降压型开关式稳压电源

降压稳压器架构(COT降压稳压器)

4.4 恒定导通时间(COT) 降压稳压器

恒定导通时间(COT)迟滞稳压器 对于一个给定的V IN ，当负载电流变化时，导通时间是恒定的 Ripple is needed to properly switch the comparator!! R F2 R F1+ -Error Comparator Modulator V REF +- R L R C (ESR) V IN V OUT Power Stage L C One-Shot Inversely Proportional to V IN V FB ?优势 –相对于VIN 的变化频率保持恒定 –可在轻负载下实现高效率 –快速瞬态响应 ?劣势 –在反馈比较器上需要纹波–对输出噪声很敏感 （因为它转换为反馈纹波） 功率管导通时间与Vin 成反比

工作频率（连续） T ON 为导通时间，F S 为工作频率。 恒定导通时间控制器负责设定降压开关的导通时间。 K 是一个常数，R ON 是一个编程 电阻器。V IN 如预期的那样在分母当中，将导通时间设定为与V IN 成反比。 重新整理并将T ON 代入第一个公式，然后求解F S

恒定导通时间可实现接近恒定的频率 开关频率几乎是恒定的；变化是由于R DS-ON 、二极管 电压和R ON 引脚输入阻抗的影响造成的 注：一个连接在V IN 和R ON 之间的电阻器负责设定导 通时间

恒定导通时间稳压器波形（不连续） 对于COT 稳压器，假如电感器电流保持连续，则恒定频率关系式成立。在轻负载条件下，电感器中的电流将变得不连续。这里示出的是在不连续导通模式中采用恒定导通时间控制方法进行控制（这意味着斜坡电感器电流每个周期都恢复至零）的降压稳压器的开关波形。

600W半桥型开关稳压电源设计

600W半桥型开关稳压电源设计 600W半桥型开关稳压电源设计 摘要 本次设计主要是设计一个600W半桥型开关稳压电源，从而为负载供 电。 电源是各种电子设备不可或缺的组成部分，其性能优劣直接关系到电子设备的技术指标及能否安全可靠地工作。由于开关电源本身消耗的能量低，电源效率比普通线性稳压电源提高一倍，被广泛用于电子计算机、通讯、家电等各个行业。它的效率可达85％以上，稳压范围宽，除此之外，还具有稳压精度高、不使用电源变压器等特点，是一种较理想的稳压电源。本文介绍了一种采用半桥电路的开关电源，其输入电压为单相170 ~ 260V，输出电压为直流12V恒定，最大电流50A。从主电路的原理与主电路图的设计、控制电路器件的选取、保护电路方案的确定以及计算机仿真图形的绘制与波形分析等方面的研究。 关键词：半桥变换器；功率MOS管；脉宽调制；稳压电源； 第1章绪论1.1 电力电子技术概况 电子技术包括信息电子技术和电力电子技术两大分支。通常所说的模拟电子技术和数字电子技术属于信息电子技术。电力电子技术是应用于电

力领域的电子技术，它是利用电力电子器件对电能进行变换和控制的新兴学科。目前所用的电力电子器件采用半导体制成，故称电力半导体器件。信息电子技术主要用于信息处理，而电力电子技术则主要用于电力变换。电力电子技术的发展是以电力电子器件为核心，伴随变换技术和 控制技术的发展而发展的。 电力电子技术可以理解为功率强大，可供诸如电力系统那样大电流、高电压场合应用的电子技术，它与传统的电子技术相比，其特殊之处不仅仅因为它能够通过大电流和承受高电压，而且要考虑在大功率情况下，器件发热、运行效率的问题。为了解决发热和效率问题，对于大功率的电子电路，器件的运行都采用开关方式。这种开关运行方式就是电力电 子器件运行的特点。 电力电子学这一名词是20世纪60年代出现的，“电力电子学”和“电力电子技术”在内容上并没有很大的不同，只是分别从学术和工程技术这2个不同角度来称呼。电力电子学可以用图1的倒三角形来描述，可以认为电力电子学由电力学、电子学和控制理论这3个学科交叉而形成 的。这一观点被全世界普遍接受。 电力电子技术与电子学的关系是显而易见的。电子学可分为电子器件和电子电路两大部分，它们分别与电力电子器件和电力电子电路相对应。从电子和电力电子的器件制造技术上进两者同根同源，从两种电路的分析方法上讲也是一致的，只是两者应用的目的不同，前者用于电力变换， 后者用于信息处理。

VP2140 40V3A降压稳压器

Features - 8V to 40V Input Voltage Range - Adjustable Output from 1.22V to 24V - Continuous 3A Output Current - Integrated 100m? MOSFET Switch - 1.22V Voltage Reference with ±2% Accuracy - Low 35μA Shutdown Current - Fixed 1.2x Output Over Voltage Protection - Fixed 150kHz Switching Frequency - Programmable CV/CC mode - Rapid Response Current Mode Operation - Over Voltage and Current Limit - Over Temperature Protection - RoHS 2.0 compliant SO-8P Green Package with Exposed Pad General Description The VP2140 is an efficiency and low-cost buck converter with integrated low R DS(ON) high-side 100m? MOSFET switch. It is capable of delivering 3A continuous output current with programmable current limit over a wide range of supplying voltage from 8V to 40V. With a simple voltage divider, the output voltage is easily adjustable from 1.22V to 24V. Other features such as 150kHz PWM frequency, output over-voltage protection, total fault-free protection and low 35μA shutdown current/ 1.2mA quiescent current make VP2140 ideally to be used in application like automotive equipments and networking devices. The VP2140 is available in popular SO-8P green package with exposed pad. Applications - Car Charger - Wireless Communication Device - Networking Device - LCD Monitor/ LCD TV Typical Application 3A/40V/150kHz Buck Converter with CC mode

降压式开关电源

开关电源主电路 第1节开关电源概述 一、开关电源的构成 开关电源采用功率半导体器件（GTR MOSFETIGBT等）作为调整管，通过控制电路控制调整管的导通时间，使输出电压保持稳定。 开关电源的电路构成如图4-1所示。 AC输入DC输出 图4-1开关电源的电路构成 （一）一次整流/滤波电路 将交流输入电压（通常是市电电网的交流电压220V或380V）进行整流滤波，转化成为直流电压（300V或500V），然后将直流电压供给DC/AC变换器。相比与线性直流稳压电源，开关电源在这一环节可以省去工频变压器，消除了工频变压器带来的损耗。（二）D C/AC变换器 DC/AC变换器的主要作用是将一次整流/滤波电路提供的直流电压变换成高频交流电压（一般频率可达到几十KHZ到几百KHZ甚至更高）。 （三）二次整流/滤波电路 将DC/AC变换器变换输出的高频交流电压进行整流滤波，转化成平滑的直流输出电压。 （四）反馈网络

反馈网络包括基准电压、采样电路和比较电路。采样电路把输出电压的一部分或者全部采样回来，采样到的电压和基准电压送入比较电路进行比较，比较的 结果送给控制电路。 （五）控制电路 控制电路根据反馈网络的结果输出占空比可调的控制脉冲去控制调整管的通断时间，这是所谓的“时间控制法”。 （六）辅助电路 开关电源中常见的其它电路主要有软启动电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、驱动电路等等。 二、开关电源的分类 开关电源的分类方式有很多，可以按激励方式、调制方式、调整管类型、输入电压/输出电压大小、调整管的连接方式和储能电感的连接方式等分类方式进行分类。 （一）按激励方式划分 开关电源按激励方式划分可分为自激式开关电源和它激式开关电源。在自激式开关电源中功率开关管既作为调整管，又兼作控制脉冲信号产生的振荡管。在它激式开关电源中则专门设置有产生控制脉冲信号的控制电路。 （二）按调制方式划分 开关电源按调制方式划分可分为脉宽调制型开关电源、脉频调制型开关电源 和混合调制型开关电源。脉宽调制（PWM指的是控制脉冲周期不变，导通时间改变，进而改变占空比的调制方式。脉频调制（PFM指的是控制脉冲导通时间不变，周期（频率）改变，进而改变占空比的调制方式。混合调制指的是控制脉冲导通时间和周期都改变，进而改变占空比的调制方式。 （三）按调整管的类型划分 开关电源根据调整管的类型不同可分为晶体管（GTR开关电源、场效应管 （MOSFET开关电源和绝缘栅双极型晶体管（IGBT开关电源。 （四）按输入/输出电压大小划分

降压型直流开关稳压电源

降压型直流开关稳压电源（A题） 学校：东北石油大学 参赛选手：卢鑫坡曲记锋宋忠民 指导教师：张明 摘要:本系统以TI公司的LM5117及CSD18532KCS场效应管为核心，设计制作了该降压型开关直流稳压电源。额定输出电压为5V，输出电流最大值为3A。该系统前端是以LM5117为核心构成的DC-DC直流转直流降压电路，从而确定所需的PWM调制方式，经过几级滤波最终去除纹波，完成了总体电路的设计。该作品很好地满足了竞赛题目要求。 关键词：开关电源LM5117 CSD18532KCS场效应管 1．设计任务 1.1基本要求 （1）额定输入电压下，输出电压偏差：； （2）额定输入电压下，最大输出电流：； （3）输出噪声纹波电压峰峰值：； （4）从满载变到轻载时，负载调整率： ； （5）变化到17.6V和13.6V，电压调整率： （6）效率； （7）具有过流保护功能，动作电流；

（8）增加1个二端子端口，即输出控制端口，端口可外接电阻R （1k-10k ）。电源输出电压由下式确定： ； （9）尽量减小电源重量，使电源不含负载的重量不大于0.2Kg ； 2.系统方案 2.1方案提出 利用LM5117制作一个恒流稳压器，经查该芯片数据手册知，可以通过调节电流控制，电压控制两部分的开合关系，来实现升压和降压的功能，最终达成DC-DC 变换的目的。 具体电路原理图如后图5-1所示。 2.2系统整体框图 图2-1降压型开关稳压电源设计总体框图 3.电路理论分析 3.1具体实现方法 去耦滤波 消除高频噪音 直流输入部分 负载 RC 滤波 DC-DC 降压部分 5V 、3A 直流输出 去耦滤波 环形路型补偿 仿真电流检测

降压型开关稳压器TPS5410

降压型开关稳压器TPS5410~TPS5450 为了取代降压型线性稳压器，推出新一代开关型降压稳压器系列，其输入电压为5.5V~36V，输出电流分别为1A（TPS5410），2A（TPS5420），3A（TPS5430）及5A（TPS5450）系列，其主要性能及特点： * 宽的输入电压范围从5.5V~36V。 * 高的转换效率，从90%~95%，内部功率开关导通电阻分别为110mΩ的MOSFET开关。 * 输出电压范围从1.22V~35V，精度为1.5%。 * 设置好内部放大器补偿网络，大幅度减少外部元件。 * 固定开关频率在500KHZ，大幅度减小了外部电感电容的体积。 * 好的线性调整率和瞬态响应能力。 * 保护系统包括过流保护和芯片过热保护。 * 工作环境为-40℃~+125℃。 * 采用有散热底板的POWER-SO-8封装。 该器件有广泛的市场空间，如机顶盒，DVD，LCD-TV，工业电子产品，音频系统电源，电池充电，LED驱动，适用于输入电压为24V及12V的电子系统。 其8个引脚功能如下： 1PIN——BOOT，为高边MOSFET驱动用的升压电容接线端，外接0.01μF电容从BOOT 到PH端。 2PIN——NC。 3PIN——NC。 4PIN——VSENSE。反馈输入端，外部用电阻分压器接到输出。 5PIN——ENA，芯片的ON/OFF控制端，其电平在0.5V以下时，器件停止开关，将其浮动时，芯片即使能。 6PIN——GND，IC公共端。 7PIN——VIN，外部电压输入端。紧靠IC外接旁路电容。 8PIN——PH，高边功率开关的源极，接到外部电感及回流二极管。 POWER PAD，封装底部金属板，外接至PGND。 TPS5410~50系列开关稳压器内部等效电路如图1所示，基本应用电路如图2。 图1 TPS5410 系列内部等效方块电路

高频开关电源中隔离降压式DC

高频开关电源中隔离降压式DC/DC变换器的制作方法 电力电子技术中，高频开关电源的设计主要分为两部分，一是电路部分的设计，二是磁路部分的设计。相对电路部分的设计而言，磁路部分的设计要复杂得多。磁路部分的设计，不但要求设计者拥有全面的理论知识，而且要有丰富的实践经验。在磁路部分设计完毕后，还必须放到实际电路中验证其性能。由此可见，在高频开关电源的设计中，真正难以把握的是磁路部分的设计。高频开关电源的磁性元件主要包括变压器、电感器。为此，本文将对高频开关电源变压器的设计，特别是正激变换器中变压器的设计，给出详细的分析，并设计出一个用于输入48V(36～72V)，输出2.2V、20A的正激变换器的高频开关电源变压器。 2正激变换器中变压器的制作方法 正激变换器是最简单的隔离降压式DC/DC变换器，其输出端的LC滤波器非常适合输出大电流，可以有效抑制输出电压纹波。所以，在所有的隔离DC/DC变换器中，正激变换器成为低电压大电流功率变换器的首选拓扑结构。但是，正激变换器必须进行磁复位，以确保励磁磁通在每一个开关周期开始时处于初始值。正激变换器的复位方式很多，包括第三绕组复位、RCD复位[1,2]、有源箝位复位[3]、LCD无损复位[4,5]以及谐振复位[6]等，其中最常见的磁复位方式是第三绕组复位。本文设计的高频开关电源变压器采用第三绕组复位，拓扑结构如图1所示。 开关电源变压器是高频开关电源的核心元件，其作用有三：磁能转换、电压变换和绝缘隔离。在开关管的作用下，将直流电转变成方波施加于开关电源变压器上，经开关电源变压器的电磁转换，输出所需要的电压，将输入功率传递到负载。开关变压器的性能好坏，不仅影响变压器本身的发热和效率，而且还会影响到高频开关电源的技术性能和可靠性。所以在设计和制作时，对磁芯材料的选择，磁芯与线圈的结构，绕 图1 第三绕组复位正激变换器 正激变换器中变压器的制作 制工艺等都要有周密考虑。开关电源变压器工作于高频状态，分布参数的影响不能忽略，这些分布参数有漏感、分布电容和电流在导线中流动的趋肤效应。一般根据高频开关电源电路设计的要求提出漏感和分布电容限定值，在变压器的线圈结构设计中实现，而趋肤效应影响则作为选择导线规格的条件之一。 2.1变压器设计的基本原则 在给定的设计条件下磁感应强度B和电流密度J是进行变压器设计时必须计算的参数。当电路主拓扑结构、工作频率、磁芯尺寸给出后，变压器的功率P与B和J的乘积成正比，即P∝B·J。 当变压器尺寸一定时，B和J选得高一些，则某一给定的磁芯可以输出更大的功率；反之，为了得到某一给定的输出功率，B和J选得高一些，变压器的尺寸就可以小一些，因而可减小体积，减轻重量。但是，B和J的提高受到电性能各项技术要求的制约。例如，若B过大，激磁电流过大，造成波形畸变严重，会影响电路安全工作并导致输出纹波增加。若J很大，铜损增大，温升将会超过规定值。因此，在确定磁感应强度和电流密度时，应把对电性能要求和经济设计结合起来考虑。 2.2各绕组匝数的计算方法 正激变换器中的变压器的磁芯是单向激磁，要求磁芯有大的脉冲磁感应增量。变压器初级工作时，次级也同时工作。 1)计算次级绕组峰值电流IP2 变压器次级绕组的峰值电流IP2等于高频开关电源的直流输出电流Io，即

PT1202-电流模式同步降压型稳压器

Step-Down DC-DC Converter GENERAL DESCRIPTION The PT1202 is a high efficiency monolithic current mode synchronous buck regulator with a constant operation frequency. A main switch and a synchronous switch are integrated in PT1202, the device has high efficiency and no external Schottky diode needed. Supply current is 300uA during operation and drops to ≤1μA in shutdown. The 2.5V to 5.5V input voltage range makes the PT1202 ideally suited for single Li-Ion battery-powered applications. 100% duty cycle provides low dropout operation, extending battery life in portable systems. Automatic skip cycle operation mode at light loads provides very low output ripple for noise sensitive applications. Internal 1.9MHz switching frequency allowing the use of small surface mount inductors and capacitors. Ultra low output voltages are easily available with the 0.6V feedback reference voltage. The PT1202 is offered in a low profile SOT package and is available in an adjustable version and fixed output voltages versions from 0.6v to 1.8v. FEATURES z High Efficiency: Up to 96% z Low Quiescent Current: 300μA z 800mA Output Current z 2.5V to 5.5V Input V oltage Range z 1.9MHz Constant Frequency Operation z Internal integrated main switch and rectifier, no Schottky Diode Required z Low Dropout Operation: 100% Duty Cycle z 0.6V Reference Allows Low Output V oltages z Shutdown Mode Draws ≤1μA Supply Current z Current Mode Operation for Excellent Line and Load Transient Response z Over-temperature Protected z Low Profile SOT Package APPLICATIONS z Cellular and Smart Phones z Personal Information Appliances z Microprocessors and DSP Core Supplies z Wireless and DSL Modems z Digital Still Cameras z MP3 Players and PDAs z Portable Instruments ORDERING INFORMATION PACKAGE TEMPERATURE RANGE ORDERING PART NUMBER TRANSPORT MEDIA MARKING SOT23-5 -40 o C to 85 o C PT1202E23E Tape and Reel 3000 units 1202z TYPICAL APPLICATION CIRCUIT

单片同步降压型稳压器

ISL8012、ISL8013和ISL8014三款单片同步降压型DC/DC稳压器 消费、计算机、工业及仪器等各种应用迫切需要紧凑而有效的电源解决方案，同时还要满足效率、快速瞬态响应和卓越的环路稳定性等方面的要求。为了应对上述挑战，Intersil公司推出ISL8012、ISL8013和ISL8014三款单片同步降压型DC/DC稳压器。这些效率高达95%以上的器件在执行高效率的DC/DC控制和转换的同时，还分别支持2A、3A和4A连续负载，有助于降低电池供电、计算、工业及通用设计的原材料成本。 这些器件采用强制PWM模式及自动PWM/PFM模式的可选操作模式，可以最大限度地延长便携式和手持式应用的电池使用寿命。轻负载/待机条件下的35 μA至40 μA的低静态电流使该稳压器系列成为了电池供电及其他“绿色电源”应用的理想选择。2.7 V至5.5 V的电源电压范围可以使用单节锂离子电池、三节镍氢电池或3 V/5 V输入。 除集成了一对低导通电阻开关MOSFET，ISL8012/13/14还可以与一个外部时钟(高达4MHz)进行同步，因而可以使用更小的外部元件。内部电流模式补偿可以尽量减少外部元件的数量，同时有助于实现快速瞬态响应和高占空比/低压降操作。利用上电复位(POR)、PGOOD(Power OK)和Enable(EN)等功能可以实现固有的输出电压监控和上电顺序，无需使用额外的分立式IC，就可以实现输出电压监控和上电顺序能力。 ISL8012/13/14还具备低于1μA的逻辑控制关断电流、峰值电流限制和断续模式短路保护，以保证不利条件下的稳定工作。高达4 MHz(ISL8013和ISL8014)的外部同步可以减少系统板上多条电压轨之间的电磁辐射。下图是ISL8012的典型应用框图。 ISL8013和ISL8014引脚兼容，而ISL8012则采用了小25%的3mm×3mm 10引线DFN封装。这些器件是数码相机、媒体播放器、便携式医疗仪器等各种应用，以及服务器、存储驱动、KVM模块、工业可编程逻辑控制器、数据采集系统等各种计算应用的理想电源解决方案。 文档

常用开关电源拓扑结构

开关电源拓扑结构概述(降压,升压,反激、正激) 主回路—开关电源中，功率电流流经的通路。主回路一般包含了开关电源中的开关器件、储能器件、脉冲变压器、滤波器、输出整流器、等所有功率器件，以及供电输入端和负载端。 开关电源（直流变换器）的类型很多，在研究开发或者维修电源系统时，全面了解开关电源主回路的各种基本类型，以及工作原理，具有极其重要的意义。 开关电源主回路可以分为隔离式与非隔离式两大类型。 1. 非隔离式电路的类型： 非隔离——输入端与输出端电气相通，没有隔离。 1.1. 串联式结构 串联——在主回路中开关器件（下图中所示的开关三极管T）与输入端、输出端、电感器L、负载RL四者成串联连接的关系。 开关管T交替工作于通/断两种状态，当开关管T导通时，输入端电源通过开关管T及电感器L对负载供电，并同时对电感器L充电，当开关管T关断时，电感器L中的反向电动势使续流二极管D自动导通，电感器L中储存的能量通过续流二极管D形成的回路，对负载R继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。 串联式结构，只能获得低于输入电压的输出电压，因此为降压式变换。例如buck拓扑型开关电源就是属于串联式的开关电源https://www.wendangku.net/doc/3110719535.html,/blog/100019740 上图是在图1-1-a电路的基础上，增加了一个整流二极管和一个LC滤波电路。其中L 是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关T关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输

降压型开关稳压器AP1510及其应用

降压型开关稳压器AP1510及其应用介绍了降压型PWM控制器APl5lO的工作原理,并给出了一个典型应用电路。测试结果验证了它的实用性。 引言 随着信息技术与集成电路的高速发展,电子产品逐渐向智能化、小型化、低功耗方面发展,同时电源必须做到小体积、高效率、低功耗,以适应电子产品的高速发展。因此,高度集成的PWM控制器在电子产品中得到了广泛应用。 易亨(AnachiD)电子公司推出的降压型PWM控制器APl510可以广泛应用于电子产品的电源中。由于APl510芯片内包含基准电压源、振荡电路、误差放大器、内部PMOS 开关管等电路,所以只须外加电感、电容、二极管等少量元器件,便可组成小体积、高效率的降压型开关稳压电源。 l APl5lO的工作原理 APl510的原理框图如图l所示。 1．1 引脚功能及描述 脚1 (FB)反馈端,误差放大器的反相输入,通过分压电阻连接电源输出端。 脚2 (EN)使能端,工作或待机控制,高电平：正常运行,低电平：待机运行。 脚3(OCSET)输出电流设定端,通过外部电阻设定最大输出电流。 脚4 (VCC IC)电源输入正端。 脚5、6 (Output)开关输出端,P沟MOS场效应管漏极,连接外部续流二极管和电感。 脚7、8 (VSS IC)电源输入负端。 1.2 工作原理

由图1可知,APl510由基准电压源、振荡电路、误差放大器、PWM控制器、过热关断控制电路以及P沟MOS场效应管等部件组成。 基准电压源为芯片内部电路提供稳定的供电电压,并为误差放大器的同相输入端提 供0．8V的电压基准。它具有软启动功能,可以防止电源启动时的冲击,它还具有欠压锁定功能,当输入电压低于3．3V时APl510停止工作;当输入电压高于3.5V时,它自动恢复工作。 振荡电路产生300 kHz的振荡波形,当发生过流保护或短路保护时,工作频率将从300 kHz减小到30kHz。 输出电压的取样信号进入误差放大器的反相输入端,经比较后进入PWM控制器,输出占空比变化的方波去驱动内部的P沟M0S管：APl510调节脉冲的占空比可以从O％～100％,这使得APl510可以在很宽的输入电压范围内正常工作。 过热关断电路使芯片结温达到125℃时关断,保护芯片不会因为过热而损坏。其恢复温度为100℃,25℃的温度回差确保芯片过热保护时不会振荡。 APl510内部具有P沟MOS管的限流功能,其计算方法为 式中：ILOAD为内部P沟MOS管设定的工作电流,APl51O中MOS管的最大工作电流为3 A; RDS(ON)为APl510中MOS管的导通电阻,其值为100mΩ; IOCSET为APl5lO中内部恒流源的工作电流,其值为100μA; ROCSET为脚OCSER对地的外接电阻。 APl510的输入电压范围为3．6～23V,由于内置了P沟MOS管,所以只需外加电感、电容、二极管等,便可组成降压型开关稳压电源。由于采用固定频率工作方式,因而内部补偿电路简单,输出纹波低,瞬态响应好,电源的效率也很高。 2 应用电路 图2所示的电路是一个由APl510组成的典型降压型DC／DC变换器,其输入电压为12 V,输出电压为5V。 图2电路中RA、RB为输出电压设定电阻,输出电压VOUT与RA、RB阻值的关系如式(1)所列。

降压性开关稳压电源

Hefei University 课程设计报告 课题名称：降压型开关稳压电源 作者姓名: 刘尚阳 1405012027 张颖 1405012028 闫悦悦 1405012029 许特松 1405012043 荚丹丹 1405012030 班级: 电子二班 指导教师：倪敏生 完成时间： 2017年5月24日

摘要 本设计是开关稳压电源，系统由稳压电源、DC-DC变换器、采用LM7812，LM7805稳压芯片，为芯片供电，DC-DC变换器采用TL494产生PWM波，控制开关周期为恒定值，通过调节脉冲宽度来改变占空比，在经过由IR2109构成的驱动电路驱动后级电路，此时引入电压反馈检测电压幅值并反馈给前级保证输出电压稳定，当输入电压超过20V时，控制IR2109片选端，切断电路。 关键字：稳压；DC-DC变换； 目录 1引言 (3) 2方案设计与选择 (3) 2.1总体设计 (3) 2.2各模块方案设计与论证 (3) 2.2.1驱动模块方案设计与选择 (3) 2.2.2稳压电源方案设计与选择 (4) 3硬件设计与实现 (4) 3.1设计思路 (4) 3.2各个模块硬件设计与实现 (5) 3.2.1辅助电源模块 (5) 3.2.2 DC-DC模块 (5) 4理论分析与参数计算 (5) 4.1 DC/DC变换方法 (5) 4.2 稳压控制方法 (6) 4.3 输入过压电路设计 (6) 4.4buck电路参数的计算 (7) 4.4.1电感值的计算 (7) 4.4.2电容的计算 (7) 4.4.3输出电压的计算 (8) 5测试仪器与方法 (8) 5.1输出电压测试 (8) 5.2效率测量 (8) 参考文献 (9)

降压稳压器的效率及尺寸权衡

降压稳压器的效率及尺寸权衡 大家都知道降压稳压器的实施不可避免地要涉及效率与尺寸的权衡，尽管这一原理适用于众多开关模式 DC/DC 拓扑，但当应用需要低输出电压和高输出电流（例如 1V 和 30A）时，这一原理就不一定适用了，因为这需要可平衡效率与尺寸的小型电源解决方案。 高效率是重要的性能基准，不仅可减少功率损耗与组件温度上升，而且还可在给定气流与环境温度条件下带来更多有用功率。从这个观点来看，低开关频率非常具有诱惑力，但同时需要大型滤波器组件来满足输出纹波与瞬态响应等目标规范的要求，因此成本和尺寸会随之增加。 专门用于电源管理的 PCB 面积是系统设计人员所面临的一个巨大制约条件，对于这个问题，我们先来回顾一下高开关频率的各项优势。首先，电感和电容需求会随频率上升而降低，从而可实现更紧凑的 PCB 布局以及更小的尺寸外形。更低的电感不但可实现更快的大型信号电流变化以及更高的控制环路带宽，而且还可实现更快的负载瞬态响应。根据经验，最大环路带宽是开关频率的 20%。最后，在较高频率下组件选择方面会出现一些有趣的选项。 例如，我们可以看看这款稳压器设计，其可通过仔细选择组件实现最佳的效率／尺寸／成本。 (1) 电感器—尽管铁粉芯电感器或组合铁芯电感器可在低频率下提供很好的性能，但更高的铁芯损耗会否定其频率超过 500kHz 左右时的价值定位。在这一点上，超低 DCR 铁氧体磁性材料更容易实现较低的铜损耗和铁芯损耗。注意，铁芯损耗相对来说比较容易测量，只需关注转换器空载输入电流即可。采用单匝订书针形绕组的铁氧体电感器目前提供广泛的现成选项，而如果只需要一个绕组圈数，就很容易实现低于 1mΩ的 DCR！ (2) PWM 控制器—现在，如果设计特别需要铁氧体芯电感器的硬饱和特性，那么一定不能超过电感器的饱和电流。这就需要一款可充分利用寄生电路电阻实现精确无损电流传感的 PWM 控制器，其它主要特性包括高效率栅极驱动器、远程 BJT 温度传感以及快速误差放大器等。

降压型开关稳压电源设计

1 开关电源概述 开关电源是开关稳压电源的简称，一般指输入为交流电压、输出为直流电压的AC/DC变换器。开关电源内部的功率开关管工作在高频开关状态，本身消耗的能量很低，电源效率可达75%-90%，比普通线性稳压电源提高近一倍。 表1.1电源分类 2 降压式开关稳压器原理

2.1 给低通滤波器输入方波 图2.1.1表示给低通滤波器输入方波时的情况。如果一个低通滤波器的截止频率比输入信号频率低很多，当给它输入方波信号时，由于方波被低通滤波器平滑，所以输出信号变成了直流（只有微小的脉流）。（为什么？方波信号相当于一个直流分量加一个交流分量的和，经过低通滤波器后，直流分量通过，交流分量被滤掉，所以只剩下直流分量了，即输出平滑了。如果低通滤波器的截止频率比输入信号频率高，那么交流分量就全部通过了，起不到滤波的作用，所以低通滤波器的截止频率要比输入信号的频率低很多才行。） 降压型开关电源是把输入的直流信号转换成方波，再把这个方波经低通滤波器平滑，又得到直流信号的电路。之所以通过这样复杂的过程来降低电压是为了减少电压变换时的损失。线性稳压电源只所以效率低就因为直接进行电压变换的时候功耗大。 图2.1.1 给低通滤波器输入方波 2.2 开关电路+滤波器=降压型开关电源 降压式开关稳压器的原理如图2.2.1所示，图2.2.2和2.2.3分别是当开关闭合、断开时的电流路径。在实际的电路中，还需要实施反馈使输出电压稳定。一般反馈都集成到电源芯片中。 图2.2.1 简化电路

图2.2.2 开关闭合时的电流路径 图2.2.3 开关断开时的电流路径 （1）当开关闭合时续流二极管VD截至，由于输入电压UI与储能电感L接通，因此输入-输出压差（UI-Uo）就加在L上，使通过L的电流IL线性地增加。（为什么？由公式L*di/dt=U可以看出，U、L不变，则di/dt为常数，即I线性增加。）在此期间除向负载供电外，还有一部分电能储存在L和C中，流过负载RL的电流为Io，参见图2.2.2。 （2）当开关断开时，L与UI断开，但由于电感电流不能在瞬间发生突变，因此在L上就产生反向电动势以维持通过电感的电流不变。此时续流二极管VD 导通，储存在L中的电能就经过由VD构成的回路向负载供电，维持输出电压不变。开关断开时，C对负载放电，这有利于维持Uo和Io不变，参加图2.2.3。（为什么？请看以下图例比较）

降压式变换电路(Buck电路)详解

降压式变换电路（Buck电路）详解 一、BUCK 电路基本结构 开关导通时等效电路开关关断时等效电路 二、等效的电路模型及基本规律 （1）从电路可以看出，电感L 和电容C 组成低通滤波器，此滤波器设计的原则是使us(t)的直流分量可以通过，而抑制us(t) 的谐波分量通过；电容上输出电压uo(t)就是us(t) 的直流分量再附加微小纹波uripple(t) 。 （2）电路工作频率很高，一个开关周期内电容充放电引起的纹波uripple(t) 很小，相对于电容上输出的直流电压Uo 有：电容上电压宏观上可以看作恒定。电路稳态工作时，输出电容上电压由微小的纹波和较大的直流分量组成，宏观上可以看作是恒定直流，这就是开关电路稳态分析中的小纹波近似原理。（3）一个周期内电容充电电荷高于放电电荷时，电容电压升高，导致后面 周期内充电电荷减小、放电电荷增加，使电容电压上升速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，此时电压维持不变；反之，如果一个周期内放电电荷高于充电电荷，将导致后面周期内充电电荷增加、放电电荷减小，使电容电压下降速度减慢，这种过程的延续直至达到充放电平衡，最终维持电压不变。这种过程是电容上电压调整的过渡过程，在电路稳态工作时，电路达到稳定平衡，电容上充放电也达到平衡，这是电路稳态工作时的一个普遍规律。（4）开关S 置于1 位时，电感电流增加，电感储能；而当开关S 置于2 位时，电感电流减小，电感释能。假定电流增加量大于电流减小量，则一个开关周期内电感上磁链增量为：此增量将产生一个平均感应电势：此电势将减小电感电流的上升速度并同时降低电感电流的下降速度，最终将导致一个周期内电感电流平均增量为零；一个开关周期内电感上磁链增量小于零的状况也一样。这种

降压型DCDC开关电源的研究与设计

物电学院开关电源技术课程实践报告《降压型DC/DC开关电源的研究与设计》 姓名：刘鹏飞 学号： 131103034 学院：物理与电气工程学院 日期： 2015年12月26日 指导老师：许树玲

降压型DC/DC开关电源的研究与设计 摘要：随着开关电源技术的迅速发展，DC/DC开关电源已在通信、计算机以及消费类电子产品等领域得到了广泛应用。近年来，电池供电便携式设备的需求越来越大，对DC/DC开关电源的需求也日益增大，同时对其性能要求也是越来越高。 本文设计了一款降压型DC/DC开关电源电路。首先详细的分析和阐述了降压型转换器的电路拓扑和工作原理，根据系统性能设计了电路的整体框图。然后对电路的各个模块进行了分析和设计，包括输入电路，降压电路和显示电路。 关键词：开关电源；降压型；DC/DC转换

1 开关电源现状及前景 1.1 国内外开关电源的发展状况 电源管理芯片市场的品牌构成仍是国外厂商处于领先地位，市场排名前十的企业无一例外全部为外资企业，其中美国厂商优势明显。国外开发电源管理芯片的厂商很多，主要有NCP、IR、MAXIM、ST、TI、PI等，他们的产品都已经非常成熟能够提供高质量、全系列的电源管理芯片。在非隔离的DC/DC转换技术中，TI公司的预检测栅驱动技术采用数字技术控制同步BUCK，转换效率高达97%，其中TPS40071等是其代表产品。在电源数字化方面走在前面的公司有TI和Microchip，TI公司已经用TMS320C28F10制成了通讯用的48V输出大功率电源模块，其中PFM和PWM部分完全为数字式控制。 2 DC/DC降压型开关电源设计 本电路主要包括变压器降压，桥式整流电路，滤波电路，降压电路，AD转换电路，和数字显示构成。其中降压电路是一种高效的三增益开关电源DC/DC 降压变换器。从1V起调的稳压电源，电路使用时，只须调节电源电压调节器（可调电阻），即可得到 1V-20V之间所需的电压。系统结构框图如图12所示 图1 DC/DC降压型开关电源的结构框图

mc34063_1.5 A升压降压反向型开关稳压器

MC34063A, MC33063A,NCV33063A 1.5 A, Step?Up/Down/Inverting Switching Regulators The MC34063A Series is a monolithic control circuit containing the primary functions required for DC?to?DC converters. These devices consist of an internal temperature compensated reference, comparator,controlled duty cycle oscillator with an active current limit circuit,driver and high current output switch. This series was specifically designed to be incorporated in Step?Down and Step?Up and V oltage?Inverting applications with a minimum number of external components. Refer to Application Notes AN920A/D and AN954/D for additional design information. Features ?Operation from 3.0 V to 40 V Input ?Low Standby Current ?Current Limiting ?Output Switch Current to 1.5 A ?Output V oltage Adjustable ?Frequency Operation to 100 kHz ?Precision 2% Reference ? Pb?Free Packages are Available Figure 1. Representative Schematic Diagram Drive Collector I pk Sense V CC Comparator Inverting Input Switch Collector Switch Emitter Timing Capacitor GND (Bottom View) This device contains 51 active transistors. SOIC?8D SUFFIX CASE 751 PDIP?8P , P1 SUFFIX CASE 626 8 1 See detailed ordering and shipping information in the package dimensions section on page 11 of this data sheet. ORDERING INFORMATION 1Switch Collector Switch Emitter Timing Capacitor GND Driver Collector I pk Sense V CC Comparator Inverting Input (Top View) 234 5 678PIN CONNECTIONS https://www.wendangku.net/doc/3110719535.html, x = 3 or 4 A = Assembly Location L, WL = Wafer Lot Y , YY = Year W, WW = Work Week G or G = Pb?Free Package 18 3x063AP1 AWL YYWWG 1 8 33063AVP AWL YYWWG MARKING DIAGRAMS

探索降压稳压器IC

探索降压稳压器IC 目前最常见的开关稳压器拓扑之一是降压型开关稳压器。降压稳压器IC通常采用内置控制器和集成FET进行降压转换。不仅如此，降压稳压器IC还可应用到各类设计中，如反相电源、双极性电源以及单个或多个独立电压输出的隔离电源。本文介绍了各种降压稳压器的设计，阐释它们的工作原理，并讨论实现这些设计需要考虑的实际因素。 采用降压稳压器IC的降压转换器 瑞萨电子ISL8541x系列降压稳压器IC具有集成的上管和下管FET、内部启动二极管和内部补偿，可最大限度地减少外部元件数量，实现非常小尺寸的整体解决方案。此外，该系列稳压器IC具有3V~40V的宽输入电压范围，可支持多节电池和各种稳压电压输出。本文将以ISL85410降压稳压器IC为例详细解释各种应用设计。 电源设计中，当所需电压低于系统中的可用电压时，则需要使用降压转换器。例如，采用12V电池作为输入电压的系统，需要输出5V、3.3V或1.2V电压，以便为微控制器、I / O、存储器和FPGA供电。通过有效地将高电压转换为低电压，降压转换器可延长系统内的电池寿命、减少散热并提高可靠性。图1为使用 ISL85410降压稳压器IC的降压转换器的简化原理图。

图1. 降压转换器的简化原理图 输出电压与输入电压具有相同的极性，连续导通模式（CCM）中的电压转换率可表示为： （1） 其中D是占空比，范围从0到1，表示输出电压（VOUT）始终小于或等于输入电压（VIN）。 采用降压稳压器IC的反相电源 虽然电子系统通常使用正电压，但有时也需要使用负电压。在这种情况下，需要反相电源用正输入生成负电压。为满足这些应用需求，比较常见的解决方案之一是使用反相降压-升压转换器。 图2比较了降压转换器与反相降压-升压转换器的功率级，表明可以通过切换FET Q2和电感L1来获得反相降压-升压转换器。这种拓扑变化会产生不同的电压转换比和输出电压的反相极性： （2） 在反相降压-升压转换器中，输出电压幅度可以高于或低于输入电压，并且输出电压相对于输入电压源的接地是负的。 图2. 降压转换器和反相降压-升压转换器的功率级 反相降压-升压转换器可采用高度集成的降压稳压器IC实现。如图3所示，使用ISL85410降压稳压器的简化电路。将降压稳压器配置为反相降压-升压转换器时，需要注意两个重要区别。第一，输入电压的（VIN）返回（RTN）连接。图1所示的降压转换器，输入电压的RTN同时也是接地端（即降压调节器的 AGND/PGND引脚），而在反相降压-升压转换器中输入电压的RTN和接地端不再相同。因此，在实现反相降压-升压转换器时，必须在VIN引脚和RTN（而非AGND/PGND引脚）上施加输入电压源。