高度集成的开关稳压器单片式解决方案解析

开关稳压电源集成电路L4970A简介由于开关稳压电源集成电路在体积、重量、耗能、用材等方面和线性电源相比具有显著的优势，加上其性能不断地提高，故在邮电通信仪器仪表、工业设备、交通设施、计算机、家电、半导体致冷和航空航天领域已得到广泛的使用。

近年来，各种性能优良、成本低廉、内部保护功能完备、外围电路简单的开关集成稳压电源集成电路大量问世，L4970A就是其中具有代表性的一类。

这里华强北IC代购网对开关稳压电源集成电路L4970A系列进行了重点介绍。

一、L4970A开关稳压电源集成电路主要性能指标和特点（1）输出电流大、最大可达10A，适宜制作200W–400W大功率单片开关稳压电源集成电路。

（2）开关频率高，可达400kHz，常选200kHz允许正负20kHz偏差），提高了电源效率，减小滤波电感等体积。

（3）输入输出压差低可降到1.1V左右，自身耗能低，电源效率高。

V1=50V，V0=40V，I0=10A，电源效率可达92.5%。

（4）输入电压范围宽，正常值为15V～50V，极限值为11V～55V。

输出电压控制灵活，可在5.1V～40V范围内连续调整。

若直接从V0反馈，可得到固定5.1V输出。

电压调整范围宽，典型电压调整率Sv=5mV，电流调整率S1=15mA。

输出纹波V=30mV。

纹波抑制比为60dB.最大限流值由内部电路限定。

（5）除软启动、限流保护、过热保护等完善的保护电路外，还增加了欠压锁定、PWM锁存、掉电复位等电路。

（6）误差故大器开环增益大于60dB，电源电压抑制比PMRR为80dB,输入失调电压为2m V。

二、L4970开关稳压电源集成电路管脚功能及使用L4970A采用SIP-15封装，管脚排列如图1所示，内部原理结构框图如图2所示(该系列的其它型号的内部原理结构框图和L4970A的相似，也可参考图2。

各管脚功能如下：1脚Rr（Rums）和2脚Cr（Cosc）分别接锯齿波振荡器外部定时电阻R：和电容Cr3脚(RESETIN）为复位输入端，接内部复位和掉电电路，此端电压须设定成5.1V，可通过电阻分压器接输入电压VI或输出V0，监视V1或V0是否掉电，若不用，须经30kΩ电阻接15脚。

L296大电流单片开关稳压器的原理与应用
沙占友
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】1991(028)010
【总页数】4页(P29-32)
【作者】沙占友
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TM44
【相关文献】
1.单片开关电源L296在矿用交换机中的应用 [J], 孙继平;吴冰
2.单片开关式集成稳压器的原理与应用 [J], 沙占友
3.TOP Switch单片开关电源的原理与应用（单片开关电源技术讲座之一） [J], 沙占友; 张英
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5.大功率单片开关稳压器原理与应用 [J], 沙占友
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单片式开关稳压器LM25762AD J 及其应用Ξ杨智敏1,侯传教1,刘　霞2(1.空军工程大学电讯工程学院,陕西西安　710077;2.海军工程大学,湖北武汉　430033)摘　要:利用单片式开关稳压器LM25762AD J 构成Buck 变换器,不稳定直流电压仍采用线性电源方法获得,输出直流电压既保持了线性电源宽范围连续可调的特点,又具有开关电源高效率的优点,电路简单,实用性强。

关键词:开关电源;开关稳压器中图分类号:T N86 文献标识码:A 文章编号:100324250(2004)01200332021　引言开关电源以其体积小、重量轻、变换效率高被广泛应用于电子设备中。

其电路拓扑有多种形式,无工频变压器的开关电源最具吸引力,但这种电源只适用于输出电压固定或变化范围不大的场合,而不适和要求输出电压幅度变化很大或连续可调的场合。

利用单片式开关稳压器LM25762AD J 替代线性稳压器构成串联开关式稳压电源,在电路中只需增加续流二极管和储能电感等几只元器件,使电路更加简洁,除具有线性电源宽范围连续可调的优点外,同时使电源效率得到了大幅度提高,在负载较轻时,不加散热器也能正常工作,又使整机的重量和体积有所减少。

2　LM25762ADJ 简介LM25762AD J 美国NS 公司生产的单片降压式开关稳压器,由振荡器、取样放大器、比较器、PW M 调制器、功率开关等部分组成。

采用T O 2220封装,仅有5只管脚,外形和塑封晶体管差不多。

其功能框图及引脚排列如图1、图2所示。

图1　LM2576功能框图 (a )LM2576T 2XX NS 公司封装号T O5A (直排式) (b )LM2576T 2XXFlow LB03NS 公司封装号T O5D (折弯直排式)图2　LM2576引脚排列33　2004年　第1期 移　动　电　源　与　车　辆 Ξ收稿日期:2003207230作者简介:杨智敏(19622),男,陕西人,工程师,从事电子技术应用研究。

多路输出电源对于电源应用者来讲，一般都希望其所选择的新巨电源产品为“傻瓜型”的，即所选择的电源电压只要负载不超过电源最大值，无论系统的各路负载特性如何变化，而各路电源电压依然精确无误。

仅就这一点来讲，目前绝大多数的多路输出电源是不尽人意的。

为了更进一步说明多路输出电源的特性，首先从图1所示多路输出开关电源框图讲起。

从图1可以看到，真正形成闭环控制的只有主电路Vp，其它Vaux1、Vaux2等辅电路都处在失控之中。

从控制理论可知，只有Vp无论输入、输出如何变动(包括电压变动，负载变动等)，在闭环的反馈控制作用下都能保证相当高的精度(一般优于0.5%)，也就是说Vp在很大程度上只取决于基准电压和采样比例。

对Vaux1，Vaux2而言，其精度主要依赖以下几个方面：1)T1主变器的匝比，这里主要取决于Np1：Np2或Np1：Np32)辅助电路的负载情况。

3)主电路的负载情况注：如果以上3点设定后，输入电压的变动对辅电路的影响已经很有限了。

图1在以上3点中，作为一个具体的开关电源变换器，主变压器匝比已经设定，所以影响辅助电路输出电压精度最大的因素为主电路和辅电路的负载情况。

在开关电源产品中，有专门的技术指标说明和规范电源的这一特性，即就是交叉负载调整率。

为了更好地讲述这一问题，先将交叉负载调整率的测量和计算方法讲述如下。

电源变换器多路输出交叉负载调整率测量与计算步骤1)测试仪表及设备连接。

2)调节被测电源变换器的输入电压为标称值，合上开关S1、S2…Sn，调节被测电源变换器各路输出电流为额定值，测量第j路的输出电压Uj，用同样的方法测量其它各路输出电压。

3)调节第j路以外的各路输出负载电流为最小值，测量第j路的输出电压ULj。

4)按式(1)计算第j路的交叉负载调整率SIL。

SIL=×100%(1)式中：ΔUj为当其它各路负载电流为最小值时，Uj与该路输出电压ULj之差的绝对值；Uj为各路输出电流为额定值时，第j路的输出电压。

单片开关电源及其应用TOPSwitch-LTOPSwitch-II系列单片电源—.TOPSwitch-LToPSWitCh-H系列单片电源器件单片开关电源具有单片集成化、最简外围电路、最佳性能指标、能构成无工频变压器开关电源等显著优点。

美国动力公司在世界上率先研制成功的三端隔离式脉宽调制单片开关电源集成电路，被誉为〃顶级开关电源〃。

TOPSwitch-I系列是美国动力公司1994年推出的第一代产品。

包括:TOP100-TOP104x TOP200-TOP204∕TOP214x TOP209∕TOP210o TOPSwitch-II则是在1997年推出的第二代产品。

第二代产品在电路性能，特别是输出功率上获得大幅度的提高。

这两个系列的封装是一致的，实际上它是一个三端器件。

三个脚分别是D、S、C,即漏极、源极、控制极。

封装形式有TO-220的三端器件式和DIP-8、SMD-8的八脚双列式两种基本形式。

如图L八脚封装的1-3、6-8通常并联后作为S,所以也相当于三端器件。

这三个脚的含义是：(a)TO-220圭寸装(b)DIP-8封装和SMD-8圭寸装图1:TOPSwitch的封装源极S:连接内部MOSFET的源极，同时也是TOP开关及开关电源初级电路的公共接地点及基准点。

漏极D:是内部MOSFET的漏极，也是内部电流的检测点。

该点内部有一电流源提供芯片偏置电流。

控制极C:误差放大电路和反馈电流输入端。

其作用是:1）提供自动重启电容连接点并决定重启频率。

2）通过调节其输入电流，可以调整占空比。

3）为芯片提供正常工作的偏置电流。

4）提供旁路和补偿功能的电容连接点。

下面的介绍中,我们以TOPSWitCh-11为主。

二.ToPSWitCh-11产品的分类及特点（一）、产品分类TOPSwitch-11与第一代产品相比，它不仅在性能上进一步改进，而且输出功率得到显著提高，现已成为国际上开发中、小功率开关电源及电源模块的优选集成电路，其产品分类见表I o表1TOPSwitch-II的产品分类及最大输出功率P0M（单位:W）To—220封装（Y）DIP-8封装（P）/SMD—8封装（G）产品固定输入宽范产品型固定输入宽范型号(110/115/230V,AC,±15%)围输入(85V265V,AC)号(110/115/230V,AC,±15%)围输入(85V265V,AC)T0P2 21Y 127TOP221P 9/221G6T0P2 22Y 2515TOP222P 15/222G10T0P2 23Y 5030TOP223P 25/223G15T0P2 24Y 7545TOP224P 30/224G20T0P225Y10060T0P226Y12575T0P227Y15090（二）、性能特点1 .将脉宽调制（PWM）控制系统的全部功能集成到三端芯片中。

单芯片解决方案单芯片解决方案是一种集成为了多种功能和组件的芯片，可以满足特定应用的需求。

它通过将不同的硬件和软件模块集成到一个芯片上，实现了高度集成化和高性能的设计。

单芯片解决方案在电子产品中应用广泛，包括智能手机、平板电脑、物联网设备等。

一、背景介绍随着科技的不断发展，电子产品的功能需求越来越复杂，对芯片的集成度、性能和功耗要求也越来越高。

传统的多芯片解决方案存在着组件之间的连接问题、功耗较高等缺点。

为了解决这些问题，单芯片解决方案应运而生。

二、单芯片解决方案的优势1. 高度集成化：单芯片解决方案将多个功能和组件集成到一个芯片上，减少了组件之间的连接，提高了整体的集成度。

2. 低功耗：单芯片解决方案采用了先进的制程工艺和功耗优化技术，使得芯片在保持高性能的同时，功耗得到了有效控制。

3. 空间节省：由于单芯片解决方案的高度集成化，可以减少电路板上的组件数量，从而节省了空间，使得电子产品更加紧凑和轻便。

4. 成本降低：相比于传统的多芯片解决方案，单芯片解决方案可以减少组件的数量和连接路线的复杂度，降低了创造成本。

三、单芯片解决方案的应用1. 智能手机：单芯片解决方案在智能手机中得到了广泛应用。

它可以集成处理器、图形处理器、无线通信模块、摄像头等多个功能模块，实现了高性能、低功耗和紧凑的设计。

2. 平板电脑：单芯片解决方案也在平板电脑中得到了应用。

它可以集成处理器、内存、存储器、显示屏驱动等多个模块，实现了高性能和高清晰度的显示效果。

3. 物联网设备：随着物联网技术的发展，单芯片解决方案在物联网设备中的应用越来越广泛。

它可以集成处理器、传感器、通信模块等多个模块，实现了智能化和互联互通的功能。

四、单芯片解决方案的发展趋势1. 高性能：随着制程工艺的不断进步，单芯片解决方案的性能将会不断提高，满足更加复杂和高性能的应用需求。

2. 低功耗：随着功耗优化技术的不断发展，单芯片解决方案的功耗将会进一步降低，延长电子产品的续航时间。

集成稳压器的原理和应用集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。

由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。

1、固定集成稳压器集成稳压器是指将不稳定的直流电压变为稳定的直流电压的集成电路。

由于集成稳压器具有稳压精度高、工作稳定可靠、外围电路简单、体积小、重量轻等显箸优点，在各种电源电路中得到了普遍的应用。

常用的集成稳压器有：金属圆形封装、金属菱形封装、塑料封装、带散热板塑封、扁平式封装、双列直插式封装等。

在电子制用中应用较多的是三端固定输出稳压器。

集成稳压器可分为串联调整式、并联调整式和开关式稳压器三大类。

图2所示为应用最广泛的串联式集成稳压器内部电路方框图，其工作原理是：取样电路将输出电压Uo按比例取出，送入比较放大器与基准电压进行比较，差值被放大后去控制调整管，以使输出电压Uo 保持稳定。

78xx系列集成稳压器是常用的固定正输出电压的集成稳压器，输出电压有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V等规格，最大输出电流为1.5A。

它的内部含有限流保护、过热保护和过压保护电路，采用了噪声低、温度漂移小的基准电压源，工作稳定可靠。

78xx系列集成稳压器为三端器件：1脚为输入端，2脚为接地端，3脚为输出端，使用十分方便。

78xx系列集成稳压器的典型应用电路如下图所示，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路。

IC采用集成稳压器7805，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。

当输出电较大时，7805应配上散热板。

下图为提高输出电压的应用电路。

稳压二极管VD1串接在78xx稳压器2脚与地之间，可使输出电压Uo得到一定的提高，输出电压Uo 为78xx稳压器输出电压与稳压二极管VC1稳压值之和。

VD2是输出保护二极管，一旦输出电压低于VD1稳压值时，VD2导通，将输出电流旁路，保护7800稳压器输出级不被损坏。

单片开关电源管理集成电路设计单片开关电源管理集成电路（PMIC）是一种能够实现与嵌入式处理器板子间的瞬间通讯的技术。

它主要由一组集成芯片和其他关键元件构成，其核心部分是用于控制开关电源和电压调节电路的控制器。

在这篇文章中，我们将深入探讨单片开关电源管理集成电路的原理、设计、应用及市场前景。

一、单片开关电源管理集成电路的原理单片开关电源管理集成电路的原理是利用开关电源的原理来实现高效率的转换。

开关电源管理集成电路基本上由两种类型的开关电源控制器组成。

这些控制器分别是降压型（Buck）和升压型（Boost）。

降压型控制器一般用于将高电压转换为低电压，而升压型控制器一般用于将低电压转换成高电压。

两种类型的控制器结合使用可以实现各种类型的DC/DC转换器，例如升压-降压型和反激型。

二、单片开关电源管理集成电路的设计单片开关电源管理集成电路设计时需要考虑到以下几个方面： 1. 开关电源控制器的选择开关电源控制器是单片开关电源管理集成电路中最重要的部分之一，它的选择会严重影响整个电路的性能。

选择控制器时要考虑到其调节范围、稳态误差、效率、成本等因素。

2. 外部元件的选择选择适合自己的外部元件也是非常重要的。

选择外部元件时要注意其功率、电容、电阻的质量和使用寿命等方面。

3. 通过PCB 布线实现EMI控制 EMI问题主要源自开关电源，会对其他电子设备造成干扰。

通过PCB布线实现EMI控制是确保电路电磁兼容性的有效方法，具体包括地线的布置、屏蔽、模块的布置等。

三、单片开关电源管理集成电路的应用单片开关电源管理集成电路广泛应用于各种类型的嵌入式处理器板子。

它经常被用来控制各种类型的开关电源、LED驱动器、充电器和电池管理器。

单片开关电源管理集成电路还被广泛用于各种消费电子产品，例如手机、平板电脑、数字相机、音频器材和笔记本电脑。

四、单片开关电源管理集成电路的市场前景随着新一代嵌入式处理器的出现和市场需求的不断增长，单片开关电源管理集成电路的市场前景非常广泛。

高功率单片式Silent Switcher 2 稳压器满足CISPR 25 Class 5 EMI 限制要求并适合狭小的安放空间 Hua (Walker) Bai、Dong Wang 和Ying Cheng Analog Devices 随着汽车中电子系统数量的成倍增加，车内产生电磁干扰的风险也大幅升高了。

因此，新式车辆中的电子产品常常必须符合CISPR 25 Class 5 EMI 测试标准，该标准对传导型和辐射型EMI 发射做了严格的限制。

由于其本身的性质，开关电源充斥着EMI，并在整个汽车中“弥漫扩散”。

如今，低EMI 与小的解决方案尺寸、高效率、散热能力、坚固性和易用性一起，成为了对汽车电源的一项关键要求。

Silent Switcher 2 稳压器系列可满足汽车制造商严格的EMI 要求，同时拥有紧凑的尺寸以及集成化MOSFET 和高电流能力。

 已获专利的* Silent Switcher 技术在高频、高功率电源中实现了令人印象深刻的EMI 性能。

作为这项技术的下一代，Silent Switcher 2 简化了电路板设计和制造，其所采取的方法是把热环路电容器纳入到封装中，因此PCB 布局对于EMI 的影响极小。

 SILENT SWITCHER 2 稳压器为SOC 供电 当今(及未来) 车辆上所使用的片内系统(SOC) 器件与前几代同类产品几乎没有什幺相似之处。

信息娱乐系统和车辆安全系统之特性和功能的指数性增加迫切要求SOC 处理数据的速度比过去提高几个数量级，包括以极少的延迟处理来自多个信号源的高分辨率视频数据。

例如，倘若汽车的前置摄像头“看到”了某种危险，则汽车必须立刻做出响应，要幺提醒驾驶者注意，要幺刹车制动。

为了满足最新的计算需求，SOC 在其封装中集成了越来越多的。