74系列集成电路大致可分为6大类Word文档下载推荐.docx
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芯片内的许多电路都作了改进,使开关电源的设计更加容易。
本文应用的TOP224P是TOPSWitch-Ⅱ系列中的芯片。
2 TOP224P芯片简介
2.1 管脚介绍
该芯片由漏极端、控制端、源极端三个管脚组成。
漏极端(DRAIN脚)与输出MOSFET漏极连接。
启动时,提供内部偏置电流,控制端(CONTROL脚)控制输出占空比,是误差放大器和反馈电流的输入端。
正常工作时,由内部并联稳压器提供内部偏置电流,也可以作电流旁路和自动启动/补偿电路电容的接点,源极端(SOURCE脚)和输出MOSFET的源极连接,也是开关电源初级电路的公共点和参考点。
2.2 芯片内部工作原理介绍
芯片内部工作原理框图如图1所示。
该芯片由MOSFET.PWM控制器、高压启动电路环路补偿和故障保护电路等部分组成。
具体工作过程如下:
在控制端环路振荡电路的控制下,漏极端有电流输入芯片提供开环输入,该输入通过并联稳压运放误差放大器时,由控制端进行闭环调整,改变IFB,经PWM控制MOSFET的输出占空比,最后达到动态平衡。
图1 芯片内部工作原理框图
2.3 芯片功能特点介绍
TOP224P是一个自编置、自保护的电流--占空比线性控制转换器。
由于采用CMOS工艺,转换效率与采用双集成电路和分立元件相比,偏置电流大大减少,省去了用于电流传导和提供启动偏置电流的外接电阻。
在正常工作时,内部MOSFET输出脉冲的占空比随着CONTROL脚电流的增加而线性减少。
TOP224P通过高压电流源的接通和断开,使控制电压VC保持在4.7-5.7V之间。
芯片内部电压都取自具有温度补偿的带隙基准电压,能产生可微调的温度补偿电流源,用来精确地调节振荡的频率和MOSFET的栅极驱动电流。
振荡器额定频率选为100KHz,可降低EMI,提高电源的效率。
栅极驱动电流可逐周限流微调,从而提高精度。
此外,该芯片还有关断/自动重新启动、过热保护等自身保护功能。
3 TOP224P在双路输出开关电源设计中的应用
3.1 开关电源电路及工作原理
以+5V、+12V、20W双路输出开关电源为例,电路图如图2所示。
图2 20W双路输出开关电源电路图
交流电源电压经BR1整流和C1滤波后,产生高压直流电压加至变压器T1和初级线圈一端,变压器初级线圈另一端接TOP224P。
用VR1和D1来箝位变压器漏电感引脚的脉冲前沿尖峰。
通过D3、C9、L3、C10整流滤波,再由7812稳压块进行稳压后,直接得到+12V输出电压。
变压器次级线圈通过D2、C2、L1、C3整流滤波后,产生+5V直流输出电压。
R2、VR2组成一稳压电路,提高负载调整能力。
次级线圈T1-4两端电压经D4、C4整流滤波,提供TOP224P所需的偏置电压。
L2、G、C8可以减弱由变压器原端线圈和原端到副端等效容性阻抗产生的高压开关波形引起的共模电流。
L2、C6组成电磁干扰滤波器,减弱由变压器原端梯形电流的基波和高次谐波干扰产生的差模电流。
C5、R3与控制端阻抗ZC设置自启动周期。
3.2 开关电源电路主要元件选择
1)开关芯片的选择
TOPSwitceh-Ⅱ系列芯片的选择参考表,如表1所示。
表1 芯片选择参考表
根据输出功率的要求应选择TOP223P或TOP224P,现选择TOP224P。
2)高压变压器的选择
变压器原端线圈T1-1电感量依照输出功率选择,20W输出功率、50%占空比时,Lmax=630μH,
对于+5V输出电压的副线圈T1-3和原端线圈T1-1的匝数比:
其中Vmax=200V(VR1的稳压值的200V),V0=+5V,Dmax=50%,故线圈匝数比为40。
副端线圈T1-4的匝数和线径与副线圈T1-3一致。
对于+12V输出电压的副线圈T1-2,其线径与T1-3一致,匝数和T1-1匝数比:
其中V0应比+12V至少大2V。
3)VR1的选择
VR1要有足够的功率,在大电流输出的条件下,VR1的峰值电压应比反向输出电压高30V-80V,这里选择P6KE200,峰值电压为287V。
4)其它重要元件的选择
5)自启动周期的选择
自启动周期的计算公式:
T=8×
(2πRC)=16π(R3+Zc)C5,其中,典型值Zc=15
,芯片控制振荡频率f=100KHz,故R3=6.2
C5=47μF。
4 开关电源输出纹波的抑制
开关电源存在输出纹波大,电磁干扰强等不足,严重影响了开关电源的广泛应用。
在图2电路中,C9、L3,C10和C2、L1、C3分别用来抑制来自超高频和高频噪声;
U2,TOP224P组成有源低频滤波器,用来抑制输出交流噪声;
C7、C8组成共模干扰滤波器,用来抑制寄生参数的共模噪声。
在三种滤波器的共同作用下,使开关电源的输出纹波由原来的340mV降为30mV,进一步扩大了开关电源的应用。
5 结束语
本文应用TOP224P设计了双路输出开关电源,该电源不仅具有效率高,输出电压纹波小,带负载能力强、成本低、设计电路简单等特点,而且还具有温度补偿、逐周限流、过热保护、自动重新启动等功能。
该开关电源已在GDJ-100型称重控制器中得到应用,电源工作稳定,可靠性强,具有实用和推广价值。
教你四大绝招集成主板优化攻略
集成主板通常指那些在主板上直接集成了显卡、声卡或网卡等部件的主板,其中以集成显卡为重要特征。
虽然集成主板并不是主流产品,但它以较低的价格及安装的简便性还是在主板市场占有一席之地。
集成主板上的显卡、声卡、网卡等部份由于要占用大量系统资源,所以它的性能与非集成主板相比要差许多,这也是集成主板不能成为主流产品的重要原因。
尽管集成主板性能不是很高,但我们可以通过合理的设置与优化在一定程度上来提高它的性能。
一、优化BIOS设置提高显示性能
显示性能是集成主板发挥性能最主要的瓶径,尤其是在运行3D游戏等考验显卡性能的程序时,集成显卡就会暴露出自己的缺点。
而BIOS的设置与集成显卡的性能关系密切,留意并调校好以下几个BlOS选项就能为集成显卡带来更高的性能和稳定性。
1、AGP
Date
Rote
对于一般的主板,其显卡的AGP速率越高越好,但对集成显卡却未必是这样,因为目前的集成显卡只会用AGP通道传送少量指令数据,真正吃带宽的图形数据早已走“显示核心一内存”专用通道.所以AGP速率的高低不会成为集成显卡的性能瓶颈,但过高的AGP速率却会给系统带来不稳定的因素.所以建议还是保持默认值为好。
2、AGP
Fast
Write
Fast
Wrtte是快速写入的意思,这个选项能提高集成显卡的性能.但它也可能有负作用,对系统的稳定性有一定影响。
根据使用经验,目前很多的集成显卡都能正常使用Fast
Write选项。
3、Grapphic
Window
WR
Combine
这个选项在基于SiS芯片组的集成主板比较多见,它可以起到优化图形系统的读\写性能,对集成显卡的性能有一定的提升,因此建议大家开启此选项。
4、Video
BIOS
Cacheble
它的作用是决定是否将VGA
BIOS和RAM缓冲指至内存的某个地址段,虽然开启后能提高一些集成显卡的性能,可一旦有程序向该地址段写入数据,电脑就会出现死机现象。
所以建议关闭该选项.因为Video
Cachable给集成显卡性能的提高很有限.但却给电脑带来了不稳定的隐患。
5、AGP
Aperture
Size
AGP
Size选项的含义是AGP有效空间的大小,即划拔内存为显存的大小。
显存容量如何分配一直是集成主板使用者左右为难的问题,显存容量划大了,内存容量就会减少,影响整体性能,显存容量划小了,对显卡的性能又有影响。
应根据自己机器的内存容量来确定,通过实际使用,AGP
Size
选项在64MB显存和128MB显存下,一般的应用性能差别并不明显。
实际上,64MB的显存即可满足多数新型集成显卡的需求,而类似sis630这类几年前的集成显卡仅需16MB的显存。
Intel芯片组集成显卡有自己的一套显存分配法。
早期Intel的整合显卡无须人工调整显存容量,而是自动分配,后来Intel又为Intel
Extreme
Graphics及其后续产品加入了“分级显存”功能,所谓分级显存就是“额定内存+动态显存”。
额定内存规定了显存的最小分配值,当最小分配值不够用时,就会向操作系统请求更多的内存划为显存(动态显存)。
所以,如果你不怎么玩大型游戏的话,那么尽可以将额定显存设置得小一些(如1MB),这既能满足游戏的需求,又能节省不少的内存。
反之,最好将“额定显存”设为8MB以上,这虽会浪费一些内存.但却能获得更好的游戏兼容性。
另外,显存划拔的大小与内存大小密切相关(Intel
81X等集成主板除外),如果你的内存为
256MB,建议设置显存容量为64MB以内,如果你的内存为
128MB以,建议设置显存容量为32MB以内。
二、集成显卡也超频
独立显卡超频很多玩家都试过,集成显卡也可以通过超频的方法来提高其性能,集成显卡超频无须进行任何软硬跳线设置,只要修改Windows注册表或用专门的显卡超频软件就可以完成。
由于修改注册表需要一定专业知识,并且比较麻烦,而显卡超频软件使用简单,效果也比较好,所以它是玩家的首选。
PowerStrip就是一款通用的显卡超频软件。
安装完成后运行PowerStrip,会出现一个对话框,显示出显卡和显示器的型号、刷新率定义是按照标准设置还是自定义、是否在启动时运行DDC以检查即插即用的显示器等信息。
然后单击“OK”按钮,PowerStrip便会驻留在内存中,并在任务栏显示工作图标。
右击该图标,会弹出PowerStrip的工作主莱单,然后选中“Performance
profiles-
Configure...”。
软件会根据你所使用的图形芯片类型弹出一个对话框,最顶端就标示该显卡的显示芯片类型。
在“Engine
Clock”下面的框里是当前显卡的核心工作频率,在“Memory
Clock”下面的框里就是当前显存的工作频率。
如果要使显卡超频使用,只要将左侧的显存频率或内核频率的滑块向上拖到合适的频率,再点击“Applv”按钮就会使显卡切换到新的频率。
这里要提醒大家一点,在超频时不能求高心切,要逐步多次进行调节,不能一次大幅度地调高其工作频率。
在超频后,要注意检查芯片组的温度及散热环境。
另外,对有些集成主板来说,BIOS就可以用来调节显示核心的频率,这就更简单方便一些。
三、集成声卡的合理设置
与显卡相比,声卡占用的系统资源要少很多,但通过合理设置仍会节省一些系统资源。
比如在Windows环境中关闭“音量控制”中的StoreWide或3D
Depth两个选项,会大大减少声卡的CPU占用率,一般
Windows的默认值都是开启状态的。
如果你对音质的要求很高。
用普通的声卡的音频连接线不一定能达到你的要求,在听CD或VCD时你可以直接将音箱接到光驱的耳机插孔上,因为这种是数字输出效果,要比使用原来的模拟信号输出好很多,失真也小。
如果你平常不爱听CD,建议最好将声音属性中的MIC和CD都关掉,这样可大大避免各种杂音。
具体的解决方法是双击系统任务栏中的小喇叭图标,然后把CD-ROM和
MIC
PHONE两项静音即可。
至于具体低、高音的设置,比较理想的方案是在声音属性中将你声卡的低音滑杆调到60%处,高音调到80%,总的系统音量应放到85%左右。
当然,你也可以依你个人的品味随意取值。
对于采用ALC650
AC97音效芯片的nForce2和SIS
655芯片组的主板,在播放音频文件时容易出现爆音的现象。
这是因为它对DirectSound的硬件加速支持存在一些问题,只需运行DirectX诊断工具,在“声音”速项中降低“硬件的声音加速级别”就可以减低爆音的程度。
四、正确调节CPU主频与内存频率
CPU主频与内存频率都是影响集成主板特别是其显示性能的重要因素,现在主板对非标准外频都有一定分频比例,一般情况CPU超频内存就要降频使用。
那么CPU主频与内存频率谁的影响更大呢?
对于支持双通道DDR内存的集成主板来说,内存带宽已经足够,性能瓶颈主要来自CPU,所以适当调高CPU频率会带来更高的性能。
对于那些只支持单通道DDR内存的集成合主板来说,它们的性能瓶颈来自内存带宽,而不是CPU,将内存频率适当提高会更为合理一些。
智能功率开关电源IC设计
系统介绍了一种AC-DC电源管理方案,给出了该芯片的电路工作原理和设计方法。
该电路包括PWM控制器、过流、过热、过压保护功能、自动重启动功能,具有效率高,外围元件少等特点,最后给出了仿真结果。
1.引言
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。
一般说来,开关电源的重量是线性电源的1/4,相应的体积大概是线性电源的1/3。
所以开关电源对低档的线性电源,尤其是20W以下的线性电源构成了威胁,大有取而代之之势。
但是传统的开关电源除了PWM和功率MOSFET之外还包括50个左右的分立元件,这不但增加了成本、体积,而且还使可靠性受到了影响。
这主要是生产工艺上的原因,开关电源在集成化上一直没有突破。
近几年,随着生产工艺技术的成熟,已经能将低压控制单元和高压大功率管集成到同一块芯片之中。
TI、ON
Semiconductor、Power、
Integrations等公司都已经有类似的产品,而国内则几乎是一片空白。
由于开关电源在体积、重量、效率以及可靠性上的优势,它的研究和发展速度是惊人的。
其主要应用领域有:
①邮电通信:
作程控交换机、移动通信基站电源;
②计算机:
作为各种PC机、服务器、工业控制机的开关电源;
③家用电子产品:
目前使用开关电源的家用电子产品有电视机、影碟机等;
④其他行业:
如电力、航天、军事等领域。
根据工艺的发展和市场的需要,将核心部分功率MOSFET和低压PWM控制器集成在一块芯片中。
同时,还具有过热保护、过压保护、欠压锁定、自动重启动、过流保护等功能。
这种新型的开关电源集成电路给电源系统带来了很多优势。
该芯片交流输入可直接从电网接入,应用功耗低,成本低,体积小,同时还提高了系统的稳定性,降低了成本,使电子工程师的设计更加简单。
该芯片可用于驱动一个单端接地电源系统,如接一个振荡回扫的二次线圈变压器后输出一直流电压。
2.工作原理
此开关电源为一中频集成模块,设计频率为100kHz,最大占空比为70%,它包括一个恒频脉宽调制器和一个高集成度电源开关电路。
这个组合开关的高压侧可对从85~265V的交流电压进行连续控制,可以应用于多数常规电源系统。
通过一个光电耦合管,将负载变化情况反馈到芯片内部,反馈信号在2.7k的电阻上产生电压降,经过7kHz的低通滤波器,把高频开关噪音滤掉,以直流电压形式输入到PWM模块进行调节,产生占空比随反馈信号变化的脉冲波,通过驱动电路驱动功率MOSFET,从而实现了PWM的调节。
除此之外,功率MOSFET的源极接一电阻,来实现每周期的限流保护[1]。
正常情况下,1/8分频器输出信号使得功率MOSFET导通,若故障发生,它的输出信号使得功率MOSFET关断,并且它自身开始计数,第1个周期,功率MOSFET导通。
若没有排除,以此规律循环下去;
若故障排除,则进入正常工作状态。
该IC外接变压器,实现AC-DC功能后,不同规格的变压器可获得不同的直流电压。
3.内部功能模块介绍
3.1
振荡器电路
振荡器利用两个比较器轮流导通,对电容进行充放电,获得了在电压在2.7~4.1V震荡的锯齿波。
其设计频率为100kHz,占空比为70%。
对电容充放电时,利用MOS管饱和区工作电流恒定的原理,实现恒流充放电。
占空比的设计也是需要考虑的,当占空比提高后,整个IC及外接电路构成的电源效率都会提高。
但是又不能无限的提高,使之接近100%,这主要是变压器磁通的建立和恢复是有时间限制的。
同时,长时间的导通,功率MOSFET容易烧坏。
3.2
偏置电路
该电路采用三管能隙基准电源。
3.3
PWM调制电路
由光耦管耦合过来的反应负载变化情况的信号首先经过一个7kHz的低通滤波器,然后送到PWM比较器和振荡器产生的锯齿波进行比较,从而实现脉宽调制。
3.4
过压保护,欠压锁定电路
设计的内部电路工作电压环境为7.5~8.6V,由比较器C1,C2和电阻R1、R2、R3、R4组成。
由于迟滞比较器的作用,当Vcc处于7.5~8.6V时,IC正常运行。
当Vcc>
8.6V时,C1输出高电平,直接使放电NMOS管导通,进行放电。
该NMOS管设计得比较大,这样可以迅速地放电,使IC及时地回到安全状态。
若该Vcc故障仍然存在,将用八分频计数器来计数。
这个八分频计数器使得功率MOSFET关闭,电容将在8个连续周期内反复充放电,8个周期后,若故障排除,整个IC进入正常工作状态,功率MOSFET开通。
这种设计可大大减少功率MOSFET的耗散功率。
当内部工作电压Vcc<
7.5V时,C1输出一低电平,关闭驱动,同时驱动高压启动电路,对外接10μF电容进行充电。
同时,该低电平也送入计数器计数,这样便实现了自启动功能。
一般说来Vcc<
7.5V,是由负载短路或过载引起电源变压器的附加线圈输出电压失落,没有足够的电压对芯片供电所致。
3.5
热关断电路
故障状态,稳压管的温度系数为正,而晶体管的VBE
为负温度系数。
同样计算可得VH(150℃)=0.46V,这样Q2
导通,Vout为低电平。
此信号直接关断功率MOSFET。
同时这个脉冲信号也输入到1/8分频器,做计数用。
3.6
高压启动电路
当IC上电后,整个IC处于建立工作环境的状态。
VDMOS的栅极为高电平,则该管导通,Out端有充电电流。
当Vcc达到8.6V时,过压保护电路送来信号Vstart为一低电平,使得P2导通,这样VDMOS截止。
另外R1的作用是充电电流过大时,使P1、Q1导通,使VDMOS截止,起到保护作用。
此充电电流能力设计值为3mA,超过该值,VDMOS就会截至。
根据计算,整个IC建立工作环境所需的时间为40ms,与实际仿真结果相符。
3.7
驱动电路
设计驱动电路的目的是为了去除驱动信号的毛刺和对功率MOSFET的栅极起保护作用。
正常时,N1、N2、N3都处于截止状态。
当电路内部电源电压Vcc由低电平突然变为高电平时,电容C两端电压不能突变,这样N1导通,使输出为0。
另外当IC突然上电时,由于功率MOSFET的栅漏电容的存在,使栅极的电压为高电平,但是由于设计中加了电阻R和N3的存在,对栅极构成旁路,起到保护作用。
最后就是如果IC突然断电时,则功率管漏极没有大电流供给。
如果此时驱动为高电平,则可以从R上卸流,最终使低电平变低。
总之,N1、N2、N3对功率MOSFET
的栅极起保护作用[4]。
3.8
前沿消隐电路
前沿消隐电路。
正常时,A点电压较低,2管导通,则C2输出为高电平;
故障时,也就是功率MOSFET的电流过大时,A点电位升高,使得2管关闭,这样C2输出为低电平,出现故障脉冲。
值得一提的是,2管的栅极输入信号和它的源极输入信号不是同步的,这样设计的好处是可以避免短暂时间内电流过大的情况。
若电流一直很大,则可以发挥前沿消隐作用。
这两个信号的延时大小由几级反相器和电容构成,其中以电容的贡献最大,其设计延时时间为200ns[5]。
4.仿真结果
仿真过程中,着重对正常运行、过压、欠压、过流、过载等情况做了分析。
5.结论
本文设计了一种适用于便携式设备的功率开关电源的IC,通过对其功能及特性的分析,设计了各个子模块的电路,并对其进行了模拟仿真。
结果表明,负荷调节灵敏、精确,各种保护电路动作及时可靠。
电脑显示器的检修技巧!
CPU接口芯片GT-48330在网管交换机中的应用
摘 要:
简要介绍了网管交换机的设计实现,着重介绍了低功耗CPU接口芯片GT-48330的特点、接口、工作原理以及在网管交换机中的电路设计和软件实现,并对拥塞控制进行了分析。
关键词:
网管交换机;
GT-48330;
软硬件设计;
拥塞控制
1 引 言
交换机是局域网最重要的网络连通设备,局域网的管理大多会涉及交换机的管理。
交换机分为可网管交换机和不可网管交换机,这两种交换机的区别主要在是否能被管理。
这里的管理是指通过管理端口执行监控交换机端口状态、划分VLAN、设置Trunk等操作,可以被管理的交换机就是网管交换机。
网管交换机可以通过串口、Web(网络浏览器)和网管软件来管理。
网管交换机的内部大致结构如图1所示。
其工作原理:
端口进来的数据包先到交换芯片,交换芯片判定是否是管理包,若不是则通过其他端口转发出去;
若是,则传送给接口芯片,由接口芯片传给CPU进行处理。
同时,一些由CPU产生的管理包要通过接口芯片传给交换芯片,
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- 74 系列 集成电路 大致 分为 大类