模拟电子技术 集成稳压器 第三讲 文字教材.doc

第三讲 文字教材 第三章 模拟集成电路 第三节 集成稳压器 第三讲：开关电源 在开关型直流稳压电源（简称开关电源）中，调整管工作在开关状态，开关频率在20kHz以上，滤波电感、电容的参数和尺寸大大减小，功率损耗小，效率高，已成为小型化、轻量化、高效率的新型电源。 一．开关稳压电源结构框图 开关稳压电源结构框图如图1所示。它由六部分组成：其中,取样电路、比较电路、基准电路，在组成及功能上都与普通的串联型稳压电路相同；不同的是增加了开关控制器、开关调整管和续流滤波等电路。 图1 开关稳压电源结构框图 二．开关型电路的工作原理 1、串联型开关电路（如图2）：由开关管V1、储能电路（包括电感L、电容C和续流二极管V2）及控制器组成。控制器可使V1处于开/关状态并可稳定输出电压。 图2 串联型开关电路 当V 1饱和导通时,由于电感L的存在,流过V1的电流线性增加,线性增加的电流给负载RL供电的同时也给L储能（L上产生左“正”右“负”的感应电动势）,V2截止。 当V1截止时,由于电感L中的电流不能突变（L中产生左“负”右“正”的感应电动势）,V2导通,于是储存在电感上的能量逐渐释放并提供给负载,使负载继续有电流通过,因而V2为续流二极管。电容C起滤波作用,当电感L中电流增长或减少变化时,电容储存过剩电荷或补充负载中缺少的电荷,从而减少输出电压UO的纹波。 2、并联型开关电路 并联型开关稳压电源（如图3）。 图3 并联型开关电路 当调整管开启（饱和导通）期间,输入直流电压U1通过调整管V1加到储能电感两端,在L中产生上正下负的自感电动势,使续流二极管V2反偏截止,以便L将V1的能量转换成磁场能储存于线圈中。调整管V导通时间越长,IL越大,L储存的能量越多。 当调整管从饱和导通跳变到截止瞬间,切断外电源能量输入电路,L的自感作用将产生上负下正的自感电动势,导致续流二极管V2正偏导通,这时L将通过V2释放能量并向储能电容C充电,并同时向负载供电。 当调整管再次饱和导通时,虽然续流二极管V2反向截止,但可由储能电容释放能量向负载供电。 3、变压器耦合式开关电路：在实际使用时,为了防止交流电源与电子设备整机地板带电,储能电感以互感变压器的形式出现。（如图4）  图4 变压器耦合式开关电路 综上所述：开关稳压电源，调整管导通期间, 储能电感储能, 并由储能电容向负载供电；调整管截止期间, 储能电感释放能量对储能电容充电,同时向负载供电。 这两个元件还同时具备滤波作用,使输出波形平滑。 三、三端开关电源集成控制器 把开关电源中的控制回路、电压调整和保护电路等制作在一起的集成电路称为开关电源集成控制器。 图5所示为TOP Switch系列三端开关电源集成控制器，图a是外形图，与三端稳压器相似，图b是内部组成方框图。开关调整管V为MOS管，它的源极S和漏极D分别作为引脚2和引脚3。引脚1称为控制端C，用以输入从开关电源输出端得到的取样电压。源极S一般作为公共接地端。 工作原理：是用输入取样电压与内部的基准电压（5.7V）进行比较，并通过脉宽调制（PWM）比较器控制开关管导通时间来稳定输出电压。该器件的各种保护作用是通过关断调整管V来达到的。 图5 TOP Switch系列三端开关电源集成控制器 这种电源广泛用在仪表、移动电话、摄象机、充电器、笔记本电脑及各类功放中。