单片开关电源的新技术及其应用

《单片开关电源的新技术及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、开关电源新技术及其应用河北科技大学电子信息工程系“数字化测量技术”省级精品课1开关电源新技术及其应用1开关电源原理简介2利用计算机设计开关电源3保护电路的设计4电磁兼容性设计5结语2开关电源（SwitchingModePowerSupply，英文缩写为SMPS）被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。开关电源内部的关键元器件工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达70%～90%，比标准线性稳压电源提高近一倍。开关电源集成电路主要包括以下4种：脉冲宽度调制（简称脉宽调

2、制PWM）器；脉冲频率调制（简称脉频调制PFM）器；开关式稳压器；单片开关电源。3目前，开关电源正进入一个蓬勃发展的新时期，突出表现在两点：（1）“三新”：新技术新工艺新产品（2）“四个方面”单片集成化利用计算机设计开关电源开关电源的保护电路更加可靠电磁兼容性设计4表1集成稳压电源的分类及特点集成稳压器线性电源（LPS）标准线性稳压器（StandardLinearRegulator）固定式三端固定式正压输出，负压输出多端固定式正压输出，负压输出可调式三端可调式正压输出，负压输出，跟踪式多端可调式正压输出，负压输出

3、，跟踪式低压差线性稳压器（LowDropoutLinearRegulator）PNP型低压差线性稳压器（LDO）三端或多端固定式/可调式正压输出，负压输出，跟踪式准低压差线性稳压器（QLDO）超低压差线性稳压器（简称VLDO）开关电源（SMPS）脉宽调制器（PWM）集成度较低，外围电路复杂，但可构成大功率开关电源脉频调制器（PFM）集成度较低，外围电路复杂，开关频率可达1MHz以上，高效率开关稳压器（SwitchingRegulator）集成度较高，内含功率开关管，需配工频变压器单片开关电源集成度很高，外围电路简

4、单，适合构成中、小功率开关电源5表2开关电源与线性电源的性能比较参数开关电源线性稳压电源电源效率/（％）70～8530～40单位体积下的输出功率（W/cm3）0.120.03单位质量下的输出功率（W/kg）8822电压调整率/（％）0.1～10.02～0.1负载调整率/（％）1～50.5～2输出纹波电压（峰-峰值）/mV505输出噪声电压（峰-峰值）/mV50～200极小瞬态响应时间/μs100020断电后输出电压的保持时间/ms20～301～261.1开关电源的基本结构开关电源的基本构成如图4所示。主要由4部分

5、构成：①输入整流滤波器：包括从交流电到输入整流滤波器的电路；②功率开关管（VT）及高频变压器（T）；③控制电路（PWM调制器），含振荡器、基准电压源、误差放大器和PWM比较器。控制电路能产生脉宽调制信号，其占空比受反馈电路的控制；④输出整流滤波器。此外还需增加偏置电路、保护电路等。图1开关电源的基本构成7891.2开关电源中特种元器件的类型及功能101.2开关电源的单片集成化集成开关电源沿两个方向发展：（1）对开关电源的核心单元——控制电路实现集成化脉冲宽度调制（PWM）控制器集成电路：（MC3520、SG352

6、4、UC3842）脉冲频率调制（PFM）控制器集成电路：（UC1825、UC1864，开关频率达1MHz）11（2）对中、小功率开关电源实现单片集成化高集成度高性价比最简外围电路最佳性能指标1213美国PI公司产品：①通用型表3第一代产品第二代产品第三代产品第四代产品TOPSwitch系列TOPSwitch-II系列TOPSwitch-FXTOPSwitch-GXTOP100/200TOP221～227TOP232～234TOP242～2501994年1997年2000年1月2000年11月三端器件五端器件适配M

7、CU六端／五端器件适配MCUPOM≤150WPOM≤75WPOM≤290Wf＝100kHzf＝130kHz／65kHzf＝132kHz／66kHzu＝85~265V（宽范围输入），或220V±15%（固定输入）η＝80%左右14TO－220封装（Y）DIP－8封装（P）／SMD－8封装（G）产品型号固定交流输入（110／115／230V±15%）宽范围交流输入（85～265V）产品型号固定交流输入（110／115／230V±15%）宽范围交流输入（85～265V）TOP221Y12W7WTOP221P／221G9

8、W6WTOP222Y25W15WTOP222P／222G15W10WTOP223Y50W30WTOP223P／223G25W15WTOP224Y75W45WTOP224P／224G30W20WTOP225Y100W60WTOP226Y125W75WTOP227Y150W90W表4TOPSwitch－Ⅱ的产品分类及最大输出功率POM15表5微型单片开关电源第一代产品第二代产