【正文】 摘要 隨著集成電路和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，特別是微處理器和半導(dǎo)體存儲器的開發(fā)利用，孕育了電子系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞 ： LM2673 多路輸出式 DC/DC 變換器 降壓式開關(guān)穩(wěn)壓器 PROTEL 2 Abstract With highspeed developments of the Integrated Circuit and Grand Scale Integrated Circuit,especially the developments and applications of MPU and semiconductor memory,we devise many new products in electronics all appearances, the linearregulated power supply which use big and heavy operating frequency transformer has been already have been replaced by the new power supply which has miniaturization,light weight and high efficiency. In this article,we introduced the simple switcher stepdown voltage regulator LM2673（ National Semiconductor） for we can know somethings about multipleoutput DC/DC also used the CAD software Protel99 to design the simple plan and PCB of simplemodule circuit on the basis of LM2673. Key Words： LM2673 MultipleOutput DC/DC Mapper StepDown Voltage Regulator PROTEL 2 目錄 摘要 .................................................................... 1 Abstract ................................................................ 3 目錄 .................................................................... 5 引言 .................................................................... 7 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 ............................... 9 降壓式 DC/DC 電源變換器的原理與應(yīng)用 .............................. 9 降壓式 DC/DC 變換器的基本原理 ............................. 9 LM2673 降壓式模塊的應(yīng)用 ................................. 10 開關(guān)電源的輸入電路 .............................................. 12 輸入整流器 .............................................. 12 輸入濾波電容 ............................................ 13 開關(guān)電源的輸出電路 .............................................. 13 整流輸出和濾波電路 ...................................... 13 功 率整流器的特點 ........................................ 14 功率輸出電感的特性 ...................................... 19 開關(guān)電源的控制電路 .............................................. 20 開關(guān)穩(wěn)壓系統(tǒng)的隔離技術(shù) .................................. 20 PWM 系統(tǒng) ................................................ 20 開關(guān)電源的輔助電路 ............................................. 23 光電耦合器 .............................................. 24 開關(guān)電源主振回路所使用的自舉式輔助電源 .................. 24 開關(guān)電源中的軟啟動電路 .................................. 25 限流電路 ................................. 錯誤 !未定義書簽。 Protel99 的新功能和特性 .........................................41 結(jié)論 ...................................................................45 致謝 ...................................................................47 參考文獻(xiàn) ...............................................................49 引言 5 引言 隨著集成電路和超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，特別是微處理器和半導(dǎo)體存儲器的開發(fā)利用，孕育了電子系統(tǒng)的新一代產(chǎn)品。而半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展又為開關(guān)電源控制電路的集成化奠定了基礎(chǔ)，適用各類開關(guān)電源控制要求的集成開關(guān)穩(wěn)壓器應(yīng)運而生，其功能不斷地完善，集成化水平也不斷提高，外接元件越來越 少，使得開關(guān)的設(shè)計、生產(chǎn)和調(diào)整工作日益簡化，成本也迅速下降，目前已形成了各類功能完善的集成開關(guān)穩(wěn)壓器系列。在電子儀器、自控裝置中也要給各種模擬和數(shù)字電路提供多路電源。利用單片開關(guān)電源可以實現(xiàn)多路電壓輸出。變換器用開關(guān) S 來等效。 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 6 LM2673 降壓式模塊的應(yīng)用 眾所周知，采用集成工藝是無法將大量的電容器、電位器磁芯電感器、高頻變壓器、整流器等集中在芯片中的。 LM2673 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種微型降壓式 DC/DC 變換器模塊，通過各家生產(chǎn)制造廠商的預(yù)先設(shè)定，實現(xiàn)了使外部元件最小化的完整設(shè)計方案。它采用脈寬調(diào)制式（ PWM），具有限流保護(hù)、軟啟動、欠壓鎖定等多種保護(hù)功能。 LM2673 采用標(biāo)準(zhǔn)的 TO220 封裝，見圖 。此開關(guān)為一個電感器、一個輸出電容以及一個脈沖寬度調(diào)制器（ PWM）控制下的負(fù)載電路提供能量。 管腳 2：輸入 (Input） 電源的輸入電壓與管腳 2相連。 管腳 3： C增壓（ C Boost） 在管腳 3與管腳 1（輸出開關(guān)）之間必須連接一個電容，這個電容增壓門驅(qū)動到半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，當(dāng)電壓在輸入電壓 之上時則完全導(dǎo)通，在開關(guān)電源上實現(xiàn)最小傳導(dǎo)損耗以維持高能效。 管腳 5：整流（ Current Adjust) LM2673的一個關(guān)鍵性特性是用來調(diào)節(jié)開關(guān)峰值電流上限使之達(dá)到符合特殊應(yīng)用要求的水平，它可以降低使用外置元件時必須完全符合額定電流水平的要求（例如在第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 11 短路條件下），使得 這個電流水平可以比正常電路的操作電流的要求出高很多。在可調(diào)節(jié)輸 出版本中，兩個外置電阻被要求提供直流輸出電壓。 開關(guān)電源的輸入電路 輸入整流器 在選擇組合元件和分立元件時，設(shè)計者必須要查對下 面一些重要的技術(shù)參數(shù)。 （ 2）峰值反向截止電壓（ PIV）。浪涌電流是由開關(guān)導(dǎo)通時的峰值電流所產(chǎn)生的。 計算濾波電容的公式如下： ItC V? （ 11） 公式中， C：電容量， F； I：負(fù)載電流， A； t：電容提供電流的時間， s。 開關(guān)電源的大多數(shù)輸出電路，都是對高頻變壓器次級的高頻方波電壓進(jìn)行整流濾波。其作用是使輸出電壓更加平滑。 正激式變換器的輸出電路與反激式的相比較，其明顯區(qū)別是在電路中增加了一個二極管 VD2，我們稱之為續(xù)流二極管。 推挽式、半橋式、全橋式變換器的輸出電路中，由于二極管 VD1 和 VD2 都給輸出端提供半周期的電流，所以它們分擔(dān)這相等的負(fù)載電流。普通的 PN 結(jié)二極管不適于作為開關(guān)使用。 肖特基勢壘整流二極管（見圖 中曲線 a）展示的正向壓降 VF為最小，因此第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 17 它的效率也最高。其范圍是從 ~。因此，大大提高了電源的效率。雖然某些“軟”恢復(fù)型整流二極管的噪音較小，但是它 們的反向恢復(fù)時間 trr較長，反向電流 IRM 也較大。 第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 17 從圖 可見兩種不同類型的整流管的 trr 和 IRM 數(shù)值有著明顯的區(qū)別。 圖 揭示了肖特基勢壘整流二極管即使在大的正向電流作用下，其正向壓降也很低，僅有 左右。 肖特基勢壘整流二極管的反向恢復(fù)時間是可以忽略不計的，因此該器件是多數(shù)載流子半導(dǎo)體器件，在器件的開關(guān)過程中，沒有清除少數(shù)載流子存在電荷的問題。當(dāng)然，這些問題也可以通過增加瞬時過壓保護(hù)電路及適當(dāng)控制結(jié)溫來克服。 高頻變壓器的漏電感和肖特基勢壘整流二極管的結(jié)電容在管子截止時，形成了一個諧振回路，它會引起瞬時過壓振蕩。對于那些小電流輸出的電路，把一個 RC 吸收回路加在變壓器次級的兩端即可。 吸收回路中的電容器 CS的值可以在 F 到 F 之間任意選擇，電阻上的功率損耗 PR可以由下式求出： 212 inRSVP C fn??? ???? （ 14） 其中 f 是變換器的工作頻率。 目前，市場上有多種材料制成的磁芯可供設(shè)計者在設(shè)計電感時選擇。 鐵粉磁芯與 MPP 磁芯一般是圓環(huán)形狀，由于具有如下特點，所以最適合于作扼流圈。 （ 4）供選擇的尺寸寬。如果用罐形磁芯作輸出電感，由于其固有的屏蔽特性，電感所輻第一章 多路輸出式單片電源開關(guān)的原理與應(yīng)用 12 射的射頻干擾會減小。 PWM 系統(tǒng) 盡管許多開關(guān)技術(shù)可用于開關(guān)電源的設(shè)計中，但直到目前為止，使用最多的開關(guān)技術(shù)還是固定頻率的 PWM 技術(shù)。 PWM 控制電路 一個簡單的閉環(huán)回路 PWM 控制電路，可用很少幾個分立元件構(gòu)成的半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)。 比較器的輸出方波和觸發(fā)器的方波輸出，都用于驅(qū)動與門，使得兩個輸入信號均為“ 1”時輸出，這樣，在 A 路和 B 路最終得到的是可變脈沖占空比的脈沖串。 這種 PWM 控制器的優(yōu)點是很突出的，包括可編程的固定頻率振蕩器，線性 PWM可從 0%~100%地調(diào)整占空比，防止輸出晶體管同時導(dǎo)致的死區(qū)時間調(diào)整，并具有電路簡捷、可靠性高和價格便宜的優(yōu)點。 由于功率 MOSFET 管的引入，又首次出現(xiàn)了 SG1525A 和 SG1526 系列芯片，它們采取圖騰柱式輸出方式，具有直接驅(qū)動功率 MOSFET 和雙極性晶體管的功能。 此外，主振回路還包括其它一些電路類型：如軟啟動電路、過流保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路等，這些電路可以有效防止電源由于意外原因造成失效損壞。 光電耦合器主要由兩個元件組成：一個是光源。 開關(guān)電源主振回路所使用的自舉式輔助電源 在高頻開關(guān)電源中，用驅(qū)動變壓器推動開關(guān)管的基