105開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路

1、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)：線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)： (1) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便調(diào)節(jié)方便、紋波小；紋波小； (2) 調(diào)整管工作于線性放大區(qū)調(diào)整管工作于線性放大區(qū)，調(diào)整管的功耗大；，調(diào)整管的功耗大； (3) 穩(wěn)壓電源的效率低穩(wěn)壓電源的效率低; (4) 只能實(shí)現(xiàn)只能實(shí)現(xiàn)降壓輸出降壓輸出，即，即uo ui。 10.6 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路iceouuu開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的特點(diǎn)：的特點(diǎn)： (1) 調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。調(diào)整管的管耗調(diào)整管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)。調(diào)整管的管耗主要發(fā)生在主要發(fā)生在其工作狀態(tài)其工作狀態(tài)從開(kāi)到關(guān)從開(kāi)到關(guān)或或從關(guān)到開(kāi)從關(guān)到開(kāi)的轉(zhuǎn)換過(guò)程之中，消耗功的轉(zhuǎn)換過(guò)程之中，

2、消耗功率遠(yuǎn)小于在線性區(qū)工作的調(diào)整管。率遠(yuǎn)小于在線性區(qū)工作的調(diào)整管。 (2) 開(kāi)關(guān)電源開(kāi)關(guān)電源體積小體積小、重量輕重量輕、穩(wěn)壓范圍寬；穩(wěn)壓范圍寬； (3) 開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的紋波較大紋波較大，產(chǎn)生的電磁干擾比線性產(chǎn)生的電磁干擾比線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電源大串聯(lián)型穩(wěn)壓電源大。 10.6 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路按按主主回回路路形形式式脈沖變壓器耦合型脈沖變壓器耦合型串聯(lián)型串聯(lián)型并聯(lián)型并聯(lián)型按按拓拓?fù)鋼浣Y(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)降壓型降壓型(buck)反相型反相型(buck-boost)升壓型升壓型(boost)按按控控制制方方式式pwm混合調(diào)制混合調(diào)制pfm開(kāi)關(guān)電路的分類：開(kāi)關(guān)電路的分類：10.6 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓

3、電路開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路10.6.1 串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路1. 電路組成電路組成串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路原理框圖串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路原理框圖 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路主要由開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路主要由開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)管vt、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路和和濾波濾波電路電路組成。組成。 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路是高效的開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路是高效的直流轉(zhuǎn)換器直流轉(zhuǎn)換器(dc-dc變換器變換器)，通，通過(guò)開(kāi)關(guān)的快速切換過(guò)開(kāi)關(guān)的快速切換將不穩(wěn)定直流輸入轉(zhuǎn)換為脈沖序列將不穩(wěn)定直流輸入轉(zhuǎn)換為脈沖序列，再，再進(jìn)進(jìn)行濾波處理行濾波處理，輸出穩(wěn)定的直流電壓輸出穩(wěn)定的直流電壓。開(kāi)關(guān)電路的基本原理圖開(kāi)關(guān)電路的基本原理圖 開(kāi)關(guān)管在電路中與負(fù)載電路呈串聯(lián)連接，其工作狀

4、態(tài)開(kāi)關(guān)管在電路中與負(fù)載電路呈串聯(lián)連接，其工作狀態(tài)受基極電壓受基極電壓ub的控制。的控制。2. 開(kāi)關(guān)電路的工作原理開(kāi)關(guān)電路的工作原理開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)管vt 工作狀態(tài)受工作狀態(tài)受ub控制控制續(xù)流二極管續(xù)流二極管濾波電路濾波電路 當(dāng)當(dāng) ub為高電平為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)管時(shí)，開(kāi)關(guān)管vt 飽和導(dǎo)通，二極管飽和導(dǎo)通，二極管vd 截止。電流經(jīng)調(diào)整管流向電感，電感截止。電流經(jīng)調(diào)整管流向電感，電感l(wèi) 存儲(chǔ)能量，電容存儲(chǔ)能量，電容c 充電。充電。vt導(dǎo)通時(shí)導(dǎo)通時(shí)主回路的等效電路主回路的等效電路2. 開(kāi)關(guān)電路的工作原理開(kāi)關(guān)電路的工作原理 vt截止時(shí)截止時(shí)主回路的等效電路主回路的等效電路當(dāng)當(dāng)ub為低電平為低電平時(shí)，時(shí)，vt截止

5、，截止，vd導(dǎo)通。導(dǎo)通。電感電感l(wèi)釋放能量，釋放能量，其感應(yīng)電勢(shì)令其感應(yīng)電勢(shì)令vd導(dǎo)通，起續(xù)流作用。電容導(dǎo)通，起續(xù)流作用。電容c 放電，維持放電，維持負(fù)載上的電流基本不變。負(fù)載上的電流基本不變。2. 開(kāi)關(guān)電路的工作原理開(kāi)關(guān)電路的工作原理脈寬調(diào)制型脈寬調(diào)制型(pwm)控制器控制器 串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路原理框圖串聯(lián)型開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路原理框圖 驅(qū)動(dòng)電路由驅(qū)動(dòng)電路由取樣電路取樣電路(r1、r2)、基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源、誤差放大誤差放大器器a1、三角波發(fā)生器三角波發(fā)生器和和電壓比較器電壓比較器a2組成。組成。2. 開(kāi)關(guān)電路的工作原理開(kāi)關(guān)電路的工作原理串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作波形串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作波形2.

6、 開(kāi)關(guān)電路的工作原理開(kāi)關(guān)電路的工作原理onoffonoicesdiitttuuuuuduttt串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作波形串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路的工作波形占空比占空比導(dǎo)通時(shí)間導(dǎo)通時(shí)間截止時(shí)間截止時(shí)間2. 開(kāi)關(guān)電路的工作原理開(kāi)關(guān)電路的工作原理onoiituudut 反饋電壓反饋電壓uf由取樣電路得到；基準(zhǔn)電壓與反饋電壓之差由取樣電路得到；基準(zhǔn)電壓與反饋電壓之差(uref- -uf)經(jīng)經(jīng)a1放大放大，作為電壓比較器，作為電壓比較器a2的的閾值電壓閾值電壓up；將；將三三角波發(fā)生器的輸出角波發(fā)生器的輸出us與與up比較，得到比較，得到開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)開(kāi)關(guān)管的控制信號(hào)ub 。3. 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理2fo1

7、2ruurr 當(dāng)當(dāng)電路輸入電壓波動(dòng)電路輸入電壓波動(dòng)或者或者負(fù)載發(fā)生變化負(fù)載發(fā)生變化而引起而引起輸出電壓輸出電壓變化變化時(shí)，若能在時(shí)，若能在uo增大增大時(shí)，時(shí)，減小控制信號(hào)減小控制信號(hào)ub的占空比的占空比或在或在uo減小減小時(shí)，時(shí)，增大增大ub的占空比的占空比，則輸出電壓就可以獲得穩(wěn)定。，則輸出電壓就可以獲得穩(wěn)定。onoiituudut3. 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 當(dāng)當(dāng)uo升高升高時(shí)，反饋電壓時(shí)，反饋電壓uf隨之增大隨之增大，與基準(zhǔn)電壓，與基準(zhǔn)電壓uref之間的差值減小，因而之間的差值減小，因而誤差放大器誤差放大器a1的輸出電壓的輸出電壓up減小，減小，經(jīng)電壓比較器經(jīng)電壓比較器a2使使ub的占空比的占

8、空比d變小變小，輸出電壓隨之減小輸出電壓隨之減小，令令uo基本不變。其調(diào)節(jié)控制過(guò)程如下：基本不變。其調(diào)節(jié)控制過(guò)程如下：3. 穩(wěn)壓原理穩(wěn)壓原理 開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路一般有兩大類型集成產(chǎn)品：一類是將開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電路一般有兩大類型集成產(chǎn)品：一類是將開(kāi)關(guān)管集成在芯片內(nèi)部的集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器；另一類則管集成在芯片內(nèi)部的集成開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器；另一類則不包括開(kāi)關(guān)不包括開(kāi)關(guān)管管，稱為，稱為開(kāi)關(guān)電源控制器開(kāi)關(guān)電源控制器。10.6.2 開(kāi)關(guān)電源控制器開(kāi)關(guān)電源控制器串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路中串聯(lián)開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電路中pwm控制器的應(yīng)用控制器的應(yīng)用 sg3524是模擬是模擬-數(shù)字混合集成電路數(shù)字混合集成電路，是性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)，是性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源

9、控制器。芯片內(nèi)部包括電源控制器。芯片內(nèi)部包括+5v輸出的電壓參考源輸出的電壓參考源，誤差放誤差放大器大器、限流保護(hù)環(huán)節(jié)限流保護(hù)環(huán)節(jié)、電壓比較器電壓比較器、振蕩器振蕩器、觸發(fā)器觸發(fā)器、輸出輸出邏輯控制電路邏輯控制電路和和輸出晶體管輸出晶體管等環(huán)節(jié)。等環(huán)節(jié)。 1. 電路組成電路組成sg3524的內(nèi)部方框圖的內(nèi)部方框圖 在芯片在芯片9腳和腳和1腳之間接腳之間接入反饋電阻入反饋電阻可以調(diào)節(jié)誤可以調(diào)節(jié)誤差放大器增益。差放大器增益。 2. 工作原理工作原理電壓比較器對(duì)誤差放大電壓比較器對(duì)誤差放大器的輸出器的輸出u1和外接電容和外接電容ct ( 7腳腳 )上的電壓進(jìn)行上的電壓進(jìn)行比較，比較，其輸出其輸出u2

10、控制或控制或非門非門g2、g3的開(kāi)啟，進(jìn)的開(kāi)啟，進(jìn)而控制輸出晶體管而控制輸出晶體管vt1和和vt2的工作狀態(tài)。的工作狀態(tài)。 將電流采樣信號(hào)接在限流放大器的反相輸入端將電流采樣信號(hào)接在限流放大器的反相輸入端(4腳腳)，當(dāng)采樣信號(hào)超過(guò)限定值當(dāng)采樣信號(hào)超過(guò)限定值(5腳電壓腳電壓)時(shí)，限流放大器輸出負(fù)飽時(shí)，限流放大器輸出負(fù)飽和值，將誤差放大器的輸出箝制在低電位，比較器的輸出和值，將誤差放大器的輸出箝制在低電位，比較器的輸出u2變?yōu)楦唠娖?，使輸出晶體管關(guān)閉，從而避免電路因過(guò)流變?yōu)楦唠娖剑馆敵鼍w管關(guān)閉，從而避免電路因過(guò)流而毀壞。而毀壞。 3. 波形分析波形分析鋸齒波由振蕩器提供鋸齒波由振蕩器提供，u1

11、為為誤差放大器輸出，誤差放大器輸出，u2是比較是比較器的輸出。器的輸出。振蕩器輸出時(shí)鐘振蕩器輸出時(shí)鐘cp驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)t觸發(fā)器觸發(fā)器，或非門的，或非門的邏輯輸出為邏輯輸出為u3 、u4 ，決定，決定vt1和和vt2通斷。通斷。 u3 和和u4 兩兩路信號(hào)之間有一定的死區(qū)，路信號(hào)之間有一定的死區(qū)，以保證以保證vt1和和vt2在開(kāi)、關(guān)在開(kāi)、關(guān)的交替時(shí)不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通的交替時(shí)不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通。當(dāng)。當(dāng)u1降低時(shí)，降低時(shí)，u2加寬，加寬，vt1和和vt2的導(dǎo)通時(shí)間減小。當(dāng)?shù)膶?dǎo)通時(shí)間減小。當(dāng)u1增加時(shí)，增加時(shí)，vt1和和vt2的導(dǎo)通的導(dǎo)通時(shí)間增加。時(shí)間增加。4. 典型應(yīng)用典型應(yīng)用 sg3524的穩(wěn)壓過(guò)程如下：設(shè)的穩(wěn)壓過(guò)程如下：設(shè)負(fù)載電流增大負(fù)載電流增大，使，使uo減小減小 當(dāng)晶體管的電流過(guò)大時(shí)，當(dāng)晶體管的電流過(guò)大時(shí)，電流采樣電阻電流采樣電阻r9上的壓降將增上的壓降將增加，從而使限流放大器的輸出加，從而使限流放大器的輸出u1 為低電平，使為低電平，使vt1 和和vt2 關(guān)關(guān)斷。當(dāng)