開關電源設計培訓ppt課件

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1、電源電源 整流電路是將工頻交流電轉為具有直流電成分的脈動直流電。濾波電路是將脈動直流中的交流成分濾除，減少交流成分，添加直流成分。穩壓電路對整流后的直流電壓采用負反響技術進一步穩定直流電壓。電子電路任務時都需求直流電源提供能量，電池因運用費用高，普通只用于低功耗便攜式的儀器設備中。單相橋式整流電路單相橋式整流電路(1)(1)任務原理任務原理 當正半周時二極管當正半周時二極管D1、D3導通，在負載電阻上得到正弦導通，在負載電阻上得到正弦波的正半周。波的正半周。當負半周時二極管當負半周時二極管D2、D4導導通，在負載電阻上得到正弦波的通，在負載電阻上得到正弦波的負半周。負半周。在負載電阻上正負半周

2、經過合在負載電阻上正負半周經過合成，得到的是同一個方向的單向成，得到的是同一個方向的單向脈動電壓。脈動電壓。動畫動畫5-1動畫動畫5-2(2)負載上的直流電壓和直流電流 輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它輸出電壓是單相脈動電壓。通常用它的平均值與直流電壓等效。的平均值與直流電壓等效。輸出平均電壓為輸出平均電壓為2202L9.022dsin21VVttVV 流過負載的平均電流為LLRVRVRVIL2L2L9.022L2L2LD45.022RVRVII流過二極管的平均電流為流過二極管的平均電流為2Rmax2VV二極管所接受的最大反向電壓二極管所接受的最大反向電壓濾波電路濾波電路 濾波的根本概念 濾波

3、電路利用電抗性元件對交、直流阻抗的不同，實現濾波。電容器C對直流開路，對交流阻抗小，所以C應該并聯在負載兩端。電感器L對直流阻抗小，對交流阻抗大，因此L 應與負載串聯。經過濾波電路后，既可保管直流分量、又可濾掉一部分交流分量，改動了交直流成分的比例，減小了電路的脈動系數，改善了直流電壓的質量。電容濾波電路電容濾波電路 單相橋式電容濾波整流電路。在負載電阻上并聯了一個濾波電容C。當v2到達90時，v2開場下降。先假設二極管關斷，電容C就要以指數規律向負載L放電。指數放電起始點的放電速率很大。(1)(1)濾波原理濾波原理 假設電路處于正半周，二極管D1、D3導通，變壓器次端電壓v2給電容器C充電。

4、此時C相當于并聯在v2上，所以輸出波形同v2，是正弦形。電容濾波波形圖 所以，在t1到t2時辰，二極管導電，充電，vC=vL按正弦規律變化；t2到t3時辰二極管關斷，vC=vL按指數曲線下降，放電時間常數為RLC。在剛過90時，正弦曲線下降的速率很慢。所以剛過90時二極管依然導通。在超越90后的某個點，正弦曲線下降的速率越來越快，二極管關斷。需求指出的是，當 放電時間常數RLC添加時，t1點要右移，t2點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時，導通 角添加。顯然，當L很 小，即IL很大時，電容濾 波的效果不好，見濾波曲線 中的2。反之，當L很大，即IL很小時，雖然

5、C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好,見濾波曲線中的3。所以電容濾波適宜輸出電流較小的場所。電容濾波的效果 需求指出的是，當放電時間常數RLC添加時，t1點要右移，t2點要左移，二極管關斷時間加長，導通角減小，見曲線3；反之，RLC減少時，導通角添加。顯然，當L很小，即IL很大時，電容濾波的效果不好，見濾波曲線中的2。反之，當L很大，即IL很小時，雖然C較小,RLC仍很大,電容濾波的效果也很好，見濾波曲線中的3。所以電容濾波適宜輸出電流較小的場所。問題：有無L即空載，此時VC=VL=？電容濾波的效果動畫動畫5-3動畫動畫5-4(2)(2)電容濾波的計算電容濾波的計算 電容濾波的計算比較費

6、事，由于決議輸出電壓的要素較多。工程上有詳細的曲線可供查閱。普通常采用以下近似估算法：)41(2L2OLCRTVVV一種是用鋸齒波近似表示，即 另一種是在RLC=(35)T/2的條件下，近似以為VL=VO=1.2V2?；蛘?，電容濾波要獲得較好的效果，工程上也通常應滿足RLC610。3外特性 整流濾波電路中，輸出直流電壓VL隨負載電流 IO的變化關系曲線。整流濾波電路的外特性2OLd2O2OL1.22)53(=0.9=,02=,=VVTCRVVCVVR電感濾波電路電感濾波電路 利用儲能元件電感器的電流不能突變的性質，把電感與整流電路利用儲能元件電感器的電流不能突變的性質，把電感與整流電路的負載的

7、負載L相串聯，也可以起到濾波的作用。相串聯，也可以起到濾波的作用。電感濾波電路 波形圖 當當v2正半周時，正半周時，D1、D3導電，導電，電感中的電流將滯后電感中的電流將滯后v2。當負半周時，。當負半周時，電感中的電流將經由電感中的電流將經由D2、D4提供。因提供。因橋式電路的對稱性，和電感中電流的橋式電路的對稱性，和電感中電流的延續性，四個二極管延續性，四個二極管D1、D3；D2、D4的導通角都是的導通角都是180。穩壓電路概述 穩壓電源方框圖穩壓電源方框圖 引起輸出電壓變化的緣由是負載電流的變化和輸入電壓引起輸出電壓變化的緣由是負載電流的變化和輸入電壓的變化。的變化。負載電流的變化會負載電

8、流的變化會在整流電源的內阻上產生電壓降，在整流電源的內阻上產生電壓降，從而使輸入電壓發生變化。從而使輸入電壓發生變化。),(=OIOIVfV穩壓電路的技術目的穩壓電路的技術目的 用穩壓電路的技術目的去衡量穩壓電路性能用穩壓電路的技術目的去衡量穩壓電路性能的高低。的高低。VI和和 IO引起的引起的 VO可用下式表可用下式表示示(1)(1)穩壓系數穩壓系數SrSr0=IOIOrO=IVVVVS定義為定義為OoIrOOOIIOOIRVSIIVVVVV有時穩壓系數也用下式定義0=IIOOrO/=IVVVVS當輸出電流從零變化到最大額定值時，當輸出電流從零變化到最大額定值時，輸出電壓的相對變化值。輸出電

9、壓的相對變化值。4 4電流調整率電流調整率SISI%100=0=OOIIVVVS(3)(3)輸出電阻輸出電阻RoRo0=OOoI=VIVR%1001=0=IOOVOIVVVS(2)(2)電壓調整率電壓調整率SVSV普通特指普通特指Vi/Vi=Vi/Vi=10%10%時的時的SrSr輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓輸入電壓交流紋波峰峰值與輸出電壓交流紋波峰峰值之比的分貝數。交流紋波峰峰值之比的分貝數。6 6輸出電壓的溫度系數輸出電壓的溫度系數STST%1001=0=0,=OOTIOVITVVS 假設思索溫度對輸出電壓的影響,那么輸出電壓是輸入電壓、負載電流和溫度的函數),(=OIOTIVfV 5

10、 5 紋 波 抑 制 比 紋 波 抑 制 比Srip Srip p-opp-iprip20lg=VVS硅穩壓二極管穩壓電路的原理硅穩壓二極管穩壓電路的原理 它是利用穩壓二極管的反向它是利用穩壓二極管的反向擊穿特性穩壓的，由于反向特擊穿特性穩壓的，由于反向特性陡直，較大的電流變化，只性陡直，較大的電流變化，只會引起較小的電壓變化。會引起較小的電壓變化。(1)(1)當輸入電壓變化時如何穩壓當輸入電壓變化時如何穩壓由圖可知由圖可知ZLR+=IIIRIVVVVVRIRIZO=輸入電壓輸入電壓VIVI添加，必然引起添加，必然引起VOVO的添加，即的添加，即VZVZ添加，從而使添加，從而使IZIZ添加，添

11、加，IRIR添加，使添加，使VRVR添加，從而使輸出電壓添加，從而使輸出電壓VOVO減小。這一穩壓減小。這一穩壓過程概括為：過程概括為：VIVOVZIZIRVRVO(2)(2)當負載電流變化時如何穩壓當負載電流變化時如何穩壓 負載電流負載電流ILIL添加，必然引起添加，必然引起IRIR的添加，即的添加，即VRVR添加，從而使添加，從而使VZ=VOVZ=VO減小，減小，IZIZ減小。減小。IZIZ的減小必然使的減小必然使IRIR減小，減小，VRVR減小，從而使輸減小，從而使輸出電壓出電壓VOVO添加。這一穩壓過程概括為：添加。這一穩壓過程概括為：ILIRVRVZ ILIRVRVZVOVOIZIR

12、VRVOIZIRVRVO穩壓電阻的計算穩壓電阻的計算 穩壓二極管穩壓電路的穩壓性能與穩壓二極管擊穩壓二極管穩壓電路的穩壓性能與穩壓二極管擊 穿特性的動態電阻有關，與穩壓電阻穿特性的動態電阻有關，與穩壓電阻R R的阻值大小有關的阻值大小有關。穩壓二極管的動態電阻越小，穩壓電阻穩壓二極管的動態電阻越小，穩壓電阻R R越大，越大，穩壓性能越好。穩壓性能越好。穩壓電阻穩壓電阻R R 的作用的作用將穩壓二極管電流的變化轉換為電壓的變化，將穩壓二極管電流的變化轉換為電壓的變化，從而起到調理作用，同時從而起到調理作用，同時R R也是限流電阻。也是限流電阻。顯然顯然R R 的數值越大，較小的數值越大，較小IZ

13、IZ的變化就可引起足夠大的的變化就可引起足夠大的VRVR變變化，就可到達足夠的穩壓效果?；?，就可到達足夠的穩壓效果。但但R 的數值越大，就需求較大的輸入電壓的數值越大，就需求較大的輸入電壓VI值，損值，損耗就要加大。耗就要加大。穩壓電阻的計算穩壓電阻的計算 當輸入電壓最小，負載電流最大時，流過穩壓二極當輸入電壓最小，負載電流最大時，流過穩壓二極管的電流最小。此時管的電流最小。此時IZIZ不應小于不應小于IZminIZmin，由此可計算出，由此可計算出穩壓電阻的最大值，實踐選用的穩壓電阻應小于最大值穩壓電阻的最大值，實踐選用的穩壓電阻應小于最大值。即。即LmaxZminZIminmax=IIVV

14、R 當輸入電壓最大，負載電流最小時，流過當輸入電壓最大，負載電流最小時，流過 穩壓二極管的電流最大。此時穩壓二極管的電流最大。此時IZIZ不應超越不應超越IZmaxIZmax，由，由 此可計算出穩壓電阻的最小值。即此可計算出穩壓電阻的最小值。即LminZmaxZImaxmin=IIVVRmaxminRRR(1)(1)(2)(2)穩壓二極管在運用時穩壓二極管在運用時一定要串入限流電阻，不一定要串入限流電阻，不能使它的功耗超越規定值，能使它的功耗超越規定值，否那么會呵斥損壞！否那么會呵斥損壞！基準源基準源基準源基準源 普通是指擊穿電壓非常穩定，電壓普通是指擊穿電壓非常穩定，電壓溫度系數經過補償了的

15、穩壓二極管。溫度系數經過補償了的穩壓二極管。也稱為參考源也稱為參考源這種穩壓二極管采用一種埋層工藝，穩壓性能優良，有的這種穩壓二極管采用一種埋層工藝，穩壓性能優良，有的還加有溫度控制電路，使其溫度系數可小到幾個還加有溫度控制電路，使其溫度系數可小到幾個10-6/10-6/。型號型號 穩定電壓穩定電壓(V)(V)任務電流任務電流(mA)(mA)電壓溫電壓溫度系數度系數(10-6/)(10-6/)MC1403 2.5MC1403 2.51 1 1.2 1.2 1010100 .100 .LM/236/336 2.5 10 LM/236/336 2.5 10 3030 5.0 5.0 10 30 .

16、10 30 .TL431 2.5TL431 2.536 0.436 0.4100 100 50 .50 .LM3999 LM3999 6.956.955 5 10 10 5 .5 .AD2710K/L 10.000AD2710K/L 10.0001mV 10 1mV 10 2/1 .2/1 .MAX676 4.096MAX676 4.0960.010.01 5 5 1 1 677 5.000 677 5.0000.010.01 5 5 1 1 678 10.000 678 10.0000.010.01 5 5 1 .1 .典型的基準源典型的基準源串聯反響式穩壓電源 穩壓二極管的缺陷是任務電流較

17、小，穩定電壓值不能延續穩壓二極管的缺陷是任務電流較小，穩定電壓值不能延續調理。線性串聯型穩壓電源的任務電流較大，輸出電壓普通可調理。線性串聯型穩壓電源的任務電流較大，輸出電壓普通可延續調理，穩壓性能優越。目前這種穩壓電源曾經制成單片集延續調理，穩壓性能優越。目前這種穩壓電源曾經制成單片集成電路，廣泛運用在各種電子儀器和電子電路之中。成電路，廣泛運用在各種電子儀器和電子電路之中。串聯反響式穩壓電路的任務原理串聯反響式穩壓電路的任務原理 典型的串聯反響式穩壓電路，由基準電壓、比較放大、調整典型的串聯反響式穩壓電路，由基準電壓、比較放大、調整、取樣幾個部分組成。、取樣幾個部分組成。1 1輸入電壓變化

18、，負載電流堅持不變輸入電壓變化，負載電流堅持不變 輸入電壓輸入電壓VIVI添加，必然會使輸出電壓添加，必然會使輸出電壓VOVO有所添加，輸出電壓有所添加，輸出電壓經過取樣電路取出一部分信號經過取樣電路取出一部分信號VfVf與基準源電壓與基準源電壓VREFVREF比較，獲得誤比較，獲得誤差信號差信號VV。誤差信號經放大后，用。誤差信號經放大后，用VO1VO1去控制調整管的管壓降去控制調整管的管壓降VCEVCE添加，從而抵消輸入電壓添加的影響。添加，從而抵消輸入電壓添加的影響。VIVOVfVO1VCEVO VIVOVfVO1VCEVO2 2負載電流變化，輸入電壓堅持不變負載電流變化，輸入電壓堅持不

19、變 負載電流負載電流ILIL添加，必然會使輸入電壓添加，必然會使輸入電壓VIVI有所減小，輸出電有所減小，輸出電壓壓VOVO必然有所下降，經過取樣電路取出一部分信號必然有所下降，經過取樣電路取出一部分信號VfVf與基準源與基準源電壓電壓VREFVREF比較，獲得的誤差信號使比較，獲得的誤差信號使VO1VO1添加，從而使調整管的添加，從而使調整管的管壓降管壓降VCEVCE下降，從而抵消因下降，從而抵消因ILIL添加，使輸入電壓減小的影響添加，使輸入電壓減小的影響。ILVIVOVfVO1VCEVO ILVIVOVfVO1VCEVO3.3.輸出電壓調理范圍的計算輸出電壓調理范圍的計算可知可知VfVR

20、EFREF31O1O)+(1=VRRVV顯然，調理顯然，調理RW可以改動輸出電壓?？梢愿膭虞敵鲭妷?。動畫16-2串聯反響式穩壓電路的任務原理當VI時：VO VfVB、IC0212VRRRVFVCEVO0VFV)(0VFVAVVREFVB0V動畫16-116.3.2 穩壓電路的維護環節 串聯型穩壓電源的內阻很小，假設輸出端短路，那么輸出串聯型穩壓電源的內阻很小，假設輸出端短路，那么輸出短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調整管上，使調整短路電流很大。同時輸入電壓將全部降落在調整管上，使調整管的功耗大大添加，調整管將因過損耗發熱而損壞，為此必需管的功耗大大添加，調整管將因過損耗發熱而損壞，為此必

21、需對穩壓電源的短路進展維護。過載也會呵斥損壞。對穩壓電源的短路進展維護。過載也會呵斥損壞。維護的方法維護的方法反響維護型反響維護型溫度維護型溫度維護型截流型截流型限流型限流型利用集成電路制造工藝，利用集成電路制造工藝，在調整管旁制造在調整管旁制造PNPN結溫度傳感器。結溫度傳感器。當溫度超標時，啟動維護電路任務，當溫度超標時，啟動維護電路任務，任務原理與反響維護型一樣。任務原理與反響維護型一樣。截流型截流型限流型限流型 當發生短路時，經過保當發生短路時，經過保護電路使調整管截止，從而護電路使調整管截止，從而限制了短路電流，使之接近限制了短路電流，使之接近為零。截流特性見圖為零。截流特性見圖16

22、.0516.05。是當發生短路時，經過是當發生短路時，經過電路中取樣電阻的反響作用，電路中取樣電阻的反響作用，輸出電流得以限制。限流特輸出電流得以限制。限流特性見圖性見圖16.0616.06。圖圖16.05 16.05 截流型特性截流型特性 圖圖16.06 16.06 限流型特性限流型特性 三端集成穩壓器三端集成穩壓器 將串聯穩壓電源和維護電路集成在一同就是集成穩壓器。集將串聯穩壓電源和維護電路集成在一同就是集成穩壓器。集成穩壓器有：輸入端、輸出端和公共端，稱三端集成穩壓器。成穩壓器有：輸入端、輸出端和公共端，稱三端集成穩壓器。集成穩壓器符號集成穩壓器符號 要特別留意，不同型號，不同封裝的集成

23、穩壓器，要特別留意，不同型號，不同封裝的集成穩壓器，它們三個電極的位置是不同的，要查手冊確定。它們三個電極的位置是不同的，要查手冊確定。外形圖外形圖三端可調式集成穩壓器三端可調式集成穩壓器210)(RIRVVVabjREFREF212)1(RIRRVabjREF)1(120RRVVREF1IIabj 三端集成穩壓器的分類三端集成穩壓器的分類1.1.三端固定正輸出集成穩壓器三端固定正輸出集成穩壓器 國標型號國標型號:CW78-/CW78M-/CW78L-:CW78-/CW78M-/CW78L-2.2.三端固定負輸出集成穩壓器三端固定負輸出集成穩壓器 國標型號國標型號:CW79-/CW79M-:C

24、W79-/CW79M-/CW79L-/CW79L-3.3.三端可調正輸出集成穩壓器三端可調正輸出集成穩壓器 國標型號國標型號:CW117-/CW117M-:CW117-/CW117M-/CW117L-/CW117L-CW217-/CW217M-/CW217L-CW217-/CW217M-/CW217L-CW317-/CW317M-/CW317L-CW317-/CW317M-/CW317L-4.4.三端可調負輸出集成穩壓器三端可調負輸出集成穩壓器 國標型號國標型號:CW-/CWM-/CWL-:CW-/CWM-/CWL-CW237-/CW237M-CW237L-CW237-/CW237M-CW23

25、7L-CW337-/CW337M-/CW337L-CW337-/CW337M-/CW337L-5.5.三端低壓差集成穩壓器三端低壓差集成穩壓器6.6.大電流三端集成穩壓器大電流三端集成穩壓器 以上以上1-1-為軍品級；為軍品級；2-2-為工業品級；為工業品級；3-3-為民品級為民品級。軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務溫度范圍軍品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務溫度范圍-55-55150150；工業品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務溫度范圍工業品級為金屬外殼或陶瓷封裝，任務溫度范圍-25-25150150；民品級多為塑料封裝，任務溫度范圍民品級多為塑料封裝，任務溫度范圍00125125。運用電路運用電路

26、三端固定輸出集成穩壓器的三端固定輸出集成穩壓器的典型運用電路如下圖。典型運用電路如下圖?？烧{輸出三端集成穩壓器的內部，在輸出端和公共端之間可調輸出三端集成穩壓器的內部，在輸出端和公共端之間是是1.25 V1.25 V的參考源，因此輸出電壓可經過電位器調理。的參考源，因此輸出電壓可經過電位器調理。)1(25.1+=1PPaP1REFREFORRRIRRVVV三端可調輸出集成穩壓器的三端可調輸出集成穩壓器的典型運用電路如下圖。典型運用電路如下圖。防自激震蕩防高頻噪聲利用三端集成穩壓器組成恒流源利用三端集成穩壓器組成恒流源 穩壓器做恒流源穩壓器做恒流源 可調穩壓器做恒流源電路可調穩壓器做恒流源電路

27、小電流恒流源小電流恒流源 大電流恒流源大電流恒流源 三端集成穩壓器可三端集成穩壓器可 做恒流源運用。做恒流源運用。16.4 開關型穩壓電源 為處理線性穩壓電源功耗較大的缺陷，研制了開關型穩壓為處理線性穩壓電源功耗較大的缺陷，研制了開關型穩壓電源。開關型穩壓電源效率可達電源。開關型穩壓電源效率可達90%90%以上，造價低，體積小。以上，造價低，體積小。如今開關型穩壓電源曾經比較成熟，廣泛運用于各種電子電路如今開關型穩壓電源曾經比較成熟，廣泛運用于各種電子電路之中。開關型穩壓電源的缺陷是紋波較大，用于小信號放大電之中。開關型穩壓電源的缺陷是紋波較大，用于小信號放大電路時，還應采用第二級穩壓措施。路

28、時，還應采用第二級穩壓措施。16.4.1 開關型穩壓電路的任務原理16.4.2 集成開關型穩壓器16.4.1 開關型穩壓電路的任務原理 開關型穩壓電源的原理可用圖開關型穩壓電源的原理可用圖16.1316.13的電路加以闡明。它的電路加以闡明。它由調整管、濾波電路、比較器、三角波發生器、比較放大器由調整管、濾波電路、比較器、三角波發生器、比較放大器和基準源等部分構成。和基準源等部分構成。圖圖16.13 16.13 開關型穩壓電源原理圖開關型穩壓電源原理圖 三角波發生器經過比較器產生一個方波三角波發生器經過比較器產生一個方波vBvB，去控，去控制調整管的通斷。調整管導通時，向電感充電。當調制調整管

29、的通斷。調整管導通時，向電感充電。當調整管截止時，必需給電感中的電流提供一個泄放通路整管截止時，必需給電感中的電流提供一個泄放通路。續流二極管續流二極管D D即可起到這個作用，有利于維護調整管即可起到這個作用，有利于維護調整管。根據電路圖的接線，當三角波的幅度小于比較放大器的根據電路圖的接線，當三角波的幅度小于比較放大器的輸出時，比較器輸出高電平，對應調整管的導通時間為輸出時，比較器輸出高電平，對應調整管的導通時間為tonton；反之輸出為低電平，對應調整管的截止時間反之輸出為低電平，對應調整管的截止時間tofftoff。輸出波形中電位程度高于高電輸出波形中電位程度高于高電平最小值的部分，對方

30、波而言，相平最小值的部分，對方波而言，相當方波存在的部分。當方波存在的部分。輸出波形中電位程度低于低輸出波形中電位程度低于低電平最大值的部分，對方波而言，電平最大值的部分，對方波而言，相當方波不存在的部分。相當方波不存在的部分。為了穩定輸出電壓，應按電壓負反響方式引入反響，以為了穩定輸出電壓，應按電壓負反響方式引入反響，以確定基準源和比較放大器的連線。設輸出電壓添加，確定基準源和比較放大器的連線。設輸出電壓添加，FVOFVO添加添加，比較放大器的輸出，比較放大器的輸出VfVf減小，比較器方波輸出的減小，比較器方波輸出的tofftoff添加，添加，調整管導通時間減小，輸出電壓下降。起到了穩壓作用

31、。調整管導通時間減小，輸出電壓下降。起到了穩壓作用。各點波形見圖各點波形見圖16.1416.14。由于調整管發射極輸出為方波，有。由于調整管發射極輸出為方波，有濾波電感的存在，使輸出電流濾波電感的存在，使輸出電流iLiL為鋸齒波，趨于平滑。輸出為鋸齒波，趨于平滑。輸出那么為帶紋波的直流電壓。那么為帶紋波的直流電壓。圖圖16.14 16.14 開關電源波形圖開關電源波形圖 分析見下頁分析見下頁qVTtVtVVTtVTtvTtvTVTttIonIonCESIoffDE0EO)(1+)(1d1d1=11 可以經過改動比較器輸出方波的寬度占空比可以經過改動比較器輸出方波的寬度占空比來控制輸出電壓值。這

32、種控制方式稱為脈沖寬度調制來控制輸出電壓值。這種控制方式稱為脈沖寬度調制(PWM)(PWM)。q q稱為占空比稱為占空比 方波高電平的方波高電平的時間占整個周時間占整個周期的百分比。期的百分比。在輸入電壓一定時，在輸入電壓一定時，輸出電壓與占空比成正比。輸出電壓與占空比成正比。忽略電感的直流電阻，輸出電壓忽略電感的直流電阻，輸出電壓VOVO即為即為vEvE的平均分量。于的平均分量。于是有是有1調整管任務在開關形狀，功耗大大降低，調整管任務在開關形狀，功耗大大降低，電源效率大為提高；電源效率大為提高；2調整管在開關形狀下任務，為得到直流輸出，調整管在開關形狀下任務，為得到直流輸出，必需在輸出端加

33、濾波器；必需在輸出端加濾波器；3可經過脈沖寬度的控制方便地改動輸出電壓值；可經過脈沖寬度的控制方便地改動輸出電壓值；4在許多場所可以省去電源變壓器；在許多場所可以省去電源變壓器；5由于開關頻率較高，濾波電容和濾波電感的體由于開關頻率較高，濾波電容和濾波電感的體 積可大大減小。積可大大減小。由以上分析可以得出如下結論：由以上分析可以得出如下結論：16.4.2 集成開關型穩壓器典型的開關電源控制器和開關電源見下表典型的開關電源控制器和開關電源見下表 型號型號 電源范圍電源范圍/V /V 最大輸出電流最大輸出電流/A /A 內部參考源內部參考源 /V /V 輸出級方式輸出級方式 TL494 7 TL

34、494 740 0.2 5 40 0.2 5 推挽或單端推挽或單端 SG3524 8 SG3524 835 0.1 5 35 0.1 5 推挽推挽 SG3525 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 _ 表中前三個是開關電源控制器，后一個是單片開關電源穩壓器。表中前三個是開關電源控制器，后一個是單片開關電源穩壓器。實踐上就是一個脈沖寬度調制實踐上就是一個脈沖寬度調制PWMPWM控制器，控制器，經常也用于其它脈寬調制場所。經常也用于其它脈寬調制場所。集成開關穩壓器，普通有兩大類型。一

35、類是包集成開關穩壓器，普通有兩大類型。一類是包括調整管在內的集成開關穩壓器括調整管在內的集成開關穩壓器;另一類稱為開關電另一類稱為開關電源控制器，它不包括調整管。源控制器，它不包括調整管。(1)(1)開關穩壓電源概述開關穩壓電源概述 利用開關電源控制器可以方便地構成開關電源。SG3524是一個典型的性能優良的開關電源控制器，其內部的構造框圖如圖16.15所示。(2)開關穩壓電源控制器SG3524圖16.15 SG3524的內部方框圖 它的內部包括誤差放大器、限流維護環節、比較器、振蕩器、觸發器、輸出邏輯控制電路和輸出三極管等環節。SG3524構成開關穩壓電源的典型電路如圖16.16所示。圖16

36、.16 開關穩壓電源運用電路 3524從11和14腳輸出在時間上相互錯開的兩路控制信號，其開關頻率由6和7腳外接的RT和CT決議。1和2腳是內部運算放大器的輸入端，R1和R2構成反響回路。16腳是基準源，由R3和R4給誤差運算放大器提供一個與反響信號比較的給定電壓。V3和V4是或非門的輸出，只需或非門的輸入端有高電平，它的輸出即為低電平。V3和V4的輸出由V2、CP、Q或Q決議。因Q和Q只能有一個是高電平，T2和T1不能夠同時導通。T1和T2只能按推挽方式任務，輪番交替導通。SG3524電路控制過程的波形如圖16.17所示。圖16.17 SG3524的波形圖 鋸齒波由振蕩器提供，V1是誤差放大

37、器的輸出，它們一同加到比較器上。V2是比較器的輸出。振蕩器輸出的時鐘驅動T 觸發器，CP、Q和V2 的或非是V3，決議T1的通斷。CP、Q和V2 的或非是V4，決議T2的通斷。由于Q和Q等寬，加上V2的存在，所以V3和V4這兩路信號之間有一定的死區，以保證T1和T2 管不會同時導通。當V1降低時，V2加寬，T1和T2的寬度變窄，導通時間減小。反之，當V1添加時，T1和T2 的導通時間添加。圖16.16 開關穩壓電源運用電路 設負載電流加大，VO下降，反響電壓減小，誤差放大器的輸出V1添加，T1和T2的導通時間添加，輸出電壓VO添加。(3)SG3524構成的開關穩壓電源 如今來討論3524構成的

38、開關穩壓電源的任務原理。圖16.15 SG3524的內部方框圖反之，當VO添加時，反響電壓添加，V輸出減小，T1和T2的導通時間減小，輸出電壓VO 減小。SG3524的10腳也有維護功能，當10腳加高電平常，可以強迫V1下降，T1和T2關斷。10腳與4腳可實現雙重維護。當三極管的電流過大時，電阻R9上的壓降添加到使限流運算放大器的輸出為低，即V1在大大下降，使T1和T2 關斷。由于SG3524可在較高的頻率下任務，T1和T2 應選用高頻開關管。變壓器應采用高頻變壓器，濾波電感和濾波電容都可以選用較小的數值。實驗十三實驗十三 單片集成直流穩壓電路的運用單片集成直流穩壓電路的運用變壓器硅橋整流濾波

39、穩壓實驗十三實驗十三 單片集成直流穩壓電路的運用單片集成直流穩壓電路的運用 調理RL，使IL200mA。1.調理調壓器使輸出V1=220V，再丈量V2的電壓。2.用雙蹤示波器同時察看硅橋的輸入、輸出電壓波形。3.丈量V3的值。用萬用表直流檔丈量接上濾波電容C1。先斷開電源4.用雙蹤示波器同時察看V2、V4的電壓波形。5.丈量V4的值。用萬用表直流檔丈量實驗十三實驗十三 單片集成直流穩壓電路的運用單片集成直流穩壓電路的運用用示波器察看V0的波形。并丈量VI和V0的值。用萬用表直流檔丈量 丈量穩壓系數：IIVVVV00保持不變LI調理調壓器使輸出V1分別為242V和198V，再分別丈量輸入電壓VI

40、、VI和輸出電壓V0、V0。那么：IIIVVVVVV000保持不變LI實驗十三實驗十三 單片集成直流穩壓電路的運用單片集成直流穩壓電路的運用 調理RL，使IL200mA。并丈量VI和V0的值。用萬用表直流檔丈量 丈量輸出電阻：保持不變IVLIVR00 斷開RL(IL=0)，丈量輸出 電壓V0，那么：保持不變IVLIVVR0000 實驗十三實驗十三 單片集成直流穩壓電路的運用單片集成直流穩壓電路的運用1.調理調壓器，用萬用表監視VI，使VI=30V。2.調理電位器RW，察看輸出電壓，分別測得V0max和V0min的值。3.當V0=V0max時，在重新丈量和R0。LM324運放運放面包板面包板面包板裝配面包板裝配CCVbRcR2C1CLRiV0Vbce