《电子技术基础与技能》 课件 4-2 开关稳压电源.pptx

4.2开关稳压电源

【实践导入】：三极管开关特性实验

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教学活动1：脉宽调制型开关稳压电源

图4-­2-1三极管开关特性演示实验原理图

【实验步骤】

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教学活动1：脉宽调制型开关稳压电源

（1）按图4­2-1所示电路原理图将电路连接好，VCC接入+5V直流电源。

（2）将开关拨动到下端，观察发光二极管的发光情况；

（3）将开关拨动到上端，再次观察发光二极管的发光情况；

（4）多次重复步骤（2）（3），同时观察发光二极管的发光情况。

【实验现象】开关拨到下端时，LED不亮；当开关拨到上端时，LED点亮。

【实验结论】开关拨到下端时，三极管截止；当开关拨到上端时，三极管饱和；三极管工作在截止与饱和状态时，对应于一个开关断开和接通，三极管的这种特性叫开关特性。

一、时间比率控制

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教学活动1：脉宽调制型开关稳压电源

三极管交替工作与截止区与饱和区时相当于一个电子开关，可以用一个占空比为50%的矩形脉冲信号输入到三极管的输入端，如图4-2-2所示，此时三极管的开关状态受控于脉冲信号的高低电平，若对其输出进行分析，并改变脉冲的占空比，我们发现，在一定周期内，输出端信号的平均值随着开关接通的时间的变化而发生改变，即改变脉冲的占空比可以改变其平均值，这一方法称为“时间比率控制”（TimeRatioControl，TRC）。

TRC的控制方式有三种：①脉冲宽度调制（PWM）；②脉冲频率调制（PFM）；③混合调制。

时间比率控制

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图4-­2-3PWM示意图

图4­-2-4PFM示意图

二、开关稳压电源

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（1）开关稳压电源的基本组成及原理。

开关稳压电源就是采用功率半导体元器件作为开关，通过控制开关的通断时间比来调整输出电压的稳压电源。在实际的应用中，脉宽调制式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。

虽然开关稳压电源的类型较多，电路组成也较复杂，但它们的基本原理是一样的，一般都由图4-2-5所示的一些功能电路为主构成。

图4­-2-5常见脉冲宽度调制（PFM）开关电源的基本结构框图

二、开关稳压电源

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教学活动1：脉宽调制型开关稳压电源

（1）开关稳压电源的基本组成及原理。

整流、滤波后的不稳定电压UI一般作为输入电压提供给开关电路。

高频变换器对输入电压UI进行开关振荡，产生的开关脉冲电压送到后级整流及滤波器。

整流及滤波器对前级送来的开关脉冲进行整流和滤波，产生稳定的直流输出电压。

反馈控制电路对输出电压UO进行取样，得到的误差电压对高频变换器进行负反馈控制，以保证输出电压的稳定。

图4­2-6脉冲宽度调制（PFM）开关电源的波形图

二、开关稳压电源

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教学活动1：脉宽调制型开关稳压电源

二、开关稳压电源

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教学活动1：脉宽调制型开关稳压电源

（2）开关稳压电源的特点。

①功耗小，效率高。

②体积小，重量轻。

③稳压范围宽，线性调整率高。

④电路形式灵活多样。

⑤开关稳压电源的主要缺点是存在较为严重的开关干扰。

一、集成脉宽调制器

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教学活动2：集成脉宽调制器的典型产品

集成脉宽调制器主要用于各种脉宽调制场合，在开关稳压电源中，也称为开关电源控制器，加上调整管以及其他辅助外围电路便可方便地构成开关稳压电源。

1）UC3844

UC3844是一种高性能的单端输出的电流控制型脉宽调制器芯片，由TI、ST等公司生产。与控制脉宽调制开关电源的总电压相比，开关电源组成的集成电路，具有外围电路简单等优点，同时电压调整率好，良好的频率响应特性，稳定幅度大等等。还具有过电流限制，过电压保护和欠压锁定等优点。UC3844是一款高性能固定频率的电流控制式集成脉宽调制器，专为离线和DC-DC变换器应用而设计，为设计开发人员提供只需最少外部元件就能获得成本效益高的解决方案，其输出可直接驱动功率MOSFET器件。同时具有16V（开启电压）和10伏（关闭电压）低压锁定门限，十分适合于离线变换器。

一、集成脉宽调制器

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教学活动2：集成脉宽调制器的典型产品

图4­2-7（a）UC3844外形图

图4­2-7（b）UC3844引脚排列示意图

一、集成脉宽调制器

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教学活动2：集成脉宽调制器的典型产品

UC3844的引脚功能

一、集成脉宽调制器

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2）SG3525

SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便