开关型稳压电源实用教案

1、10.5.1 开关型稳压(wn y)电路的工作原理 开关型稳压电源的原理可用图开关型稳压电源的原理可用图10.2310.23的电路加以说明的电路加以说明(shumng)(shumng)。它由调整管、。它由调整管、滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。滤波电路、比较器、三角波发生器、比较放大器和基准源等部分构成。图图10.23 10.23 开关开关(kigun)(kigun)型稳压电源原理图型稳压电源原理图第1页/共14页第一页，共15页。 三角波发生器通过比较器产生一个方波三角波发生器通过比较器产生一个方波vBvB，去控制调整，去控制调整管的通断。调整管导通时，向电感充

2、电。当调整管截止时，管的通断。调整管导通时，向电感充电。当调整管截止时，必须给电感中的电流提供一个泄放通路必须给电感中的电流提供一个泄放通路(tngl)(tngl)。续流二极。续流二极管管D D即可起到这个作用，有利于保护调整管。即可起到这个作用，有利于保护调整管。 根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出根据电路图的接线，当三角波的幅度小于比较放大器的输出(shch)(shch)时，比较器输出时，比较器输出(shch)(shch)高电平，对应调整管的导通时间为高电平，对应调整管的导通时间为tonton；反之输出；反之输出(shch)(shch)为低电平，对应调整管的截为低电平，对

3、应调整管的截止时间止时间tofftoff。 输出输出(shch)(shch)波形中电位水平高于高电波形中电位水平高于高电平最小值的部分，对方波而言，相平最小值的部分，对方波而言，相当方波存在的部分。当方波存在的部分。 输出波形中电位水平低于低输出波形中电位水平低于低电平最大值的部分，对方波而言，电平最大值的部分，对方波而言，相当方波不存在的部分。相当方波不存在的部分。 为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反为了稳定输出电压，应按电压负反馈方式引入反馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电馈，以确定基准源和比较放大器的连线。设输出电压增加，压增加，FVO增加，比较放大器的输出增加，比较放

4、大器的输出Vf减小，比较器减小，比较器方波输出的方波输出的toff增加，调整管导通时间减小，输出电压下增加，调整管导通时间减小，输出电压下降。起到了稳压作用。降。起到了稳压作用。第2页/共14页第二页，共15页。 各点波形见图各点波形见图10.2410.24。由于调整管发射极输出为方波，有滤波。由于调整管发射极输出为方波，有滤波(lb)(lb)电感的存在，使输电感的存在，使输出电流出电流iLiL为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。为锯齿波，趋于平滑。输出则为带纹波的直流电压。 图图10.24 开关电源波形图开关电源波形图 分析见下页分析见下页第3页/共14页第三页，共15页。qVTt

5、VtVVTtVTtvTtvTVTttIonIonCESIoffDE0EO)(1+)(1d1d1=11 可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）可以通过改变比较器输出方波的宽度（占空比）来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲来控制输出电压值。这种控制方式称为脉冲(michng)(michng)宽度调制宽度调制(PWM)(PWM)。q q称为称为(chn (chn wi)wi)占空比占空比 方波高电平的方波高电平的时间占整个周时间占整个周期的百分比。期的百分比。在输入电压一定在输入电压一定(ydng)(ydng)时，时， 输出电压与占空比成正比。输出电压与占空比成正比。 忽略电感的直流电阻，输出

6、电压忽略电感的直流电阻，输出电压VO即为即为vE的平均分量。的平均分量。于是有于是有第4页/共14页第四页，共15页。1调整管工作在开关状态，功耗大大降低，调整管工作在开关状态，功耗大大降低， 电源效率大为提高；电源效率大为提高；2调整管在开关状态下工作，为得到直流输出，调整管在开关状态下工作，为得到直流输出， 必须在输出端加滤波器；必须在输出端加滤波器；3可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；可通过脉冲宽度的控制方便地改变输出电压值；4在许多场合在许多场合(chng h)可以省去电源变压器；可以省去电源变压器；5由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感的体由于开关频率较高，滤波电容和滤波电感

7、的体 积可大大减小。积可大大减小。由以上分析由以上分析(fnx)可以得出如下结可以得出如下结论：论：第5页/共14页第五页，共15页。10.5.2 集成(j chn)开关型稳压器典型典型(dinxng)的开关电源控制器和开关电源见下表的开关电源控制器和开关电源见下表 型号型号(xngho) (xngho) 电源范围电源范围/V /V 最大输出电流最大输出电流 /A /A 内部参考源内部参考源 /V /V 输出输出级形式级形式 TL494 7 TL494 740 0.2 5 40 0.2 5 推挽或单端推挽或单端 SG3524 8 SG3524 835 0.1 5 35 0.1 5 推挽推挽 S

8、G3525 8 SG3525 835 0.5 5 35 0.5 5 推挽推挽 LM2575 3.5 LM2575 3.535 1 1.23 _ 35 1 1.23 _ 表中前三个是开关电源控制器，后一个是单片开关电源稳压器。表中前三个是开关电源控制器，后一个是单片开关电源稳压器。实际上就是一个脉冲宽度调制（实际上就是一个脉冲宽度调制（PWM）控制器，）控制器，经常也用于其它脉宽调制场合。经常也用于其它脉宽调制场合。 集成开关稳压器，集成开关稳压器，一般有两大类型一般有两大类型。一类是包括。一类是包括调整管在内的调整管在内的集成开关稳压器集成开关稳压器; ;另另一类称为一类称为开关电源开关电源控

9、制器控制器，它不包括调整管。，它不包括调整管。(1)(1)开关稳压电源概述开关稳压电源概述第6页/共14页第六页，共15页。 利用开关电源控制器可以方便利用开关电源控制器可以方便(fngbin)地构成开关电源。地构成开关电源。 SG3524是一个典型的性能优良是一个典型的性能优良的开关电源控制器，其内部的结构框图如图的开关电源控制器，其内部的结构框图如图10.25所示。所示。 (2)开关开关(kigun)稳压电源控制器稳压电源控制器SG3524图图10.25 SG3524的内部方框图的内部方框图 它的内部包括误它的内部包括误差放大器、限流保护差放大器、限流保护环节、比较器、振荡环节、比较器、振

10、荡器、触发器、输出器、触发器、输出(shch)逻辑控制电逻辑控制电路和输出路和输出(shch)三三极管等环节。极管等环节。第7页/共14页第七页，共15页。 SG3524构成构成(guchng)开关稳压电源的典型电开关稳压电源的典型电路如图路如图10.26所示。所示。图图10.26 开关稳压电源应用开关稳压电源应用(yngyng)电路电路第8页/共14页第八页，共15页。 3524从从11和和14脚输出在时间上互相错开的两路控制信号，其开关频率由脚输出在时间上互相错开的两路控制信号，其开关频率由6和和7脚外脚外接的接的RT和和CT决定。决定。1和和2脚是内部运算放大器的输入端，脚是内部运算放大

11、器的输入端，R1和和R2构成反馈回路。构成反馈回路。16脚脚是基准源，由是基准源，由R3和和R4给误差给误差(wch)运算放大器提供一个与反馈信号比较的给定电压。运算放大器提供一个与反馈信号比较的给定电压。 V3和和V4是或非门的输出，只要或非门的输入端有高电平，它的输出即为低电是或非门的输出，只要或非门的输入端有高电平，它的输出即为低电平。平。 V3和和V4的输出由的输出由V2、CP、Q或或Q决定。因决定。因Q和和Q只能有一个是高电平，只能有一个是高电平，T2和和T1不可能同时导通。不可能同时导通。 T1和和T2只能按推挽方式工作，轮流交替导通。只能按推挽方式工作，轮流交替导通。第9页/共1

12、4页第九页，共15页。SG3524电路控制过程电路控制过程(guchng)的波形如图的波形如图10.27所示。所示。 图图10.27 SG3524的波形图的波形图 锯齿波由振荡器提供，锯齿波由振荡器提供，V1是误差放大器的输出，它们一起加到比较器上。是误差放大器的输出，它们一起加到比较器上。 V2是比是比较器的输出。振荡器输出的时钟驱动较器的输出。振荡器输出的时钟驱动T 触发器，触发器，CP、Q和和V2 的或非是的或非是V3，决定，决定T1的通的通断。断。CP、Q和和V2 的或非是的或非是V4，决定，决定T2的通断。由于的通断。由于Q和和Q等宽，加上等宽，加上V2的存在，所以的存在，所以V3和

13、和V4这两路信号之间有一定的死区，以保证这两路信号之间有一定的死区，以保证T1和和T2 管不会同时导通。管不会同时导通。第10页/共14页第十页，共15页。 当当V1降低降低(jingd)时，时， V2加宽，加宽， T1和和T2的宽度变窄，导通时间减小。反之，当的宽度变窄，导通时间减小。反之，当V1增加时，增加时， T1和和T2 的导通时间增加。的导通时间增加。第11页/共14页第十一页，共15页。图图16.16 开关稳压电源应用电路开关稳压电源应用电路 设负载电流设负载电流(dinli)加大，加大，VO下降，反馈电压减小，误差放大器的输出下降，反馈电压减小，误差放大器的输出V1增加，增加，

14、T1和和T2的导通时间增加，输出电压的导通时间增加，输出电压VO增加。增加。 (3) SG3524构成构成(guchng)的开关稳压电源的开关稳压电源 现在来讨论现在来讨论3524构成构成(guchng)的开关稳压电源的工作原理。的开关稳压电源的工作原理。图图10.25 SG3524的内部方框图的内部方框图反之，当反之，当VO增加时，增加时，反馈电压增加，反馈电压增加， V输出减小，输出减小， T1和和T2的导通时间减小，的导通时间减小，输出电压输出电压VO 减小。减小。第12页/共14页第十二页，共15页。 SG3524的的10脚也有保护功能，当脚也有保护功能，当10脚加高电平时，可以强迫脚

15、加高电平时，可以强迫(qing p)V1下降，下降， T1和和T2关断。关断。10脚与脚与4脚可实现双重保护。脚可实现双重保护。 当三极管的电流过大时，电阻当三极管的电流过大时，电阻R9上的压降增加上的压降增加(zngji)到使限流运算放大器的输出为低，即到使限流运算放大器的输出为低，即V1在大大下降，在大大下降， 使使T1和和T2 关断。关断。 由于由于SG3524可在较高的频率下工作，可在较高的频率下工作，T1和和T2 应选用高频开关管。变压器应采应选用高频开关管。变压器应采用高频变压器，滤波电感和滤波电容用高频变压器，滤波电感和滤波电容(dinrng)都可以选用较小的数值。都可以选用较小的数值。第13页/共14页