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1、15.5 开关稳压电源,15.5.1 开关稳压电源的稳压原理,15.5.2 PWM控制器（开关电 源控制器）,以上介绍的稳压二极管稳压电路和串联式稳压电源是模拟稳压电源。就串联式稳压电源而言，调整管是串联于输入和负载之间，输出电压的稳定是依靠调节调整管的管压降UCE来实现的，调整管工作于线性放大区，一般UCE有510V的电压降，调整管的功耗大，稳压电源的效率低。,为克服模拟稳压电源功耗大的缺点，可采用开关型稳压电源。开关稳压电源中的调整管工作在开关状态，在调整管截止时，穿透电流很小，消耗功率也很小，而管子饱和导通时，功耗为饱和压降UCES与集电极电流IC的乘积，管耗也较小。,15.5.1 开关
2、稳压电源的稳压原理,以串联开关型稳压电源为例，介绍开关稳压电源的工作原理，原理图如图15.5.1所示。图中是未经稳压的的直流输入电压，晶体管为开关管，uB为矩形波，控制开关管的工作状态，电感L和电容C组成滤波电路，VD为续流二极管。开关稳压电路主要由开关管、开关驱动电路和滤波电路组成。,图15.5.1 串联式开关型稳压电源原理图,当电路中L和C的取值足 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是开关的动作周期。,图15.5.2 开关型稳压电源
3、的波形图,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,15.5.1.2 驱动电路的工作原理,由UO表达式可知 当输入UI波动或者电路的负载电流发生变化而引起输出电压变化时，如果能在UO增大时，减小控制电压的占空比D或在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。,例如当U
4、O升高时，有如下反馈调节过程,脉宽调制型（PWM）开关电源,15.5.2 PWM控制器（开关电源控制器）,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。,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。,15.5.2.1 PWM控制器的结构,开关电源控制器主要包括基准源、误差放大器、三角波发生器、比较器、保护电路、逻辑控制电路和晶体管输出级等部
5、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。,CW1524/2524/3524内部方框图如下,误差放大器的输出端从9脚引出，9脚和1脚之间跨接电阻可构成比例运送电路，以控制放大器的增益。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。,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。,振荡器可输出方波和三角波，方波作为时钟提,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 的换瞬间，设置了两晶
6、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控制器的主要功能,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U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。,IL,UO,UF,U1,T1 (T2 ),UO,与T1对应,与T2对应,稳压过程用符号表示如下：
7、,15.5.2.3 PWM控制器死区的设置,由波形图可以看出两只晶体管存在都不导通的死区，死区是由逻辑控制电路实现的,由波形图可以看出两只晶体管存在都不导通的死区，死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。,只有U2、CP、Q(或Q)都是低电平时，晶体管才导通。,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。至于死区还要在Q的宽度基础上向前、向后再扩展一些，主要取决于CP+ Q的宽度。,15.5.2.4 过流或短路短路保护,当外电路发生短路或过流时，应立即切断主电路。左图的限流运放和短路关断晶体管的集电极和误差放
8、大器均接向比较器的反相输入端。,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。,15.5.2.3 PWM控制器的应用电路,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。,1,接脉冲变压器的次级通过LC滤波得到直流电压，由于3524的输出电压频率高，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。,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。,1,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。,1,
