DCDC升压开关电源设计

LM2577隔离式DC/DC开关电源的设计

2010-07-24 16:37

LM2577隔离式DC/DC开关电源的设计

LM2577是National Semicnductor公司生产的一种典型的升压式集成开关电源调整器，广泛应用在许多电子产品的电源电路中。它具有外接元器件少、输入直流电源电压范围宽(3.5～40V)、输出开关电流达到3A、内部有固定频率(52kHz)振荡器、电流反馈型工作方式、有软启动、电流限制、欠压锁定和热关闭保护等功能。可以接成简单升压、隔离和多输出电压的开关电源电路。它的封装有5引脚的TO-220形式与4引脚的TO-3P形式等,输出直流电压有12V、15V和可调(ADJ)。

图1 LM2577-ADJ典型电路

典型升压DC/DC电路

TO-220封装形式的LM2577-ADJ典型DC/DC升压形式的直流开关稳压电源电路图如图1所示。它的内部有1.23V和2.5V能隙基准电压单元、52kHz固定频率锯齿波振荡器、RS触发器、晶体管驱动电路和峰值电流可以达到3A的晶体管，还包括峰值电流采样电阻、采样电流放大器、采样电压放大器，共同组成电压、电流误差反馈系统，以达到脉冲宽度调制(PWM)工作方式。另外，还有软启动、欠压锁定、过流限制及热关断等单元。如图1所示的直流开关稳压电源只需要外接八个元器件就可以组成一个Uo>Ui的直接升压电源。其中反馈取样电阻R1、R2的阻值可以确定直流输出端的电压值。例如当输出直流电压为+12V时，R1的阻值为17.5kΩ,R2为2kΩ。

隔离式DC/DC开关稳压电源要求

利用LM2577设计一个外形尺寸仅为25.4mm×25.4mm×10.1mm(1英寸×1英寸×0.4英寸)隔离式DC/DC开关电源模块,用于医疗设备的隔离检测供电系统。该电源系统的具体要求如下：

(1)输入端输入直流电源电压+12V；

(2)隔离双路输出直流电源电压±12V；

(3)输出最大平均电流50mA；

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Z专业资料整理 常用DC/DC电源电路设计方案分析

1、DC/DC电源电路简介

DC/DC电源电路又称为DC/DC转换电路，其主要功能就是进行输入输出电压转换。

一般我们把输入电源电压在72V以内的电压变换过程称为DC/DC转换。常见的电源主要分为车载与通讯系列和通用工业与消费系列，前者的使用的电压一般为48V、36V、24V等，后者使用的电源电压一般在24V以下。不同应用领域规律不同，如PC中常用的是12V、

5V、3.3V，模拟电路电源常用5V15V，数字电路常用3.3V等。结合到本公司产品，这里

主要总结24V以下的DC/DC电源电路常用的设计方案。

2、DC/DC转换电路分类

DC/DC转换电路主要分为以下三大类：

（1）稳压管稳压电路。

（2）线性(模拟）稳压电路。

（3）开关型稳压电路

3、稳压管稳压电路设计方案

稳压管稳压电路电路结构简单，但是带负载能力差，输出功率小，一般只为芯片提供基准电压，不做电源使用。比较常用的是并联型稳压电路，其电路简图如图(1)所示，

选择稳压管时一般可按下述式子估算：

(1)Uz=Vout;(2)Izmax=(1.5-3)LImax(3)Vin=(2-3)Vout

这种电路结构简单，可以抑制输入电压的扰动，但由于受到稳压管最大工作电流限制，

同时输出电压又不能任意调节，因此该电路适应于输出电压不需调节，负载电流小，要求

不高的场合，该电路常用作对供电电压要求不高的芯片供电。

有些芯片对供电电压要求比较高，例如ADDA芯片的基准电压等，这时候可以采用常

用的一些电压基准芯片如MC1403,REF02,TL431等。这里主要介绍TL431、REF02的应用方案。

3.1TL431常用电路设计方案

TL431是一个有良好的热稳定性能的三端可调分流基准电压源。它的输出电压用两个电

阻就可以任意地设置到从Vref（2.5V）到36V范围内的任何值。该器件的典型动态阻抗为

一文读懂开关电源（DC/DC）的原理介绍

DC/DC电源指的是直流转直流的电路，有升压降压两种电路，按理来说，LDO也是DCDC电源，但行业内只认为以开关形式实现的电源为DC/DC电源。

一、DC/DC基本拓扑

一个功率变换器，当输入、负载和控制均为固定值时的工作状态，在开关电源中，被称为稳态。稳态下，功率变换器中的电感满足电感电压伏秒平衡定律：对于已工作在稳态的DC/DC功率变换器，有源开关导通时加在功率电感上的正向伏秒一定等于有源开关截至时加在该电感上的反向伏秒。

1、BUCK降压型

当PWM驱动高电平使得NMOS管S1导通，忽略MOS管的导通压降，电感电流呈线性上升，此时电感正向伏秒为：VxTon=（Vin-Vo）xTon

当PWM驱动低电平使得NMOS管S1截至时，电感电流不能突变，经过续流二极管形成回路（忽略二极管压降），给输出负载供电，此时电感电流下降，此时电感反向伏秒为：VxToff=Vox（Ts-Ton）

根据电感电压伏秒平衡定律可得：（Vin-Vo）xTon=Vox（Ts-Ton）

即 Vo=DxVin （D为占空比）

2、BOOST升压型

和BUCK电路类似的分析方法，当MOS管导通时，电感的正向伏秒为：VinxTon；当MOS管截至时，电感的反向伏秒为：（Vo- Vin）

x（Ts-Ton）

根据电感电压伏秒平衡定律可得：VinxTon=（Vo- Vin）x（Ts-Ton）

即 Vo=Vin/（1-D）

3、同步整流技术

由于二极管导通时至少存在0.3V的压降，因此续流二极管D所消耗的功率将会称为DC/DC电源主要功耗，从而严重限制了效率的提高。为解决该问题，以导通电阻极小的MOS管取代续流二极管。然后通过控制器同时控制开关管和同步整流管，要保证两个MOS管不能同时导通，负责将会发生短路。

低功耗DCDC开关电源设计

I摘要

电力电子技术的发展使得开关电源的应用领域越来越广。相比于传统的线性

电源，开关电源有着体积小、功耗低、成本少、可靠性高等诸多的优势，因此在

各类电子设备中得到了普遍的应用。作为在我国能源结构中一直占据最重要位置

的煤矿产业，其井下电源也由最初的线性电源逐渐被开关电源所取代。而白光

LED技术的发展也使得井下灯具中LED的使用率越来越高。

本文介绍比较了常见的开关电源的拓扑结构特点和控制反馈方式，结合LED

电气特性以及驱动方法，选用反激式电路，设计了一款基于高性能电流型PWM

控制器UC3842的单端反激式开关电源。该电源以恒压型输出的方式驱动大功率

白光LED完成井下的照明工作。本设计将总体电路进行了模块化设计。包含了

前级EMI电路、整流电路、输入过压保护电路、钳位电路、UC3842芯片外围电

路、反激变换器电路、反馈回路等等。通过对各个模块电路的理论分析，确定了

各组成模块中各个器件的器件型号以及参数数据。最后通过saber仿真软件进行

了仿真，得到了电路的工作性能参数。

关键字：开关电源，白光LED，反激式电路，UC3842，saber低功耗DCDC开关电源设计

IIABSTRACT

Withthedevelopmentofpowerelectronictechnologyswitchingpowersupply

parewithtraditionallinearpowersupply,switching

powersupplyhasasmallsize,lowpowerconsumption,lowcost,highreliability

advantage,thathasbeenwidelyusedinvarioustypesofelectronicequipment.As

China'senergystructureoccupiesthemostimportantpositioninthecoalmining