155 开关稳压电源

例如当UO升高时，有如下反馈调节过程
UO
UF
UP ( UP=A1(VREF-UF) )
UO
D
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15.5.2 PWM控制器（开关电源控制器）
15.5.2.1 PWM控制器的结构
开关电源控制器在串联开关型稳压电路中的应用如图 15.5.3所示，它实际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合。
uB
VT
iE L
uE iD iL
VD
C2
R1 RL Uo
R2
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uS, uB uS
Uom uB
O
t1 T
t
UP
Uom
uE
t off
t on
Uo
UI UCES
O
t
uo ,iL
UD
uo
足 Uo
iL
O
t
图15.5.2 开关型稳压电源的波形图
UF
uS
VREF
A1 UP
A2
基准电压
三角波发生 器
UI
uB
VT
iE L
uE iD iL
VD
C2
R1 RL Uo
R2
当电路中L和C的取值
够大时，可以保证在开关管 VT截止期间，电感的能量
不会放尽，此时电路的输出
电压和负载电流均为连续的，图15.5.2显示了电路中各点的波
形，其中 ton 是调整管导通时间，toff是截止时间，T是开关的
方波输出
O
t
GND
U3
U3 U2QCP 与T1对应
T1 O
T1
T1
t
U4 U2QCP 与T2对应
U4
T2
T2
O
t
稳压过程用符号表示如下：
IL↑ UO↓ UF↓
U1↑
UO↑
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T1 (T2 )↑
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15.5.2.3 PWM控制器死区的设置
U1 O
当变输化入时，UI波如动果基准或能电压者在电UO三路增角波 器的大发负生时载，电减流小V发Di控D 生制iL变C电2 化压而的引RR占21 起空RL输比U出oD或电在压 UO减小时，增大占空比D ，那么输出电压就可以获得稳定。
驱动电路主要由取样电阻R1、R2、基准源、误差放大器 A1、三角波发生器和电压比较器A2组成。取样的反馈电压UF 由R1、R2对UO分压得到，基准电压与反馈电压之差(VREF-UF) 经A1放大后，作为电压比较器A2的阈值电压Up，将三角波发 生器的输出与Up比较，得到开关管的控制信号。
GND CL89
R6 1k 12 R7 1k
11
VT2
R10
13 1k
R11 14
4 VT1
5 0.1k R9 C3 R8 100μF
0.01μF 20k
R1 5k VD1
VD2 C4
L
5V,5A
C5 RL
UO
CW3524的输出晶体管功率不大，需要以复合管的形式 外接大功率晶体管VT1、VT2，且工作在开关状态。 VT1、 VT2两集电极之间接脉冲变压器，以达到传输能量的目的。
前、向后再扩展一些，主
t 要取决于CP+ Q的宽度。
t
t
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15.5.2.4 过流或短路短路保护
IN- 1 IN+ 2 补偿 9
4 5
误差放大
U IN
15
参考源
比较器
限流 U1
U2
关 断 10 Q T'
CT 7 RT 6
振荡器
8 GND
当外电路发生
U2
O CP
O Q
O
U3
T1
T1
T1
O
U4
T2
T2
O
由波形图可以看出两只晶
t 体管存在都不导通的死区，死 区是由逻辑控制电路实现的Biblioteka tU3 U2 QCP
U4 U2QCP
t
由波形图可以看出两只晶
体管存在都不导通的死区，死 t 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 t 控制，或非门的三个输入量只
要有一个是高电平，晶体管即 截止。
t
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U1 O
U2
O CP
O Q
O
U3
T1
T1
T1
O
U4
T2
T2
O
只有U2、CP、Q(或Q) t 都是低电平时，晶体管才
导通。
t
Q与Q互补，不可能同
时为低电平，所以晶体管
不可能同时导通。至于死
t
区还要在Q的宽度基础上向
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uS, uB uS
Uom uB
O
t1 T
t
UP
Uom
uE
t off
t on
Uo
UI UCES
O
t
uo ,iL
UD
uo
Uo
iL
O
t
若忽略L上的压降，且电流连续时，输出电压平均值等于uE的 直流分量，即
占空比
U O tT on U I U CE tS T of fU DtT oU nI DI U
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当uB为高电平时，VT饱和导通，电流经调整管向电感L充 电， L开始存储能量，电容C开始充电。此时二极管截止，有
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15.5.2.3 PWM控制器的应用电路
28V
R2 5k 1 R4 5k 2
5k C1
R3 16
0.1μF
R5 6
C2 2k 7
0.01μF 3 10
15 IN- VCC C1
IN+ E1
UREF SG
C2
RT 3524 E2
CT
CL+
28V
R2 5k 1 R4 5k 2
5k C1
R3 16
0.1μF
R5 6
C2 2k 7
0.01μF 3 10
15 IN- VCC C1
IN+ E1
UREF SG
C2
RT 3524 E2
CT
CL+
GND CL89
R6 1k 12 R7 1k
11
VT2
R10
13 1k
R11 14
4 VT1
5 0.1k R9 C3 R8 100μF
发生器、比较器、保护电路、逻辑控制电路和晶体管输出级 等部分。大功率的调整管、续流二极管、滤波电感和滤波电 容器外接。
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IN- 1 IN+ 2 补偿 9
4 5
误差放大
U IN
15
参考源
比较器
限流 U1
U2
关 断 10 Q T'
CT 7 RT 6
16
VREF 5V
短路或过流时，应
立即切断主电路。
1 U3
12 C1
左图的限流运放和
短路关断晶体管的
11 E 1 集电极和误差放大
1 U4
13 C2
器均接向比较器的
反相输入端。
14 E2 3 CP 方波输出
U3 U2 QCP
当出现过流时，U1下降， U2高电平宽度加大，由U3和U4 逻辑式可知，或非门输出低电平，晶体管将关断。CW3524内 部还有关断电路，以保证短路保护的可靠，工作原理与过流保 护相似。
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28V
R2 5k 1 R4 5k 2
5k C1
R3 16
0.1μF
R5 6
C2 2k 7
0.01μF 3 10
15 IN- VCC C1
IN+ E1
UREF SG
C2
RT 3524 E2
CT
CL+
GND CL89
R6 1k 12 R7 1k
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15.5.1.2 驱动电路的工作原理 由UO表U VO 达RE FU式tFT o可n U A知1 I UU P uC S E A2tS T of ufBU uiEEDUV ITLtT oU nI DI U （脉P宽关W调电M制源）型开
振荡频率由外接的RT、CT，即图中的R5、C2决定。
整流滤波后的直流电压经R1、R2，反馈到误差放大器的反 相输入端，显然这是电压负反馈，与稳定的 0.5UREF比较后， 用于稳定输出电压。改变R3、R4的比值可在一定范围内调节输 出电压值。
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11
VT2
R10
13 1k
R11 14
4 VT1
5 0.1k R9 C3 R8 100μF
0.01μF 20k
R1 5k VD1
VD2 C4
接脉冲变压
器的次级通过LC
L
滤波得到直流电
5V,5A 压，由于3524的
C5 RL
UO
输出电压频率高 ，可达到几十千
赫兹。所以滤波
电感量和滤波电
容量的数值都不
大，是个优点。
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CW1524/2524/3524内部方框图如下
U IN
误差放大
15
IN- 1
参考源
IN+ 2 补偿 9
4
比较器
限流 U1
U2
1 U3
5
关 断 10
Q
1 U4
T'
CT 7 RT 6
振荡器
8 GND
16
VREF 5V
12 C1
11 E1 13 C2
14 E2 3 CP 方波输出
开关电源控制器主要包括基准源、误差放大器、三角波
振荡器
8 GND
误差放大器的输出端
1
6
VRE 5V
F
从9脚引出，9脚和1脚之
12 C 1 间跨接电阻可构成比例运
1 U3
送电路，以控制放大器的
1 U4
11 E1 13 C2
14 E2 3 CP 方波输出
增益。为使放大器能稳定 工作，可在放大器的输出 端至地之间串入RC网络 进行补偿。
振荡器可输出方波和
0.01μF 20k
R1 5k VD1
VD2 C4
L
5V,5A
C5 RL UO
R9是外接过流信号检测电阻，当过流信号达到一定程度 时，限流放大器输出负饱和值，将误差放大器的输出电位拉
下来，U2变为恒定的高电平，迫使输出晶体管关闭。
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再见
的换瞬间，设置了两晶体管都不导通的死区时间； （3）可以接收外电路过流或短路信号，而迅速关断输出级晶
体管，起保护作用。
15.5.2.2 PWM控制器的稳压功能
设负载电流加大，UO下降，通过外电路，加到误差放大 器上的反馈电压减小，误差放大器的输出U1增加，与三角波 (锯齿波)比较后使VT1和VT2的导通时间增加，输出电压UO 增 加；反之，当负载电流减小时，UO 增加，反馈电压增加，误 差放大器的输出U１减小，VT1和VT2的导通时间减小，输出电 压UO 减小，从而起到稳压作用。
U EU IU CE U SI
当uB为低电平时，VT截止，此时VT管的射极电流为零， 但是电感 L 以电流的形式放电，其感应电势令VD导通，给放 电电流提供通路，所以VD称为续流二极管。同时C开始放电， 维持负载上的电流基本不变，此时有
UEUD0
UF
uS
VREF
A1 UP
A2
基准电压
三角波发生 器
UI
L VT
U I PWM电路
VD
C RL Uo
图15.5.3 串联开关型稳压电路中PWM控制器的应用原理图
下面介绍开关稳压电源控制器CW1524/2524/3524 的结构 和工作原理。 CW1524/2524/3524是一款性能优良、功能齐全 的脉冲宽度调制控制器。
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U IN
U1
误差放大 IN- 1
15
参考源
1
6
VRE 5V
F
O
t
IN+ 2 补偿 9
4
比较器
限流 U1
U2
1 U3
U2
12 C1
O
t
5
11 E1
CP
关 断 10
13 C2
Q
1 U4
O
t
T'
CT 7
振荡器
Q
14 E2 3 CP
RT 6
8
三角波，方波作为时钟提
供给触发器；三角波和误差放大器的输出一起加到比较器的输 入端，经逻辑控制电路，生成U3、U4以控制输出级的晶体管。
U3 U2 QCP
U4 U2QCP
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15.5.2.2 PWM控制器的主要功能
CW1524/2524/3524的主要功能有： （1）通过脉冲宽度调制，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