开关电源原理、设计及实例[陈纯锴][电子教案(PPT版本)]第7章

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1、 接通输入电源后，通过起动电阻的电流流经开关晶体管接通输入电源后，通过起动电阻的电流流经开关晶体管VT的基极，的基极，VT导通，开导通，开关晶体管的集电极电流必然由零开始逐渐增加，称为起动电流。关晶体管的集电极电流必然由零开始逐渐增加，称为起动电流。 在导通期间（在导通期间（ ），加在变压器初级绕组），加在变压器初级绕组Np两端的电压为，同时，变压器两端的电压为，同时，变压器T的的反馈绕组反馈绕组NB上感应出电压上感应出电压VB，该电压为正反馈电压，加到基极上并使开关晶体管，该电压为正反馈电压，加到基极上并使开关晶体管进一步加速导通，这时开关变压器进一步加速导通，这时开关变压器T初级绕组初级绕

2、组Np两端的电压两端的电压=VI-VCE。变压器次级。变压器次级绕组绕组NS上感应的电压对于整流二极管上感应的电压对于整流二极管VD为反向电压，因此，次级绕组中无电流。为反向电压，因此，次级绕组中无电流。初级绕组的电流为变压器的励磁电流，设初级绕组的电感为初级绕组的电流为变压器的励磁电流，设初级绕组的电感为LP、导通时间为、导通时间为t，则，则该励磁电流为该励磁电流为VIt/LP，并随时间成比例增大。开关晶体管的电流增大，若基极电流，并随时间成比例增大。开关晶体管的电流增大，若基极电流不能使其保持饱和状态，则开关晶体管脱离饱和而不能使其保持饱和状态，则开关晶体管脱离饱和而VCE随之增大。由于随

3、之增大。由于VCE增加，增加，变压器初级绕组电压下降，基极电压随之变压器初级绕组电压下降，基极电压随之VB下降，下降，VCE进一步增加，由于正反馈作进一步增加，由于正反馈作用，导致开关晶体管迅速截止。设初级绕组电流为用，导致开关晶体管迅速截止。设初级绕组电流为IP，匝数为，匝数为NP，在晶体管截止瞬，在晶体管截止瞬间，磁场保持不变，若次级绕组匝数为间，磁场保持不变，若次级绕组匝数为NS，则绕组电流为，则绕组电流为IS，有，有ONt SSPPI NI NPSPSNIIN图7-2 电压和电流波形的能量为的能量为 在在 期间，初级绕组侧无电流，期间，初级绕组侧无电流， 期间变压器中蓄积期间变压器中蓄

4、积的能量通过次级绕组的能量通过次级绕组 释放释放 .从从 转换到转换到 瞬间，初次级绕组安匝数相等，因此，瞬间，初次级绕组安匝数相等，因此，若变压器初级侧能量全部传递给次级侧，则若变压器初级侧能量全部传递给次级侧，则 (7-3) 匝数比为匝数比为 (7-4)电感与之比与绕组匝数平方成正比，即电感与之比与绕组匝数平方成正比，即ONtPIPL212PPEL IOFFtONtSLONtOFFtPPSSNINISPNnN (7-5) 若振荡频率为，则每秒提供的功率，传递到输出端，变压器效率为。若输出电若振荡频率为，则每秒提供的功率，传递到输出端，变压器效率为。若输出电压和电流分别为和，则输出功率为压和

5、电流分别为和，则输出功率为 (7-6) 22SSPPLNnLN212OOOPPPUILIf TL494是是典型的典型的脉宽调制脉宽调制型开关电源控制器，型开关电源控制器，广泛应用于单端正激双管式、半广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。其主要特性如下：桥式、全桥式开关电源。其主要特性如下：(1)功能完善的脉宽调制控制电路；功能完善的脉宽调制控制电路； (6)内置输出级晶体管可提供最大内置输出级晶体管可提供最大500mA的驱动能力的驱动能力 (7)具有推挽具有推挽/单端单端两种输出方式两种输出方式。 图图7-4 TL494引脚排列引脚排列 (7-7) 电容电容CT上的正上的正向向锯齿

6、波锯齿波信号分别加到死区比较器和信号分别加到死区比较器和PWM比较器的反相输入端，比较器的反相输入端，与与另外两个控制信号进行比较另外两个控制信号进行比较，实现脉冲宽度调制，实现脉冲宽度调制。脉冲宽度调制信号加到门电路的脉冲宽度调制信号加到门电路的输入端，经触发器分频，由门电路驱动输入端，经触发器分频，由门电路驱动TL494内部的两个输出三极管内部的两个输出三极管Q1和和Q2交替导交替导通和截止，通过引脚通和截止，通过引脚8和引脚和引脚11向外输出相位相差向外输出相位相差180 的脉宽调制控制脉冲。的脉宽调制控制脉冲。功率输功率输出管出管Q1和和Q2受控于或非门受控于或非门，即只有在锯齿波电压

7、大于即只有在锯齿波电压大于引脚引脚3和引脚和引脚4上的输入上的输入控制控制信号信号时时才会被选通。当控制信号才会被选通。当控制信号幅值幅值增增加时加时，输出脉冲的宽度将减小，输出脉冲的宽度将减小，如，如图图7-6所示所示。1.1oscTTfRC图7-6TL494脉冲控制波形 当当定时电容定时电容CT放电放电时，时，死区比较器死区比较器输出输出正脉冲，正脉冲，其上升沿使触发器动作并锁存，同其上升沿使触发器动作并锁存，同时正脉冲加到或非门的输入端，使时正脉冲加到或非门的输入端，使输出输出晶体管晶体管Q1和和Q2截止截止。 表表7-1 TL494的典型电气参数的典型电气参数 图7-8推挽式输出小功率

8、开关稳压电源图7-9单端输出式降压稳压电源图7-10 TL494的典型应用实例 SG3525由基准电压源、振荡器、误差放大器、PWM比较器与锁存器、欠压锁定电路、软启动电路、输出驱动级等电路组成，内部原理框图如图7-12所示。 图7-12 SG3525内部结构 引脚15为供电电源VCC，作为内部逻辑和模拟电路的工作电压，送到欠电压锁定电路，具有输入欠电压锁定功能，同时提供给内部基准电压稳压器，产生稳定的基准电内置内置5.1V精密基准电源，基准电压源采用三端稳压电路，工作电压范精密基准电源，基准电压源采用三端稳压电路，工作电压范围宽，其输入电压围宽，其输入电压VCC可在可在8V35V范围内变化，

9、通常采用范围内变化，通常采用+15V，其输出电压，其输出电压VST5.1V，精度，精度1.0%，具有温度补偿功能。由于基准电压在误差放大器的共模输入，具有温度补偿功能。由于基准电压在误差放大器的共模输入范围内，因此无须外接分压电阻。基准电压源提供芯片内部工作电路的电源，也可范围内，因此无须外接分压电阻。基准电压源提供芯片内部工作电路的电源，也可从基准电压端引脚从基准电压端引脚16输出，提供输出电流输出，提供输出电流50mA，设有过流保护电路，设有过流保护电路 。 SG3525中设置了欠压锁定电路，在欠压状态下，即中设置了欠压锁定电路，在欠压状态下，即Vcc2.5V时，欠压锁定电路即开始工作，直

10、至时，欠压锁定电路即开始工作，直至Vcc=8V。在。在Vcc达到达到8V之前，电路内部各部分都已建立了正常的工作状态，而当之前，电路内部各部分都已建立了正常的工作状态，而当Vcc从从8V降至降至7.5V时，欠压锁定电路则又开始恢复工作，控制器内部电路锁定，除基准电源和一些必时，欠压锁定电路则又开始恢复工作，控制器内部电路锁定，除基准电源和一些必要电路之外，其他部分停止工作，此时控制器消耗的电流极小，降至约要电路之外，其他部分停止工作，此时控制器消耗的电流极小，降至约2mA。 振荡器工作频率范围宽，为振荡器工作频率范围宽，为100Hz400kHz，死区时间可调，并且具有外部同，死区时间可调，并且

11、具有外部同步功能。振荡电路从基准电压源取得双门限电压，其高门限电压步功能。振荡电路从基准电压源取得双门限电压，其高门限电压VH =9.3V，低门限，低门限电压电压VL = 0.9V。在。在SG3525中，除了定时电容中，除了定时电容CT引脚引脚5和定时电阻和定时电阻RT两个引脚两个引脚6外，外，又增加了一个同步端引脚又增加了一个同步端引脚3和一个放电端引脚和一个放电端引脚7， CT取值范围为取值范围为0.001u F到到0.1u F， 10.67TTtR C21.3DTtR C 当需要多个芯片同步工作时，每个芯片有各自的震荡频率，但几个芯片的工作当需要多个芯片同步工作时，每个芯片有各自的震荡频