ＰＣＢ版设计在电源开关的应用

王政霏　李　勇

一、绪 论

开关电源被誉为高效节能型电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品 。

供开关电源使用的元件也获得长足发展.MOS功率开关管(MOSFET),肖特基二极管(SBD),超快恢复二极管(SRD),等新材料正被广泛采用.所有这些,都为开关电源的推广与普及提供了必要的条件

开关电源是近几年电源市场的焦点之一，它最大的优点是大幅度缩小变压器的体积和重量，这样就缩小了整个系统的体积和重量。

PCB版的制作也成为电路的一大发展。使用Protel 99SE软件设计电子电路。方便又适用。

Protel 99SE是在以往Protel 版本的基础上引进多项新技术而研发的一个以独特的设计管理和协作技术为核心的全方位印刷电路板设计系统。该系统具有易学实用，功能完善，性能好等特点。对电子工程师和电子爱好者都具有很大的吸引力，也许不久将成为设计者不可少的必备工具。

二、 开关电源的控制原理

目前生产的开关电源大多脉宽调制方式,少数采用脉冲频率市制或混合调制方式.下面对开关电源控制方式及脉宽调制的基本原理简要介绍。

无工频变压器开关电源的控制方式,大致有以下三种:

（1）脉冲宽度调制方式，简称脉宽调制式，基特点是固定开关频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比。因开关周期也是固定的，这就为设计滤波电路提供了方便。其缺点是功率开关管最小导通时间的限制，对输出电压不能作宽范围调节。另外输出端一般要接假负载。以防止空载时输出电压升高。目前，集成开关电源大多采用PWM方式。

（2）脉冲频率调制方式，简称脉频调制式。它是将脉冲宽度固定，通过改变开关频率来调节占空比的。在电路设计上要用固定脉宽发生器来代替脉宽调制中的锯齿波发生器，并利用电压/频率转换器改变频率。其稳压原理是:当输出电压V0升高时，控制器输出信号的脉冲宽度不变而周期变长，使占空比减小，V0降低PFM式开关电源的输出电压调节范围很宽，输出毅可不接假负载。

PWM方式和PFM方式的调制波形分别如图1.2.1(a)(b)所示。

Tp表示脉冲宽度，T代表周期。从中很容易看出二者的区别。但它们也有共同之处:(1)均采用时间比率控制的稳压原理，无论是改变Tp还是T，最终调节的都是脉冲占空比，尽管采用的方式不同，但控制目标一致，可谓殊途同归。(2)当负载由轻变重，或者输入电压从高变低时，分别通过增加脉宽，升高频率的方法，使输出电压保持稳定。

（3）混合调制方式，是指脉冲宽度与开关频率均不固定，彼此都能改变的方式，它属于PWM和PFM的混合方式。由于Tp和T均可单独调节，因此占空比调节范围最宽，适合制作供实验室使用的输出电压可以宽范围调节的开关电源。

三、 PCB版的设计

Protel99SE是在以往Protel版本的基础上引进多顶新技术而研发的一个以独特的设计管理和协作技术为核心的全方位印刷电路板设计系统。该系统具有易学实用，功能完善，接口多，兼容性强，开放性好等特点。它不仅能自动进行从设想到完成的设计处理，而且给用户提供了一整套管理整个设计方案和设计组的能力。对电子工程师和电子爱好者来说都有很大的吸引力，也成为设计者不可少的必备工具。

利用Protel99SE软件创建一个设计数据库。在设计数据库中建立新文档，然后制作模版。最终绘制的电路图如下:

对原理图进行ERC，最终生成电路板板面图。

参考文献：

[1] 《Protel 99原理图与PCB设计教程》 胡烨 姚鹏翼 陈明等编著

[2] 《Protel 99 入门与提高》高鹏安涛寇怀成编著

[3] 《电子电路设计师Protel 99》完全手册 四川电子音像出版社

[4] 沙占友．单片开关电源技术讲座[J]．电源技术应用，2000,3(8)～(12)