开关式稳压电路
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二、开关稳压电源的分类
按所用开关器件分类
功率晶体管，可控硅，功率MOSFET（金属氧化层半导体场效应） 管，IGBT（绝缘栅双机晶体管）等。
第七章
按储能元件和开关功率管的关系
串联和并联两种方式。
按开关元器件的激励方式
自激和它激两种方式。开关管完成开关转换，也参与震荡，是自激 式开关电源；它激式开关管仅完成开关转换。
1V，可调输出时需外接电阻分压器给11脚。 8脚：公共地GND与小散热器 连接。 9脚：输入端Ui。 10脚：频率补偿端，外接RC网络，对误差放大 器进行补偿。 11脚：反馈输入端，直接接Uo时输出电压Uo为固定5 1V， 如果经分压器时Uo可获得40V以下的输出电压。 12脚：软起动端，外接起 动电容Cs，以决定软起动时间。 13脚：同步输入端，用于多片同时使 用。 14脚：内部5 1V基准电压输出端。 15脚：驱动级起动电路的引出端， 接内部12V基准电压。。
按输出直流电压大小可以分升压式和降压式。
第七章
按开关管连接方式
单端式 推挽式 半桥式 全桥式
按隔离和耦合方式
变压器耦合
光电耦合
第七章
7.5.2串联开关电源
一.基本构成
串联开关电源换能电路如图7.19， VT做开关管，扼流圈L为储能电感， VD续流二极管，C2起平滑滤波作用 。 开关控制信号送入VT基极，VT饱 和，VD截止，电流经L存储磁能并 流过负载，图中实线所示。VT截止 时，L中电流不能突变，VD导通， L将磁能以电流形式释放，经负载和 VD形成回路，虚线所示。C2起滤波 作用，当L中电流增长或减少时，电 容存储过剩电荷或补充负载缺少电 荷，从而减少Uo纹波。
第七章
L4970A芯片内部主要由基准电压源、锯齿波发生 器、40kHz振荡器、误差放大器、PWM比较器和 PWM锁存器、驱动级、DMOS开关管、两级或 门构成触发器、或非门、欠过压检测、限流取样 电阻Rs、限流比较器、过热保护、软起动以及掉 电复位等组成，其它的内部电路自己分析。
第七章 L4970A应用电路
安全可靠
开关稳压电源设有自动保护电路，稳压电路或者负载短路 时，自动切换电源，保护功能灵敏可靠。
第七章
滤波电容容量小
开关稳压电源工作在开关状态，开关频率很高，滤波电容的容量可 以
大大减干小扰。较大
开关稳压电源工作在开关状态，交变电压或电流会通过开关调整管， 整流管，高频变压器等，容易产生尖峰干扰和调波干扰。
按稳压控制方式
脉冲宽度调制方式（PWM）：电源输出正比于开关管导通时间Ton， 反比于开关脉冲周期T，稳压过程是：通过取样比较，将误差值放大后 制Ton或者T，即改变占空比，控制输出Uon，达到稳压目的；脉冲频率 调制方式（PFM)：通过反馈控制开关脉冲频率，将输出电压变化取样比 较，将误差值放大后控制开关脉冲周期，是输出电压稳定；PWM和 PFM混合式。
2
图 6.1.5
第七章
二.典型应用 L4970A是意法半导体公司推出的第二代单 片开关式稳压器。
L4970A原理框图
第七章
内部主电路分析：
PWM控制环路，把反馈电压与5.1V基准电压比较， 产生误差电压Vr；再讲Vr与锯齿波电压VJ 比较，获得 固定频率的调制信号，经驱动级驱动DMOS功率管，最 后利用由L,VD,C构成的降压式输出电路，得到稳定输出 电压。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第七章
功率半导体作为开关元件，通过周期性通断，控制开关元件的占空比调整 输出电压。DC/DC变换器是开关电源核心，完成功率转换，还包括启动 电路，滤波器，过流或过压保护电路等组成，R1和R2为取样电路，检测 输出Uo变化，与基准电压Uref比较，进行误差放大，PWM(脉宽调制）， 进一步通过驱动器控制功率开关器件的通断时间占空比ζ（ζ=Ton/T），从 而调整输出电压的大小（Uo=UI×ζ）。
第七章
* 各针脚接法
3脚：复位输入端，接内部复位和掉电电路，此端电压需设定成5 1V，
可通过电阻分压器接Ui或Uo，监视Ui或Uo是否掉电。若不用，须经30kΩ电 阻接15脚。 4脚：复位输出端，集电极开路输出，常态下输出呈高电平，当 Ui 5脚：复位延迟端，外接复位电容Cd，以决定复位信号的延迟时间。 6 脚：自举端，经自举电容Cb接至Uo，可提升功率驱动级的电压，增加驱动 DMOS开关功率管的能力，获得大电流输出。 7脚：输出端Uo，固定输出5
第七章
二、开关稳压电源的特点
功耗小，效率高
开关稳压电源调整管工作在开关状态，导通时，压 降接近零，截止时，通过的电流为零，导通到截止或截 止到导通，转换速度快，过渡过程短，所以功耗低，因 此电源效率得到大幅度提高。
体积小，重量轻。
省去工频变压器，所以体积小，重量轻。
稳压范围宽。
输出电压由占空比调节，受输入电压影响小，稳压范围宽。
AC220V
第七章
7.5 开关式稳压电路
7.5.1概述
一、基本构成
一次整流
滤波 UI
DC/DC变换器
变换器
二次整流 平滑
` 驱动器
PWM
控制电路
比较放大 Uref
Uo 取
R样 1电
阻 R2
图 7.18 开关稳压电源的组成框图
功率半导体作为开关元件，通过周期性通断，控制开关元件的占空比调整 输出电压。DC/DC变换器是开关电源核心，完成功率转换，还包括启动 电路，滤波器，过流或过压保护电路等组成，R1和R2为取样电路，检测 输出Uo变化，与基准电压Uref比较，进行误差放大，PWM(脉宽调制），
第七章 *输出电压Uo的确定 输出电压为：
Uo（1R7） 5.（ 1 V） R8
分析时，注意的是R8上端接的是11脚，然后看原理 图，分析这是的压降。
第七章
7.5.3并联开关电源
一.基本构成
并联开关电源换能电路如图7.21， 储能电感，负载和输入电压是并联 的VT。饱和导通时，UI给电感L储能，同 时L自感电动势使VD截止。VT截止时， L自感使自感电动势极性立即改变， VD导通，L通过VD释放能量向C2充 电，并同时向负载供电。当VT再次饱 和导通时，L储能，VD反向截止，电 容C2向负载供电，负载上获得连续能 量。既VT导通期间，L储能，电容C2 向负载供电；VT截止时，L释放能量 对C2充电，同时向负载供电；L，C2 同时具备滤波作用，使得输出波形平 滑。
限流保护电路，取样电阻和限流比较器组成。当 输出电流超过最大限流值时，限流比较器就输出高电平， 将触发器置1，再经过或非门变成低电平，使驱动级和 DMOS功率管截止。仅当内部40Khz振荡器的时钟脉冲 CL1到来时，才能使触发器置0，DMOS重新导通。发生 过载后，保护电路使得芯片保持恒定电流输出，而且降 低开关频率（200Khz降至40Khz），保护芯片。
按所用开关器件分类
功率晶体管，可控硅，功率MOSFET（金属氧化层半导体场效应） 管，IGBT（绝缘栅双机晶体管）等。
第七章
按储能元件和开关功率管的关系
串联和并联两种方式。
按开关元器件的激励方式
自激和它激两种方式。开关管完成开关转换，也参与震荡，是自激 式开关电源；它激式开关管仅完成开关转换。
1V，可调输出时需外接电阻分压器给11脚。 8脚：公共地GND与小散热器 连接。 9脚：输入端Ui。 10脚：频率补偿端，外接RC网络，对误差放大 器进行补偿。 11脚：反馈输入端，直接接Uo时输出电压Uo为固定5 1V， 如果经分压器时Uo可获得40V以下的输出电压。 12脚：软起动端，外接起 动电容Cs，以决定软起动时间。 13脚：同步输入端，用于多片同时使 用。 14脚：内部5 1V基准电压输出端。 15脚：驱动级起动电路的引出端， 接内部12V基准电压。。
按输出直流电压大小可以分升压式和降压式。
第七章
按开关管连接方式
单端式 推挽式 半桥式 全桥式
按隔离和耦合方式
变压器耦合
光电耦合
第七章
7.5.2串联开关电源
一.基本构成
串联开关电源换能电路如图7.19， VT做开关管，扼流圈L为储能电感， VD续流二极管，C2起平滑滤波作用 。 开关控制信号送入VT基极，VT饱 和，VD截止，电流经L存储磁能并 流过负载，图中实线所示。VT截止 时，L中电流不能突变，VD导通， L将磁能以电流形式释放，经负载和 VD形成回路，虚线所示。C2起滤波 作用，当L中电流增长或减少时，电 容存储过剩电荷或补充负载缺少电 荷，从而减少Uo纹波。
第七章
L4970A芯片内部主要由基准电压源、锯齿波发生 器、40kHz振荡器、误差放大器、PWM比较器和 PWM锁存器、驱动级、DMOS开关管、两级或 门构成触发器、或非门、欠过压检测、限流取样 电阻Rs、限流比较器、过热保护、软起动以及掉 电复位等组成，其它的内部电路自己分析。
第七章 L4970A应用电路
安全可靠
开关稳压电源设有自动保护电路，稳压电路或者负载短路 时，自动切换电源，保护功能灵敏可靠。
第七章
滤波电容容量小
开关稳压电源工作在开关状态，开关频率很高，滤波电容的容量可 以
大大减干小扰。较大
开关稳压电源工作在开关状态，交变电压或电流会通过开关调整管， 整流管，高频变压器等，容易产生尖峰干扰和调波干扰。
按稳压控制方式
脉冲宽度调制方式（PWM）：电源输出正比于开关管导通时间Ton， 反比于开关脉冲周期T，稳压过程是：通过取样比较，将误差值放大后 制Ton或者T，即改变占空比，控制输出Uon，达到稳压目的；脉冲频率 调制方式（PFM)：通过反馈控制开关脉冲频率，将输出电压变化取样比 较，将误差值放大后控制开关脉冲周期，是输出电压稳定；PWM和 PFM混合式。
2
图 6.1.5
第七章
二.典型应用 L4970A是意法半导体公司推出的第二代单 片开关式稳压器。
L4970A原理框图
第七章
内部主电路分析：
PWM控制环路，把反馈电压与5.1V基准电压比较， 产生误差电压Vr；再讲Vr与锯齿波电压VJ 比较，获得 固定频率的调制信号，经驱动级驱动DMOS功率管，最 后利用由L,VD,C构成的降压式输出电路，得到稳定输出 电压。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第七章
功率半导体作为开关元件，通过周期性通断，控制开关元件的占空比调整 输出电压。DC/DC变换器是开关电源核心，完成功率转换，还包括启动 电路，滤波器，过流或过压保护电路等组成，R1和R2为取样电路，检测 输出Uo变化，与基准电压Uref比较，进行误差放大，PWM(脉宽调制）， 进一步通过驱动器控制功率开关器件的通断时间占空比ζ（ζ=Ton/T），从 而调整输出电压的大小（Uo=UI×ζ）。
第七章
* 各针脚接法
3脚：复位输入端，接内部复位和掉电电路，此端电压需设定成5 1V，
可通过电阻分压器接Ui或Uo，监视Ui或Uo是否掉电。若不用，须经30kΩ电 阻接15脚。 4脚：复位输出端，集电极开路输出，常态下输出呈高电平，当 Ui 5脚：复位延迟端，外接复位电容Cd，以决定复位信号的延迟时间。 6 脚：自举端，经自举电容Cb接至Uo，可提升功率驱动级的电压，增加驱动 DMOS开关功率管的能力，获得大电流输出。 7脚：输出端Uo，固定输出5
第七章
二、开关稳压电源的特点
功耗小，效率高
开关稳压电源调整管工作在开关状态，导通时，压 降接近零，截止时，通过的电流为零，导通到截止或截 止到导通，转换速度快，过渡过程短，所以功耗低，因 此电源效率得到大幅度提高。
体积小，重量轻。
省去工频变压器，所以体积小，重量轻。
稳压范围宽。
输出电压由占空比调节，受输入电压影响小，稳压范围宽。
AC220V
第七章
7.5 开关式稳压电路
7.5.1概述
一、基本构成
一次整流
滤波 UI
DC/DC变换器
变换器
二次整流 平滑
` 驱动器
PWM
控制电路
比较放大 Uref
Uo 取
R样 1电
阻 R2
图 7.18 开关稳压电源的组成框图
功率半导体作为开关元件，通过周期性通断，控制开关元件的占空比调整 输出电压。DC/DC变换器是开关电源核心，完成功率转换，还包括启动 电路，滤波器，过流或过压保护电路等组成，R1和R2为取样电路，检测 输出Uo变化，与基准电压Uref比较，进行误差放大，PWM(脉宽调制），
第七章 *输出电压Uo的确定 输出电压为：
Uo（1R7） 5.（ 1 V） R8
分析时，注意的是R8上端接的是11脚，然后看原理 图，分析这是的压降。
第七章
7.5.3并联开关电源
一.基本构成
并联开关电源换能电路如图7.21， 储能电感，负载和输入电压是并联 的VT。饱和导通时，UI给电感L储能，同 时L自感电动势使VD截止。VT截止时， L自感使自感电动势极性立即改变， VD导通，L通过VD释放能量向C2充 电，并同时向负载供电。当VT再次饱 和导通时，L储能，VD反向截止，电 容C2向负载供电，负载上获得连续能 量。既VT导通期间，L储能，电容C2 向负载供电；VT截止时，L释放能量 对C2充电，同时向负载供电；L，C2 同时具备滤波作用，使得输出波形平 滑。
限流保护电路，取样电阻和限流比较器组成。当 输出电流超过最大限流值时，限流比较器就输出高电平， 将触发器置1，再经过或非门变成低电平，使驱动级和 DMOS功率管截止。仅当内部40Khz振荡器的时钟脉冲 CL1到来时，才能使触发器置0，DMOS重新导通。发生 过载后，保护电路使得芯片保持恒定电流输出，而且降 低开关频率（200Khz降至40Khz），保护芯片。