我們都知道，今天的處理器耗電很大，因?yàn)樾酒嫌袔装偃f個(gè)有源器件，其耗電累加起來也就不得了。

但我的朋友又披露了另一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)字：他設(shè)計(jì)的典型電路板上有約30個(gè)獨(dú)立的電源網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)都有不同的標(biāo)稱電源電壓、精度以及調(diào)整率；在有些情況下，這些標(biāo)稱電壓只相差十分之幾伏。再則，每個(gè)電源網(wǎng)需要有自己的穩(wěn)壓器以及一系列去耦電容器，以便控制從近乎直流直至幾百千赫帶寬內(nèi)的旁路阻抗。設(shè)計(jì)師必須分析并實(shí)現(xiàn)每個(gè)電源網(wǎng)絡(luò)的供電與返回路徑，以及大量的PCB板走線。在最終設(shè)計(jì)中，直流電源子系統(tǒng)的走線與電容器要占去電路板面積的一大部分。設(shè)計(jì)師必須精心建立所有這些因素的模型，以確保電流路徑得當(dāng)，以及IR壓降很小。在達(dá)到這些電流電平時(shí)，這可不是件簡單的工作。

然而，高質(zhì)量電源子系統(tǒng)與其配電系統(tǒng)之間卻存在一個(gè)難題。盡管供電在任何系統(tǒng)中都是一種不可或缺的功能，但它卻無法獲得用戶的直接贊賞或認(rèn)同。用戶需要的是額外的特性、功能和性能；供電被看作設(shè)計(jì)中固有的部分。增加特性有利于營銷宣傳，并獲得更多的利潤，而電源網(wǎng)絡(luò)的元件成本和占板面積卻沒有這些好處。事實(shí)上，有些人會(huì)把電源子系統(tǒng)占用的電路板面積看作沒有意義的負(fù)擔(dān)，就像財(cái)務(wù)部門或郵件收發(fā)室一樣。

我希望，你作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)師或電路設(shè)計(jì)師能對(duì)物料清單上的元器件的選擇產(chǎn)生重大影響。我的這位朋友指出，為最大限度地減小電源網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)，你可以做幾件基本工作。首先，要幫助電源子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師開發(fā)設(shè)計(jì)一組基本的穩(wěn)壓器（可以使用線性穩(wěn)壓或開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)），這樣，你就可以在電路板上重用這些設(shè)計(jì)。為了使這項(xiàng)工作有價(jià)值，你還應(yīng)該根據(jù)每一個(gè)標(biāo)稱電壓來平衡電流負(fù)載，使之處于同一范圍內(nèi)，因?yàn)槟阏也坏揭环N經(jīng)濟(jì)實(shí)惠設(shè)計(jì)能支持10mA和1A兩種負(fù)載。

其次，你還必須律已。面對(duì)浩瀚的IC世界，切忌貪婪心態(tài)。要選擇那些共同使用標(biāo)稱電壓較少的元件。要努力尋找符合數(shù)據(jù)表規(guī)格的部件，盡管其電源調(diào)整率為5%，因?yàn)楦鼑?yán)格的規(guī)格會(huì)限制電源的靈活性。要使用標(biāo)準(zhǔn)的多輸出電源的電壓組合（最好來自多個(gè)廠家），這樣就可以成對(duì)地選擇不同的輸出電流和調(diào)整率，以支持多個(gè)IC，而不是僅僅支持一兩個(gè)IC。

你要在兩個(gè)方面進(jìn)行權(quán)衡：一方面是你想選用最合適的IC，另一方面你在了解其獨(dú)特的電源要求時(shí)電源網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的影響后想獲得所需的特點(diǎn)與功能。換句話說，你要做工程師們經(jīng)常做的折衷工作（這些工作有時(shí)一目了然，但一般都難以定奪）：權(quán)衡優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)折衷方案作出評(píng)判，努力達(dá)到能滿足市場要求的功率、價(jià)格和性能最佳點(diǎn)。

【摘要】廣播電視傳輸發(fā)射機(jī)房UPS電源系統(tǒng)，能否實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定的運(yùn)行，直接影響著廣播電視傳輸發(fā)射機(jī)房播放的質(zhì)量。而如何提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量，成為當(dāng)前該領(lǐng)域共同關(guān)注的問題。本文對(duì)UPS電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作出了深入探討，最后對(duì)廣播電視傳輸發(fā)射機(jī)房UPS的使用與維護(hù)進(jìn)行了綜合論述。

【關(guān)鍵詞】廣播電視；傳輸發(fā)射機(jī)房；UPS電源系統(tǒng)；設(shè)計(jì)與應(yīng)用

1UPS電源

UPS不間斷電源輸出的電壓，主要穩(wěn)定在220V或者380V。因此，在實(shí)際的供電過程中，當(dāng)電壓出現(xiàn)變化的情況下，為了保證設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)UPS電源可在此情況下繼續(xù)維持供電。而后備式UPS為單變換型UPS電源，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，其逆變器在電壓穩(wěn)定下，處于非正常工作狀態(tài)。外電源要想持續(xù)進(jìn)行供電，就需要借助交流旁線路進(jìn)行。此外，后備式不間斷電源供電質(zhì)量較差，一旦電壓發(fā)生相應(yīng)的變化，其輸出電壓會(huì)隨之發(fā)生變化，難以對(duì)外界的電網(wǎng)進(jìn)行有效的隔離。在線式不間斷電源為雙變型，外電正常蓄電池組進(jìn)行自動(dòng)充電，同時(shí)借助逆變器為設(shè)備提供持續(xù)的供電，以此來保證設(shè)備穩(wěn)定的運(yùn)行。由于在線式不間斷電源的逆變器能夠始終保持著穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，致使其更好地對(duì)外界干擾進(jìn)行消除，通過當(dāng)前這種方式，成功地實(shí)現(xiàn)了供電的質(zhì)量。

2UPS電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)房UPS系統(tǒng)時(shí)，設(shè)計(jì)者要樹立正確的設(shè)計(jì)意識(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行其相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，提高UPS設(shè)計(jì)的合理性。尤其在市電接入電源設(shè)計(jì)過程中，相關(guān)設(shè)計(jì)者必須結(jié)合實(shí)際情況，參照相關(guān)實(shí)施細(xì)則，以此來保證其設(shè)計(jì)符合實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。如若設(shè)計(jì)中選用1路專線，形成獨(dú)立的低壓回路?；诋?dāng)前這種情況下，為了保證設(shè)計(jì)的合理性，此時(shí)要設(shè)計(jì)1臺(tái)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，選用低回路。此外，要想U(xiǎn)PS電源的精度得到基本保障，則盡可能地選擇Ⅲ類輸入電壓。一般情況下，UPS放電能力要達(dá)到1h以上，當(dāng)外部電源中斷后，UPS電源能夠?yàn)橄嚓P(guān)設(shè)備提供足夠的電能支持，以此來保證設(shè)備工作時(shí)間持續(xù)1h以上，確保設(shè)備處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。2.2設(shè)計(jì)方案。（1）電容量設(shè)計(jì)：廣播電視傳輸發(fā)射機(jī)房在接收和發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，大致分為三個(gè)部分內(nèi)容：①FM廣播發(fā)射設(shè)備與微波信號(hào)接收設(shè)備；②電視發(fā)射設(shè)備；③日常使用設(shè)備。根據(jù)每一個(gè)負(fù)載的額定功率，并將其進(jìn)行累加，以此來計(jì)算出總的功率?；诓糠衷O(shè)備來講，要想得到其額定系數(shù)，則需要啟動(dòng)其電流的數(shù)值方可實(shí)現(xiàn)。并根據(jù)每一部分的負(fù)載總量，對(duì)UPS容量進(jìn)行計(jì)算：CUPS=Cload/0.75，在此公式中，Cups為UPS容量（kVA）；Cload為負(fù)載容量（kVA）是UPS額定容量的75%。一般情況下，而蓄電池組放電量的80％為其使用壽命。此時(shí)需要對(duì)負(fù)載容量的單位進(jìn)行換算，把kW換成kVA。而啟動(dòng)設(shè)備過程中，一般會(huì)受到?jīng)_擊電流。此時(shí)系統(tǒng)的負(fù)載率將達(dá)到75％左右。如果超過75％的情況下，則表明系統(tǒng)會(huì)獲得較高的系統(tǒng)效率。因此在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求及上述的情況，需要3路UPS進(jìn)行供電設(shè)置。（2）UPS供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)：在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，無論是高壓供電、還是低壓供電，都必須嚴(yán)格執(zhí)行其行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，按照其基本規(guī)范開展相關(guān)設(shè)計(jì)工作。尤其在二級(jí)播出負(fù)荷設(shè)計(jì)過程中，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求，需要設(shè)置兩個(gè)以上獨(dú)立低壓回路，同時(shí)要具備手動(dòng)、或者自動(dòng)互投功能。對(duì)于電視發(fā)射臺(tái)的發(fā)射控制裝備、以及信號(hào)源設(shè)備而言，為了能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的高效性，盡可能地選擇不間斷電源供電。與此同時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)負(fù)荷的工作時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，將UPS電池組后備時(shí)間設(shè)置在30min以上，使其達(dá)到相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。2.3接地防雷。廣播電視傳輸發(fā)射機(jī)房所在區(qū)域一般地質(zhì)較為復(fù)雜，多為山區(qū)地帶。尤其近些年來，其發(fā)射設(shè)備，尤其供配電系統(tǒng)受到雷擊危害較為嚴(yán)重。為了能夠更好地保護(hù)這些設(shè)備，則需要結(jié)合實(shí)際情況，就要做好相應(yīng)的避雷措施。集中體現(xiàn)在以下內(nèi)容：在廣播電視系統(tǒng)當(dāng)中，接地防雷系統(tǒng)作為關(guān)鍵部分，因此要給予接地設(shè)計(jì)足夠的重視，尤其在具體的設(shè)計(jì)過程中，一旦因設(shè)計(jì)不當(dāng)而引發(fā)相應(yīng)的設(shè)計(jì)問題，例如接地不良、發(fā)生雷電現(xiàn)象等，都將會(huì)影響著發(fā)射機(jī)房的安全。甚至嚴(yán)重的情況下，會(huì)引發(fā)不必要的安全事故。因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員必須提高設(shè)計(jì)意識(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)展開設(shè)計(jì)，重點(diǎn)把控接地防雷系統(tǒng)環(huán)節(jié)，保證其設(shè)計(jì)的科學(xué)性與合理性。同時(shí)，還需要進(jìn)行防雷接地與兩套地網(wǎng)設(shè)置。除此之外，必須保證防雷接地電阻、及電源接地電阻不大于3Ω。此外，需將防浪涌設(shè)備安裝在機(jī)房的UPS輸出配電柜中，以此來保護(hù)其相關(guān)設(shè)備。

1設(shè)計(jì)思路

隨著電子設(shè)備對(duì)電源系統(tǒng)要求的日益提高，研究廉價(jià)的具有監(jiān)視、管理供電電源功能的開關(guān)電源愈來愈顯得必要。本文在綜合考慮電源各種技術(shù)性能和對(duì)自身的安全要求以及開關(guān)電源性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出了一種新型實(shí)用的帶有過電壓檢測和保護(hù)裝置的智能化電源。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）實(shí)際了對(duì)過電壓的檢測，并能記錄每次過電壓的瞬時(shí)值和峰值，可啟動(dòng)備用電源供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)電子電路的保護(hù)作用。

（2）具有抗沖擊能力強(qiáng)、使用壽命長、帶液晶屏數(shù)字監(jiān)視的特點(diǎn)，同時(shí)通過RS485通信接口與管理計(jì)算機(jī)通訊能實(shí)現(xiàn)“透明”電源的工作和保護(hù)等功能。

（3）能實(shí)時(shí)顯示輸出電壓、電流的大小，過電壓的次數(shù)、大小以及必要的參數(shù)設(shè)置信息。

（4）通過接口與后臺(tái)或遠(yuǎn)端PC機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。

1IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電路的基本要求

1）實(shí)際導(dǎo)通時(shí)柵極偏壓一般選12～15V為宜；而柵極負(fù)偏置電壓可使IGBT可靠關(guān)斷，一般負(fù)偏置電壓選－5V為宜。在實(shí)際應(yīng)用中為防止柵極驅(qū)動(dòng)電路出現(xiàn)高壓尖峰，最好在柵射之間并接兩只反向串聯(lián)的穩(wěn)壓二極管。

2）考慮到開通期間內(nèi)部MOSFET產(chǎn)生Mill－er效應(yīng)，要用大電流驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極的輸入電容進(jìn)行快速充放電，以保證驅(qū)動(dòng)信號(hào)有足夠陡峭的上升、下降沿，加快開關(guān)速度，從而使IGBT的開關(guān)損耗盡量小。

3）選擇合適的柵極串聯(lián)電阻（一般為10Ω左右）和合適的柵射并聯(lián)電阻（一般為數(shù)百歐姆），以保證動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)效果和防靜電效果。根據(jù)以上要求，可設(shè)計(jì)出如圖1所示的半橋LC串聯(lián)諧振充電電源的IGBT驅(qū)動(dòng)電路原理圖?？紤]到多數(shù)芯片難以承受20V及以上的電源電壓，所以驅(qū)動(dòng)電源Vo采用18V。二極管V79將其拆分為＋12．9V和－5．1V，前者是維持IGBT導(dǎo)通的電壓，后者用于IGBT關(guān)斷的負(fù)電壓保護(hù)。光耦TLP350將PWM弱電信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)電路且實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，而驅(qū)動(dòng)器TC4422A可為IGBT模塊提供較高開關(guān)頻率下的動(dòng)態(tài)大電流開關(guān)信號(hào)，其輸出端口串聯(lián)的電容C65可以進(jìn)一步加快開關(guān)速度。應(yīng)注意一個(gè)IGBT模塊有兩個(gè)相同單管，所以實(shí)際需要兩路不共地的18V穩(wěn)壓電源；另外IGBT柵射極之間的510Ω并聯(lián)電阻應(yīng)該直接焊裝在其管腳上（未在圖中畫出），而且最好在管腳上并聯(lián)焊裝一個(gè)1N4733和1N4744（反向串聯(lián)）穩(wěn)壓二極管，以保護(hù)IGBT的柵極。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

在變換器的LC輸出端接入兩個(gè)2W／200Ω的電阻進(jìn)行靜態(tài)測試。實(shí)驗(yàn)中使用的儀器為：Agi－lent54833A型示波器，10073D低壓探頭。示波器置于AC檔對(duì)輸出電壓紋波進(jìn)行觀測，波形如圖5所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，輸出紋波可以基本保持在±10mV以內(nèi)，滿足設(shè)計(jì)要求。此后對(duì)反激變換器電路板與IGBT模塊驅(qū)動(dòng)電路板進(jìn)行對(duì)接聯(lián)調(diào)。觀察了IGBT柵極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，IGBT在開通時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓接近13V，而在其關(guān)斷時(shí)間內(nèi)電壓接近5V。這主要是電路中的光耦和大電流驅(qū)動(dòng)器本身內(nèi)部的晶體管對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓有所消耗（即管壓降）造成的，故不可能完全達(dá)到18V供電電源的水平。

摘要：介紹了一種用TOPSwitch器件設(shè)計(jì)的新穎單端正激式電源電路。詳細(xì)分析了其電路設(shè)計(jì)方法，給出了主要參數(shù)的計(jì)算及實(shí)驗(yàn)波形。

關(guān)鍵詞：三端離線PWM開關(guān)；正激變換器；高頻變壓器設(shè)計(jì)

引言

TOPSwitch是美國功率集成公司（PI）于20世紀(jì)90年代中期推出的新型高頻開關(guān)電源芯片，是三端離線PWM開關(guān)（ThreeterminalofflinePWMSwitch）的縮寫。它將開關(guān)電源中最重要的兩個(gè)部分——PWM控制集成電路和功率開關(guān)管MOSFET集成在一塊芯片上，構(gòu)成PWM/MOSFET合二為一集成芯片，使外部電路簡化，其工作頻率高達(dá)100kHz，交流輸入電壓85～265V，AC/DC轉(zhuǎn)換效率高達(dá)90％。對(duì)200W以下的開關(guān)電源，采用TOPSwitch作為主功率器件與其他電路相比，體積小、重量輕，自我保護(hù)功能齊全，從而降低了開關(guān)電源設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，是一種簡捷的SMPS（SwitchModePowerSupply）設(shè)計(jì)方案。

TOPSwitch系列可在降壓型，升壓型，正激式和反激式等變換電路中使用。但是，在現(xiàn)有的參考文獻(xiàn)以及PI公司提供的設(shè)計(jì)手冊中，所介紹的都是用TOPSwitch制作單端反激式開關(guān)電源的設(shè)計(jì)方法。反激式變換器一般有兩種工作方式：完全能量轉(zhuǎn)換（電感電流不連續(xù)）和不完全能量轉(zhuǎn)換（電感電流連續(xù)）。這兩種工作方式的小信號(hào)傳遞函數(shù)是截然不同的，動(dòng)態(tài)分析時(shí)要做不同的處理。實(shí)際上當(dāng)變換器輸入電壓在一個(gè)較大范圍發(fā)生變化，和（或者）負(fù)載電流在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，必然跨越兩種工作方式，因此，常要求反激式變換器在完全能量和不完全能量轉(zhuǎn)換方式下都能穩(wěn)定工作。但是，要求同一個(gè)電路能實(shí)現(xiàn)從一種工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N工作方式，在設(shè)計(jì)上是較為困難的。而且，作為單片開關(guān)電源的核心部件高頻變壓器的設(shè)計(jì)，由于反激式變換器中的變壓器兼有儲(chǔ)能、限流、隔離的作用，在設(shè)計(jì)上要比正激式變換器中的高頻變壓器困難，對(duì)于初學(xué)者來說很難掌握。筆者采用TOP225Y設(shè)計(jì)了一種單端正激式開關(guān)電源電路，實(shí)驗(yàn)證明該電路是切實(shí)可行的。下面介紹其工作原理與設(shè)計(jì)方法，以供探討。

1TOPSwitch系列應(yīng)用于單端正激變換器中存在的問題

經(jīng)查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，在基于ZigBee技術(shù)的太陽能光伏電池組件遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的采集電路通常由獨(dú)立的DC－DC電源模塊供電．DC－DC電源模塊負(fù)責(zé)把光伏電池組件輸出的電能轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)采集電路需要的電源［1－3］．但是采用獨(dú)立的DC/DC模塊進(jìn)行供電具有一定的弊端，首先它會(huì)增大了電路板的尺寸，其次會(huì)增加研發(fā)成本，最后諧波的干擾也會(huì)增大很多［4］．鑒于上述問題，本文研究了基于太陽能光伏電池模塊的微芯片電源電路．該電路巧妙利用CC2530芯片中A/D變換采集的電壓、電流數(shù)據(jù)，通過芯片中MCU分析比較產(chǎn)生PWM波，通過PWM控制電路中的VMOS調(diào)整管，使其輸出為5V左右的電壓，然后再通過AMS1117穩(wěn)壓芯片得到3．3V穩(wěn)定工作電壓．本文提出的供電電路設(shè)計(jì)有自適應(yīng)和寬動(dòng)態(tài)特性．因?yàn)樘柲芄夥M件輸出的直流電壓在一天中變化很大，如果用多級(jí)穩(wěn)壓模塊級(jí)聯(lián)，則電源電路的效率低、能耗大，該電源電路通過脈寬調(diào)制和模擬穩(wěn)壓混合模式實(shí)現(xiàn)了對(duì)寬動(dòng)態(tài)范圍輸入電壓的自適應(yīng)穩(wěn)壓，并具有能耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)［5－6］．

1硬件部分

1．1CC2530參數(shù)CC2530集ZigBeeRF前端、微控制器和內(nèi)存為一體，CC2530采用8位MCU(8051)，256kB可編程閃存和8kBRAM，并包括A/D轉(zhuǎn)換器，AES－128協(xié)同處理器，定時(shí)器，32kHz晶振的睡眠模式定時(shí)器，掉電檢測電路，上電復(fù)位電路和21個(gè)I/O端口，功能可以滿足大部分的研發(fā)需求［7］．CC2530框圖如圖1所示．CC2530芯片用0．18μmCMOS的制作工藝，CC2530在接收以及發(fā)送模式時(shí)，電流消耗都小于30mA和40mA，工作電流為20mA，是一款功耗低、集成度非常大的芯片［8］．1．2電路結(jié)構(gòu)及工作原理基于光伏太陽能電池組件的微芯片電源電路結(jié)構(gòu)，如圖2所示，電源電路大體用微處理器CC2530，光電耦合器，VMOS開關(guān)管T1，電阻R1、R2組成的電壓采樣電路，電阻R3以及電容C1構(gòu)成的延時(shí)電路，3．3V穩(wěn)壓模塊AMS1117等部分構(gòu)成．額定輸出電壓24V的太陽能光伏電池組件，在太陽輻射能量最小可以接近0V輸出，最大可以高于24V．由于AMS1117穩(wěn)壓模塊的輸入電壓不能超過15V，承受不住超過15V的太陽能光伏組件直接供電．為了保證電路板的安全，在此設(shè)計(jì)中通過使用VMOS管(T1)來調(diào)整太高的直流電壓，以確保AMS1117穩(wěn)壓模塊的輸入電壓可以在設(shè)定范圍內(nèi)改變，保證AMS1117穩(wěn)壓模塊安全穩(wěn)定的工作．本設(shè)計(jì)中VMOS管T1一定要在開關(guān)狀態(tài)下工作［9］．同時(shí)為了提高電路的效率，通過設(shè)置VMOS管T1的輸出電壓為5V，從而最大限度地降低了AMS1117穩(wěn)壓模塊的輸入電壓，從而減少了全部電源電路的直流能耗，使整個(gè)裝置的發(fā)熱也減少了很多．如圖2，由R1和R2組成的分壓電路連接著太陽能光伏組件輸出端，用于電壓采樣．假設(shè)太陽能光伏組件的輸出電壓為US，由R1、R2組成的分壓電路的輸入電壓設(shè)為Ui．由于Ui=US，則分壓電路的輸出電壓Uof為:Uof=R2R1+R2Ui=R2R1+R2US(1)考慮到CC2530的A/D變換器，它的輸入電壓為0～1V，此設(shè)計(jì)中取樣電路分壓比設(shè)置為:Uof=US/30(2)由CC2530的A/D通道采集電壓數(shù)據(jù)后，發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，該數(shù)據(jù)同時(shí)也是控制PWM占空比的依據(jù)．CC2530通過內(nèi)部定時(shí)器生成PWM波然后由P0．4輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)光耦器件．因?yàn)樵陔娐分蠺1的三個(gè)電極工作時(shí)的電壓都高于CC2530的安全電壓，所以CC2530的P0．4端口與VMOS管T1的柵極直接相連．如圖2，本電路中CC2530通過光耦隔離連接到T1柵極．PWM信號(hào)通過光耦驅(qū)動(dòng)VMOS管T1，在太陽能電源輸出電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，PWM信號(hào)占空比會(huì)發(fā)生變化，可以通過這個(gè)變化來調(diào)整AMS1117輸入電壓，包括調(diào)整VMOS管T1的輸出電壓，以確保AMS1117輸入電壓在設(shè)定的范圍內(nèi)變化［10］．太陽能光伏電池組件突然對(duì)電路供電時(shí)，考慮到CC2530初始化要一定時(shí)間，不能立即產(chǎn)生PWM信號(hào)，AMS1117穩(wěn)壓模塊突然通過太高的電壓，有可能發(fā)生危險(xiǎn)，所以增加設(shè)計(jì)了RC延時(shí)電路，以及電源電路輸入端加裝保險(xiǎn)絲來減少芯片發(fā)生故障時(shí)的損失，同時(shí)CC2530在獨(dú)自復(fù)位時(shí)，可能會(huì)有危險(xiǎn)，所以在此設(shè)計(jì)中采用CC2530與RC延時(shí)電路聯(lián)動(dòng)復(fù)位機(jī)制．

2軟件設(shè)計(jì)

本電路設(shè)計(jì)中CC2530芯片既承擔(dān)了數(shù)據(jù)通信及組網(wǎng)的任務(wù)，還承擔(dān)了控制電源輸出電壓的任務(wù)，程序設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵．筆者在ZigBee協(xié)議的研究基礎(chǔ)上，對(duì)CC2530通信應(yīng)用程序模塊、組網(wǎng)程序模塊、電源控制模塊等進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，使通信、組網(wǎng)、電源管理等程序模塊協(xié)同工作．鑒于此，在電源控制程序模塊設(shè)計(jì)中，控制PWM的時(shí)用定時(shí)器來進(jìn)行中斷，就是用定時(shí)器的中斷服務(wù)來生成PWM信號(hào)，保證PWM波不受其它程序的干擾．在選擇CC2530定時(shí)器時(shí)，由于Time2是Mac定時(shí)器，Time1、Time3、Time4可以用，Time2不能用．此設(shè)計(jì)中用Time1定時(shí)器來產(chǎn)生PWM波，通過設(shè)置T1CTL0寄存器、T1CTL2寄存器、T1CTL寄存器、T1CC0H和T1CC0L寄存器、T1CC2H和T1CC2L寄存器，即可輸出PWM波．在T1控制寄存器里，對(duì)應(yīng)選項(xiàng)要設(shè)定成輸出對(duì)照方式，T1CC0H和T1CC0L設(shè)定成適合的固定的數(shù)值，T1CC2L與T1CC2H的數(shù)值就由A/D變換器得出的值來確定，以上過程流程如圖3．由圖3可知，PWM波占空比是通過A/D變換得出的結(jié)果來調(diào)節(jié)的．此設(shè)計(jì)中，PWM波的周期是通過T1CC0確定的，T1CC2來確定占空比．

3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

摘要：汽車電子中的電源接口發(fā)揮車輛的啟動(dòng)功能，為了提高啟動(dòng)效率和電子系統(tǒng)的抗干擾性，在電源接口設(shè)計(jì)中要設(shè)置防護(hù)電路?；趯?duì)電源接口常見干擾的分析，本文提出了電源結(jié)構(gòu)的防護(hù)電路設(shè)計(jì)方法，在滿足車輛的啟動(dòng)要求基礎(chǔ)上，防止各類干擾因素對(duì)整個(gè)電子系統(tǒng)造成過大影響，提高電子系統(tǒng)的運(yùn)行壽命。

關(guān)鍵詞：汽車電子；電源接口；防護(hù)

電路在汽車電子系統(tǒng)的運(yùn)行中，電源接口將直接決定電子系統(tǒng)是否運(yùn)行，所以電源結(jié)構(gòu)需要具備極高的運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性。在車輛的運(yùn)行中，結(jié)構(gòu)線路中會(huì)出現(xiàn)很多電流干擾，尤其是在車輛的啟動(dòng)階段，電子線路中會(huì)產(chǎn)生涌流，這類電流對(duì)系統(tǒng)造成的影響和干擾最大，所以在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行中，要采取合理方法消除這些干擾對(duì)系統(tǒng)造成的影響。

1汽車電子中的電源接口常見干擾類型

電源接口的常見干擾包括電流涌流、電路過壓和電池反向電流等，這些干擾類型對(duì)電源接口的影響效果如下：1.1電流涌流。電流涌流通常發(fā)生在車輛的啟動(dòng)階段，車輛未啟動(dòng)階段，電子系統(tǒng)不運(yùn)行，在啟動(dòng)過程中，都可視作各線路中突然產(chǎn)生電流。在這一過程中，電流產(chǎn)生的涌流對(duì)電路造成的影響很大，尤其是一些敏感線路，各線路產(chǎn)生的電磁場會(huì)在敏感電路中產(chǎn)生電流，降低了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量[1]。另外這類涌流通常伴隨著系統(tǒng)中產(chǎn)生過電壓和過電流，對(duì)整個(gè)電子系統(tǒng)造成過大影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)舸╇娐废到y(tǒng)中的一些精密電子器件，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)無法運(yùn)行。1.2電路過壓。在電源接口的運(yùn)行中，當(dāng)電子系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性不足時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電路過壓問題，該問題發(fā)生后，容易擊穿電子系統(tǒng)中的電子器件，導(dǎo)致車輛的電子系統(tǒng)無法運(yùn)行。另外在車輛啟動(dòng)后，發(fā)電機(jī)成為主要供電設(shè)備，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交變電流，容易對(duì)電子線路中的其余系統(tǒng)造成影響。由于發(fā)電機(jī)運(yùn)行后產(chǎn)生的電壓高于蓄電池，會(huì)產(chǎn)生過電壓問題。車輛運(yùn)行中的供電系統(tǒng)原理圖如圖1。從中可以看出，在發(fā)電機(jī)運(yùn)行后，產(chǎn)生的電流容易對(duì)蓄電池和起重機(jī)造成影響，產(chǎn)生的過電壓會(huì)降低蓄電池的運(yùn)行壽命。1.3電池反向電流。從上文中可以發(fā)現(xiàn)，在汽車的運(yùn)行中，主要以發(fā)電機(jī)為汽車的電源，當(dāng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓過大時(shí)，會(huì)在電路中產(chǎn)生電池反向電流，雖然蓄電池在運(yùn)行中能夠發(fā)揮一定的電容作用，并依托發(fā)電機(jī)充電，但是當(dāng)反向電流過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電路的運(yùn)行效率下降。另外在當(dāng)前的汽車中，起動(dòng)機(jī)的額定電壓較小，與蓄電池的工作電壓相同，當(dāng)出現(xiàn)電池反向電流現(xiàn)象時(shí)，通常意味著發(fā)電機(jī)的電壓高于蓄電池電壓，容易導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)損壞，導(dǎo)致車輛無法啟動(dòng)。

2汽車電子中的電源接口防護(hù)電路設(shè)計(jì)方法

設(shè)計(jì)工程人員面臨許多挑戰(zhàn)，其中之一就是為不斷發(fā)展的中等功率（每板<100W）桌面、數(shù)據(jù)通訊及電信系統(tǒng)提供低電壓配電架構(gòu)。最新硅產(chǎn)品的工作電壓正逐漸步入1.0V～2.5V的范圍。在計(jì)算機(jī)與電信系統(tǒng)中，每個(gè)電路板上都必須實(shí)現(xiàn)dc電源總線隔離，而其中的典型電源解決方案主要由昂貴的多種系列單輸出隔離式dc/dc電源模塊組成。

跨多種應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員具有類似的需求以及對(duì)傾向于采用dc/dc電源模塊的要求。最經(jīng)常提到是對(duì)更薄厚度、更小面積、更高效率及更大功率密度[1]等特性的需求。新一代dc/dc電源模塊應(yīng)運(yùn)而生，正開始步入市場以滿足上述要求。這些雙輸出和三輸出隔離式模塊運(yùn)行于標(biāo)準(zhǔn)的-48V局端電源中，可提供3W～100W的功率。它們包括輸出電壓最低達(dá)1.0V的模塊及最高輸出電流達(dá)30A的模塊。

尺寸

系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員為在更小空間中實(shí)現(xiàn)更高性能的信號(hào)處理電路，所面臨的競爭挑戰(zhàn)日益激烈。先進(jìn)的DSP與ASIC有助于提供此功能，但需要更多電壓較低的電源軌，并需具備高精度排序與調(diào)節(jié)。通過減少實(shí)施電力系統(tǒng)所需的整體模塊數(shù)，最新的多輸出電源模塊滿足了這一要求。

描述模塊效率面積（平方英寸）成本(1千/年)

多個(gè)單輸出隔離式模塊33W效率單輸出3.3V/9A89.0%3.742.38美元

摘要：單片開關(guān)電源是國際上90年代才開始流行的新型開關(guān)電源芯片。本文闡述其快速設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：單片開關(guān)電源快速設(shè)計(jì)

TOPSwithⅡ

TheWayofQuickDesignforSinglechipSwitchingPowerSupplyAbctract:Threeendssinglechipswitchingpowersupplyisnewtypeswitchingpowersupplycorewhichhasbeenpopularsince1990.Thispaperintroducesquickdesignforsinglechipswitchingpowersupply.

Keywords:Singlechipswitchingpowersupply,Quickdesign,TopswithⅡ

在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關(guān)電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當(dāng)而造成資源的浪費(fèi)。然而，這并非易事。原因之一是單片開關(guān)電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號(hào)，即使采用同一種封裝的不同型號(hào)，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時(shí)，不僅要知道設(shè)計(jì)的輸出功率PO，還必須預(yù)先確定開關(guān)電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個(gè)特征參數(shù)只有在設(shè)計(jì)安裝好開關(guān)電源時(shí)才能測出來，在設(shè)計(jì)之前它們是未知的。

在設(shè)計(jì)開關(guān)電源時(shí)，首先面臨的問題是如何選擇合適的單片開關(guān)電源芯片，既能滿足要求，又不因選型不當(dāng)而造成資源的浪費(fèi)。然而，這并非易事。原因之一是單片開關(guān)電源現(xiàn)已形成四大系列、近70種型號(hào)，即使采用同一種封裝的不同型號(hào)，其輸出功率也各不相同；原因之二是選擇芯片時(shí)，不僅要知道設(shè)計(jì)的輸出功率PO，還必須預(yù)先確定開關(guān)電源的效率η和芯片的功率損耗PD，而后兩個(gè)特征參數(shù)只有在設(shè)計(jì)安裝好開關(guān)電源時(shí)才能測出來，在設(shè)計(jì)之前它們是未知的。

下面重點(diǎn)介紹利用TOPSwitch－II系列單片開關(guān)電源的功率損耗（PD）與電源效率（η）、輸出功率（PO）關(guān)系曲線，快速選擇芯片的方法，可圓滿解決上述難題。在設(shè)計(jì)前，只要根據(jù)預(yù)期的輸出功率和電源效率值，即可從曲線上查出最合適的單片開關(guān)電源型號(hào)及功率損耗值，這不僅簡化了設(shè)計(jì)，還為選擇散熱器提

η/％(Uimin=85V)

1TOPSwitch－II的PD與η、PO關(guān)系曲線

TOPSwitch－II系列的交流輸入電壓分寬范圍輸入（亦稱通用輸入），固定輸入（也叫單一電壓輸入）兩種情況。二者的交流輸入電壓分別為Ui=85V～265V，230V±15％。

1．1寬范圍輸入時(shí)PD與η，PO的關(guān)系曲線