降压电路 _原创文档.pdf

降压电路是一种基本的DC/DC变换器。随着IPM驱动和MCU供电、LED照明驱动、继电器和

交流开关供电等小功率、直接从母线电压供电的应用场合越来越多，而目前的大部分DC/DC

变换器输入电压一般在50V以内，一种高压的降压型斩波变换器被研究和使用得越来越广

泛。考虑到降压电路构成简单、成本较低，因此这种变换器具有良好的市场前景。本文对其

原理和高压降压电路应用设计进行了详细地阐述。

降压电路拓扑分析

图1是降压拓扑的电路图。当t=0时驱动S导通，电源Uin向负载供电，电感电流iL线性

上升。当t=ton时控制S关断，二极管VD续流，电感电流呈线性下降。

图1：降压拓扑电路图。

根据电感电流是否连续，可分为连续电流模式(CCM)、不连续电流模式(DCM)和临界电流

模式(BCM或CRM或TM)。通常串接较大电感L使负载电流连续且纹波小。但是小功率SMPS

中为了减小噪声以及损耗，通常选定电感电流不连续模式(DCM)。CCM和DCM下的各参数波

形如图2所示。

图2：CCM和DCM下主要参数波形。

1.BCM和CCM

设IL为iL的平均值，△iL是iL的纹波值。则在BCM和CCM模式下：

稳态时:

又

从(3)和(4)得：

从(1)、(2)和(5)得：在CCM下,(5)取号

在BCM下,(5)取等号，==L=R*Ts*(1-D)/2

2.DCM

设图2中t1处iL=0，且a=(t1-ton)/Ts=t1/Ts-D。则稳态时L上电压开关周期平均值

为0:

C在开关周期内电流平均值为0:

iL的平均值：IL=△iL*(D+a)/2△iL/2

Load电流：Io=Uo/R

根据(7)、(8)和(4)得:0.5*[(Uin-Uo)/L]*D*Ts*[Uin*D/Uo]=Uo/R

且:K=2*L/(D2*Ts*R)=2/(D2*x),x=Ts*R/L,y=Uo/Uin。

图3：各模式下Uo/Uin的比值变化图。

降压仿真

使用SACT软件对降压电路进行仿真。若输出电压Uo=15V、输入电压Uin=220V，则选取

驱动脉冲P1占空比D=Uo/Uin=15/310=0.04839。选取R=75Ω，则输出电流Iout=15/75=0.2A。

取频率为f=100kHz，按照临界电感电流模式(CRM)来设计，

L=R*T*(1-D)/2=75Ω*(1-0.04839)/(2*100kHz)=0.71mH。

相应的电路和波形如图4所示。波形从上而下分为：Vdc1，Vds(SW)，VR1、IL1和ID1。

图4：降压拓扑电路仿真图。

实现降压电路的控制器A635x

1.A635x方框图

STR-A635x系列是内置功率MOSFET和控制器的Flyback型开关电源用厚膜集成电路。

A635x为PRC工作方式，采用DIP-8封装，最适于小功率电源。由于所需外接器件很少，电

路设计简?g，因此容易实现电源的小型化和标准化。注：PRC为PulseRatioControl(关断

时间一定的导通脉冲宽度控制)的缩写。

图5：A635x的方框图。

A635x特点：

●小型DIP-8绝缘封装，适合于低背、小容量开关电源。

●使用OnChipTrimming技术，振荡器内置于控制器MIC中。

●控制器内部的比较器使用了温度补偿，温度漂移小。

●电源启动前控制器的工作电流小(50μAmax)。

●内置有源低通滤波器，使电源在轻负载时能稳定工作。

●使用高耐?RMOSFET，保证MOSFET的雪崩能量：

●由于保证MOSFET的雪崩能量，因此可以简化浪涌吸收电路的设计

●可免除Vdss的余量设计

●内置MOSFET的定电压驱动电路

●丰富的保护功能

●过电流保护(OCP)：逐个脉冲方式

●过电压保护(OVP)：锁定方式

●过热保护(TSD)：锁定方式

A635x的方框图如图5所示。

2.PRC控制

定电压控制是以固定MOSFET的OFF时间(?P15μsec)、调节ON时间的PRC工作方式进

行。该工作方式为PRC方式。

图6:PRC定电压控制动作电路图。

输出电压的定电压控制是由光耦的反馈电流实现的。当VR5电压(ID