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PCBPCBPCBPCB 布线经验布线经验经验经验 1 1、元器件被选择移动时，外廓框线过大，造成移动、显示、打印方面的错误。、元器件被选择移动时，外廓框线过大，造成移动、显示、打印方面的错误。*:p,W!L8 I6 R6 A原因：a.创建 PCB 库时,元器件没有建在原点（0，0）；7 Zh2 X+F/m8 Y,!7 a0 Ab.多次移动和旋转了元器件，元器件属性中隐藏的字符距离元器件过远。Z3 h4 5 b&e6 K,t(BR/a解决方法：a.重新在元器件编辑器终于原点（0，0）位置建元器件；.b+v!o$3 _b.选择显示元器件所有属性的隐藏字符，将距离过远的字符移近即可。%Q2 Q;F/v$:j4 P!N经验经验 2 2、焊盘的选择、焊盘的选择选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向以及 PCB 板材等因素，焊盘设定的主要原则如下：;W4 d#u-?.m2 T+wc.焊盘的孔径要根据元器件的引脚尺寸决定，原则是孔的尺寸比引脚直径大 0.2-0.4 毫米。在那电子|学习电了,d.圆形焊盘外径一般不小于(孔径+1.2)毫米。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取(孔径+1.0)毫米。当引脚距离较近时可使用椭圆形焊盘。e.单面焊盘（贴片元器件）的孔径定义为 0，焊盘和丝印在同一面。f.单面板的焊盘要尽量加大，以提高铜箔层的附着力和元器件焊接的可靠性。g.LAYOUT 时要注意原理图的引脚定义与封装的引脚定义是否一致，注意调整。如三极管：原理图中 pin number 为 e，b，c,而 PCB 板图中为 1，2，3。h.由于设计的需求，有时可能需要自己编辑软件没有预先提供的焊盘。l 对发热且受力较大、电流较大的焊盘（例如大的输出变压器引脚焊盘），可自行设计成“泪滴状”。按 S+P，点中你要加泪滴的铜皮，然后按 T+E 弹出你上面的对话框，勾上 All Pads 和Selected Objects 两项，按回车，OK。l 在两个较近距离焊盘之间走线时，可以考虑长短不对称的焊盘。我的梦想,电子入门学习,入门到精通 6 L5 Y.C-pS6 Y1 F)l 在遥控器中经常运用到按键式焊盘-梳状交叉焊盘。3 O2 r&k$V.P+O1 sl 用于板间连接的插槽接口处和邦定用金手指根据需要进行定义。经验经验 3 3、过孔、过孔-有通孔、盲孔、埋孔之分，使用时注意属性的定义。有通孔、盲孔、埋孔之分，使用时注意属性的定义。i.连线中过线孔太多，沉铜工艺稍有不慎就会埋下隐患。j.电源线、高频信号线以及其他易受干扰的信号线尽量少加或不加过孔。k.需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。我的梦想,电子入门学习,入门到精通:g%F$T5 I#U$&K6 X r+I经验经验 4 4、印刷电路板中经常需要加工一些异型孔。、印刷电路板中经常需要加工一些异型孔。若板内有异型孔，用 KEEPOUT 层画出一个与孔大小一样的填充区即可。异形孔的长/宽比例应2：1，宽度应1.0mm，否则，钻床在加工异型孔时极易断钻，造成加工困难。异形孔是否需要进行金属孔化，需要和加工厂进行沟通。在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,(d#vM!B&)a4 p#经验经验 5 5、导线宽度的设定：、导线宽度的设定：在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,4 x:t9 r%1 f8 b注：以下的设定主要是针对我们公司常用的应用电路，所有设定值范围仅为参考值。*w$j/g!A(M%N)_l.一般的数字信号线一般取 0.2-0.6mm。(1mm=0.0254mil)m.地线一般可选 1mm 宽度，地线最好是铺地处理。(40mil)n.各种电源线一般可选 0.5-1mm 宽度，印板上线宽和电流的关系大约是每毫米线宽允许通过 1安培的电流。(20-40mil)o.只要允许，还是尽可能用宽线尤其是电源线和地线。$G(c2 N-a-E4 D:O,p&a,1 hp.印制导线拐弯处一般取圆弧形或大于 90 度角的夹角，而直角或小于 90 度角夹角在高频电路中会影响电气性能。我们一般采用 135 度的夹角。q.单面板的走线宽度一定要尽可能的宽，尤其是焊盘与印制导线的连接处要尽可能的宽，以提高铜箔层的附着力和元器件焊接的可靠性。在那电子|学习电子|了解电子|电子信息|体验世界先进科技|5 F,i.e5 s r T*Ur.两个焊盘之间的连线，要避免用线条来重复放置，直接改变线条 WIDTH 即可。s.对于双面板（或六层板中走四层线）。电路板两面的线要互相垂直，以防止互相感应产主串扰。在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,;R*R;F1 r*V4 n#Y+h0 L,u;H/p%e在那电子,应用电子,模拟电子,数典型的焊盘直径和最大导线宽度的关系（仅供参考）焊盘直径(英寸Mil毫米)最大导线宽度(英寸Mil毫米）0040 40 1.0150015 15 0.380050 50 1.270020 20 0.50062 62 1.570025 25 0.630075 75 1.90025 25 0.630086 86 2.180040 40 1.0101001002.540040 40 1.0101251253.170050 50 1.2701501503.810075 75 1.901751754.4401001002.54经验经验 6 6、蛇形走线的作用、蛇形走线的作用t.延时补偿：高速数字 PCB 板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内，保证系统在同一周期内读取的数据的有效性(延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据)，一般要求延迟差不超过 1/4 时钟周期，单位长度的线延迟差也是固定的，延迟跟线宽、线长、铜厚、板层结构有关，但线过长会增大分布电容和分布电感，使信号质量下降。所以时钟 IC 引脚一般都接 RC端接，但蛇形走线并非起电感的作用，相反的，电感会使信号中的上升元中的高次谐波相移，造成信号质量恶化，所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍，信号的上升时间越小就越易受分布电容和分布电感的影响。例如计算机主板各部分信号对时序要求非常严格，所以必须对每种信号进行长度匹配，以满足足够的建立和保持时间。u.滤波电感：一般普通 PCB 板中，有时为提高电路的抗干扰能力，蛇形走线是一个分布参数的 LC 滤波器。我的梦想,电子入门学习,入门到精通(t3 K(l%d%g4 c!i H4 v.收音机天线的电感线圈。w.短而窄的蛇形走线可做保险丝。.com/&%e&g/o c!j3 经验经验 7 7、电源线的处理、电源线的处理在那电子|学习电子|了解电子|电子信息|体验世界先进科技|+h(1 w(e.U0 z%lx.电源线应尽量宽，尽量短。y.电源线宜采用分支结构，现实中，因受各种限制很难完全办到，但应尽力遵循。z.易受干扰的器件的电源最好单独分支，如果不能分支也要尽量排在电源的后端。经验经验 8 8、地线的处理、地线的处理aa.一般情况下要求共点地，现实中，因受各种限制很难完全办到，但应尽力遵循。在那电子|学习电子|了解电子|电子信息|体验世界先进科技|8 G3 _5&5 q-C9 d:3 Sbb.地线应尽量宽，最好使用大面积敷铜，这对接地点问题有相当大的改善。在那电子|学习电子|了解电子|电子信息|体验世界先进科技|$|7|#/E Q%ecc.印制板上若装有大电流器件，如继电器、指示灯、喇叭等，它们的地线最好要分开单独走，以减少地线上的噪声，这些大电流器件的地线应连到插件板和背板上的一个独立的地总线上去，而且这些独立的地线还应该与整个系统的接地点相连接。dd.合理布置电源滤波/退耦电容：一般在原理图中仅画出若干电源滤波/退耦电容，但未指出它们各自应接于何处。其实这些电容是为开关器件(门电路)或其它需要滤波/退耦的部件而设置的，布置这些电容就应尽量靠近这些元部件，离得太远就没有作用了。当电源滤波/退耦电容布置的合理时，接地点的问题就显得不那么明显。在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,*A U#w-G0|ee.设置敷铜-敷铜的主要作用是提高电路板的抗干扰能力，如果要对线路进行包导线或补泪滴，那么敷铜应该放在最后进行。敷铜时要注意以下几个方面。L大面积覆铜有实心填充和网格填充两种，两者差别不大，但一般采用网格填充。在那电子|学习电子|了解电子|电子信息|体验世界先进科技|!U%R(r!n3 V&k9*vl大面积覆铜要求距离板边大于 0.5mm。l单面板要尽量敷铜，尤其导线太细，而大面积的未布线区又没有设置敷铜，容易造成腐蚀不均匀。即当未布线区腐蚀完后，细导线很有可能腐蚀过头，或似断非断，或完全断。|体验世界先进科技|/9$b%经验经验 9 9、安全间距的设定、安全间距的设定我的梦想,电子入门学习,入门到精通.K;E;r*U*n-T在走线过程中不但要注意各类轴线的宽度，更要注意各类走线之间的安全间距。ff.数字电路中一般可设为 0.254 毫米（10mil），较空的板子可设为 0.3-0.5 毫米，较密的贴片板子可设为0.2-0.22 毫米。如果制造工艺许可还可以更小，这要和加工商沟通，但 0.1 毫米以下是绝对禁止的。 n,s%t d&s0 e;h0 s4 hgg.线宽与间距要匹配，一般为一比一。在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,#y/|!j(_6 hh.地线、电源线之间以及他们与其他数字信号线之间的安全间距要2倍于一般安全间距（0.5-1毫米）。如果可以电源线与其他线的间距尽量加大。ii.模拟电路的安全间距不小于电源线的安全间距，大功率器件的走线间距要加大，如果位置受限制，可在走线之间开槽，以避免爬电。在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,-l(x W1 t2 N:q/l*经验经验 1010、丝印层字符的整理、丝印层字符的整理jj.字符遮不能遮盖焊盘和 SMD 焊片，否则会给印制板的通断测试及元件的焊接带来不便。kk.字符的位置不要使安装者产生歧义，在位置受限制的情况下可以使用位置对应表格和箭头指示等办法。在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,0 a0 h3 X)f b,H?*x7 sll.除了元器件的标号以外，还要将一些管脚的序号、信号的名字、元器件的正负极等标出。mm.最后再放上印板名称、设计版本号、公司名称、文件首次加工日期、印板文件名、文件加工编号等信息。我的梦想,电子入门学习,入门到精通%1 S-Q)w,b8 0 h.n-hG,a5 Fnn.一般字符大小定义为 1.2-1.8 毫米；管脚的序号、信号的名字、元器件的正负极等定义为0.9-1.2 毫米；印板名称、设计版本号、公司名称、文件首次加工日期等定义为 1.5-4 毫米。oo.字符大小可以根据板子布局的疏密状况进行适当的调整。但如果字符设计的太小（不能小于 0.8 毫米），会造成丝网印刷的困难，使字符不够清晰。在那 电子|学习 电子|了解 电子|电子 信息|体验 世界先 进科技|5 W$U-I7经验经验 1111、印刷电路板上的各、印刷电路板上的各类膜要分清：类膜要分清：“膜”可分为元件面（或焊接面）阻焊膜（Top/Bottom Solder Mark）和元件面（或焊接面）助焊膜（Top/Bottom Paste Mark）两类。这两种膜是一种互补关系。在那电子,应用电子,模拟电子,数字电子,8 y!z$l3$l5?pp.在大电流电路设计时往往需要在铜箔走线上加焊锡以增加走线的横截面，此时就需要对相应层的阻焊膜的编辑。qq.对于有 BGA 的板，BGA 焊盘旁的过孔焊盘在元件面均须盖阻焊膜（Solder Mark layer）。经验经验 1212、多层板中要注意内层和中间层的区别。、多层板中要注意内层和中间层的区别。rr.中间层是指用于布线的中间板层，该层中布的是导线。ss.内层是指电源层或地线层，该层一般情况下不布线，它是由整片铜膜构成。tt.内层可以进行分割，分割出来的内层可以用来连接一些重要的线路，即可以提高抗干扰能力也可以对重要的电路起保护作用。在那电子|学习电子|了解电子|电子信息|体验世界先进科技|1.)V,S)z1 E#.x A经验经验 1313、类的概念、类的概念-所谓类就是指具有相同意义的单元组成的集合。所谓类就是指具有相同意义的单元组成的集合。uu.在电路板布线过程中，有些网络需要作特殊的处理：l一些重要的数据线为了避免电路板上其他组件的干扰，在布线时往往需要加大这些数据线和和其他组件间的安全间距。可以将这些数据线归成一个类，在设置自动布线安全间距规则时可以将这个类添加到规则中，并且适当加大安全间距，那么自动布线时，这个类中的所有数据线的安全间距都被加大。3 x$G+Z6 n1 l在电路板布线过程中，电源和接地线往往需要加粗，以确保连接的可靠性，可以将电源和接地线归为一类，在设置自动布线导线宽度（WidthConstraint）规则时，可以将这个类添加到规则中，并且适当加大导线宽度，那么自动布线时，这个类中的电源和接地线都会变宽。在那电子+A7 m#a(V3 m7 L+L4 Evv.对于一个大型的电路板，它上面有很多零件封装，还有成千上万条网络，很杂乱，利用类可以很方便的管理电路板。例如：l将电路板中的所有输入网络归类，在寻找某个输入网络时，只需在这个输入网络类里查找即可。.Z/Q#q*z;x8 q;4 o:Vl可以将电路板中的所有限压电阻归类，在寻找某个限压电阻时，只需在这个限压电阻类里查找即可。电阻电容封装选择电阻电容封装选择1.电阻电容的封装形式如何选择，有没有什么原则?比如,同样是 104 的电容有 0603、0805 的封装，同样是 10uF 电容有 3216，0805,3528 等封装形式，选择哪种封装形式比较合适呢?我看到的电路里常用电阻电容封装：电容：0.01uF 可能的封装有 0603、080510uF 的封装有 3216、3528、0805100uF 的有 7343320pF 封装：0603 或 0805电阻：4.7K、10k、330、33 既有 0603 又有 0805 封装请问怎么选择这些封装?2.有时候两个芯片的引脚(如芯片A的引脚1,芯片B的引脚2)可以直接相连，有时候引脚之间(如A-1 和 B-2)之间却要加上一片电阻，如 22 欧，请问这是为什么?这个电阻有什么作用?电阻阻值如何选择?3.藕合电容如何布置？有什么原则？是不是每个电源引脚布置一片 0.1uf？有时候看到 0.1uf和 10uf 联合起来使用，为什么?4.所谓 5V ttl 器件、5V cmos 器件是指什么意思?是不是说该器件电源接上 5V，其引脚输出或输入电平就是 5V ttl 或者 5v cmos?5.板子上要做两个串口，可不可以只用一块 MAX232 芯片?如果可以，用哪个型号的芯片?MAX3232C、MAX3232E 还是 MAX3232CSE?或者说这几个芯片哪个都可以6.看 PDIUSBD12 芯片手册，见到两个概念，不清楚：单地址/数据总线配置、多路地址/数据总线配置,请问这两者有什么区别7.protel99 中，电源和地的网络标号是不是肯定是全局的(即使我使用层次电路原理图绘图模式3:电路端口全局，网络标号局部)8.晶振起振电路电容好像一般为 22pF，这是不是经验值，像上下拉电阻取值一般为 4.7k10K9.usb 插座电路，有一个电容:0.01uF/2KV，有这么高的耐压电压电容吗？为什么在这里需要使用这么高的耐压电容10.DB9 插座究竟是 2 发送，3 接收还是 3 接收 2 发送，或者是由自己定义，无所谓12.何谓扇入、扇出、扇入系数及扇出系数13.高速的差分信号线具有速率高，好布线，信号完整性好等特点，请问何谓高速差分信号线?14.protel 99se 中，布线时，信号线、地线、电源线线宽一般是多少？有什么原则需要注意?15.TTL 电路和 cmos 电路有什么区别？什么时候使用 TTL 系列？什么时候使用 cmos 器件?一些回答：1.电阻电容的封装形式如何选择，有没有什么原则?比如,同样是 104 的电容有 0603、0805 的封装，同样是 10uF 电容有 3216，0805,3528 等封装形式，选择哪种封装形式比较合适呢?我看到的电路里常用电阻电容封装：电容：0.01uF 可能的封装有 0603、080510uF 的封装有 3216、3528、0805100uF 的有 7343320pF 封装：0603 或 0805电阻：4.7K、10k、330、33 既有 0603 又有 0805 封装请问怎么选择这些封装?答：选择合适的封装第一要看你的 PCB 空间，是不是可以放下这个器件。一般来说，封装大的器件会比较便宜，小封装的器件因为加工进度要高一点，有可能会贵一点，然后封装大的电容耐压值会比封装小的同容量电容耐压值高，这些都是要根据你实际的需要来选择的，另外，小封装的元器件对贴装要求会高一点，比如 SMT 机器的精度。如手机里面的电路板，因为空间有限，工作电压低，就可以选用 0402 的电阻和电容，而大容量的钽电容就多为 3216 等等大的封装2.有时候两个芯片的引脚(如芯片A的引脚1,芯片B的引脚2)可以直接相连，有时候引脚之间(如A-1 和 B-2)之间却要加上一片电阻，如 22 欧，请问这是为什么?这个电阻有什么作用?电阻阻值如何选择?答：这个电阻一般是串电阻，拿来做阻抗匹配的，当然也可以做降压用，用于 3.3V I/O 连接2.5V I/O 类似的应用上面。阻值的选择要认真看 Datasheet，来计算3.藕合电容如何布置？有什么原则？是不是每个电源引脚布置一片 0.1uf？有时候看到 0.1uf和 10uf 联合起来使用，为什么?答：电容靠近电源脚，这个问题可以参见http:/ Q 值。通常在数字电路设计中要真正做到阻抗匹配是比较困难的，原因有二：1、实际的印制板上连线的阻抗受到面积等设计方面的限制；2、数字电路的输入阻抗和输出阻抗不象模拟电路那样基本固定，而是一个非线性的东西。实际设计时，我们常用 22 到 33 欧姆的电阻，实践证明，在此范围内的电阻能够较好地抑制振铃。但是事物总是两面的，该电阻在抑制振铃的同时，也使得信号延时增加，所以通常只用在频率几兆到几十兆赫兹的场合。频率过低无此必要，而频率过高则此法的延时会严重影响信号传输。另外，该电阻也往往只用在对信号完整性要求比较高的信号线上，例如读写线等，而对于一般的地址线和数据线，由于芯片设计总有一个稳定时间和保持时间，所以即使有点振铃，只要真正发生读写的时刻已经在振铃以后，就无甚大影响。前面已经补充了一点，再补充一点：关于接地问题。接地是一个极其重要的问题，有时关系到设计的成败。首先要明确的是，所有的接地都不是理想的，在任何时候都具有分布电阻与分布电感，前者在信号频率较低时起作用，后者则在信号频率高时成为主要影响因素。由于上述分布参数的存在，信号在经过地线的时候，会产生压降以及磁场。若这些压降或磁场（以及由该磁场引起的感应电压）耦合到其它电路的输入，就可能会被放大（模拟电路中）或影响信号完整性（数字电路中）。所以，一般要求在设计时就考虑这些影响，有一个大致的原则如下：1、在频率较低的电路中（尤其是模拟电路或模数混合电路中的模拟部分），采用单点接地，即各级放大器的地线（包括电源线）分别接到电源输出端，成为星形连接，并且在这个星的节点上接一个大电容。这样做的目的是避免信号在地线上的压降耦合到其他放大器中。2、在模拟电路中（尤其是小信号电路）要避免出现地线环，因为环状的地线会产生感应电流，此电流造成的感应电势是许多干扰信号的来源。3、如果是单纯的数字电路（包括模数混合电路中的数字部分）且信号频率不高（一般不超过 10兆），可以共用一组电源与地线，但是必须注意每个芯片的退耦电容必须靠近芯片的电源与地引脚。4、在高速的数字电路（例如几十兆的信号频率）中，必须采取大面积接地，即采用 4 层以上的印制板，其中有一个单独的接地层。这样做的目的是给信号提供一个最短的返回路径。由于高速数字信号具有很高的谐波分量，所以此时地线与信号线之间构成的回路电感成为主要影响因素，信号的实际返回路径是紧贴在信号线下面的，这样构成的回路面积最小（从而电感最小）。大面积接地提供了这样的返回路径的可能性，而采用其他的接地方式均无法提供此返回路径。需要注意的是，要避免由于过孔或其他器件在接地平面上造成的绝缘区将信号的返回路径割断（地槽），若出现这种情况，情况会变得十分糟糕。5、高频模拟电路，也要采取大面积接地。但是由于此时的信号线要考虑阻抗匹配问题，所以情况更复杂一些，在这里就不展开了。PCBPCBPCBPCB 板设计敷铜线宽关系板设计敷铜线宽关系DC-DCDC-DCDC-DCDC-DC 升压稳压变换器设计升压稳压变换器设计设计任务：设计一个将 12V 升高到 24V 的 DC-DC 变换器。在电阻负载下，要求如下：输出电压 U0=24V。最大输出电流 I0max=1A。当输入 UI=1113V 变化时，电压调整率 SV2%（在 I0=1A 时）。当 I0 从 0 变化到 1A 时，负载调整率 SI5%（在 UI=12V 时）。要求该变换器的在满载时的效率70%。输出噪声纹波电压峰-峰值 U0PP1V（在 UI=12V，U0=24V，I0=1A 条件下）。要求该变换器具有过流保护功能，动作电流 I0(th)设定在 1.2A。设计方案分析1、DC-DC 升压变换器的工作原理DC-DC 功率变换器的种类很多。按照输入/输出电路是否隔离来分，可分为非隔离型和隔离型两大类。非隔离型的 DC-DC 变换器又可分为降压式、升压式、极性反转式等几种；隔离型的 DC-DC 变换器又可分为单端正激式、单端反激式、双端半桥、双端全桥等几种。下面主要讨论非隔离型升压式 DC-DC 变换器的工作原理。图 1（a）是升压式 DC-DC 变换器的主电路，它主要由功率开关管 VT、储能电感 L、滤波电容 C 和续流二极管 VD 组成。电路的工作原理是：当控制信号 Vi 为高电平时，开关管 VT 导通，能量从输入电源流入，储存于电感 L 中，由于 VT 导通时其饱和压降很小，所以二极管 D 反偏而截止，此时存储在滤波电容 C 中的能量释放给负载。当控制信号 Vi 为低电平时，开关管 VT 截止，由于电感 L 中的电流不能突变，它所产生的感应电势将阻止电流的减小，感应电势的极性是左负右正，使二极管 D 导通，此时存储在电感 L 中的能量经二极管 D 对滤波电容 C 充电，同时提供给负载。电路各点的工作波形如图 1（b）。V TDCR LLIU+_U0+_V iV iLitONTOFFTLPILVIttttLidiDiDidiLPILVILPILVIuoU0(a)D C-D C变换器主电路图(b)D C-D C变换器各点工作波形图 1 DC-DC 升压式变换器电路及工作波形2、DC-DC 升压变换器输入、输出电压的关系假定储能电感 L 充电回路的电阻很小，即时间常数很大，当开关管 VT 导通时，忽略管子的导通压降，通过电感 L 的电流近似是线性增加的。即：tLUIiI+=LVL，其中 ILV 是流过储能电感电流的最小值。在开关管 VT 导通结束时，流过电感 L 的电流为：ONLVLPTLUIII+=，iL 的增量为ONITLU。在开关管 VT关断时，续流二极管 D 导通，储能电感 L 两端的电压为dtdiLUUuLIL=0，所以流过储能电感 L 的电流为：tLUUIiILPL=0，当 开 关 管 VT 截 止 结 束 时，流 过 电 感 L 的 电 流 为：OFFILPLVLTLUUIIi=0，iL 的减少量为OFFITLUU0。在电路进入稳态后，储 能 电 感 L 中 的 电 流 在 开 关 管 导 通 期 间 的 增 量 应 等 于 在 开 关 管 截 止 期 间 的 减 量，即OFFIONITLUUTLU=0，所以：IIONIOFFUqUTTTUTTU=110，其中TTqON=。可见改变占空比大小，就可以获得所需要的电压值，由于占空比总是小于 1，所以输出电压总是大于输入电压。3、DC-DC 变换器稳压原理通过输出电压的关系式可以看出，在输入电压或负载变化，要保证输出电压保持稳定时，可以采用两种方案。第一可以维持开关管的截止时间 TOFF 不变，通过改变脉冲的频率 f 来维持输出电压 U0 的稳定，这便是脉冲频率调制（PFM）控制方式 DC-DC 变换器；第二可以保持脉冲的周期 T 不变，通过改变开关管的导通时间TON，即脉冲的占空比 q，以实现输出电压的稳定，这就是脉宽调制（PWM）控制方式 DC-DC 变换器。由于目前已经有各种型号的集成 PWM 控制器，所以 DC-DC 变换器普遍采用 PWM 控制方式。图 2 是 DC-DC 升压稳压变换器的原理图，它主要有取样电路、比较放大、PWM 控制器和 DC-DC 升压变换器组成。其稳压原理是，假如输入电压 UI 增大，则通过取样电阻将输出电压的变化（增大）采样，和基准电压相比较通过比较放大器输出信号去控制 PWM 控制器输出脉冲占空比 q 的变化（减小），结果可使输出电压保持稳定。反之，当输入电压减小时，PWM 控制器输出脉冲占空比 q 也自动变化（增大），输出电压仍能稳定。V TDCR LLIU+_U0+_V iLidiDi比 较放 大取 样R1R2参 考电 压脉 宽 调 制控 制 电 路图 2DC-DC 升压稳压电路的组成4、集成脉宽调制控制器 TL494 介绍TL494 集成电路内部电路如图 3 所示，它由振荡器、D 触发器、死区时间比较器、PWM 比较器、两个误差放大器、5V 基准电压源和两个驱动三极管等组成。当 TL494 正常工作时，输出脉冲的频率取决于 5 脚和 6脚所接的电容和电阻，表达式为TTCfR1.1，在电容 CT 两端形成的是锯齿波，该锯齿波同时加给死区时间控制比较器和 PWM 比较器，死区时间控制比较器根据 4 脚所设置的电压大小输出脉冲的死区宽度，利用该脚可以设计电源的软启动电路、欠压或过压电路等。输出调制脉冲宽度是由电容 CT 端的正向锯齿波和 3、4 脚输入的两个控制信号综合比较后确定的。当外接控制信号电压大于 5 脚电压时，9、10 脚输出脉冲为低电平（设 9、10 脚为跟随器输出接法），所以随着输入控制信号幅值的增加，TL494 输出脉冲占空比减小。13脚为输出脉冲模式控制端，当该端为高电平时，两路脉冲输出分别有触发器的Q和Q端控制，两路信号输出互补，即推挽输出，此时 PWM 脉冲输出频率为振荡器频率的一半，最大占空比为 48%。若 13 脚接地，触发器控制不起作用，两路输出脉冲相同，其频率与振荡器频率相同，最大占空比为 96%，为了增大驱动电流的能力，一般使用时可将两路并联输出。TL494 内部包含两个误差放大器，若两个误差放大器的反相输入端 2、15 脚的参考电位一定，当它们的同相输入端电位升高时，输出脉冲的宽度变窄；反之脉冲宽度变宽。所以一般将两个误差放大器的同相和反相输入端分别接到基准信号和反馈信号，使系统完成闭环控制，实现控制对象的稳定。在实际使用中，常利用 TL494内部基准电源向外提供+5V 基准参考电压，再通过电阻分压网络给误差放大器提供基准电位。振 荡 器死 区 时 间比 较 器PW M比 较 器10.1 2V0.7V0.7m A触 发 器QQC P&11基 准 源5.0V地65R tC t4A1误 差 放 大 器123A2误 差 放 大 器1 51 671 41 2T1T21 01 1981 3图 3TL494 集成脉宽控制器内部电路图TL494 的推荐工作条件见表 1。表 1TL494 推荐工作条件项 目 名 称最小值典型值最大值单位电源电压7.01540V集电极输出电压3040V集电极输出电流（每只晶体管）200mA放大器输入电压-0.3UCC-2.0V进入反馈断电流0.3mA基准源输出电流10mA定时电阻1.830500k定时电容0.000470.00110F振荡频率1.040300kHz主要单元电路设计1、DC-DC 升压变换器主回路设计该升压电路结构选择图 1 所示的电路。该变换电路设计主要是确定关键元件：输出滤波电容 C、电感 L、开关管 VT 和二极管 D。输出滤波电容的选择假如输出滤波电容 C 必须在 VT 导通的 TON 期间供给全部负载电流，设在 TON 期间 C 上的电压降U0，U0 为要求的纹波电压。则00UTICON，又因为TUUUTION00=，所以0000)(UUfUUICI，选择开关频率等于 50KHz，在本设计给定的条件及要求下，计算输出滤波电容的值为：10F，实际选择 100F/50V 的电容。储能电感的选择根据电路的工作波形，电感电流包括直流平均值和纹波分量两部分。假若忽略电路的内部损耗，则变换器的输出能量和变换器的输入能量相等，即00IUIUII=，所以LVOFFIIITTIUUII=000，即从电源取出的平均电流也就是流入电感的平均电流。电感电流的纹波分量是三角波，在 TON 期间，电流的增量为LTUIONI=+；在 TOFF 期间，电流将下降，其减少量为LTUUIOFFI)(0=；在稳态下，II=+。在选择I 时，一般要求电感的峰值电流不大于其最大平均电流的 20%，以免使电感饱和；同时流过电感中的电流最小值也应大于或等于零。实际设计时，选择电感电流的增量IONIILTUI4.1=，所以0200200004.1)(4.1)(4.1IUfUUUUfUIUUUUITULIIIIIIONI，在开关频率选择 50kHz 和给定的条件及要求下，计算电感量为 42H，实际选择 100H/2A 的电感。电感可以买成品也可自己绕制。开关管的选择开关管 VT 在电路中承受的最大电压是 U0，考虑到输入电压波动和电感的反峰尖刺电压的影响，所以开关管的最大电压应满足1.11.2U0。实际在选定开关管时，管子的最大允许工作电压值还应留有充分的余地，一般选择（23）1.11.2U0。开关管的最大允许工作电流，一般选择（23）II。开关管的选择，主要考虑开关管驱动电路要简单、开关频率要高、导通电阻要小等。本设计选择 N 沟道功率场效应管 IRF3205，该器件的 VDSM=55V，导通电阻仅为 8m，IDM=110A，完全满足设计要求。续流二极管的选择在电路中二极管最大反向电压为 U0，流过的电流是输入电流 II，所以在选择二极管时，管子的额定电压和额定电流都要留有充分大的余地。另外选择续流二极管时还要求导通电阻要小，开关频率要高，一般要选用肖特基二极管和快恢复二极管。本设计选用 MBR10100CT，其最大方向工作电压为 100V，最大正向工作电流为 10A，完全满足设计要求。2、DC-DC 变换器控制电路设计DC-DC 变换器控制电路选用集成 PWM 控制器 TL494 构成，调制脉冲的频率选择 50kHz，选择振荡电容 CT为 1000pF，电阻 RT 为 22k即可满足要求。脉冲采用单端输出方式，将 13 脚接地，为了提高驱动能力，从内部三极管的集电极输出，并将两路并联，即将 8、11 脚并联接电源（即输入电压 UI），9、10 脚并联，该端即为脉冲输出端。为了保证输出电压 U0 稳定，要引入负反馈，即通过取样电阻 R1、R2、RP1 将输出电压反馈到 TL494 内部误差放大器的同相输入端（1 脚），误差放大器的反相输入端（2 脚）接一参考电压，图中由电阻 R3、R4、RP2 组成；当输出电压增高时，反馈信号和参考电压比较后，误差放大器的输出增大，结果使输出脉冲的宽度变窄，开关管的导通时间变短，输出电压将保持稳定。图中连接在误差放大器 2 脚和 3 脚之间的电阻和电容是构成 PID 调节器，目的是改善系统的动态特性。在给定参数下，调节 RP2 使 15 脚电位等于 2.2V，然后调节 RP1 即可调节输出电压值。过流保护电路可以利用 TL494 内部另一误差放大器实现。图中电流取样电阻选择 1/2W 的精密电阻，两端并联一高频滤波电容，误差放大器的反相端（15 脚）接电压等于 2.2V 的基准电压，电流取样电阻上的电压输入误差放大器的同相输入端（16 脚），当电流大于 1.2A 时，16 脚电压大于 15 脚电压，误差放大器输出增大，TL494 输出脉冲宽度变窄，输出电压减小，则起到限流作用。+T L4 9 4R tC t2 2kC10.1u FC2R1R2R p1R3R4R p2R5R6R7R8R9D WLDV TC oC3C4RR LU o1 0k1k4 7 00.0 1u F13 0 0k1 01 2V/1W5.1k5 0k1 0k5.1k1M4 7k0.1uCt 1000P FIU+_0.0 1u1 281 191 01 61 511 43 25671 34图 4DC-DC 升压稳压电路四、系统安装与调试1、首先将由 TL494 组成的控制电路按图 4 在面包板上插接或在实验板上焊接起来（此时主回路先不接入）。2、检查无误后，假如+12V 电源。1 脚和 16 脚通过电阻接地，用示波器观察 9、10 脚连接点的输出脉冲的波形，由于反馈信号没有引入，此时输出脉冲信号的脉宽最大；测量脉冲信号的频率是否为 50kHz；同时调节电位器 RP2，使 15 脚电位等于 2.2V。3、上述控制电路调试正确后，将 DC-DC 升压变换器主回路接入，在负载 RL 情况下，接通输入 12V 直流电源，调节电位器 RP1，使输出电压 U0 等于 24V。4、将电阻为 50/100W 的可变电阻接入到变换器的输出端，调节电阻大小，使输出电流大小等于 1A，然后分别对变换器的性能指标进行测试。5、过流保护测试。当逐渐增大输出电流时，用示波器观察 PWM 控制器输出脉冲的变化情况，同时测量输出电压的变化。整流桥桥式整流工作原理整流桥桥式整流工作原理整流桥有多种方法可以用整流二极管将交流电转换为直流电，包括半波整流、全波整流以及桥式整流等。整流桥，就是将桥式整流的四个二极管封装在一起，只引出四个引脚。四个引脚中，两个直流输出端标有或，两个交流输入端有标记。应用整流桥到电路中，主要考虑它的最大工作电流和最大反向电压。图一整流桥（桥式整流）工作原理图二各类整流桥（有些整流桥上有一个孔，是加装散热器用的）这款电源的整流桥部分采用了一体式的整流桥，整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电，通常电源中采用的整流桥除了这种单颗集成式的还有采用四颗二极管实现的，它们的原理完全相同作用就是整流，把交流电变为直流电。实质上就是把 4 个硅二极管接成桥式整流电路之后封装在一起用塑料包装起来，引出 4 个脚，其中 2 个脚接交流电源，用符号表示，2 个脚是直流输出，用+-表示。特点是方便小巧。不占地方。规格型号一般直接用参数表示：50 伏 1 安，100 伏 5 安等等。如果你要使用整流桥，选择的时候留点余量，例如要做 12 伏 2 安培输出的整流电源，就可以选择 25 伏 5 安培的桥。选择整流桥要考虑整流电路和工作电压.整流桥堆整流桥堆一般用在全波整流电路中，它又分为全桥与半桥。全桥是由 4 只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的，图是其外形。全桥的正向电流有 0.5A、1A、1.5A、2A、2.5A、3A、5A、10A、20A、35A、50A 等多种规格，耐压值（最高反向电压）有 25V、50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、800V、1000V 等多种规格。常用的国产全桥有佑风 YF 系列，进口全桥有 ST、IR 等。整流桥命名规则一般整流桥命名中有 3 个数字,第一个数字代表额定电流,A;后两个数字代表额电压(数字*100),V如:KBL410 即 4A，1000VRS507 即 5A，700V整流这一个术语，它是通过二极管的单向导通原理来完成工作的，通俗的来说二极管它是正向导通和反向截止，也