這是一個關(guān)于開關(guān)電源基礎(chǔ)知識PPT課件，關(guān)于第4章單片式開關(guān)電源，包括了典型單片電源電路，同步整流技術(shù)的低電壓大電流電源，移動電子設(shè)備電源，特殊開關(guān)電源等內(nèi)容，在上述控制過程中，輸出電壓Ui的表達式為5腳：待機控制端。接共地低電平時，內(nèi)部脈沖輸出被關(guān)斷，開關(guān)電源無輸出。該電路中用此功能組成過流保護電路，R5的值為0.22 Ω，是負載電流取樣電阻。當負載電流大于3 A時，VT1導(dǎo)通，其集電極輸出高電平使VT2導(dǎo)通，5腳變成低電平0.3 V，電路停止工作。在用于紋波要求較高的情況下，可以加入LC濾波電路。由于LM2576ADJ的工作頻率較高，效率大于82%，故L的電感量不需很大。除C用大容量電解電容以外，再并聯(lián)接入一只高頻特性好的無極性電容，容量在0.1～0.33 μF之間。圖4-2 LM2576ADJ的典型應(yīng)用電路 3．單片開關(guān)電路LM2577ADJ 升壓型單片開關(guān)電路LM2577ADJ與LM2576ADJ內(nèi)部電路幾乎相同，其最大輸出電流為1 A，最高輸出電壓為60 V，內(nèi)部開關(guān)管為NPN型，UCEO>65 V，ICEO>3 A。LM2577ADJ的輸入/輸出的應(yīng)用要求是：在輸出電壓Uo≤60 V的條件下，同時要求Uo<10Ui，歡迎點擊下載開關(guān)電源基礎(chǔ)知識PPT課件。

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第4章 單片式開關(guān)電源 　　　　4.1 典型單片電源電路 4.1.1 單片開關(guān)電源LM25系列 　　1．可調(diào)五端單片開關(guān)電源LM2576ADJ 　　LM2576ADJ為典型的一種單片電源電路，其基本技術(shù)參數(shù)如下：最大允許輸入電壓為45 V，額定輸出電壓范圍為4.75～40 V，反饋控制電壓為1.23 V，反饋電壓變動范圍為1.217～1.243 V，最大輸出峰值電流為5.8 A，平均負載電流為3 A，開關(guān)頻率為52 kHz，效率為77%。 　　LM2576ADJ的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖4-1。 圖4-1 LM2576ADJ的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 　　2．LM2576ADJ的應(yīng)用 　　LM2576ADJ的典型應(yīng)用電路如圖4-2所示。其中LM2576ADJ各腳功能如下： 　　1腳：直流電壓輸入端，輸入電壓最高為45 V。若由低壓交流整流供電，為了避免空載時電壓超出45 V，交流輸入電壓應(yīng)不高于32 V。 　　2腳：脈沖輸出端，最大輸出5.8 A的調(diào)寬脈沖。在正脈沖持續(xù)期，二極管VD截止，脈沖電流向L存儲磁場能量，同時向負載提供直通電流，并向C充電。在脈沖截止期，L釋放磁場能量，產(chǎn)生右正左負的感應(yīng)電勢使VD導(dǎo)通，繼續(xù)向C充電，并向負載提供不間斷的電流。輸出電壓值取決于輸出脈沖的幅度和占空比�！　�3腳：輸入、輸出級共地端。 　　4腳：脈沖寬度控制端。當4腳電位升高時，輸出脈沖寬度減小，使輸出電壓降低。電路中由RP3 + RP4、R1組成輸出電壓取樣分壓器，通過調(diào)整RP3(細調(diào))和RP4(粗調(diào))可改變輸出電壓值。在上述控制過程中，輸出電壓Ui的表達式為　　5腳：待機控制端。接共地低電平時，內(nèi)部脈沖輸出被關(guān)斷，開關(guān)電源無輸出。該電路中用此功能組成過流保護電路，R5的值為0.22 Ω，是負載電流取樣電阻。當負載電流大于3 A時，VT1導(dǎo)通，其集電極輸出高電平使VT2導(dǎo)通， 5腳變成低電平0.3 V，電路停止工作。在用于紋波要求較高的情況下，可以加入LC濾波電路。由于LM2576ADJ的工作頻率較高，效率大于82%，故L的電感量不需很大。除C用大容量電解電容以外，再并聯(lián)接入一只高頻特性好的無極性電容，容量在0.1～0.33 μF之間。 圖4-2 LM2576ADJ的典型應(yīng)用電路 　　3．單片開關(guān)電路LM2577ADJ 　　升壓型單片開關(guān)電路LM2577ADJ與LM2576ADJ內(nèi)部電路幾乎相同，其最大輸出電流為1 A，最高輸出電壓為60 V，內(nèi)部開關(guān)管為NPN型，UCEO>65 V，ICEO>3 A。LM2577ADJ的輸入/輸出的應(yīng)用要求是：在輸出電壓Uo≤60 V的條件下，同時要求Uo<10Ui�！　�LM2577ADJ的應(yīng)用電路如圖4-3所示。LM2577ADJ的1腳為誤差放大器輸出端，外接頻率補償RC電路。因為內(nèi)部PWM比較器的反相輸出端受控于誤差放大器的輸出，所以此RC電路有軟啟動功能。開機后，輸出電壓尚未建立時，取樣放大器輸出高電平向C1充電，隨C1充電過程，1腳電位緩慢升高，脈沖寬度逐漸增大，直到輸出端被穩(wěn)定于額定電壓。R、C1分別為4.7 kΩ和0.22 μF。5腳為電壓輸入端，允許輸入電壓范圍為4～40 V。芯片內(nèi)部設(shè)有輸入電壓欠壓保護電路，以免輸入電壓過低達不到升壓額定電壓時脈沖寬度急劇增大引起開關(guān)管電流過大而損壞。為了避免此現(xiàn)象發(fā)生，欠壓保護的閾值隨輸出電壓而改變。因其誤差檢測放大器輸入內(nèi)部基準與LM2576ADJ相同，2腳為取樣輸入端，由R1、R2分壓對輸出電壓取樣。 圖4-3 LM2577ADJ應(yīng)用電路 4.1.2 單片開關(guān)電源L4962 　　1．L4962構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電源電路 　　L4962的內(nèi)部電路集成有5.1 V的基準電壓穩(wěn)壓器、鋸齒波發(fā)生器、PWM比較器、誤差放大器和功率開關(guān)等。為了提高可靠性，還設(shè)有過流限制和芯片過熱保護電路。L4962的鋸齒波發(fā)生器外接并聯(lián)的定時電路RT、CT，振蕩頻率可以由下式確定：　 圖4-4 L4962應(yīng)用電路 　　2．W296構(gòu)成的可調(diào)穩(wěn)壓電源電路 　　W296最大輸出電流為4 A，最高輸入電壓為50 V，脈沖占空比可控范圍為0～100%，輸出電壓可以從5 V調(diào)整到40 V，變換效率在90%以上，開關(guān)頻率最高可達200 kHz，儲能電感和濾波電容的體積大為縮小。 　　圖4-5所示為由W296組成的最基本的降壓開關(guān)電源電路，通過調(diào)整取樣分壓器R3/(R2+R3)可設(shè)定輸出電壓。 圖4-5 W296組成的降壓開關(guān)電源電路 　　3．W296組成的保護電路 　　W296具有延遲動作保護功能，可用于輸出過流、短路保護電路。圖4-6所示為延遲動作保護電路的原理圖。該電路增設(shè)小阻值取樣電阻R2，串聯(lián)接在輸出負載電路中。當負載電流超限時，開關(guān)管VT立即導(dǎo)通，其發(fā)射極輸出高電平經(jīng)VD3送入12腳，14腳輸出延時后，通過VD1輸入6腳啟動保護電路。為了使短路保護動作更快，13腳外接C1容量約為0.22 μF左右，保持大約10 ms的延時。其目的是防止接通電源瞬間C2的充電峰值電流使電路誤動作�！　�W296系列單片電源也可用于升壓變換、外接擴流開關(guān)管擴流、極性反轉(zhuǎn)等特殊電源中，應(yīng)用時需注意內(nèi)部開關(guān)管極限電壓、取樣輸入電壓和5 V基準電壓的關(guān)系，即可方便地設(shè)計出適合的電路。 圖4-6 延遲動作保護電路 4.1.3 低壓它激式單片電源MC78S40 　　圖4-7是MC78S40的內(nèi)部電路以及由此組成的5 V / 3 A開關(guān)穩(wěn)壓器電路。MC78S40內(nèi)部包括振蕩器、輸出電壓誤差比較器、1.25 V基準電壓產(chǎn)生器、受控于與門的RS觸發(fā)器和達林頓驅(qū)動輸出級等。 　　MC78S40技術(shù)指標如下：最高輸入電壓為40 V，驅(qū)動級開關(guān)電流為1.5 A，基準電壓輸出為1.25 V±0.005 V，內(nèi)部驅(qū)動級開關(guān)管飽和壓降為1.3 V，最大功耗為1.5 W，過流保護動作電壓為350 mV。 圖4-7 MC78S40的內(nèi)部電路及組成的開關(guān)穩(wěn)壓器電路 　　MC78S40的各腳功能如下： 　　1、2腳：內(nèi)部備用二極管，其反壓為40 V，正向電流為1.5 A。 　　3腳：驅(qū)動輸出級三極管的發(fā)射極輸出端。當外接NPN開關(guān)管時，3腳可直接驅(qū)動開關(guān)管基極。若外接PNP開關(guān)管時，3腳接共地，由內(nèi)部驅(qū)動開關(guān)管集電極輸出驅(qū)動脈沖。該電源采用外接PNP管方式，達林頓驅(qū)動級的集電極驅(qū)動外接開關(guān)管VT1基極。當集成電路內(nèi)部控制系統(tǒng)使RS觸發(fā)器輸出高電平驅(qū)動脈沖時，驅(qū)動級導(dǎo)通，驅(qū)動電流經(jīng)R6使VT1飽和導(dǎo)通，向存儲電感存儲磁能。VT1截止時，續(xù)流二極管VD1導(dǎo)通，向濾波電容充電，輸出5 V / 3 A的直流電�！　�4、6、7腳：內(nèi)部備用運放，供保護電路或作為外電路控制。該電源中利用外接調(diào)整管VT2組成耗能型12 V輸出串聯(lián)穩(wěn)壓器，內(nèi)部運放作為取樣比較器，其正相輸入端(6腳)接入1.25 V基準電壓，反相輸入端(7腳)由R3、R4對12 V穩(wěn)壓輸出分壓取樣。比較器輸出端(4腳)控制調(diào)整管VT2的基極穩(wěn)定12 V輸出，12 V負載電流小于0.2 A。 　　5腳：集成電路供電檢測端，最高可輸入40 V電壓，經(jīng)內(nèi)部穩(wěn)壓后，向運放和基準電壓源提供工作電壓。 　　8腳：內(nèi)部基準電壓產(chǎn)生電路，輸出1.25 V ± 0.005 V高精度基準電壓�！　�9、10腳：內(nèi)部控制環(huán)路的取樣比較器，正相輸入端(9腳)接入1.25 V基準電壓，反相輸入端(10腳)經(jīng)R1、R2對5 V輸出電壓取樣。當5 V輸出電壓升高時，取樣比較器輸出低電平，觸發(fā)器S端關(guān)閉輸出脈沖，使輸出電壓下降。比較器輸出高電平時，RS觸發(fā)器使驅(qū)動級導(dǎo)通，以調(diào)整脈沖占空比的方式穩(wěn)定輸出電壓。 　　11腳：輸入/輸出電壓接地端。 　　12腳：振蕩器外接定時電容端，以設(shè)定振蕩器的頻率。當外接電容為1000 pF時，振蕩頻率為25 kHz。 　　13腳：集成電路內(nèi)部控制系統(tǒng)供電端，最高輸入電壓40 V�！　�14腳：振蕩器控制端。以控制系統(tǒng)供壓為準(13腳)，當該腳電壓低于350 mV時，振蕩器被關(guān)斷。該電源中此功能被用于過流保護，開關(guān)管VT1的發(fā)射極通過0.068 Ω電阻供電。當某種原因使開關(guān)管導(dǎo)通時間過長，電阻上壓降大于350 mV時，相當于開關(guān)管導(dǎo)通電流大于5 A，振蕩器停振保護。 　　15、16腳：兩只達林頓驅(qū)動管的集電極引出端，可外接NPN型開關(guān)管輸出驅(qū)動脈沖。 4.1.4 低壓單片開關(guān)電源MC34063 　　1．MC34063單片開關(guān)電源 　　MC34063單片開關(guān)電源內(nèi)部電路如圖4-8所示。MC34063和MC78S40除作為降壓開關(guān)電源外，兩者均可組成升壓極性反轉(zhuǎn)和多組輸出低電壓開關(guān)電源。由于MC34063體積較小，且有SMD封裝形式，故應(yīng)用較廣。 圖4-8 MC34063單片開關(guān)電源內(nèi)部電路 　　2．MC34063組成的開關(guān)電源 　　圖4-9為MC34063組成的降壓式開關(guān)電源電路，其外圍元件少，組合比較合理。降壓開關(guān)電源主要由儲能電感L、續(xù)流二極管VD和濾波電容C組成，又稱為LDC降壓電路。MC34063的開關(guān)頻率由CT設(shè)定，其允許范圍為100 Hz～100 kHz；其限流電阻RSC可按動作電壓330 mV設(shè)置；其內(nèi)部驅(qū)動輸出管的最大電流為1.5 A，最高輸入電壓可達40 V。無負載時，初級電流為8～18 mA。5 V輸出電壓由取樣電路R1、R2設(shè)定，取樣電壓送入5腳內(nèi)部比較器的反相輸入端，正相輸入端接入1.25 V內(nèi)部基準電壓。當輸出電壓降低時，取樣電壓低于基準電壓，比較器輸出高電平，將內(nèi)部與門接通，振蕩器的輸出通過與門將觸發(fā)器置位，其輸出端Q輸出高電平，開關(guān)管導(dǎo)通輸出1.5 A電流，向儲能電感L存儲磁能，并向負載提供電流。隨后，振蕩脈沖的下降沿使觸發(fā)器復(fù)位輸出，開關(guān)管截止，L釋放能量，使VD導(dǎo)通繼續(xù)向負載提供電流。在開關(guān)管導(dǎo)通期間，如果輸出電壓上升超過5 V，取樣電壓將隨之升高，使比較器輸出低電平，關(guān)閉與門，振蕩器輸出被阻斷，觸發(fā)器無輸出，開關(guān)管被關(guān)斷。通過上述調(diào)整過程，使輸出電壓保持穩(wěn)定。 圖4-9 MC34063組成的降壓式開關(guān)電源電路 　　3．MC34063組成的升壓式開關(guān)電源 　　MC34063組成的升壓電路如圖4-10所示。開關(guān)管導(dǎo)通時期，輸入電壓直接加在L兩端，向L存儲能量。當開關(guān)管截止時，L的自感電勢與輸入電壓串聯(lián)疊加，經(jīng)二極管VD向C充電。負載上得到的輸出電壓除與輸入電壓成正比外，還與L自感電勢的脈沖占空比有關(guān)，因此對輸出電壓取樣送入5腳控制開關(guān)管VT的導(dǎo)通/截止時間比，即可穩(wěn)定輸出電壓。 圖4-10 有增流開關(guān)管的升壓式開關(guān)電源電路 　　4．MC34063組成的極性反轉(zhuǎn)電路 　　MC34063組成的極性反轉(zhuǎn)電路如圖4-11所示。圖4-11 極性反轉(zhuǎn)電路 　　MC34063內(nèi)部脈沖輸出管的發(fā)射極經(jīng)2腳接儲能電感L，當內(nèi)部開關(guān)管導(dǎo)通時，輸入電壓向L存儲能量，此時二極管VD是截止的，負載兩端無電壓。當開關(guān)管截止時，L自感電勢使VD導(dǎo)通輸出負電壓，經(jīng)C濾波，向負載供電。為了穩(wěn)定輸出電壓，利用精密運放A將負極性取樣電壓反相后，再送入5腳�！� 4.2 同步整流技術(shù)的低電壓大電流電源 　　同步整流技術(shù)是通過控制功率MOSFET的驅(qū)動電路實現(xiàn)整流功能的技術(shù)，一般驅(qū)動頻率固定，在200 kHz以上，驅(qū)動可以采取交叉耦合或外加驅(qū)動信號配合死區(qū)時間控制來實現(xiàn)。由于成本較高，目前僅在技術(shù)含量較高的電源模塊中得到應(yīng)用。 　　圖4-12為同步整流原理示意圖。 圖4-12 同步整流原理示意圖 4.2.1 UC3842控制的同步整流電路 　　圖4-13為使用它激式驅(qū)動電路UC3842組成的5 V/10 A開關(guān)穩(wěn)壓電源電路。其基本技術(shù)參數(shù)如下：輸入電壓為8～16 V；輸出電壓為5 V；最大負載電流為10 A；輸出端脈沖紋波峰值小于80 mV；輸入電壓、負載電流以及環(huán)境溫度在額定范圍內(nèi)變化時輸出電壓變動小于2%；環(huán)境溫度為－10～+70℃；變換器頻率為120 kHz；在允許的輸入電壓范圍內(nèi)，負載電流最大時開關(guān)電源的平均效率為95%。 圖4-13 基于同步整流技術(shù)的電源電路 　　設(shè)驅(qū)動脈沖在tn期間，變換器開關(guān)管導(dǎo)通，向電感存儲磁能。存儲能量正比于tn的脈沖寬度。在驅(qū)動脈沖tn截止后，經(jīng)過設(shè)定的死區(qū)時間tD，脈沖間歇期的低電平輸出通過控制電路，使續(xù)流二極管上并聯(lián)的開關(guān)管導(dǎo)通。低內(nèi)阻的MOSFET管D、S極并聯(lián)接入續(xù)流二極管，使電路等效內(nèi)阻大幅度降低，儲能電感能量釋放電流增大，向負載放電。死區(qū)時間的設(shè)定是為了避免兩只不同功能開關(guān)管形成瞬間共態(tài)導(dǎo)通，造成供電電路短路而損壞開關(guān)管。 　　由于MOSFET管無存儲效應(yīng)，可以將死區(qū)時間tD設(shè)置得短一些，更利于在穩(wěn)壓電路的控制下大范圍改變脈寬速度，以實現(xiàn)更大的穩(wěn)壓范圍�！　�UC3842采用脈沖寬度調(diào)制方式穩(wěn)定輸出電壓，其各腳功能及外圍元器件的作用如下： 　　1腳：內(nèi)部誤差比較器的誤差檢測輸出端，在集成電路內(nèi)部控制脈寬調(diào)制器。外電路接入R2作為負反饋電阻，以穩(wěn)定增益。C8作為頻率特性校正，避免比較器產(chǎn)生自激。 　　2腳：比較器正相輸入端。穩(wěn)壓器輸出5 V電壓，由R4、R1分壓，正常穩(wěn)壓狀態(tài)為2.5 V取樣電壓。比較器的反相輸入端在集成電路內(nèi)部，由5 V基準電壓分壓得到2.5 V基準電壓�！　�3腳：高電平保護輸入端，其輸入電平保護閾值為1 V。在1 V以下，可以控制輸出驅(qū)動脈沖的脈寬，達到1 V，則瞬間關(guān)斷輸出脈沖。在圖4-13中，由電流互感器T1對開關(guān)管VT2導(dǎo)通電流取樣，經(jīng)VD1整流，R5、R6分壓后，送入集成電路3腳作為開關(guān)管過流保護。電容器C11為高次諧波旁路電容，以避免脈沖尖峰使保護電路誤動作。 　　4腳：內(nèi)部振蕩器的外接定時電路端子，5 V基準電壓通過電阻向電容器C10充電。R3、C10設(shè)定振蕩器的脈沖頻率。該振蕩器頻率設(shè)定為120 kHz。 　　5腳：共地端。　　6腳：PWM驅(qū)動脈沖輸出端，用以驅(qū)動P-N溝道對管VT1組成的移相驅(qū)動器。 　　7腳：供電端，接入8～16 V輸入電壓。 　　圖4-13所示電路的同步整流器由VT1、VT2和VT3組成。開關(guān)管VT2為P溝道FET管IRF4905，其漏-源極導(dǎo)通電阻為20 MΩ，關(guān)斷時間為80 ns。開關(guān)管VT3為N溝道FET管IRF3205，其導(dǎo)通電阻為8 MΩ，其漏、源極并聯(lián)接在續(xù)流二極管VD2兩端。VD2為反壓10 V、最大電流30 A的肖特基二極管，當負載電流最大時，其飽和壓降在0.5 V左右。VT3導(dǎo)通后，與VD2并聯(lián)，將此電壓降低到100 mV，大大降低了開關(guān)管的損耗�！　�為了實現(xiàn)VT2、VT3的輪流導(dǎo)通，電路中由雙場效應(yīng)管VT1組成驅(qū)動脈沖相位分離電路。VT1內(nèi)部由P溝道和N溝道FET對管組成。當IC1的6腳輸出驅(qū)動脈沖為高電平時，VT1內(nèi)部P溝道FET管截止，N溝道FET管導(dǎo)通，VT2柵極通過R7、VT1的7腳和1腳接入負電壓，VT2導(dǎo)通，輸入電壓通過VT2源-漏極加到L2左端，由電源向L2存儲磁能，同時向負載供電。電流呈線性增長。當驅(qū)動脈沖達到截止點時，C12充電電壓最大。在VT2導(dǎo)通的同時，VT1導(dǎo)通，其7腳和1腳將VT3柵-源極短路，使VT3截止。在L2存儲能量期間，VT2也反偏截止�！　≡隍�(qū)動脈沖的截止期，IC1的6腳輸出低電平，VT1內(nèi)部P溝道FET管導(dǎo)通，將VT2的柵-源極短路。此時VT1的N溝道FET管截止，使VT2也截止，L2釋放磁場能量，VD2正偏導(dǎo)通，VT1的5腳漏極輸出高電平經(jīng)過R7，使VT3導(dǎo)通，其漏-源極低內(nèi)阻并聯(lián)在續(xù)流二極管VD2兩端，使L2的釋放電流增大。此部分電路中，利用MOSFET管的快速開關(guān)特性對VT2、VT3的導(dǎo)通/截止進行控制，使VT2、VT3開關(guān)損耗進一步降低。由于L2在磁-電的存儲/釋放過程中難免形成開關(guān)脈沖紋波，因此電路中濾波電容C12為6只100 μF的電容并聯(lián)，以有效地降低電解電容的分布電感，使其高次諧波的濾波性能更好。 4.2.2 具有同步整流功能的電路 　　同步整流電路使大電流開關(guān)穩(wěn)壓器效率提高，可將小型化移動電子設(shè)備的溫升降低，是小型電源的理想電路。 　　圖4-14為MAX796組成的兩組輸出直流開關(guān)變換器。 圖4-14 MAX796組成的兩組輸出直流開關(guān)變換器 　　1．MAX796管腳及電路工作原理 　　1腳(SS)：軟啟動控制輸出端，外接軟啟動充電電容。 　　2腳(SECFB)：輔助輸出端，12 V / 250 mA輸出的取樣由此端輸入。 　　3腳(REF)：內(nèi)部基準電壓穩(wěn)壓電路，外接旁路電容。 　　4腳：共地端。 　　5腳：外同步輸入端，如不用外同步，可與3腳連接。 　　6腳(　　　)：芯片關(guān)斷控制端，高電平ON開通，低電平OFF關(guān)斷。關(guān)斷控制電流10 μA。 　　7腳(FB)：輔助輸出反饋電壓端，經(jīng)電容濾波后，與開關(guān)管驅(qū)動電路的11腳相連接，由二極管、電容形成自舉電路，目的是使開關(guān)管的柵極驅(qū)動電容直流電位與其源極相等，除驅(qū)動脈沖之外，開關(guān)管柵、源極無直流電位差。 　　8腳(CSH)、9腳(CSL)：過電流取樣電阻的取樣電壓輸入端。8腳為高電位端，9腳為低電位端。同時9腳還為輸出電壓反饋端，將信號送入集成電路內(nèi)部取樣分壓器。 　　10腳(V+)：輸入電壓端，接入6.5～28 V正電壓，向集成電路內(nèi)部提供工作電壓，同時在外電路向開關(guān)管、儲能電感供電�！　�12腳(PGND)：內(nèi)部驅(qū)動電路接地端。 　　13腳(DL)、16腳(DH)：內(nèi)部驅(qū)動輸出端，DH和DL輸出時序不同的正相驅(qū)動脈沖。 　　14腳(LX)：DH驅(qū)動脈沖的低電位端，其直流電位與開關(guān)管源極相等。 　　15腳(BST)：DH、DL驅(qū)動脈沖的中點輸出端。　　2．UCC39421的升壓應(yīng)用電路 　　UCC39421的升壓應(yīng)用電路如圖4-15所示。圖中，L1為儲能電感，因為開關(guān)頻率的提高，L1僅2.2 μH。VT1A為N溝道開關(guān)管，集成電路5腳輸出開關(guān)脈沖驅(qū)動VT1A的柵極，VT1A導(dǎo)通，向L1存儲磁能。VT1A截止時，L1釋放能量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓與輸入電壓串聯(lián)加到同步整流器P型FET管的漏極，同步整流器在VT1A截止時導(dǎo)通，輸出升壓后的5 V / 1.2 A供電。 圖4-15 UCC39421的升壓電路 　　14腳：PWM反饋控制端。在50% 額定負載以上或重負載情況下，13腳電壓降低，關(guān)斷PFM電路，PWM電路被啟動。此時14腳由R1和R2、R3分壓對輸出電壓取樣，控制PWM電路，使輸出電壓穩(wěn)定。 　　15腳：比較器的相位補償電路端。 　　16腳：輸入電壓選擇端，輸入電壓在內(nèi)部與輸出電壓比較，以設(shè)定降壓模式或升壓模式�！　　　�4.3 移動電子設(shè)備電源 4.3.1 MAX744A電源 　　MAX744A為電源管理集成電路系列產(chǎn)品之一，此類升/降壓變換器在寬負載電流變化范圍內(nèi)(從10 mA至額定電流)均有超過90%的效率，能有效地延長電池的使用壽命，還能根據(jù)負載電流值自動改變工作模式。在負載電流較大時，內(nèi)部穩(wěn)壓系統(tǒng)為PWM控制方式，以免儲能電感的高峰值電流引起分布電阻損耗；在輕負載時，內(nèi)部穩(wěn)壓系統(tǒng)為PFM控制方式，以減小FET管柵極電荷損失，避免靜態(tài)電流消耗過大。此外，有控制工作模式的集成電路也可使之固定于PWM控制模式，以避免紋波頻率隨負載電流變動�！　�MAX744A為典型的PWM降壓變換器，工作頻率為159～212.5 kHz，以避開對通信設(shè)備第二中頻455 kHz的干擾。MAX744A集成電路允許輸入電壓為6～16 V，輸出穩(wěn)定的5 V電壓，負載電流達750 mA，靜態(tài)電源電流僅為1.7 mA。當SHDN端呈現(xiàn)低電平時，內(nèi)部電路處于關(guān)斷狀態(tài)，關(guān)斷電流僅需6 μA。 　　MAX744A內(nèi)部具有振蕩器、觸發(fā)器、PWM比較器、基準電壓產(chǎn)生器、輸出驅(qū)動器以及P溝道FET開關(guān)管。其工作原理與前述降壓式開關(guān)電源基本相同，主要的區(qū)別是： 　　(1) 內(nèi)設(shè)有過電流檢測電阻R，對開關(guān)管導(dǎo)通電流取樣。　　(2) 內(nèi)設(shè)有軟啟動控制電路，外接RC充電電路。接通電源瞬間，電容C兩端無電壓，軟啟動控制端輸出低電平，該電平接入PWM比較器反相輸入端，使開機瞬間PWM比較器輸出為零，隨著C充電電壓上升，PWM電路輸出脈寬緩慢增大后，受控于誤差放大器的輸出。 　　(3) 內(nèi)設(shè)有供電電壓欠壓檢測電路。當電池電壓低于下限允許值時，檢測比較器輸出高電平，通過非門關(guān)斷驅(qū)動器的輸出脈沖。 　　MAX744A應(yīng)用電路如圖4-16所示。MAX744A內(nèi)設(shè)輸出電壓取樣分壓電阻，因此其輸出電壓為固定的5 V。 圖4-16 MAX744A應(yīng)用電路 4.3.2 MAX767電源 　　MAX767的應(yīng)用電路如圖4-17所示。MAX767是3.3 V供電電源降壓變換器，當輸入4.5～5.5 V電壓時，輸出3.3 V / 10 A的供電電壓；其靜態(tài)電流為0.7 mA，備用狀態(tài)僅為120 μA。 圖4-17 MAX767的應(yīng)用電路 　　MAX767各腳功能及外圍電路工作如下： 　　1腳：過流檢測輸入端，外接0.12 Ω負載電流取樣電阻。 　　2腳：軟啟動控制端，外接0.01 μF充電電容，充電通路在集成電路內(nèi)部。 　　3腳：電源輸出控制端，高電平接通，低電平關(guān)斷。 4、7、11腳：前級共地端。 　　5、6、12腳：空置。 　　8腳：內(nèi)部基準電壓，外接0.22 μF旁路電容。 　　9腳：同步時鐘輸入端，不用時與8腳相連。 　　10、14、15腳：輸入電源隔離濾波器端，向集成電路內(nèi)部前級電路供電，RC用以濾除開關(guān)脈沖�！　�13腳：內(nèi)部驅(qū)動級接地端。 　　16腳：下管驅(qū)動脈沖輸出端。 　　17腳：上管驅(qū)動級的自舉升壓電路端，外接自舉升壓二極管和0.1 μF的自舉電路電容。將上管驅(qū)動脈沖的低參考點移動到輸出中點，以使驅(qū)動脈沖加到VT1柵、源極之間。 　　18腳：驅(qū)動輸出電路中點端。相對于此點，16腳和19腳輸出時序不同的正向驅(qū)動脈沖。 　　19腳：輸出觸發(fā)脈沖先使VT1導(dǎo)通，待VT1關(guān)斷后，16腳才輸出延后的正向驅(qū)動脈沖使VT2導(dǎo)通，中間過程設(shè)有一定的死區(qū)時間，以免VT1、VT2共態(tài)導(dǎo)通。 　　20腳：引出端。有兩種功能：內(nèi)接取樣分壓電路對輸出取樣，同時又是過電流檢測電平的另一取樣端。 4.3.3 模式控制CMOS低功耗電源 　　MAX639為有PWM和PFM模式控制自動轉(zhuǎn)換功能的低功耗降壓開關(guān)穩(wěn)壓芯片。MAX639系列產(chǎn)品的內(nèi)部電路如圖4-18所示。 圖4-18 MAX639系列產(chǎn)品的內(nèi)部電路 　　MAX639用于降壓電源的電路如圖4-19所示。其8腳為檢測端，當8腳電壓高于2 V和低于0.8 V時，可自動轉(zhuǎn)換為不同的控制模式，以降低損耗。當輸入電壓6.5～11.5 V時，輸出5 V ± 0.2 V / 225 mA的供電。負載100 mA時，最小壓降為0.5 V，靜態(tài)輸入電流僅為10 μA。2腳可作為電池欠壓指示，該電路中未用。如果在1～7腳外接分壓電壓使取樣電壓升高，也可輸出3.3 V電壓。與MAX639性能相近的MAX653則不設(shè)內(nèi)部取樣分壓器，由外電路接入，因而其輸出可設(shè)定為3～5 V。 圖4-19 MAX639的基本降壓電路 4.3.4 MAX782和LTC1149的應(yīng)用 　　1．多組電源供應(yīng)集成電路MAX782 　　MAX782是一種用于移動設(shè)備的多組電源電路，其輸入電壓允許范圍達5.5～30 V，可同時輸出3組穩(wěn)定的直流電壓，其中3.3 V和5 V的最大輸出電流均為5 A，15 V的最大輸出電流為0.3 A，這3組輸出電壓的轉(zhuǎn)換效率均大于95%。MAX782內(nèi)部集成了MOSFET管驅(qū)動電路，可同時驅(qū)動變換器的開關(guān)管和同步整流管。3.3 V和5 V電壓的輸出與否可分別由外加電平控制。MAX782的典型應(yīng)用電路如圖4-20所示。 圖4-20 MAX782的典型應(yīng)用電路 　　2．MAX782功能及工作原理 　　MAX782的28腳為5 V基準電壓輸出端，13腳為3.3 V基準電壓輸出端。為了使內(nèi)部取樣放大器正常啟動，5腳的啟動電壓由3.3 V經(jīng)R15提供。在應(yīng)用電路中，3.3 V和5 V的輸出是相互獨立的兩部分。 　　開關(guān)管VT1和L1等組成3.3 V降壓變換電路。當VT1導(dǎo)通時，電池電壓經(jīng)VT1向L1存儲能量，開關(guān)管截止時續(xù)流二極管VZD3導(dǎo)通，L1的儲能向C7、C16充電，為負載供電。VZD3導(dǎo)通的同時同步整流管VT3導(dǎo)通，其D-S極的電阻只有0.3 MΩ，并聯(lián)于VZD3兩端，減小了續(xù)流電路的正向壓降，提高了效率。　　MAX782內(nèi)部設(shè)有完整的它激式驅(qū)動電路、PWM控制電路、輸出取樣和誤差放大器。32腳和33腳接開關(guān)管VT1，其中低電位端(32腳)必須與VT1源極等電位，因此31腳外接VD1與C5組成自舉電路，提高31腳的直流電位。MAX782的30腳輸出的脈沖驅(qū)動同步整流管VT3，其低電位點為共地。30腳和33腳輸出的兩組驅(qū)動脈沖均為正極性，以驅(qū)動N溝道功率MOSFET管VT1、VT3。為了使VT1、VT3輪換導(dǎo)通，兩組驅(qū)動脈沖有一時間差，即VT1先導(dǎo)通，L1存儲能量，只有在VT1截止后VT3才能導(dǎo)通，L1的儲能向負載電路釋放。很明顯，不允許VT1、VT3有即使是瞬時的同時導(dǎo)通，為此MAX782內(nèi)部設(shè)有防止共態(tài)導(dǎo)通的控制電路，使兩組驅(qū)動脈沖的交替處有適當?shù)乃绤^(qū)時間。34、35腳為過流檢測輸入端，由R1兩端壓降來檢測負載電流，當UR1大于100 mV時，內(nèi)部過流保護電路將減小脈寬，若連續(xù)過流，則關(guān)斷驅(qū)動脈沖。34腳同時作為輸出電壓的取樣輸入端，在內(nèi)部與3.3 V基準電壓進行比較，通過控制驅(qū)動脈沖的寬度穩(wěn)定輸出電壓。　　MAX782的L2設(shè)有附加繞組，由VD3整流、C6濾波得到15 V直流電壓，該電壓由10腳輸入內(nèi)部輔助PWM控制系統(tǒng)。MAX782的14腳內(nèi)部為200～300 kHz振蕩器，主要由R17設(shè)定振蕩頻率，同時可由14腳引入外同步信號，使振蕩頻率與外系統(tǒng)時鐘同步，避免引入脈沖干擾。1、19腳為兩路輸出電壓的控制端，高電平為工作狀態(tài)，低電平為等待狀態(tài)。20、36腳外接有兩只0.01 μF軟啟動電容，其設(shè)定的軟啟動時間約為9 ms�！　�3．LTC1149系列 　　LTC1149系列電路是電源管理集成電路，其典型應(yīng)用電路原理圖如圖4-21所示。輸出電壓為 圖4-21 LTC1149典型應(yīng)用電路原理圖 　　LTC1149各腳功能如下： 　　1腳(PGATE)：開關(guān)管驅(qū)動輸出端。 　　2腳(Vin)：輸入電壓。 　　3、5腳(Vcc)：內(nèi)部為基準電壓，外接旁路電容。 　　4腳(PDRIVE)：開關(guān)管驅(qū)動電路自舉升壓輸出端。 　　6腳(Ct)：振蕩電路定時電容。 　　7腳(Vfb)：取樣放大器輸出端，外接相位補償電路。 　　8腳(SENSE-)和9腳(SENSE+)：過流保護輸入端，8腳內(nèi)設(shè)取樣分壓電路。 　　10腳(SHDN1)和15腳(SHDN2)腳：LC控制端，低電平為工作狀態(tài)，高電平時輸出被關(guān)斷�！　�11腳(Ith)：控制系統(tǒng)接地端。 　　12、14腳(GNDS)：驅(qū)動級接地端。 　　13腳(NGATE)：同步整流器驅(qū)動脈沖輸出端。 　　16腳(CAP)：軟啟動控制端，接通電源瞬間為基準電平，隨外接電容充電電流的減小而成為低電平，集成電路進入額定PWM控制狀態(tài)。 　　　　　　4.4 特殊開關(guān)電源 4.4.1 顯示設(shè)備的超高壓電源 　　圖4-22所示為以TDA8380A為核心的PWM脈沖控制和保護系統(tǒng)電路。該電路采用CRT獨立供電方式，行掃描電路只向行偏轉(zhuǎn)繞組提供掃描電流，并向鉗位電路和消隱電路提供作為行頻基準的行逆程脈沖，另設(shè)獨立的CRT超高壓和中壓供電電路。全部CRT供電系統(tǒng)由PWM脈沖控制系統(tǒng)、逆程變換系統(tǒng)和保護系統(tǒng)三部分組成。 圖4-22 PWM脈沖控制和保護系統(tǒng)電路 　　1．TDA8380A功能 　　TDA8380A各引腳功能如下： 　　1、2腳：分別為內(nèi)部A路驅(qū)動管的發(fā)射極和集電極。當2腳接 +VCC時，1腳輸出正向驅(qū)動脈沖。如果將1腳接地，2腳外接負載電阻供電，則2腳輸出負極性驅(qū)動脈沖。 　　3腳：過零檢測輸入端，引入過零檢測脈沖。當脈沖在上升沿和持續(xù)期間時，通過鎖定電路關(guān)閉雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，A、B兩路將無輸出，而在脈沖下降沿時內(nèi)部觸發(fā)器復(fù)位。 　　4腳：VCC欠壓和過壓取樣輸入端。實際電路中和5腳的供電端并聯(lián)，對VCC取樣。也可以通過取樣分壓器對輸入整流電壓取樣，實現(xiàn)輸入供電的過壓和欠壓保護�！　�6腳：2.5 V基準電壓輸出端。用作內(nèi)部保護電路和誤差比較器的基準電壓。外部可接入誤差1% 的電阻，使基準電壓穩(wěn)定。 　　7腳：取樣比較器反相輸入端，引入開關(guān)電源次級取樣電壓。 　　8腳：當次級輸出電壓升高時，輸出電壓降低，使驅(qū)動脈沖占空比減小，達到輸出電壓的穩(wěn)定。 　　9腳：脈寬調(diào)制器控制輸入端，由8腳引入。當9腳電壓降低時，占空比減小。 　　10腳：外接定時電容C22。與內(nèi)電路的定時電阻設(shè)定振蕩器的基準頻率f0。　　11腳：外同步輸入端。輸入負極性同步脈沖，可以在大于f0和小于100 kHz的范圍內(nèi)使振蕩器同步。 　　12腳：軟啟動控制端，外接電容C21。開機瞬間C21通過內(nèi)電路充電，輸出低電平，通過PWM電路使占空比為最小。隨C21充電電壓上升，占空比由10% 上升為額定值。電阻R40為關(guān)機后的C21提供放電通路，以使下次開機前軟啟動電路復(fù)位。 　　13腳：過流保護輸入端，直接控制雙穩(wěn)態(tài)電路。當該腳輸出高電平時關(guān)閉雙穩(wěn)態(tài)電路，實現(xiàn)保護。 　　14腳：接地端(－VCC)。 　　15、16腳：分別為B路驅(qū)動管的發(fā)射極和集電極，與1、2腳作用相同�！　�2．工作特點 　　由TDA8380A組成可變脈寬驅(qū)動和控制系統(tǒng)，產(chǎn)生驅(qū)動脈沖由A點輸出，驅(qū)動開關(guān)管，控制變換器的脈沖變壓器存儲能量的大小，以調(diào)整次級的高壓輸出。 　　TDA8380A內(nèi)部含有獨立振蕩電路，由外接定時電容設(shè)定基本振蕩頻率f0。振蕩器設(shè)有外同步輸入端，當輸入頻率高于f0的負極性同步信號時，振蕩器可以同步于最高100 kHz外同步信號。一旦振蕩頻率設(shè)定后，振蕩脈沖的占空比便受PWM電路的控制，使驅(qū)動脈沖占空比在48%以內(nèi)改變。占空比可變的脈沖經(jīng)觸發(fā)器整形，由驅(qū)動電路輸出兩路時序不同的調(diào)寬脈沖。兩路驅(qū)動輸出采用集電極和發(fā)射極均開路的輸出方式，增加了應(yīng)用的靈活性。　　如果兩路輸出采用并聯(lián)形式，由A管集電極2腳和B管發(fā)射極15腳并聯(lián)輸出，則輸出的是極性相同、時序不同、占空比加倍的驅(qū)動脈沖，這種驅(qū)動方式使最大占空比變化范圍增大至近98%，適用于驅(qū)動單端開關(guān)電路。 　　如果兩路輸出分別由A管發(fā)射極和B管集電極輸出，則輸出的是極性相同、時序不同且有一定死區(qū)時間的驅(qū)動脈沖，這種方式適用于驅(qū)動推挽式開關(guān)電路。兩驅(qū)動管由外電路獨立供電，使驅(qū)動器容易實現(xiàn)驅(qū)動電平移位，而無需驅(qū)動變壓器隔離�！　∪鬉管和B管都由同一電極輸出，則輸出極性相反的驅(qū)動脈沖，這種方式適用于驅(qū)動互補推挽開關(guān)電路。TDA8380A內(nèi)部還設(shè)有過零檢測電路，對脈沖變壓器感應(yīng)電壓取樣。當感應(yīng)電壓下降為0 V時，脈沖變壓器磁能已釋放完畢，過零檢測電路通過鎖定電路的復(fù)位使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器接受振蕩脈沖的觸發(fā)，輸出下一周期的驅(qū)動脈沖。這就避免脈沖變壓器能量未釋放完前，開關(guān)管連續(xù)導(dǎo)通而引起脈沖變壓器磁飽和，導(dǎo)致電感量下降造成開關(guān)管的過熱擊穿。 　　TDA8380A內(nèi)部取樣比較器的同相輸入端接有內(nèi)部提供的2.5 V基準電壓，其反相輸入端通過外取樣分壓電路得到取樣電壓。TDA8380A內(nèi)部還設(shè)有一系列保護電路，如電源過壓和欠壓保護輸入、過流保護輸入和開機軟啟動控制等。 4.4.2 行脈沖驅(qū)動超高壓電源 　　采用超高壓電源和行掃描輸出級各自獨立，共用驅(qū)動脈沖信號源的方式，可以改善圖像顯示效果，同時延長投影管的壽命。電路特點是：超高壓變換器的驅(qū)動脈沖信號源仍沿用行驅(qū)動脈沖，而在脈沖放大電路中加入電子開關(guān)，控制脈沖放大器的供電，即在每個行周期中用斷開放大器供電的方式控制輸出脈沖的脈寬，以達到穩(wěn)定超高壓輸出的目的。 　　背投影的超高壓電源簡化電路如圖4-23所示。由IC603組成行振蕩電路，12腳輸出行脈沖。行驅(qū)動脈沖經(jīng)射隨器VT601緩沖后分成兩路：一路由VT1003緩沖，驅(qū)動行推動級VT1002，再經(jīng)行推動變壓器T1001驅(qū)動行輸出管VT1001；另一路經(jīng)VT601發(fā)射極、隔離電阻R901送入射隨器VT810緩沖放大，驅(qū)動推動級VT801，推動變壓器T802的次級直接驅(qū)動開關(guān)管VT808。 圖4-23 超高壓變換電源簡化電路 　　VT806的集電極并聯(lián)接入兩只脈沖變壓器T803和T801。T803次級一繞組脈沖電壓由VD814整流、C828濾波，向投影管提供6.3 V / 1.8 A的燈絲供電。T803次級另一繞組脈沖電壓用于升壓式整流電路，將135 V供電串聯(lián)接入65 V的脈沖整流電壓，向視頻放大器提供220 V電壓。T801則只輸出超高壓和聚焦電壓。由該電路可見，行輸出級和超高壓變壓器之間無直接聯(lián)系，完全避免了兩者的相互影響�！　〕�高壓變換器的兩級脈沖放大電路中，推動級VT801的集電極供電電路串聯(lián)接入VT802、VT803組成的電子開關(guān)，在輸出級VT806的發(fā)射極也接入電子開關(guān)VT808。為了適應(yīng)輸出級工作電壓高、電流大的特點，采用MOSFET管作為電子開關(guān)。當兩級電子開關(guān)都輸入高電平控制信號時，超高壓變換器接通開始工作。如果控制信號為脈寬調(diào)制的方波信號，則T801、T803初級輸出的行脈沖被驅(qū)動控制脈沖所調(diào)制，輸出PWM脈沖。在電源中，由T801初、次級匝數(shù)比設(shè)定超高壓輸出，由驅(qū)動脈沖的脈寬調(diào)制向下調(diào)整超高壓，即當電子開關(guān)VT803、VT808短路時，VT806輸出脈沖為最大脈寬等于標準行脈沖的脈沖寬度，此時T801次級輸出電壓稍高于額定電壓，然后通過驅(qū)動控制使行脈沖寬度減小，使超高壓輸出為額定值。當超高壓變化時，驅(qū)動脈沖有調(diào)整的余地。 4.4.3 基于TPS54350的DC/DC電源 　　1．TPS54350特性 　　TPS54350是一種內(nèi)置MOSFET的高效DC/DC變換電路，由TPS54350組成的DC/DC電源的主要特性如下：連續(xù)輸出電流為3 A時，效率達90%以上；輸入電壓范圍為4.5～20 V；輸出電壓可調(diào)低至0.891 V，精確度為1%；可編程外部時鐘同步；脈寬調(diào)制頻率在250～700 kHz可調(diào)節(jié)；具有峰值電流限制與熱關(guān)斷保護；可調(diào)節(jié)的欠壓關(guān)斷；內(nèi)部軟啟動；電源安全輸出等�！　�2．實用電路 　　圖4-24為TPS54350的應(yīng)用電路。圖中，電路的輸出電壓是可變的，通過改變電阻器R2的阻值，可得到期望的輸出電壓值。 　　電路的輸入電壓Ui為5 V，輸出電壓為3.3 V，通常取R1=1 kΩ。R2的計算公式為 圖4-24 TPS54350的應(yīng)用電路 　QbI紅軟基地

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