1、第十章电源电路第十章电第十章电 源源 电电 路路10.1直流稳压电源组成框图直流稳压电源组成框图10.2整流电路整流电路10.3滤波电路滤波电路10.4稳压电路稳压电路第十章电源电路10.1直流稳压电源组成框图直流稳压电源组成框图其工作过程通常为：首先由电源变压器将220V交流电压变换为所需要的交流电压值，然后利用二极管单向导电性将交流电压整流为单向脉动的直流电压，再通过电容或电感等储能元件组成的滤波电路来减小其脉动成分，从而得到较平滑的直流电压。同时，由于该直流电压易受电网波动及负载变化的影响，必须加稳压电路，利用负反馈来维持输出直流电压的稳定。直流稳压电源的基本组成框图和工作波形如图10.
2、1.1所示。第十章电源电路图10.1.1直流稳压电源组成框图和工作波形图第十章电源电路10.2整整 流流 电电 路路利用二极管的单向导电作用，将电网的交流电转变成单方向的脉动直流电，这就是整流。常用的整流电路有半波整流、全波整流、桥式整流以及倍压整流，如图10.2.1所示。第十章电源电路图10.2.1常用整流电路(a)半波整流；(b)全波整流；(c)桥式整流第十章电源电路半波整流电路简单，但因只有半周导通，滤波效果差，纹波大。全波整流电路由两个二极管和带有中心抽头的变压器组成，负载电流由两个二极管轮流导通来提供，波纹较小。桥式整流电路由四个二极管组成，负载电流也由两路二极管轮流导通(如V1、V
3、3)而提供，波纹小，截止一路两个二极管(如V2、V4)分担反向电压，变压器无需中心抽头，对整流管要求较低，是最常用的整流电路。第十章电源电路倍压整流电路由电源变压器、整流二极管、倍压电容和负载电阻组成。它可以输出高于变压器次级电压二倍、三倍或n倍的电压，一般用于高电压、小电流的场合。二倍压整流电路如图10.2.2所示。其工作原理是：在U2的正半周，V1导通，V2截止，电容C1被充电到接近U2的峰值U2；在U2的负半周，V1截止，V2导通，这时变压器次级电压U2与C1 所充电压极性一致，二者串联，且通过V2向C2充电使C2上充电电压可接近2U2。当负载RL并接在C2两端时（RL一般较大），则RL
4、上的电压UL也可接近2U2。222第十章电源电路图10.2.2二倍压整流电路第十章电源电路同二倍压整流电路原理相同，只要增加整流二极管和电容的数目，便可得到所需要的n倍压（n个二极管和n个电容）电路。由于倍压整流是从电容器两端输出，当RL较小时，电容放电快，输出电压降低，且脉动成分加大，故倍压整流只适合于要求输出电压高、负载电流很小的场合。第十章电源电路10.3滤滤 波波 电电 路路整流电路输出的是直流脉动电压，这种脉动电压中含有较大的交流成分，因而不能保证电子设备正常工作，尤为明显的是在音响设备中会出现较严重的交流哼声。因此需要进一步减小输出电压的这种脉动，使其更加平滑。滤波电路就是利用电容
5、或电感在电路中的储能作用来完成此功能的。第十章电源电路常用的滤波电路如图10.3.1所示。其中图10.3.1(a)、(c)属于电容滤波，其特点是电容两端电压不能突变，故滤波电路与负载电阻并联；图10.3.1(b)属于电感滤波，其特点是流过电感的电流不能突变，故滤波电路与负载电阻串联。在小功率直流电源中，负载电阻RL一般较大，在相同的滤波效果时，采用电容滤波比采用电感滤波更经济、更有效。第十章电源电路图10.3.1常用滤波电路(a)电容滤波；(b)电感电容型滤波；(c)电阻电容型滤波第十章电源电路1.滤波工作原理滤波工作原理以桥式整流为例说明整流滤波的工作原理，电路如图10.3.2(a)所示。在
6、这个电路中，要特别注意滤波电容两端的电压对整流二极管的影响，整流元件只有受正向电压作用时才导通，否则截止。第十章电源电路图10.3.2桥式整流电容滤波电路及电压、电流波形(a)电路；(b)无电容滤波的输出波形；(c)RL，仅有滤波电容的输出波形；(d)接RL、C的输出波形；(e)整流管电流波形第十章电源电路1)负载为纯电阻RL(无滤波电容)此时的电路就是前述的桥式整流电路，负载输出uo为脉动电压，波形如图10.3.2(b)所示。2)负载为纯电容C(RL)设滤波电容两端的电压初始值为零，当接通电源后，uC被充电到峰值U2，此时桥路中的二极管截止，uC无放电回路，只能保持峰值不变，故输出为一个恒定
7、的直流，波形如图10.3.2(c)所示。2第十章电源电路3)接入电容C和电阻RL当u2为正半周时，V1和V3导通，V2和V4截止，整流电流对电容C充电。由于整流二极管内阻较小，充电时常数较小，uC上升快，在理想情况下认为电容两端电压uC(uo)能跟随u2的上升而上升并充电到U2，波形如图10.3.2(d)所示。此后u2按正弦规律从峰值开始下降，而电容电压不能突变，V1、V3反偏并截止，电容C通过负载RL放电。由于放电时常数比充电时常数大很多，故放电比较慢。2第十章电源电路只有等到负半周输入信号|u2|uC(uo)，即V2和V4导通时，再次向电容C充电，直到|u2|U2。一般情况下，允许电网有1
8、0%的波动，因此在选用二极管时，对于最大整流平均电流ID和最高反向击穿电压UBR应至少留有10%20%的余地，以保证二极管安全工作。2第十章电源电路3.输出特性输出特性输出电压与输出电流之间的关系曲线称为输出特性或外特性，如图10.3.3所示。当电容C一定，RL=，即空载时，有2221.4omUUU当电容，即无电容时20.9omUU第十章电源电路图10.3.3桥式整流电容滤波电路输出特性第十章电源电路在整流电路内阻不太大（几欧姆）和放电时间常数满足式(10.3.4)的关系式时，电容滤波电路的输出电压Uo与U2的关系约为Uo=(1.11.2)U2 (10.3.6)从输出特性曲线可知，电路的输出电
9、压随着输出电流的增大（即RL减小）而明显降低（因放电加快了），因此该电路带负载能力差。所以说，电容滤波电路适合于固定负载或负载变动不大的场合。第十章电源电路【例例10.3.1】在图10.3.4(a)、(b)所示电路中，若变压器次级输出电压有效值U2均为10V，二极管均为理想器件，电容C值足够大。试问：（1）(a)、(b)两电路直流输出电压的平均值Uo为多少？（2）若(a)、(b)两电路中的二极管V4因虚焊而开路，则输出电压Uo又为多少？第十章电源电路图10.3.4例10.3.1用图第十章电源电路解解（1）图10.3.4(a)为桥式整流电路，其直流输出电压的平均值20.90.9 109oUUV图
10、10.3.4(b)为桥式整流滤波电路，因未接负载RL，Uo=UC，故在U2的作用下，221.4 1014oUUV第十章电源电路（2）图10.3.4(a)所示电路中，当二极管V4因虚焊而开路后，电路变为单相半波整流电路，因而V5.41045.045.02)(dsin2212202oUUttUU图10.3.4(b)所示电路中，当V4因虚焊而开路后，因未接负载RL，输出电压为UC，其稳态值为Uo，即V14104.122oUU第十章电源电路10.4稳稳 压压 电电 路路虽然整流滤波电路可使交流电变成平滑的直流电，但由于受到电网电压的波动、负载电阻的变化以及环境温度的变化，这些均会导致输出直流电压的不稳
11、定。因此，大多数电子设备还需要采取一定的稳压电路（措施），以保持输出电压值的稳定。稳压电路的种类通常有稳压管稳压电路、串联型稳压电路、集成稳压电路和开关型稳压电路。对稳压电路的主要要求如下：第十章电源电路（1）稳压系数 小，稳定度高，即输出电压相对变化量要远小于输入电压变化量。（2）输出电阻Ro小，Ro=Uo/IL,Ro小，一般为m量级，表示负载电流变化时，输出电压稳定。（3）温度系数ST小，ST=Uo/T(mV/)，ST表示温度变化时，输出电压稳定。iioo/UUUUs第十章电源电路10.4.1稳压管稳压电路稳压管稳压电路稳压管稳压电路如图10.4.1所示，其稳压原理及限流电阻R的选择已在第
12、四章讨论过，这里不再重复。第十章电源电路图10.4.1稳压管稳压电路第十章电源电路1.稳压管稳压电路的优点稳压管稳压电路的优点(1)电路简单。(2)在负载电流比较小时，稳压性能比较好。(3)对瞬时变化的适应性较好。2.稳压管稳压电路的缺点稳压管稳压电路的缺点(1)输出电压不能调节。(2)输出负载电流变化范围小，且受稳压管电流范围限制（ILmax=IZmaxIZmin)。(3)电压稳定度不易做得很高。第十章电源电路10.4.2串联型稳压电路串联型稳压电路串联型稳压电路是利用深度串联电压负反馈原理来达到稳压目的的电路，是最常用的稳压电路之一。1.电路组成及工作原理电路组成及工作原理串联型稳压电路主
13、要由调整元件、基准电压、取样网络、比较放大这4部分，再配以过载或短路保护、辅助电源等辅助环节所组成，其原理框图如图 10.4.2所示。第十章电源电路图10.4.2串联型稳压电路原理框图第十章电源电路图10.4.2中:Ui是整流滤波的输出电压，“调整环节”是一个射极输出器，R1、R2和RW组成反馈取样环节，取样电压US反映输出电压的变化情况，并加到一个误差比较放大器的反相输入端，与同相输入端的基准电压UEF相比较，该比较放大器的输出UB控制调整管CE极之间的电压降，从而达到稳定输出电压的目的。第十章电源电路串联型稳压电路中的基准电压UREF通常由齐纳稳压管或能隙基准电压源来提供，取样网络由分压电
14、阻R1、R2组成，调整环节由三极管担任，比较放大电路可以由单管放大电路、差动放大电路或集成运算放大电路来担负，保护电路通常有过流和过压保护电路。串联型稳压电路实质上是一个串联电压负反馈系统，深度电压负反馈使输出电阻减小到m量级，输出电压十分稳定。例如：电网电压升高或负载电阻增大，使Uo增大，那么就有下面一系列反应，即第十章电源电路oBSoUUUU最终使Uo稳定。2.输出电压调节范围输出电压调节范围2W1W2oSRRRURUUFu下第十章电源电路REFooREFREFSo|1|)(|)(|UFAAUUFUAUUAUuuuuuu或(10.4.1)式中:Au是比较放大电路的电压增益;Fu为反馈系数。
15、在深度负反馈条件下，|1+AuFu|1，可得下上W2W1REFREFo1RRRRUFUUu(10.4.2)第十章电源电路上式表明，输出电压Uo与基准电压UREF成正比，与反馈系数Fu成反比。若基准电压UREF和反馈系数Fu越稳定，则输出电压就越稳定。改变反馈系数Fu便可调节输出电压Uo的大小。必须指出，由于调整环节的作用是通过US与UREF之间的偏差来实现的，因此输出电压Uo不可能达到绝对稳定。电位器RW滑动端在最上端时，输出电压最小：第十章电源电路电位器RW滑动端在最下端时，输出电压最大：REF22W1omaxRRRRRUREFW22W1ominRRRRRRU(10.4.4)(10.4.3)
16、第十章电源电路3.短路保护电路短路保护电路稳压电路使用中常常发生负荷超载和输出短路，此时输出电流超出额定值，输出电压可能降为零，由于调整管的电流过大，电压高，将使三极管发热而损坏，因此，实际电路必须加保护电路。第十章电源电路在图10.4.3中，V1为稳压电路中的调整管，过流取样电阻R和V2构成过流保护电路。正常工作时，V1管输出电流在额定范围内，电阻R上的压降不足以使V2管发射结导通，V2处于截止状态。当输出电流超过额定值时，电阻R上的压降UR=IE1R使V2管导通，IC2对I分流，进而使调整管的IB1减小，IC1也随之减小，由此限制了IE1的增大，从而使调整管V1的工作电流在允许范围内，起到
17、了保护作用。第十章电源电路图10.4.3过流保护电充第十章电源电路【例例10.4.1】用集成运放构成的直流稳压电路如图10.4.4所示。已知误差比较放大器Au1，稳压管的稳定电压UZ=6 V，UCES=2V，RW=2 k，RL=20。第十章电源电路图10.4.4例10.4.1用图第十章电源电路(1)标出误差比较放大器A的同相、反相输入端；(2)当RW动端调至中间位置时，输出Uo=10 V，求R1；(3)确定输出电压Uo的调节范围；(4)若整流器输出电压为Ui=20 V,求Uo调至最小时，调整管的耗散功率PC；(5)为保证Uo在上述确定的范围内可调，电路输入电压Ui的最小值是多少？(6)若电网电
18、压波动为10%，如何确定电路输入电压Ui的最小值？当电路输出负载短路时会产生什么后果？(7)说明电路中各元件的作用。第十章电源电路解解(1)为保证环路为负反馈，要求误差比较放大器A为反相电路，因而A的上端（接RW端）为反相输入端，下端为同相端。(2)根据稳压电路原理内容，由式(10.4.2)可知2/W22W1oRRRRRUUZ即61222101R第十章电源电路解得R1=1 kW。(3)当RW动端调至最上端时，输出电压Uo最小，即V5.7622221W22W1ominZURRRRRU当RW动端调至最下端时，输出电压Uo最大，即V156222122W1omaxZURRRRU因此，输出电压Uo的可调
19、范围为7.515V。第十章电源电路(4)Ui=20 V,Uomin=7.5V,mA 307202.5VLominLminRUU所以调整管的功耗PC为PC(UiUomin)ILmin=12.5V307 mA3.83 W(5)由于V1管的UCE=UiUo，而饱和压降UCES=2V，故当Uo=Uomax=15V时，电路输入电压Ui的最小值为Ui=Uomax+UCES=17V。第十章电源电路(6)输入电压Ui最小值的确定原则是既要保证Uo可调至最大值，还要考虑调整管工作在线性区，以及输入电压10%的波动情况，则Uimin=Uomax+UCES+Ui10%由于调整管与负载串联，因此，当负载发生过载或输出
20、短路时，调整管上将流过很大电流，特别是输出不慎被短路时，输入电压Ui将全部加于V1管的集电极和发射极之间，使管子的耗散功率增加，若电路中没有适当的保护电路（措施），则V1管将被烧毁。第十章电源电路(7)电路中V1、V2构成复合管作为调整管用；R1、RW、R2组成采样电路；R3、VDZ组成基准电压环节；运放A误差比较放大器；R6、R7、VD组成启动电路。当电源合上瞬间，输出电压尚未建立，若无启动电路，稳压管会因无工作电流而不能产生基准电压。增加启动电路后，当Uo=0 V时，二极管VD导通，Ui经R6和VD向稳压管提供工作电流，使电路进入正常工作状态，而当输出电压建立后，二极管VD便截止，启动电路
21、不影响稳压电路的正常工作状态。第十章电源电路10.4.3集成三端稳压器集成三端稳压器集成三端稳压器是集成串联型稳压电源，它是一种将功率调整管、取样电路、基准稳压、误差放大、启动和保护电路等全部集成在一个芯片上的集成电路，其用途十分广泛，且使用非常方便。1.集成三端稳压器简介集成三端稳压器简介集成三端稳压器有一个输入端、一个输出端和一个公共端，因而称为三端稳压器。它有固定式和可调式两种类型。第十章电源电路1)固定式集成三端稳压器W78系列为固定式三端正电压输出集成稳压器；W79系列为固定式三端负电压输出集成稳压器。后面两位数表示输出电压的稳压值，它们有5 V、6 V、9 V、12 V、15 V、
22、18 V、24 V这7个档次，输出电流的规格有0.1 A(78L00)、0.5 A(78M00)、1.5 A(7800)3个档次。例如，78M05表示输出电压为5 V，最大输出电流为0.5 A。图10.4.5为固定式集成三端稳压器引脚图。第十章电源电路图10.4.5 W78/79系列固定式集成三端稳压器引脚图(a)W78系列引脚（正压）；(b)W79系列引脚（负压）第十章电源电路2)可调式集成三端稳压器可调式集成三端稳压器W7系列为可调式集成三端稳压器，其中W17系列为可调式三端正电压输出集成稳压器，其产品有W117、W217、W317；W37系列为可调式三端负电压输出集成稳压器，其产品有W1
23、37、W237、W337。图10.4.6为可调式集成三端稳压器引脚图。第十章电源电路图10.4.6W117/137系列可调式集成三端稳压器引脚图(a)三端可调正压稳压器W117系列引脚；(b)三端可调负压稳压器W137系列引脚第十章电源电路2.基本应用电路基本应用电路1)固定式输出电路典型接法如图10.4.7所示。图中：C1可以防止由输入引线较长而带来的电感效应所产生的自激振荡以及减小纹波；C2用来减小由于负载电流瞬时变化而引起的高频干扰；C3为容量较大的电解电容，用来进一步减小输出脉动和低频干扰；V是保护二极管，当输入端意外短路时，给输出电容器C3一个放电通路，防止C3两端电压作用于芯片内部
24、调整管的be结，造成调整管be结击穿而损坏。第十章电源电路图10.4.7固定式输出集成三端稳压器电路的3种接法(a)W78系列典型接法；(b)W79系列典型接法；(c)输出正、负电压典型接法第十章电源电路2)扩大输出电流的电路当三端稳压器不能满足负载需要的电流时，可采用外接功率管扩大电流输出范围。其电路如图10.4.8所示，输出总电流Io=Io78+IC。图中V为扩流晶体管，Io78为稳压器输出电流，IC为扩流晶体管集电极电流，IR为电阻R上的电流，IB为扩流晶体管基极电流，。78cEBoRBIUIIIR第十章电源电路图10.4.8扩大输出电流电路第十章电源电路3)扩大输出电压的电路因为固定式
25、三端稳压器的最大输出电压为24 V，当所需电压大于稳压器的输出电压时，可采用扩大输出电压的电路。其电路如图10.4.9所示。该电路的输出电压为2121(1)oRQRUUI RR(10.4.5)式中:IQ为稳压器静态工作电流，通常比较小;UR1为稳压器输出电压Uo78。所以2217811(1)(1)oRoRRUUURR(10.4.6)第十章电源电路图10.4.9扩大输出电压电路第十章电源电路4)输出电压可调电路W117/W317系列的输出电压范围是1.237 V，负载电流最大为1.5 A。它们的使用非常简单，仅需两个外接电阻来设置输出电压，需要考虑的问题是散热问题。W137/W337系列的输出电
26、压范围是1.237 V。典型应用电路如图10.4.10所示。第十章电源电路图10.4.10可调式三端稳压器典型应用电路(a)1.25 V固定电压输出；(b)正电压可调输出第十章电源电路可调式三端稳压器的线性调整率和负载调整率比标准的固定稳压器好，其内置有过载保护、安全区保护等多种保护电路。通常它们不需要外接电容，除非输入滤波电容到稳压器W117/W317输入端的连线超过6英寸（约15厘米）。使用输出电容能改变瞬态响应。调整端使用滤波电容能得到比标准三端稳压器高得多的纹波抑制比。第十章电源电路10.4.4串联开关式稳压电路串联开关式稳压电路1.问题的提出问题的提出串联型反馈式稳压电源用途广泛，但
27、存在以下两个问题：(1)调整管总工作在线性放大状态，管压降大，流过的电流也大(大于负载电流)，所以功耗很大，效率较低(一般为40%60%)，且需要庞大的散热装置。第十章电源电路(2)电源变压器的工作频率为50Hz，频率低而使得变压器体积大、重量重。为此，若将调整管工作在开关状态，当其截止时，因电流ICEO很小而管耗较小；当其饱和导通时，因管压降UCES很小而管耗较小，这将大大提高电路的效率。由于调整管工作在开关状态，故称其为开关式稳压电路，其效率可达75%90%。开关式稳压电路按开关管的连接方式可分为串联开关型、并联开关型和脉冲变压器耦合型。本节仅介绍串联开关型稳压电路。第十章电源电路2.电路
28、组成电路组成串联型开关稳压电路的原理框图如图10.4.11所示。图中功率开关管、输入电压、输出电压三者串联，故称串联型开关稳压电路。第十章电源电路图10.4.11串联型开关稳压电路的原理框图第十章电源电路从方框图可看出，它同前述图10.4.2线性调整型串联稳压电路相比，只是在采样电路、比较放大器和基准电压与前述串联型稳压电路相同的基础上，增加了储能滤波电路、三角波发生器。在该电路中，调整管VT在比较器输出开关脉冲的作用下，工作在导通或截止的开关状态。第十章电源电路3.工作原理工作原理当比较器输出UB为高电平时，调整管VT饱和导通，其发射极电位UE=UiUCESUi，电感L两端的电压为UiUo，
29、其电压极性为左正右负，二极管VD反偏截止，电感L上电流从最小值iLmin开始线性增加，向电容C充电，同时向负载RL供电，使RL两端有输出电压，在此期间电感L储存磁能。第十章电源电路当比较器输出UB为低电平时，调整管VT由导通变为截止。电感L产生自感电动势，电压极性相反，即变为右正左负，它使二极管VD导通，并使不能突变的电感电流iL经RL和二极管VD释放能量，同时滤波电容C也向RL放电，因而RL两端仍能获得连续的输出电压。由于电感中储存的能量通过二极管构成放电回路，使负载继续有电流流过，因此常称VD为续流二极管。电路中的波形见图10.4.12所示。第十章电源电路图10.4.12开关稳压电路电压、
30、电流波形图第十章电源电路图10.4.12中，T为开关转换周期，它由三角波发生器输出电压的周期决定；ton为比较器输出UB为高电平时的脉宽，也是调整管导通时间；toff是UB为低电平时的脉宽，也是调整管截止时间。显然在不计调整管和二极管的管压降以及电感L的直流压降时，输出电压的平均值(即直流电压)Uo由下式计算：iionoffDCESiono)()(DUUTtTtUUUTtU(10.4.7)第十章电源电路式中:ton/T为占空比，用D表示。由式(10.4.7)可见，对于一定的Ui值，当开关转换周期T不变时，通过调节占空比即可调节输出电压Uo的大小，因此又称这种电路为脉宽调制式降压型开关稳压电源。
31、具体稳压过程如下：(1)正常情况下，输出电压Uo恒定不变，即为该稳压器的标称值，此时uF与uR应相等，误差放大器输出为零，比较器即为过零比较器。此时UB波形的占空比D为50%，波形如图10.4.13(a)所示。第十章电源电路图10.4.13 Uo变化引起占空比D变化的自动稳压过程(a)uoA=0;(b)uoA0第十章电源电路(2)当输入电压Ui或负载电流Io变化时，将引起输出电压Uo偏离标称值。由于负反馈的作用，电路将自动调整而使Uo基本上维持在标称值不变。稳压过程表示如下：()050%oFFRoAonoffonooiUuuuutttUUUDT波形如图10.4.13(b)所示；如果Uo下降，通
32、过反馈作用可使Uo上升，使Uo稳定，如图10.4.13(c)所示。第十章电源电路串联型开关稳压电源的最佳开关频率fT为10100 kHz。提高fT，可使电感、电容这类滤波元件的值减小，稳压电源的尺寸、重量和成本都降低，但同时也会使调整管的功耗增大，效率降低。随着微电子技术的发展，开关稳压电源已经实现了集成化，外部元件只需数量不多的元器件，即可构成开关型稳压电源。第十章电源电路10.4.5集成开关稳压器集成开关稳压器20世纪70年代发展起来的用分立元件构成的开关电源，虽然在体积、效率、工作环境等方面的性能有了明显的提高，但由于其控制电路比较复杂、瞬态响应较差、测试困难而难以推广。直到70年代末期
33、，随着集成电路技术的发展，对开关电源的控制部分实行了集成化之后，这种新型节能电源才显示出强大的生命力。第十章电源电路开关电源按其控制方式分为两种基本形式：一种是脉冲宽度调制（PWM），其特点是固定开关的频率，通过改变脉冲宽度来调节占空比，进而调控输出电压；另一种是频率调制（PFM），其特点是保持开关管导通时间不变，通过改变开关频率来调控输出电压。二者的电路不同，但都属于时间比率控制方式（TGC），其作用效果一样，均可达到稳压的目的。目前的开关电源大多数采用PWM方式，但也有少数采用PFM方式。第十章电源电路SG3524是美国硅通用公司生产的双端输出式脉宽调制器，工作频率高于100kHz，工作温
34、度为070，适宜构成100500 W中功率推挽输出式开关电源。SG3524采用DIP16型封装，管脚排列如图10.4.14所示，其内部结构如图10.4.15所示。第十章电源电路图10.4.14SG3524管脚排列图第十章电源电路图10.4.15SG3524内部结构图第十章电源电路SG3524采用了先进的脉宽调制(PWM)控制，工作频率高于100 kHz；工作电压范围为640 V，片内基准电压为5 V，基准源负载能力达50 mA；片内开路集电极、发射极驱动管的最大输出电流为100 mA；工作温度范围为0+70。第十章电源电路1.SG3524内部主要功能说明内部主要功能说明1)内部电压稳压器SG3
35、524内部有一个输出电压为5 V，输出电流为50 mA并具有短路保护特性的稳压器。它为芯片内部的各单元电路提供+5 V的工作电压，同时对外部提供基准电压。SG3524的最小输入电压为+8 V。当输入电压低于8 V时，可采用其他低压差为+5 V的稳压源，也可用+5 V(DC)电压直接输入。此时应将15端与16端短接。第十章电源电路2)振荡器SG3524内部有一振荡器，由恒流充电与快速放电电路及电压比较器等组成。振荡器的振荡频率由6脚和7脚的外接电阻RT和外接电容CT决定，其大小近似为1.15（RTCT）。外接电容CT可选0.0010.11F。在CT两端可得到一个0.63.5V变化的锯齿波。振荡器
36、在输出锯齿波的同时还输出一组触发脉冲，其宽度由CT的大小决定，实际宽度为0.55s。第十章电源电路该触发脉冲在电路中有两大作用:其一是控制脉冲占空时间（或称死区时间），振荡器输出的触发脉冲直接送至两级输出级的“或非”门作为闭锁脉冲，以保证两组输出晶体管不会同时导通；其二是作为触发器的触发脉冲，触发器要求此触发脉冲的宽度不小于0.5s。第十章电源电路在振荡频率较高，CT只能取较小值时，可在3脚对地之间接约100 pF的电容以便扩展输出脉冲的宽度，因为输出触发脉冲的最大宽度受工作周期和死区时间的限制，该电容值不能取得太大，即不大于1000pF。外接电阻RT的取值范围为1.8100k，其最高振荡频率
37、为300kHz，工作时一般取在100kHz以下。第十章电源电路3)误差放大器误差放大器是一个差分输入跨导放大器。它的增益极限值为80dB。开关电源输出电压经取样后接至误差放大器的反相输入端，与同相端的基准电压或基准电压的采样进行比较后，产生误差电压Ur，送至PWM比较器的一个输入端，另一个则接锯齿波电压，由此可控制PWM比较器输出的脉宽调制信号UB。最后，依次通过或非门、功率放大器和降压式输出电路，获得稳压输出。第十章电源电路4)电路保护措施电流限流比较器（放大器）的功能是限制误差放大器的输出并控制脉冲宽度需外接过流检测电阻器RS，常态下它输出高电平，一旦RS上的压降超过200 mV（电流过大
38、）,就输出低电平，迫使Ur等于零，关断输出，起到过流保护作用。其中，当电压降为200mV时，输出占空比降至25%；而当电压再增大5%时，输出占空比将降至零（注意：不要超过0.7+1.0 V的输入共模范围）。第十章电源电路5)脉宽调制器脉宽调制器是一个电压反馈式控制电路。它有两层含义：第一，改变控制端口电流的大小，即可调节占空比D，实现脉宽调制；第二，误差电压Ur经过RC滤波器（9端口）滤掉开关电压噪声之后，加至PWM比较器的同相输入端，再与锯齿波电压进行比较，产生脉宽调制信号。第十章电源电路6)关断电路利用关断电路强行关断输出，当第10脚输入0.7V的高电平时，即可使关断电路内部的晶体管饱和导
39、通，使Ur为0 V，使PWM停止工作，接低电平则可正常工作。第十章电源电路7)输出级SG3524的输出级是由两个最大电流为100 mA的NPN晶体管组成的。两管相位差为180，集电极和发射极都是开路的。或非门HF1或HF2各有3个输入端，分别是T型触发器的互补输出、振荡器的方波输出以及WM比较器的方波输出，当上述三端口的输出满足或非门的输入端要求，即输入均为低电平时，或非门输出为高电平，或者是或非门输入端有一为高电平时,其输出为低电平。第十章电源电路因此，两个输出驱动管交替导通产生输出开关控制信号，另外触发器有二分频作用，故开关频率为f/2,其每路输出的占空比调节范围为045，并且死区时间控制
40、使驱动管不会同时导通。制作几十瓦的小功率开关电源时，亦可将VTA和VTB作单端并联输出，此时f=f，占空比调节范围为090。第十章电源电路2.SG3524的典型应用电路的典型应用电路用SG3524可以构成各种不同用途的开关电源，与其他的控制电路配合，可构成各种设备如PC机的开关电源等，下面以一典型应用为例加以说明。第十章电源电路图10.4.16是用SG3524构成的双端推挽输出式5 V、5 A开关电源的电原理图，管脚6和管脚7对地分别接有R5（2k）和C2（0.02F），由1.15/RTCT可计算出其振荡频率约为30kHz。5 V输出电压经取样电阻器R1（5k）、R2（5k）分压后获得2.5
41、V的取样电压，送至误差放大器反相输入端；5V基准电压由采样电阻器R3（5k）、R4（5k）分压成2.5V电压，接同相输入端。第十章电源电路当Uo上升时，SG3524内部误差电压Ur将上升，UB的脉冲宽度将变窄，经输出电路迫使Uo下降，从而达到稳压目的。R8（1k）、R9（1k）是内部VTA、VTB的负载电阻器，推挽式功率输出电路由VT1、VT2组成。T为高频变压器。过流检测电阻器R7（0.1）经管脚4、管脚5引入过流保护电路，其大小决定着输出电流的极限值。第十章电源电路VD1、VD2均采用肖特基二极管（BYW51）组成全波整流器。L（1 mH）为滤波电感器，C5(1500F)为滤波电容器。C3（100pF）、R6（51k）是误差放大器的频率补偿元件。市电经电源变压器和整流滤波电路，得到设计要求的未稳压的直流电并从Ui处输入，该电源即可正常运行，输出电压为5V，提供电流可达5 A的稳定直流电压。第十章电源电路图10.4.16SG3524构成的+5 V、5 A的电原理图
