开关稳压电路.ppt

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在换能电路中,如果电感L数
值太小,在Ton期间储能不足,那 么在Toff还未结束时,能量已经放 尽,将导致输出电压为零,出现
台阶,这是不允许的。
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10.6.3 并联开关型稳压电路
并联式开关电路中T1为调整管,控制电压Ub,T1开关周期为 T,导通时间ton=DT,截止时间toff=(1-D)T, L为储能电感,D 为限流二极管。
iL2

UO L
(1
D)T
在电路平衡时,ΔiL1=ΔiL2 输出电压:
D UO 1 DUi
即调整Ub脉冲占空比,可改变U0的大小
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10.6.4 集成式脉冲调制开关稳压器电路
1. 电路结构
采用CW3524集成控制器组成的脉宽调制式串联型开关稳压 电源实用电路如图所示,该稳压电源输出电压U o =5V,输出 电流I o =1A。
般取在100kHz以下。
此电路中开关调整管采用的是PNP型管,因此比较放大器的
反相输入端和同相输入端的输入信号与框图虚框中所示的应
该对调;另外,Uo2高电平脉宽变宽时,PNP型管导通时间
反而变短,分析时应予以注意。
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2. 工作原理及稳压过程
(1)CW3524 内部的基准电压源UR=5V,由P16脚引出,通 过R3和R4(都是5kΩ)分压,以0.5UR=2.5V加在比较放大器的 反相输入端(P1脚);输出电压Uo通过R1和R2(都是 5kΩ) 分压,以0.5Uo =2.5V加在比较放大器的同相输入端(P2脚), 此时,比较放大器因 U+=U-,其输出Uo1=0。调整管在集成控 制器作用下,开关稳压电路输入电压Ui=28V时,输出电压为 稳定值5V。
在导通期间,开关管T1导通,UI加到电感L两端,D反向截 止。因L很大,L中的电流近乎线性增加,并储存磁能。导通 期间iL的增量:
i L1
UI L
DT
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在截止期间,储能电感L感应出上负下正电动势,
使D导通,L中磁能通过二极管D传到负载RL 上,与此 同时电容C充电。T1截止时,L的释放电流近似线性下 降,电流减少量ΔiL2 为:
经分析推导可得输入电 压与输入电压的关系为:
Uo

Ton T
U
I

qUI
改变占空比q,即可
改变输出电压的大小。
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3. 工作原理
如图所示基准电压电路输出稳
定的电压,取样电压UN1与基准电 压 UREF 之 差 , 经 A1 放 大 后 , 作 为 由 A2 组 成 的 电 压 比 较 器 的 阈 值 电 压UP2,三角波发生电路的输出电 压与之相比较,得到控制信号UB ,控制调整管的工作状态。
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(2) 外电路
开关调整管U1、U2均为PNP型硅功率管,U1选3CD15, U2选3CG14;U3为续流二极管; L和C组成Г 型滤波电路, L =0.9mH,C =470μF;R1和R2组成采样分压器电路;R3和R4 是基准电压源的分压电路;R5为限流电阻,R6 为过载保护 取样电阻。
RT 一 般 在 1.8kΩ--100kΩ 之 间 选 取 , CT 一 般 在 0.1μF-1000μF之间选取。控制器的最高频率为300kHz,工作时一
串联开关型稳压电路调整管与负载串联,输出电压总是小于
输入电压,故称为降压型稳压电路。
1.换能电路的基本原理
输入电压UI是未经稳压的直流电压;晶体管T为调整管,即开 关管;电感uB为矩形波,控制开关管的工作状态;L和电容C组 成滤波电路,D为续流二极管。
当uB为高电平时,T饱和导通,D因承受反偏电压而截止, 电感L存储能量,电容C充电;发射极电位uE=UI-UCES≈UI。
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开关型稳压电源的分类方式很多。 按调整管与负载的连接方式可分为串联型和并联型。 按稳压的控制方式可分为脉冲宽度调制型(PWM)、 脉冲频率调制型(PFM)和混合调制(即脉宽-频率调 制)型。 按调整管是否参与振荡可分为自激式和他激式。 按使用开关管的类型可分为晶体管、VMOS管和晶闸 管型。
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10.6.2 串联开关型稳压电路
本节Biblioteka Baidu容
10.6.1 开关稳压电路的特点和分类 10.6.2 串联开关型稳压电路 10.6.3 并联开关型稳压电路 10.6.4集成式脉冲调制开关稳压器电路
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10.6.1 开关稳压电路的特点和分类
开关型稳压电源就是采用功率半导体器件作为开关,通过 控制开关的占空比调整输出电压。当开关管饱和导通时,集电 极和发射极两端的压降接近零,在开关管截止时,其集电极电 流为零,所以其功耗小,效率可高达70%~95%。而功耗小, 散热器也随之减小,同时开关型稳压电源直接对电网电压进行 整流滤波调整,然后由开关调整管进行稳压,不需要电源变压 器;此外,开关工作频率在几十千赫,滤波电容器、电感器数 值较小。因此开关电源具有重量轻,体积小等特点。另外,由 于功耗小,机内温升低,从而提高了整机的稳定性和可靠性。 而且其对电网的适应能力也有较大的提高,一般串联稳压电源 允许电网波动范围为220V+10%,而开关型稳压电源在电网电 压从110V--260V范围内变化时,都可获得稳定的输出电压。
当uB为低电平时,T截止,此时虽然 发射极电流为零,但是L释放能量,其
感生电动势使D导通,与此同时C放电,
负载电流方向不变,uE=-UD≈0。
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2. 串联开关型稳压电路的组成
构成串联开关型稳压电源的结构框图如图所示。它包括调整
管及其开关驱动电路(电压比较器)、取样电路(电阻R1和 R2)、三角波发生电路、基准电压电路、比较放大电路、滤 波电路(电感L、电容C和续流二极管D)等几个部分。
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(1) CW3524 集成控制器
CW3524 芯片共有16只引脚,各引脚功能如图 所示,其中P15、P8分别接输入电压U i的正、负端; P12、P11和P14、P13为驱动开关调整管基极的开关 信号的两个输出端(即脉宽调制式电压比较器输 出信号UO2);
两个输出端可单独使用,亦可并联使用,连接时一 端接开关调整管基极,另一端接P8脚(即地);P1、 P2分别为比较放大器A1的反相和同相输入端;P16为 基准电压源输出端;P6、P7分别为三角波振荡器外 接振荡元件RT和CT的联结端,P9为防止自激的相位 校正元件R4和C4的联接端。
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