、灵活的控制设计，使D C / D C 变换器的性能更好，改善电路的瞬态响应，使之速度更快，更精确，并提高了可靠性。进度安排：2011年10月24日2011年10月28日：查资料，定题目2011年10月29日2011年11月19日：上网查资料完成论文概况2011年11月20日2011年12
7、月04日：交论文老师，修改并完善论文2011年12月05日2011年12月17日：自行解决问题，再次上交论文2011年12月18日2011年12月23日：老师提出问题，进一步修改完善2011年12月24日2011年12月31日：论文答辩研究所需条件： 实验所用的相关软件及电子元件。指导教师对选题的评语： 论文选题符合专业培养目标，能够达到综合训练目标，题目有较高难度，工作量大。该生查阅文献资料能力强，能全面收集关于论题的资料，写作过程中能综合运用考试系统知识，全面分析考试系统问题，综合运用知识能力强。文章篇幅完全符合学院规定，内容完整，层次结构安排科学，主要观点突出，逻辑关系清楚，有一定的个人
8、见解。文题完全相符，论点突出，论述紧扣主题。语言表达流畅，格式完全符合规范要求；参考了丰富的文献资料，其时效性较强；没有抄袭现象。签字：2011年 10 月 日院学术委员会意见：签字：2011年 月 日基于单片机的高频开关电源的研究中文摘要 随着电力电子技术的飞速发展，高频开关电源已广泛应用于计算机，通信，工业加工和航空航天领域。它可以把电网提供强电和粗电，转换成各种电气设备和仪器需要高稳定性的精电和细电，这是一个重要的现代电子设备。但是，现在常见的开关电源存在着智能性差、通用性差等一些缺点，针对这些问题进行了高频开关电源的设计。 本文主要对基于单片机控制的高频开关电源进行了研究，设计，首先对
9、开关电源的相关的基本理论知识进行了简单的介绍，阐述了开关电源的背景及意义。其次建立了高频小信号模型文中使用半桥变换器构成主电路，控制电路由单片机及其I/O构成 ，通过调理电路对电压采样并显示，实现了开关电源的智能化。需要一个变压器将220V的交流电，转变到0到5V之间，从而接到单片机上供电，经过单片机的模数转换后，将其结果显示在4位数码管上。 关键词单片机；高频开关电源；半桥变换器Design of the High Frequency Switching Power Supply based on MCU With the rapid development of the electroni
10、c power technology, high frequency power supply switches have been widely used in computers, communication, industrial processing，aerospace and so on. It can transform strong power supplied by power network into precision power that can be used in electronic equipments and instruments. However the s
11、witch power has poor intelligence and generality. We focused on these problems and carried on new designing. This essay mainly talks about the design and research of the high frequency power supply switches . First, it is a simply introduce of the technology, and briefly states the significance and
12、background. Then it built the mode of high frequency small signal. half bridge topology is an important part of the main circuit.MCU and its I/O consist of the control circuit. It make the switch circuit intelligent by sampling and showing the voltage. A transformer is also needed, it can change the
13、 220 v alternate current into direct current range from 0-5v. At the same time ,it the direct current served as the power of MCU.the result displays on the 4digitals digitron through A/D. Key words: MCU；Switchingmode power supply；half bridge topology目 录中文摘要IAbstractII第1章 绪论11.1开关电源的简介21.2单片机控制的开关电源设
14、计方案的选择41.3开关电源的发展和意义7第2章 主电路的选取及其工作原理82.1开关电源的工作原理82.2高频开关电路小信号模型的建立102.3主电路的选取11第3章 电源控制电路的设计123.1开关电源的控制方式143.2数字控制器的应用193.3开关电源控制的硬件设计213.4开关电源设计中的电磁干扰问题22第4章 结论与展望234.1对电子元件损坏的原因和特征244.2 可靠性措施探索264.3高频开关电源的发展趋势284.4总结29参考文献30致谢7千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一
15、行后加一空行- VIII -第1章 绪论1.1 开关电源的简介开关电源是指在变换时，以自动控制输出的稳定和各种保护环节的电路。那些使用半导体功率器件作开关，通过电源转换器将一种电源形态转换成另一种形态的电路，被称为开关变换电路。现今，开关电源被誉为高效节能开关电源，代表着未来电源的发展方向。开关电源一般由输入电路、功率变换、输出电路、控制电路和频率振荡发生器五部分组成。输入电路，其中包括低通滤波器和220V交流整流环节，直接通过低通滤波器和桥整流后的直流电压是脉动。功率变换，由电子开关和高频变压器两部分组成，是把直流电压转换成受控制的、满足实际需求的高频方波脉冲电压。输出电路，是指高频方波脉冲
16、电压经过整流和滤波，之后变成直流电压的输出电路，此电压受输入电压的波动和输出负载大小的变化的控制。控制电路，将输出电压进行分压和抽样，使之与电路参考电压比较，放大成为控制信号，改变调制频率的脉冲宽度或高度，使输出电压稳定。 频率振荡发生器，其产生的高频波段信号和控制信号叠加，通过脉冲宽度的调制，实现了脉冲宽度可调。随着高频振荡的出现，才有了电源变换，因此开关电源的实质是电源变换。高频开关电源是电能转换的主要手段和方法。开关电源具有以下优点： 第一，节能。绿色电源是开关电源中最广泛使用的电源，其效率可达到85%，质量好的可达到95%甚至更高，而铁芯变压器的效率只有70%或更低。 第二，体积小，重
17、量轻。第三，开关电源具有各种保护功能，不易损坏。然而其他的电源可能会由于本身原因或者使用不当，发生短路或开路的事故较多。第四，改变输出电流、电压是比较容易的，且具有稳定性、可控性功能。第五，根据人们的基本要求，可以设计各种特殊功能的电源。开关电源按谐振方式分，有串联谐振式、并联谐振式和串并联谐振式；按能量传递方式分，有连续模式和不连续模式两种。凡是以脉冲宽度来调制的电子开关变换器都叫PWM变换器。1.2 单片机控制的开关电源设计方案的选择 单片机的一个输出电压用作开关电源的参考电压。这个计划仅仅是采用单片机代替原来的开关电源的参考电压，可以通过按键设定输出电压。单片机直接控制和检测电源输出电压
18、，根据其输出电压与参考电压的差值，来决定PWM输出波形，从而直接控制电源的工作状况。首先是通过单片机来代替原电源的参考电压，其次使单片机先完成简单的模拟工作，之后由PWM芯片完成余下的工作，在这个研究设计中，5l系列MCU就能够实现，从成本价格考虑，5l系列MCU和许多PWM控制芯片的价格较低，但是这个计划不能解决PWM芯片受N多I-界干扰工作不稳定的问题，使单片机大材小用；第三种方案要求单片机运算速度较快，并可以输出PWM波的频率足够高，PIC类单片机速度够快，而且价格也不高，占电源总成本的比例小，并且可以通过编程给单片机输入一些先进的算法来实现电路控制，有利于维护。1.3 开关电源的发展和
19、意义进入21世纪，随着信息化、自动化技术的发展，作为整个大系统的能量提供中心的电源，其稳定性、可靠性、可控性、可检测性越来越重要。而数字化的电源可以实现快速、灵活的控制设计，使D C / D C 变换器的性能更好，改善电路的瞬态响应，使之速度更快，更精确，并提高了可靠性。其智能化和联系的一个重要优势，是实施的N十1的备份的功能，即做到如果有一个或几个电源出现故障，整个智能并联系统可以做到不关机，实行自动关闭故障电源，自动转入备份电源(大型功率可控硅式整流电源如果出现故障需停机待修)。使智能并联系统可靠性远远高于大型功率可控硅式整流电源。由于近几年高频开关电源进入民用及采矿企业，然而大功率电源仍
20、在使用传统的相控电源。因此，如果未来3年的大功率高频开关电源逐渐地取代传统的相位控制电源，按保守估计市场需求约在10亿元。如今，一些企业具有较强的实力，大多数都参与效益高的通讯，电力，航天，军事和其他领先领域的竞争，而民用和采矿企业也暂时被占领，这对一些中小企业和新企业切入大功率电源领域提供一个很好的机会。新时代对电源的三个基本要求是：高可靠性，高效率，低电磁干扰。电源技术(技术上称为电源转换技术)经历了近20多年的革命发展，逐步取代落后电源硅整流技术，改造成高频时代。第2章 主电路的选取及其工作原理2.1 开关电源的工作原理开关电源是指电路中的电力电子元器件在开关电源的状态工作,它须具备以下
21、三个基本条件:开关(电力电子元器件工作在开关状态，而不是线性状态)，高频(在高频电力电子器件的电路，而不是接近50Hz的低频)和直流(输出功率是直流，而不是交流)。开关电源的整流电路是直接通过二极管整流电路的交流电源和滤波电容C1得到直流电压UI，再由逆变器转换成高频交流方波脉冲电压。逆变器由高频变压器T隔离输出，并转化成相应的交流电压，再经过整顿和过滤成所需的直流输出电压U。2.2 高频开关电路小信号模型的建立在AC/DC或DC/DC 转换器的建模方法，被广泛应用于状态空间平均法。所谓的状态空间平均法是只先转换后平均，从不同拓扑结构的状态空间方程开始，经过平均小信号扰动线性化处理，得到了变换
22、器的稳态特性和动态小信号模型，如图2.1 和2.2所示。图2.1 BUCK型变换器电路结构图2.2 BUCK小信号模型由小信号模型可得，开环传递函数: 移相全桥变换器与BUCK变换器是不同的，移相全桥变换器的有效占空比为： 而在此变换器中存在着三种不同的扰动，使有效占空比 产生相对应的三种扰动。如图2.3 。图2.3 移相全桥变换器的小信号等效电路模型由等效电路得，移相全桥变换器控制输出传递函数： 其中, 的意义是负载甩流引起的原边电压损耗与负载电流的比值，乘以负载电流，再除以原边电压，这就是负载电流引起占空比损失。从上式中可以看出，由于负载电流对影响了有效占空比，减少了的低频增益。在主电路参
23、数设计中，必须控制最大占空比损失。2.3 主电路的选取 要选取合适的变换器结构，以满足开关电源的设计要求。在我们研究的几个变换器中，只有单端反激变换器、单端正激变换器、半桥变换器、全桥变换器和推挽式变换器满足上述要求，作为一个正激和反激变换器的磁滞回线的结果只工作在第一象限，总体效率低，推挽变换器存在直流偏磁问题，是不容易解决的，而全桥变换器的电路设计相对复杂，所以考虑在这次设计中选取半桥变换器。第3章 电源控制电路的设计3.1 开关电源的控制方式开关电源的设计是采用脉冲宽度调制方式，其基本原理是将220V的交流输入电压经过整流（UR）滤波后变为脉动直流电压，供给功率开关管作为动力电源。开关管
24、的基极或场效应晶体管的栅极由脉宽调制器的脉冲驱动。脉宽调制器由基准电压源、误差放大器、PWM比较器和锯齿波发生器组成。如图。图3.1 开关电源控制电路示意图开关电源的输出电压和基准电压进行比较、放大，然后将其差值送到脉宽调制器。脉宽调制的频率是不变的，当输出电压下降时，与基准电压比较的差值增加，经放大后输入到PWM比较器，加宽了脉冲宽度。宽脉冲经开关晶体管功率放大后，驱动高频变压器，使变压器一次电压升高，然后耦合到二次侧，经过二极管整流和电容滤波后，输出电压上升，反之亦然。设计脉宽调制要注意的是反馈信号的质量，反馈信号前沿要陡峭后沿要短触，设计时后沿要用斜坡校正，还要有误差补偿，各脉冲有一定的
25、时间间隔，保证脉宽调制的稳定性和可靠性。 图3.2 电压控制型开关电源原理图图3.2电压控制型开关电源原理图3.2 数字控制器的应用 在高频开关电源的设计中，PID数字控制器常常采用电压控制，经过采样A/D转换为输出电压，使之与已设定值比较，控制其输出的电压占空比，调制其占空比使电源输出电压处在设定值。在反馈控制中，提高了控制系统的性能和控制精度，控制系统是一种数字PID控制。其微分方程如下： （3.1）其中： U(t)一控制量 e(t)一系统的控制偏差 一 积分时间 一 微分时间 一 比例增益 计算机中使用的是数字PID控制器，也就是对方程（3.1）的离散化，令： u(t) （3.2） e(
26、t) （3.3） （3.4） （3.5）由以上公式可得差分方程： （3.6）式中： 积分系数 微分系数 相邻两次采样时刻的位置值之差为PID运算的输出量，即 （3.7）由式(36)可知： （3.8）由式(36)减(38），得： （3.9）将(式39)整理，可得式中：，3.3 开关电源控制的硬件设计 3.3.1电路调理设计对220伏的交流工频电网进行采样，首先要把此双极性电压经过处理转变成单极性电压，这样才能和单片机的电压相匹配。调理电路如下图3.3所示图3.3 调理电路示意图3.3.2主电路显示设计 一个单片机应用系统，作为人机交互的重要组成部分的显示设备就显得尤为重要。该系统运行显示设备显示
27、的运营商所需要的各种状态，为运营商控制设备处于良好的状态。传统显示设备主要是LED（发光二极管），它是成本低，配置灵活，控制简单，方便与MCU的接口。单芯片驱动LED显示的方法有很多，根据显示模式大致可分为静态显示和动态显示。静态显示是显示驱动电路具有输出锁存功能，单片机将显示的数据发送后，LED释放，直到有新的数据传送过来是使之显示。只有当前显示的数据改变时，数码管显示才会改变，否则，处于当前的稳定显示。LED静态显示时，其公共端直接接地或接电源，各段选线分别与I/O接口线相连。要显示字符，直接在I/O线发送相应的字段码。要显示新的数据，只有改变I/O口发送的字段码。（如要在数码管上显示数字
28、1，只要在I/O发送1的字段码即可）另一种方法动态显示。当数码管数目较多时，静态显示的I/O口不够用时，通常采用动态显示方式。LED动态显示是将所有的数码管的段选线并接在一起，用一个I/O接口控制，公共端不是直接接地或电源，而是通过相应的I/O接口线控制。这样多个数码管轮流显示相应的信息，一次循环完毕后，下一次循环又这样轮流显示，从计算机的角度看是一个一个地显示，但由于人的视觉暂留效应，只要循环的周期足够快，则看起来所有的数码管就都是一起显示的了。 使人看上去是稳定的。 利用单片机强大的IO扩展能力，本次设计采用PICl6F877单片机和移位寄存器芯片74HC595，目的是节省引脚，发挥单片机
29、的IO接口的扩展功能，实现数码管的静态显示，如图3.4所示。图3.4 显示模块图74HC595芯片是8位移位寄存器，可实现串入并出。寄存器的时钟输入SRCLK和单片机的SCK引脚相连，锁存信号RCLK与RA5相连。当SRCLK地电平出弄个低到高跳变时，串行输入数据移入寄存器。当RCLK的电平从低到高跳变时，寄存器的数据置入锁存器，锁存器输出到外部数码管。3.4 开关电源设计中的电磁干扰问题3.4.1开关电源中的主要干扰源在开关电源中，电磁干扰主要是由开关器件、非线性无源元件以及印制电路板的走线和元件布局不当引起的。开关管的负载是高频变压器的一次绕组，属于电感负载。电感负载的特点是电路在开通和关
30、断的瞬间将产生极大的反向电流，这种电流将在变压器一次绕组的两端引发浪涌剑锋电压。开关管在关断瞬间，由于一次绕组存在漏感，相当一部分电能不能传送到二次侧，因此这部分电能将在开关管集电极的极间电容、电阻间形成带有尖峰电压性质的高频振荡，并叠加在关断电压上，形成能量很大的尖峰电压。这个尖峰电压在开关管导通瞬间传导到电路的输出端，形成传导干扰。开关电源高频振荡传播的高频电能将形成电磁干扰。同样，脉冲电压器的一次、二次绕组在开关晶体管和电路电容的作用下，也将形成高频开关环路电流。这个环路电流将向空中辐射，形成辐射干扰。如果电路中的电容量不足，高频特性不好，或高频阻抗较高，则高频电流将以差模方式传导到交流
31、电源电路中，形成传导干扰。3.4.2电磁干扰的传播方式电磁干扰可分为辐射干扰和传导干扰两种。开关电源从用电电网中取得电能并将其转换为另一种特性的电能供给负载。同时，开关电源又是一种噪声的发源地，通过耦合通道对电网和其他用电设备进行干扰，而用电电网也载着各种非正弦波的干扰源进入开关电源。开关电源的工作频率如果不高，就为干扰源的耦合、受干扰的电气设备构成了多路输入、多路输出的通道网络。将这种网络分解为共模干扰和差模干扰来研究，是最合适的处理方法。但是，将耦合通道分为共模通道和差模通道有一定的局限性和难度。虽然能在电路上测量出共模数量和差模数量，但是不容易确定这两种模数是有哪个元器件产生的。3.4.
32、3电磁干扰抑制方法开关电源的传导干扰是由输入电源传播的，会对所有的电子设备产生严重的干扰。抑制传导干扰最有效的方法是在电路的输入、输出端加滤波器，还有加缓冲器、减少耦合回路、降低寄生振荡等方式。下面是一些新的抑制方法。（1） 频率调制控制法由于频率的变化而产生的干扰源的能量在开关频率下都集中在动态元器件上，要抑制这些动态元器件所产生的干扰频率，满足抑制EMI的标准，有一定的困难。开关频率、信号能量抑制是一种比较好的办法。能量调制分布在一个很宽的频带上，产生一系列的分立的边频带。这样将干扰频谱展开，干扰能量被分割成小段分布在各个频段上，经过频率调制，抑制开关电源的EMI被化解、吸收，使这一干扰源
33、能量减小。（2） 无源缓冲电路开关电源中的电磁干扰大多是由开关管产生的。其次，输出的整流二极管在导通时，其导通电流不仅将引起大量的开通损耗，还会产生大量的导通电磁干扰信号；在关断时，由于二极管极间电容的存在，同样产生电磁波信号。如果在电路上加进缓冲电路，不仅可以抑制二极管在开通和关断时的电磁干扰，而且具有电路简单、容易控制的特点，因而得到了广泛应用。但传统的缓冲电路结构复杂，很难控制，还可能产生高的电压、电流应力，对开关电源的使用寿命和工作可靠性造成不利。这种缓冲电路不能用于抑制电磁干扰。第4章 结论与展望4.1 对电子元器件损坏的原因和特征( 1 ) 在直流控制电路中, 往往采用直流接触器,
34、 其线圈在断开、导通时产生较高的感应电压, 使耐压级别比较低的可控硅和硅二极管击穿。可控硅和硅二极管承受的过电压能力相对较低。甚至比反向击穿电压值并不多，只有0.51秒，元素也可能损坏。实验结果表明，点接触二极管，在5毫安电流，耐压值的上限电压持续了一分钟，95击穿。 ( 2 ) 集成电路在外部电路电流增加, 产生浪涌冲击电流时, 因其内部电路短路产生极大电流而造成损坏。混合集成电路晶体管软引线用细铝丝或金丝, 直径只有(2.5 3 )或（10 （-5）m, 当电流密度大于108A / 时会熔化。 ( 3 ) 电子管，电容器和继电器等器件耐冲击能量为0.001 1 毫焦耳。二极管,三极管承受冲
35、击的能量仅为0.0001 0.01 毫焦耳。根据雷电灾害损失的统计，电子设备占80以上。( 4 ) 薄膜电容由于温度的变化、热冲击故障占到总损失的40的效率。薄膜电容微击穿的发展时间仅0.01 0.001 秒。电感元件( 包括变压器和电感线圈) 故障类型主要是由于绝缘体损伤而造成线间短路。4.2 可靠性措施探索可靠性是所有电子设备最基本的指标, 就不间断电源系统而言, 一般要求运行几万小时, 因此，应特别注意以下几点要求:( 1 ) 直接使用全桥整流。通过接入电感，进行电流功率补偿,整流设计要求的输入电压范围宽，一般在25范围内。电压变化大的地区要达到35%。( 2 ) 开关频率选择在5 0
36、kHz左右。由于高频整流管反向恢复较明显, 不宜将开关频率选得过高, 否则开关损耗明显增大, 使高频整流管工作条件恶化, 抗干扰能力减少。( 3 ) 尽量减少使用机电零件, 如继电器、电风扇等机电零件。这些机电零件的正常使用寿命非常短, 应尽量减少使用。必要使用时, 应采取相应的保护措施, 延长其使用寿命。例如，用温度传感器检测和控制冷却的工作状态;改善空气冷却空气流动模式; 改变为直接吹模式，寒冷的空气由风扇排出的热量，然后流过散热器，风扇工作环境室内温度，延长了生命。( 4 ) 控制部分采用高性能集成电路。用电耦合器件等比较娇嫩的器件时, 采用双层设计，可以提高可靠性。采用自动、手动转换和
37、调节部件时, 不允许超过安全范围和产生误操作。( 5) 接地线要求。要求可靠接地, 在出故障时为故障电流提供低阻回流通道。接地电流小于3 . 5 m A , 接地线截面积大于12mm 。(6) 过流、过压保护。当电流、电压超出设计规定的安全区限时, 要有相应的保护措施把输入电压、输出电压断开。( 7) 超温保护。高频开关电源工作在不间断状态时, 使用环境温度应给予注意, 超过规定温度时, 应断电保护。在选择元器件时, 应注意其温度极限, 选用耐温高的器件。( 8) 抗干扰措施。对于干扰, 信号线要离大功率电磁接触器、变压器等载有大电流的导线远一点。信号线要使用绞合线, 减少磁通量穿过信号线环路
38、的面积, 这样可以减小静电感应和分布电容引起的干扰。信号线进行等电位屏蔽。地线干扰要尽可能减小漏电流。组件要远离高温地方。选择适当的公共接地点, 前后级接地，应尽量不颠倒, 接地点最好选择在没有强磁场、强电场的地方。4.3 高频开关电源的发展趋势目前碳化硅( SiC) 材料制造半导体器件导通电阻只有硅器件的1 /200，将成为研究的热点。一旦碳化硅（SiC） 半导体器件能够实用化，将带来较大的变化。随着制造技术的进步发展，MOSFET 导通电阻降至5 m 以下，开关时间已小于20 ns，栅电荷只有20 nc，在逻辑电平下就可以驱动，大大降低在高频开关电源的传导损耗。作为高频开关电源的主电路功率
39、开关器件的基本要素之一，研究成果可以从根本上提高供电质量。变压器是组成高频开关电源主电路的重要的基本元器件，是未来的研究热点之一。目前高频铁氧体磁心已被广泛使用，但铁氧体固有的磁滞特性会在磁心复位时产生的磁滞损耗，影响效率提高，所以磁心技术研究亟待突破; 性能较好的新型平面变压器，能有效降低电源的体积，提高电源供电效率; 压电变压器则在电压较高而电流较小的高频开关电源的应用前景广阔。在目前世界各地提倡节能减排，发展低碳经济已成为世界经济发展的主要趋势。为了顺应这一趋势，高频开关电源，必须以高效率和绿色发展。高效使高频开关电源，以减少热量的产生，实现目标的高功率密度，效率也意味着降低功耗，具有很
40、高的经济和环保价值。4.4 总结 随着数字电路技术和计算机控制技术的发展及应用，高频开关电源进入了数字电源时代，且发展迅猛。数字化电源从功能的角度被定义为数字化控制的电源产品，提供控制、管理和检测等功能，可对整个电源回路进行检测和控制。参考文献1 张义芳.高频电子线路 M. 哈尔滨工业大学出版社,2009.7.2 赵同贺.新型开关电源典型电路设计与应用 M 机械工业出版社,2009.9.3 Souvik C，Somshubhra D A digital current mode control technique for DCDCconvertersJ，Applied Power Eleetr
41、onies Conference and Expostion，2005，1 05(2)：88589 14 刘选忠.实用电源技术手册：模块式电源分册 M 辽宁科学技术出版社,1999.1.5 刘胜利.高频开关电源实用新技术 M 机械工业出版社,2005.9.6 Stefan BaurleSingle Chip Delivers Low Power Off-Line Switching ConverterJ，Power Electronics Technology,IEEE Journal of Solid-State Circuits，2001，98(1 0)：25297 阎石.数字电子技术基础 M 高等教育出版社,1998.12.8 Lon，CKRMMacpherson，DEAn improved phase shifted bridge converter for high voltage applicationsJPower Electronics，Machines and Drives，2004，1 28(9)：8448499 李祖明.基于单片机控制的开关电源及设计 J 计算机与信息技术，2007，(17)：818210 康华光.电子技术基础. M 高等教育出版社, 2006.1.11 邱关源.电路 M 高等教育出版社,2006.5.- 18 -