开关稳压电源ppt课件

1、HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.1015.5 开关稳压电源开关稳压电源 15.5.1 开关稳压电源的稳压原理开关稳压电源的稳压原理15.5.2 PWM控制器开关电控制器开关电 源控制器源控制器HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10 以上引见的稳压二极管稳压电路和串联式稳压电源是以上引见的稳压二极管稳压电路和串联式稳压电源是模拟稳压电源。就串联式稳压电源而言，调整管是串联于模拟稳压电源。就串联式稳压电源而言，调整管是串联于输入和负载之间，输出电压的稳定是依托调理调整管的管输入和负载之间，输出电压

2、的稳定是依托调理调整管的管压降压降UCE来实现的，调整管任务于线性放大区，普通来实现的，调整管任务于线性放大区，普通UCE有有510V的电压降，调整管的功耗大，稳压电源的效率低的电压降，调整管的功耗大，稳压电源的效率低。 为抑制模拟稳压电源功耗大的缺陷，可采用开关型稳为抑制模拟稳压电源功耗大的缺陷，可采用开关型稳压电源。开关稳压电源中的调整管任务在开关形状，在调压电源。开关稳压电源中的调整管任务在开关形状，在调整管截止时，穿透电流很小，耗费功率也很小，而管子饱整管截止时，穿透电流很小，耗费功率也很小，而管子饱和导通时，功耗为饱和压降和导通时，功耗为饱和压降UCES与集电极电流与集电极电流IC的

3、乘积的乘积，管耗也较小。，管耗也较小。 HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.1015.5.1 开关稳压电源的稳压原理开关稳压电源的稳压原理 以串联开关型稳压电源为例，引见开关稳压电源的任务以串联开关型稳压电源为例，引见开关稳压电源的任务原理，原理图如图原理，原理图如图15.5.1所示。图中是未经稳压的的直流输入所示。图中是未经稳压的的直流输入电压，晶体管为开关管，电压，晶体管为开关管，uB为矩形波，控制开关管的任务形为矩形波，控制开关管的任务形状，电感状，电感L和电容和电容C组成滤波电路，组成滤波电路，VD为续流二极管。开关稳为续流二极管。开关稳

4、压电路主要由开关管、开关驱动电路和滤波电路组成。压电路主要由开关管、开关驱动电路和滤波电路组成。图图15.5.1 串联式开关型稳压电源原理图串联式开关型稳压电源原理图 HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10 当当uB为高电平常，为高电平常，VT饱和导通，电流经调整管向电感饱和导通，电流经调整管向电感L充电，充电， L开场存储能量，电容开场存储能量，电容C开场充电。此时二极管截止，开场充电。此时二极管截止，有有ICESIEUUUU 当当uB为低电平常，为低电平常，VT截止，此时截止，此时VT管的射极电流为零，管的射极电流为零，但是电感但是电感 L

5、 以电流的方式放电，其感应电势令以电流的方式放电，其感应电势令VD导通，给放导通，给放电电流提供通路，所以电电流提供通路，所以VD称为续流二极管。同时称为续流二极管。同时C开场放电，开场放电，维持负载上的电流根本不变，此时有维持负载上的电流根本不变，此时有0DE UUHIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10 当电路中当电路中L和和C的取值的取值足足 够大时，可以保证在开关管够大时，可以保证在开关管 VT截止期间，电感的能量截止期间，电感的能量 不会放尽，此时电路的输出不会放尽，此时电路的输出电压和负载电流均为延续的，图电压和负载电流均为延续的，图

6、15.5.2显示了电路中各点的波显示了电路中各点的波形，其中形，其中 ton 是调整管导通时间，是调整管导通时间，toff是截止时间，是截止时间，T是开关是开关的动作周期。的动作周期。图图15.5.2 开关型稳压电源的波形图开关型稳压电源的波形图HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10假设忽略假设忽略L上的压降，且电流延续时，输出电压平均值等于上的压降，且电流延续时，输出电压平均值等于uE的直流分量，即的直流分量，即IIonDoffCESIonODUUTtUTtUUTtU占空比占空比HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关

7、稳压电路 2006.1015.5.1.2 驱动电路的任务原理驱动电路的任务原理 由由UO表达式可知表达式可知当输入当输入UI动摇或者电路的负载电流发生变化而引起输出电压动摇或者电路的负载电流发生变化而引起输出电压变化时，假设能在变化时，假设能在UO增大时，减小控制电压的占空比增大时，减小控制电压的占空比D或在或在UO减小时，增大占空比减小时，增大占空比D ，那么输出电压就可以获得稳定。，那么输出电压就可以获得稳定。IIonDoffCESIonODUUTtUTtUUTtU 驱动电路主要由取样电阻驱动电路主要由取样电阻R1、R2、基准源、误差放大器、基准源、误差放大器A1、三角波发生器和电压比较器

8、、三角波发生器和电压比较器A2组成。取样的反响电压组成。取样的反响电压UF由由R1、R2对对UO分压得到，基准电压与反响电压之差分压得到，基准电压与反响电压之差(VREF-UF)经经A1放大后，作为电压比较器放大后，作为电压比较器A2的阈值电压的阈值电压Up，将三角波发生器的输出与，将三角波发生器的输出与Up比较，得到开关管的控制信号比较，得到开关管的控制信号。例如当例如当UO升高时，有如下反响调理过程升高时，有如下反响调理过程 脉宽调制型脉宽调制型PWM开开关电源关电源 HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10UoRLVDLCUIPWM电路VT

9、15.5.2 PWM控制器开关电源控制器控制器开关电源控制器 开关电源控制器在串联开关型稳压电路中的运用如图开关电源控制器在串联开关型稳压电路中的运用如图15.5.3所示，它实践上就是一个脉冲宽度调制控制器，也适所示，它实践上就是一个脉冲宽度调制控制器，也适用于其他脉宽调制的场所。用于其他脉宽调制的场所。图图15.5.3 串联开关型稳压电路中串联开关型稳压电路中PWM控制器的运用原理图控制器的运用原理图 下面引见开关稳压电源控制器下面引见开关稳压电源控制器CW1524/2524/3524 的构造的构造和任务原理。和任务原理。 CW1524/2524/3524是一款性能优良、功能齐全是一款性能优

10、良、功能齐全的脉冲宽度调制控制器。的脉冲宽度调制控制器。15.5.2.1 PWM控制器的构造控制器的构造HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10振荡器TQ11参考源12345678910111415121316误差放大限流比较器关断补偿IN-方波输出IN+CTRTGNDCPE2C2E1C1VREF5VUINU1U2U3U4 开关电源控制器主要包括基准源、误差放大器、三角波开关电源控制器主要包括基准源、误差放大器、三角波发生器、比较器、维护电路、逻辑控制电路和晶体管输出级发生器、比较器、维护电路、逻辑控制电路和晶体管输出级等部分。大功率的调整管、续

11、流二极管、滤波电感和滤波电等部分。大功率的调整管、续流二极管、滤波电感和滤波电容器外接。容器外接。CW1524/2524/3524内部方框图如下内部方框图如下HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10振荡器TQ11参考源12345678910111415121316误差放大限流比较器关断补偿IN-方波输出IN+CTRTGNDCPE2C2E1C1VREF5VUINU1U2U3U4 误差放大器的输出端误差放大器的输出端从从9脚引出，脚引出，9脚和脚和1脚之脚之间跨接电阻可构成比例运间跨接电阻可构成比例运送电路，以控制放大器的送电路，以控制放大器的增益。

12、为使放大器能稳定增益。为使放大器能稳定任务，可在放大器的输出任务，可在放大器的输出端至地之间串入端至地之间串入RC网络网络进展补偿。进展补偿。 供应触发器；三角波和误差放大器的输出一同加到比较器的输供应触发器；三角波和误差放大器的输出一同加到比较器的输入端，经逻辑控制电路，生成入端，经逻辑控制电路，生成U3、U4以控制输出级的晶体管。以控制输出级的晶体管。CPQUU23CPQUU24 振荡器可输出方波和振荡器可输出方波和三角波，方波作为时钟提三角波，方波作为时钟提HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10CW1524/2524/3524的主要功能有

13、：的主要功能有：1经过脉冲宽度调制，实现对输出电压的稳定；经过脉冲宽度调制，实现对输出电压的稳定；2为了防止输出级晶体管直通而烧毁，在两只晶体管转换为了防止输出级晶体管直通而烧毁，在两只晶体管转换 的换瞬间，设置了两晶体管都不导通的死区时间；的换瞬间，设置了两晶体管都不导通的死区时间；3可以接纳外电路过流或短路信号，而迅速关断输出级晶可以接纳外电路过流或短路信号，而迅速关断输出级晶 体管，起维护作用。体管，起维护作用。15.5.2.2 PWM控制器的主要功能控制器的主要功能15.5.2.2 PWM控制器的稳压功能控制器的稳压功能 设负载电流加大，设负载电流加大，UO下降，经过外电路，加到误差放

14、大下降，经过外电路，加到误差放大器上的反响电压减小，误差放大器的输出器上的反响电压减小，误差放大器的输出U1添加，与三角波添加，与三角波 (锯齿波锯齿波)比较后使比较后使VT1和和VT2的导通时间添加，输出电压的导通时间添加，输出电压UO 添加；反之，当负载电流减小时，添加；反之，当负载电流减小时，UO 添加，反响电压添加，添加，反响电压添加，误差放大器的输出误差放大器的输出U减小，减小，VT1和和VT2的导通时间减小，输的导通时间减小，输出电压出电压UO 减小，从而起到稳压作用。减小，从而起到稳压作用。HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10振

15、荡器TQ11参考源12345678910111415121316误差放大限流比较器关断补偿IN-方波输出IN+CTRTGNDCPE2C2E1C1VREF5VUINU1U2U3U4ILUOUFU1T1 (T2 )UOCPQUU23CPQUU24与与T1对对应应与与T2对对应应稳压过程用符号表示如下：稳压过程用符号表示如下： HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.1015.5.2.3 PWM控制器死区的设置控制器死区的设置 由波形图可以看出两只晶由波形图可以看出两只晶体管存在都不导通的死区，死体管存在都不导通的死区，死区是由逻辑控制电路实现的区是由逻辑

16、控制电路实现的CPQUU23CPQUU24 由波形图可以看出两只晶由波形图可以看出两只晶体管存在都不导通的死区，死体管存在都不导通的死区，死区是由逻辑控制电路实现的。区是由逻辑控制电路实现的。输出晶体管导通与否由或非门输出晶体管导通与否由或非门控制，或非门的三个输入量只控制，或非门的三个输入量只需有一个是高电平，晶体管即需有一个是高电平，晶体管即截止。截止。HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10 只需只需U2、CP、Q(或或Q)都是低电平常，晶体管才都是低电平常，晶体管才导通。导通。 Q与与Q互补，不能够同互补，不能够同时为低电平，所以晶体管时

17、为低电平，所以晶体管不能够同时导通。至于死不能够同时导通。至于死区还要在区还要在Q的宽度根底上向的宽度根底上向前、向后再扩展一些，主前、向后再扩展一些，主要取决于要取决于CP+ Q的宽度。的宽度。HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.1015.5.2.4 过流或短路短路维护过流或短路短路维护振荡器TQ11参考源12345678910111415121316误差放大限流比较器关断补偿IN-方波输出IN+CTRTGNDCPE2C2E1C1VREF5VUINU1U2U3U4 当外电路发生当外电路发生短路或过流时，应短路或过流时，应立刻切断主电路。立刻切断

18、主电路。左图的限流运放和左图的限流运放和短路关断晶体管的短路关断晶体管的集电极和误差放大集电极和误差放大器均接向比较器的器均接向比较器的反相输入端。反相输入端。 当出现过流时，当出现过流时，U1下降，下降， U2高电平宽度加大，由高电平宽度加大，由U3和和U4逻辑式可知，或非门输出低电平，晶体管将关断。逻辑式可知，或非门输出低电平，晶体管将关断。CW3524内内部还有关断电路，以保证短路维护的可靠，任务原理与过流维部还有关断电路，以保证短路维护的可靠，任务原理与过流维护类似。护类似。CPQUU23HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.1015.5.

19、2.3 PWM控制器的运用电路控制器的运用电路 CW3524的输出晶体管功率不大，需求以复合管的方式的输出晶体管功率不大，需求以复合管的方式外接大功率晶体管外接大功率晶体管VT1、VT2，且任务在开关形状。，且任务在开关形状。 VT1、VT2两集电极之间接脉冲变压器，以到达传输能量的目两集电极之间接脉冲变压器，以到达传输能量的目的。的。R2R41216R3C10.1FR56C20.01F7310IN-IN+UREFRTCT8GND9C30.01FR8R954CL+CL-14R10R11131112R7R6C4100FVD1VD2C5LRLUO5V,5A28V15R1C1E1C2E2VCCVT1VT2SG35245k0.1k1k1k1k20k2k5k5k5k 1HIT集成电子技术电子教案集成电子技术电子教案-开关稳压电路开关稳压电路 2006.10 接脉冲变压接脉冲变压器的次级经过器的次级经过LC滤波得到直滤波得到直流电压，由于流电压，由于3524的输出电压的输出电压频率高，可到达频率高，可到达几十千赫兹。所几十千赫兹。所以滤波电感量和以滤波电感量和滤波电容量的数滤波电容量的数值都不大，是个值都不大，是个优点。优点。 振荡频率由外接的振荡频率由外接的RT、CT，即图中的，即图中的R5、C2决议。决议。 整流滤波后的直流电压经整流滤波后的直流电压经R