12.6 开关型稳压电源


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12.6 开关型稳压电源

上述各种稳压电源具有结构简单、调整方便、输出电压稳定、纹波小等优点，但它们的主要缺点是效率低。由于调整管工作时始终处于线性放大状态，尤其当负载电流较大而输出电压较低时，调整管本身的功率损耗很大，称这一类稳压电源为线性稳压电源。线性稳压电源的效率仅为40%～60%，而且为了解决功率管散热所加的散热器，必然增加整个电源设备的体积、重量和成本。

开关型稳压电源正是为了克服线性稳压电源的缺点应运而生的。开关型稳压电源可以采用各种不同形式的电路，常用的有：串联型脉宽调制式开关稳压电路，并联型脉宽调制式开关稳压电路，集成开关稳压器等。

12.6.1 开关稳压电源的基本原理

开关稳压电源的方框图如图12-32所示。图中50Hz市电通过输入回路中的整流器和滤波器转换成直流电压输入高频变换器。高频变换器则把输入的直流电压转变为高频（≥20kHz）脉冲方波电压，该脉冲方波电压通过输出回路中的高频整流器和滤波器变成直流电压供给负载。

图12-32 开关稳压电源方框图

1．串联型脉宽调制式开关稳压电路

串联型脉宽调制式开关稳压电路的主要回路如图12-33所示。

图中功率开关管、输入电压、输出电压三者串联，故称串联型。在V、L、C、VD均为理想元件的情况下，当开关管基极上加有正脉冲电压时，V导通，此时电感L两端的电压为-U_o，电压极性是左正右负，VD处于反偏截止，L上流过一个线性增长的电流，将从最小值I_Lm开始增加，此电流先向负载R_L输送电流（此时电感上的电流低于负载电流，故C向R_L放电），当电感上电流大于R_L上电流时，电感上电流一方面向C充电，另一方面向R_L输送，在此期间，电感上逐步积累磁能。

（a）（b）

图12-33 串联型脉宽调制式开关稳压电路

由u_L波形得到

（12.6.1）

2．并联型脉宽调制式开关稳压电路

并联型脉宽调制式开关稳压电路的主要回路如图12-34所示。

（a）（b）（c）

图12-34 并联型脉宽调制式开关稳压电路

12.6.2 集成开关稳压器

常用的集成开关稳压器通常分为两类。一类是单片的脉宽调制器，其代表产品有SG1524，TL494等。这类脉宽调制器需要外接开关功率调整管，其电路复杂，但应用灵活。另一类是把脉宽调制器和开关功率管制作在同一芯片上，构成单片集成开关稳压器，其代表产品有LH1605、mA78S40等。这类集成开关稳压器集成度更高，使用方便。

1．SG1524/2524/3524

SG1524系列是采用双极型工艺制作的模拟、数字混合集成电路，其原理框图及管脚图如图12-35所示。外接电容C_T及电阻R_T决定频率f(f≈1.15/(R_TC_T))，开关管V₁和V₂交替通/断，误差放大器根据输出电压控制开关管导通时间，保持输出电压恒定。C_L管脚用于电流限制的保护电路，+C_L与-C_L之间接一电阻，其电压为0.2V以上就可以限制输出电流。

（a）1524/2524/3524原理框图（b）管脚图

图12-35 SG1524/2524/3524原理框图和管脚图

SG1524部分内部电路的波形如图12-36所示。

图12-36 SG1524部分内部波形

图12-37（a）为降压输出正电压开关稳压电源，电阻R₁和R₂对基准电压5V分压，取出电压2.5V送至误差放大器的同相输入端，取样电阻R_F和R₃取出输出电压的一部分送至误差放大器的反相输入端，C₁和R₄为相位补偿电路，L和C₀为滤波电路，减小输出的纹波电压。图12-37（b）为升压扩流正电压开关稳压电源，该电路输入电压为5V，输出电压为15V，最大输出电流为0.5A，V₁和V₂为扩流管。图12-37（c）为倒换极性稳压电源。