开关电源原理、设计与实例[陈纯锴][电子教案(版本)]第7章ppt课件.ppt

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1、7.1自激振荡型PWM控制电路7.2TL494型PWM控制电路7.3SG3525型PWM控制电路7.4UC3842型电流模式PWM控制电路7.5TOPSwitch-Ⅱ系列的PWM控制电路7.6TinySwitch-Ⅱ系列的PWM控制电路第七章开关电源的控制电路设计脉冲宽度调制(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。PWM是目前应用在开关电源中最为广泛的一种控制方式，其特点是噪音低、满负载时效率高且能工作在连续导电模式。本章以自激振荡式控制电

2、路、几种常用的PWM集成控制芯片TL494、SG3525、UC3842和单片开关电源集成芯片TOPSwitch-Ⅱ和TinySwitch-Ⅱ系列为例，重点介绍了PWM控制器的性能特点、引脚分布、工作原理等，并举例说明了其典型应用电路。开关电源常用的控制方式有脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和混合调制三种。目前大多数开关电源无论是自激式还是它激式，其电路均为由PWM系统控制的稳压电路。在此类开关电源中，开关管总是周期性地通/断，PWM控制电路只是改变每个周期的脉冲宽度。随着半导体技术的高速发展，开关

3、电源控制电路的集成化水平不断提高，外接电路越来越简单，生产日益简化，成本日益减低。控制芯片生产厂家多，种类多样化，本章介绍几种常用的PWM集成芯片的内部结构及其典型应用电路。第七章7.1.1工作原理自激式直流变换器具有电路结构简单、使用元器件少、成本低等特点，广泛应用于50W以下的开关电源中。自激式直流变换器的工作原理电路如图7-1所示。图7-1自激式直流变换器的工作原理7.1自激振荡型PWM控制电路输入电源通过开关变压器T初级绕组连接到开关晶体管VT的集电极，另一路通过启动电阻RS加到开关晶体管的基极。接通输

4、入电源后，通过起动电阻的电流流经开关晶体管VT的基极，VT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。在导通期间（），加在变压器初级绕组Np两端的电压为，同时，变压器T的反馈绕组NB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进一步加速导通，这时开关变压器T初级绕组Np两端的电压=VI-VCE。变压器次级绕组NS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。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t，则该励磁电流为VIt/LP

5、，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VCE随之增大。由于VCE增加，变压器初级绕组电压下降，基极电压随之VB下降，VCE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IP，匝数为NP，在晶体管截止瞬间，磁场保持不变，若次级绕组匝数为NS，则绕组电流为IS，有7.1.1工作原理(7-1)(7-2)晶体管从导通到截止瞬间，磁场的大小和方向都不变，保持安匝数相同，故次级绕组感应电压上正下负，二极管D导通。这时，若输出电压为VO，整流二

6、极管的压降为VD，则变压器次级绕组电压=Vo-VD。若二次绕组的电感为LS，流经二极管的电流ID如图7-2所示，电流ID下降速率为，开关变压器T初级绕组存储的能量耦合到次级绕组，供给输出端负载。经过某一时间后，若变压器初级绕组中储存的能量都转移到输出侧，则整流二极管VD截止，变压器各绕组的电压瞬间为零。但启动绕组RS中的部分电流为开关晶体管的基极电流，开关晶体管重新导通，有集电极电流流过，并构成正反馈，开关晶体管再次迅速导通，进入下一个工作周期，电路就持续工作在自激振荡状态。7.1.1工作原理在导通期间（），变

7、压器的初级绕组从输入侧蓄积能量，在截止期间（）变压器蓄积的能量通过次级绕组释放供给输出负载，此时初级绕组处于无电流流通的间歇工作方式。图7-2电压和电流波形7.1.1工作原理在期间，开关晶体管VT导通，集电极电流为，初级绕组电感为，输出二极管VD中无电流，在变压器次级侧C放电，供给负载输出电流。在这期间，变压器T中蓄积的能量为在期间，初级绕组侧无电流，期间变压器中蓄积的能量通过次级绕组释放.从转换到瞬间，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(7-3)匝数比为(7-4)电感与之比与绕

8、组匝数平方成正比，即7.1.1工作原理7.1.1工作原理(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。若输出电压和电流分别为和，则输出功率为(7-6)20W15V和5V两路输出的自激式开关电源电路如图7-3所示。输入为220V交流电源，通过R1经C1、L1低通滤波后加到整流桥VD1~VD4上。其中FU为熔丝管，具有过流保护的作用，RV为压敏电阻。整流后的脉动直流