一種基于L4970A的雙路10A輸出的開關穩壓電源的設計
11腳:反饋輸入端,直接接Uo時輸出電壓Uo為固定51V,如果經分壓器時Uo可獲得40V以下的輸出電壓。
12腳:軟起動端,外接起動電容Cs,以決定軟起動時間。
13腳:同步輸入端,用于多片同時使用。
14腳:內部51V基準電壓輸出端。
15腳:驅動級起動電路的引出端,接內部12V基準電壓。
23電路原理與工作過程
如圖2所示,L4970A芯片內部主要由基準電壓源、鋸齒波發生器、40kHz振蕩器、誤差放大器、PWM比較器和PWM鎖存器、驅動級、DMOS開關管、兩級或門構成觸發器、或非門、欠過壓檢測、限流取樣電阻Rs、限流比較器、過熱保護、軟起動以及掉電復位等組成。工作過程如下:首先把輸出電壓Uo或經R1、R2和RP組成的取樣電路提供的反饋電壓Uf和51V基準電壓進行比較,產生誤差電壓Ur;再將Ur和UJ做比較(見圖),獲得PWM信號,該信號經或非門驅動DMOS功率管,最后利用外接的L、VD、C構成的降壓輸出電路,得到穩定輸出電壓。在圖2中,將輸入Ui加到鋸齒波發生器上,目的是提供一個前饋信號,使
器件在很寬的輸入電壓范圍內具有良好的穩壓性能。
24關鍵外圍元件參數選擇
當開關頻率f取100kHz、200kHz、500kHz,定時電阻RJ取16kΩ時,定時電容CJ分別取47μF、22μF、680pF。輸出電壓:
U0=(R1+RP1+R2)×51/R2(V)
式中R2一般取47kΩ,R1取≥20Ω,電位器RP取值視輸出電壓的大小和調整范圍而定,最大不超過40kΩ。開關頻率f和自舉電容Cb的對應關系如下:100kHz、033μF;200kHz、022μF;500kHz、01μF。儲能電感L一般?。?0~150)μH[2][3]。電源的效率和輸出電壓Uo的關系是當Uo≥22V時,f=500kHz,η=92%;f=200kHz,η=94%;f=100kHz,η=95%[4][5]。
3基于L4970A實現的雙路10A輸出電壓
可調的開關穩壓電源該開關穩壓電源是為某半導體致冷裝置的電源系統設計的,具體電路如圖3所示。它主要是由兩片L4970A芯片和一片7805芯片組成。兩片L4970A芯片及其外圍電路組成兩路10A輸出且電壓在51V~40V之間可調的穩定電壓,分別為兩個串聯的半導體致冷器件提供電源。一片7805及其外圍電路產生精確的+5V電壓,為半導體致冷裝置的單片微控器提供電源。為了避免干擾,將兩片L4970A的同步輸入13腳短接,這樣它們就共用一路由IC1芯片鋸齒波振蕩器產生的開關頻率f,f大小由R4、C9確定,按圖中參數f為200kHz。LED1和LED2兩發光管分別用于兩路正常輸出指示。兩片L4970A其余部分完全相同,故僅對IC1外圍元件做一簡單介紹:C1、C2為輸入濾波電容,亦可用一只6800μF/50V電解電容代替,R1、R2構成分壓器,以設定復位閾值電壓UIL值,圖中UIL為11V,即輸入UIL≤11V時,輸出Uo為0V,且復位輸出也為0V。C3、C4分別是芯片內部+12V和+51V基準電壓濾波電容。C5為軟起動電容,C6為復位延遲電容。C8、R3是誤差放大器的頻率補償網絡。C7用于高頻補償。R4、C9是確定兩個芯片開關頻率的定時電阻和電容。C10為自舉電容。VD是續流二極管,采用MRB2080(20A/80V)肖特基整流共陰極對管,僅用其中一只,另一只備用。C11和R5構成吸收網絡,用以限制儲能電感L在內部功率開關管關斷瞬間產生的尖峰電壓和dv/dt,保護功率管和續流二極管不被損壞。C12為輸出濾波電容,采用三只220μF/50V電解電容并聯,使其等效電感大為降低,RP1、R8和R9構成分壓器為11腳提供反饋電壓Uf,以確定輸出電壓UO1大小,調整電位器RP1使輸出電壓UO1在55V~40V之間變化。同理,調整電位器RP2使第二路的輸出電壓UO2也在55V~40V之間變化。
4結語實際制作時,應注意:
(1)兩片L4970A芯片的信號地和功率地應分別在各自的輸出端匯合后再連接在一起,以減少熱噪聲干擾;
(2)應采用體積小、效率高的黑色叉指式或筋片式散熱器,且盡量遠離電源變壓器和其它大功率器件,以提高散熱效率。
經實測,該電源的輸出電壓大于20V時,兩路效率均在90%以上,整個電源的體積要比用線性器件時縮小1/3。












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