集成化開(kāi)關(guān)電源變換器

在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常需要多種供電電源，并且需要的電流通常在幾百毫安以內(nèi)，這樣的電源若采用體積龐大的DC-DC變換模塊是不合適的，一方面成本較高，另外需要較大的PCB面積。

因此，小體積的集成化開(kāi)關(guān)電源變換器應(yīng)運(yùn)而生。這些變換器內(nèi)置控制電路和開(kāi)關(guān)管，配合外圍電感、二極管，應(yīng)用方式比較靈活。既可以產(chǎn)生正電源，又可以產(chǎn)生負(fù)電源，且電壓幅度也可以通過(guò)外置的反饋電阻控制。這類變換器雖然功率不大，但是可靠性很高。

下面介紹下應(yīng)用廣泛的芯片LT1173LT1173穩(wěn)壓原理不同于PWM電路，它控制的是開(kāi)關(guān)脈沖的數(shù)目(稱為門(mén)控振蕩技術(shù))。當(dāng)輸出電壓過(guò)大時(shí)，內(nèi)部振蕩器停止工作，停止功率變換，輸出電壓就會(huì)下降;當(dāng)輸出電壓過(guò)低時(shí)，內(nèi)部振蕩器恢復(fù)振蕩，開(kāi)始功率變換，輸出電壓就會(huì)上升。PWM技術(shù)控制的是連續(xù)開(kāi)關(guān)脈沖的占空比。

因此，在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，在LT1173的3腳(SW1：內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的集電極)會(huì)看到周期脈沖的斷續(xù)現(xiàn)象，這就是內(nèi)部穩(wěn)壓機(jī)制在起作用。LT1173既可以工作在boost(亦稱step-up)模式，也可工作在buck(step-down)模式。今天先來(lái)介紹下升壓電路。?

升壓電路(LT1173應(yīng)用于step-up模式)

高壓產(chǎn)生電路

如上圖所示，電路采用了DC-DC專用電路LT1173，其內(nèi)部包含脈沖產(chǎn)生器、輸出開(kāi)關(guān)管、比較放大電路。圖中LT1173的3腳(SW1)為內(nèi)部開(kāi)關(guān)管的集電極，L4為儲(chǔ)能電感，當(dāng)開(kāi)關(guān)管打開(kāi)時(shí)，電感上將有線性增加的電流流過(guò)(注意，此時(shí)由于SW1引腳的電位為開(kāi)關(guān)管的飽和壓降，所以C49存有的電荷將通過(guò)二極管D2向電容C36充電)，當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)閉時(shí)，電感上產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)致D4導(dǎo)通，向電容C49充電。同時(shí)，二極管D1導(dǎo)通，向C37、C38、C39、C49、C40充電(此時(shí)C36放電)。L3為抑制高頻噪聲的磁珠濾波電感，R12、C32構(gòu)成RC濾波器，最終得到輸出電壓。由上分析可知，整流部分由二極管D1、D2、D4和電容C36、C37、C38、C39、C40、C49構(gòu)成，這是一個(gè)三倍壓整流電路，每個(gè)二極管陰極對(duì)地電壓是不等的。下面簡(jiǎn)單介紹下倍壓電路的工作原理，如下圖所示：

倍壓整流電路示意圖

如上圖所示是一個(gè)六倍壓整流電路示意圖，輸入交流信號(hào)Vi經(jīng)過(guò)該電路整流后，在不同的二極管陰極輸出不同的電壓，串聯(lián)的二極管越多，最終得到的輸出電壓就越大。

與單管整流電路相比，倍壓電路廣泛應(yīng)用于需要得到數(shù)千伏特以上直流電壓的變換器中，這是因?yàn)椴捎脝喂苷鲿r(shí)，次級(jí)線圈上感應(yīng)電壓的峰峰值為達(dá)到輸出電壓值的幅度，次級(jí)線圈匝數(shù)會(huì)很多，這樣就必須分層纏繞，由于線圈上感應(yīng)電勢(shì)很大，如果絕緣措施不當(dāng)，緊密挨在一起的線圈極易產(chǎn)生擊穿放電現(xiàn)象，從而將線圈、開(kāi)關(guān)管燒毀。但是倍壓電路的輸出電壓是分?jǐn)傇诿總€(gè)電容和二極管上，每個(gè)器件的應(yīng)力參數(shù)卻不需要很高。

回到LT1173升壓電路，電阻R22、R27、R28構(gòu)成分壓采樣電路，得到反饋電壓送至LT1173的反饋比較端FB(8腳)，根據(jù)LT1173的資料可知，內(nèi)部參考電壓為1.245V，所以FB上的電壓會(huì)在這個(gè)值附近波動(dòng)。電感值的計(jì)算較復(fù)雜，一般是根據(jù)輸出功率要求推算電感電流平均值;然后根據(jù)電感電流是線性變化的關(guān)系，推算出電感的峰值電流;再根據(jù)導(dǎo)通脈沖寬度時(shí)間，根據(jù)電感電壓、電流與電感量的積分方程式計(jì)算出電感量;然后根據(jù)磁芯的磁導(dǎo)率、最大飽和磁通量決定線圈的匝數(shù)(L4的詳細(xì)計(jì)算方法，可參考LT1173的手冊(cè))。