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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
4.安森美半导体推出新的大电流集成开关稳压器 [J],
5.大功率单片开关稳压器原理与应用 [J], 沙占友
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L4960/L4962 单片集成开关电源芯片L4960与L4962的工作原理、引脚功能完全相同,区别只在于封装形式和最大输出电流值.L4960采用SIP-7封装,可输出2.5A电流;L4962采用DEP-l6封装,最大输出电流为1.5A. L4960/4962是ST公司生产的单片集成开关电源芯片.1 引脚功能L4960和L4962的引脚排列如图1所示.其中L4960上的长引线表示后排引脚短引线表示前排引脚,前后两排引脚是互相错开排列的.塑料外壳上的金属散热板与地连通?板上开有螺钉孔,以便固定在大散热器上.在L4960(L4962)的这些引脚中(括号内为L4962的引脚号),2(10)脚为反馈端,通过电阻分压器(检测电阻)可将输出电压的一部分反馈到误差放大器.3(11)脚是补偿端,该端与误差放大器的输出端相连,可利用外部阻容元件对误差放大器进行频率补偿.5(14)脚(RT/CT)接定时电阻和电容可用于决定开关频率.6(15)脚为软启动引脚?外接软启动电容可以对芯片起到保护作用.4(4、5、12、13)脚为信号地.1(7)和7(2)脚分别为输入和输出引脚.此外,L4962的1、3、6、8、9、16脚为空脚.图1 L4960和L4962的引脚排列2 内部结构L4960和L4962的原理框图如图2所示(括号内为L4962的引脚序号).其内部功能电路主要包括:5.1V基准电压源、误差放大器、锯齿波发生器、PWM比较器、功率输出级、软启动电路、输出限流保护电路以及芯片过热保护电路.图2中检测电阻R3、R4组成分压器?可用于调节输出电压V0.如果不用分压器,而直接把V0反馈到2脚,V0则输出固定的+5V电压.另外,根据需要,在R1、C3两端还可并联一只高频滤波电容.L是储能电感,C5是输出滤波电容,VD3为续流二极管.L、C5和VD3构成了降压式输出电路.功率脉冲调制信号从7脚引出.该信号为高电平(开关功率管导通)时,除可向负载供电之外?还有一部分电能储存在L和C5中,此时VD3截止.当功率脉冲信号变为低电平(开关功率管关断)时,VD3导通,这样,储存于L中的电能就经过由VD3构成的回路向负载供电,从而维持输出电压V0不变.L4960和L4962的基本工作过程是:输出电压V0经R3、R4取样后,送至误差放大器的反相输入端,与加在同相输入端的5.1V基准电压进行比较,然后,用得到的误差电压Vr的幅度去控制PWM比较器输出的脉冲宽度,最后经过功率放大和降压式输出电路使V0保持不变.图2 L4960/L4962的原理框图设脉冲周期为T,高电平持续时间为m,则占空比:D=(m/T)100%设电源效率为η,则开关功率管输出的脉冲幅度Vp=ηVI,VI是直流输入电压,最后可得到:V0=ηDVI因此当η、VI一定时,只要改变占空比D,就能调节输出电压值.图3 L4960典型应用电路3 应用电路3.1 输出电压可调电路图3所示是由L4960组成的一个输出电压可调的电源电路.图中,交流220V 电压先经100VA工频变压器降压?再经桥式整流和滤波后得到直流电压VI,VI即作为L4960的输入电压.当输出电压直接与2脚相连形成闭环时?稳压值V0为5.1V(可近似视为5V);而当输出电压经过分压器接2脚形成闭环时? V0值则取决于分压比.分压器由采样反馈电阻R3、R4构成?所以输出电压V0可用下式计算:V0=(R3+R4) VREF/R3事实上,L4960和L4962只能输出5.1～40V的可调电压.但有时希望输出电压能从0V起调,这按常规方法是无法实现的.下面介绍一种简单实用的方法,首先由7905产生一个-5V电压,然后与L4960的4脚相连,使VGND=-5V,这样输出电压的调节范围就变成30～35V.图4 扩展输出电流的应用电路图3.2 扩展输出电流电路可以将几片L4960并联使用来扩展输出电流以提高输出功率,但并联使用时要加同步信号.具体方法是把各片L4960的时钟端(5脚)短接而合用一个振荡电路?利用一个振荡信号f兼作各片的同步信号来实现各片并联同步输出.当然也可以采用外同步信号.第二种方法是外接大功率开关管来扩展输出电流,利用这种方法可以把L4960的输出电流扩展到10A.其具体电路如图4所示.。
丹东华奥电子有限公司简介LD497（替代L497）是一款高性能的汽车电子点火控制集成电路，用于霍尔信号触发的无触点汽车电子点火模块。
集成电路通过驱动一个外部NPN 达林顿管，控制初级点火线圈电流，以满足低功耗的储能要求。
LD497的突出特点是：当点火线圈电流低于正常值的94%时，经过预设慢恢复时间，使闭合角缓慢恢复到正常的占空比率（Td/T ）。
这样，在低温快速启动时，可能仅有一次点火能量小于正常值的94%。
特点系列信息●直接驱动外接达林顿功率管●控制线圈充电电流的闭合角●可预设的线圈峰值电流限制●对于电流低于常值94%的情况，可预设闭合角慢恢复时间●转速输出●常通保护●为保护外部达林顿管设置的过压保护●内置电源保护稳压管●电源反接保护方框图封装说明SOP16管装，编带，无铅DIP16管装，无铅霍尔信号触发的点火控制集成电路丹东华奥电子有限公司绝对最大值热阻*)热阻（结-氧化铝),是指芯片焊接在底层为氧化铝的基片上，尺寸15×20，厚度0.65mm。
管脚连接（顶视图）缩写参数数值单位I 3直流电源电流瞬变电源电流（tf 持续时间=100ms ）200800mA mAV 3电源电压内部限压到Vz3V 6转速输出电压28V I 16驱动器集电极直流电流脉冲(t ≤3ms)300600mA mA V 16驱动器集电极电压28V I 7辅助稳压管电流40mA I 15过压稳压管直流电流脉冲（tfall 保持时间=300µs,trep 重复时间≥3ms ）1535mA mA V R 电池反接电压，应用电路图4–16V Tj,Tstg 结温和储藏温度范围–55to 150℃P tot功耗Taluminia =90℃SOP-16Tamb =90℃DIP-161.20.65W W 缩写参数数值单位Rth j-amb 热阻（结-环境）DIP16最大值90℃/W Rth j-alumin (*)热阻（结-氧化铝）SOP16最大值50℃/WLD497管脚功能（参考图4）丹东华奥电子有限公司管脚功能（续）（参考图4）电参数(Vs=14.4V,-40℃<Tj<125℃，除非另外说明)丹东华奥电子有限公司电参数（续）(Vs=14.4V,-40℃<Tj<125℃，除非另外说明)注释： 1.td/t去饱和时间比率率为：td/T=1/(1+I11C/I11D)2.当外部达林顿管工作在放大区时，Isense（检测）=Icoil（线圈）功能描述一、闭合角控制闭合角控制电路根据转速、电源电压和初级线圈特性为输出晶体管计算导通时间D。
L4970A大功率单片集成开关电源原理与应用摘要:介绍L4970A大功率单片集成开关电源芯片的内部结构、电路特点、工作原理和应用电路。
L4970A系列大功率单片集成开关电源是ST公司继L4960系列之后推出的第二代产品。
电路的特点是:采用DMOS开关功率管、混合式CMOS/双极型晶体管等集成电路制造新工艺研制而成;输出电压在5.1V到40V范围内连续可调通过自举电容可获得大电流输出;利用掉电复位电路能实时地向微机发出信号,监视系统电源的工作状态。
1工作原理L4970A的原理框图如图1所示(注:引脚序号适用于L4970A/4975A/4977A)。
其内部功能电路主要包括基准电压源,锯齿波发生器,内置40kHz振荡器,欠压检测与过热保护电路,误差放大器,比较器,PWM锁存器,或非门,触发器(由两级或门构成),驱动级,DMOS开关功率管,限流比较器,软启动电路,掉电复位电路。
其中内部基准电压源能输出两路基准电压,一路是VREF=5.1V,供设定输出电压V0值用;另一路为VSTART=12V,它与自举电路相配合,可将驱动级的电源电压提升12V。
误差放大器的开环电压增益AVO>60dB,电源电压抑制比PMRR=80dB,输入失调电压为2mV。
1.1L4970A系列的导通阈值电压导通阈值电压VON=11V,并有1V的滞回电压。
为保证芯片能可靠工作,要求最低输入电压VIL>11V,一般取VImin15V。
为了给DMOS开关功率管提供足够大的驱动电压,采用了自举升压方式。
利用内部的12V基准电压源将自举电容Cb 充电到12V,叠加到驱动级电源上,使之提升到(VI+12V)。
DMOS功率管的开关时间为50ns,能在200kHz高频下正常工作,其峰值驱动电流约为0.5A。
1.2PWM控制环路PWM控制环路的工作原理是:首先把反馈输入电压与5.1V基准电压进行比较,产生误差电压Vr;再将Vr与锯齿波电压VJ作比较,获得固定频率的脉冲调制信号,经驱动级驱动DMOS功率管,最后利用由L、VD、C构成的降压式输出电路,得到稳定的输出电压。
基于L4970A芯片的直流电源设计张宏伟;张九根;施丹【摘要】开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于几乎所有的电子设备.通过采用大功率单片集成开关电源芯片L4970A设计一款直流电源,通过设计电源的输出电压、输出电流、L4970A芯片工作温度等参数的采集和显示电路,以在检测现场实时查看电源的工作状态.为防止电源因外在因素或内在因素而意外损坏,通过设计电源的输出过压、输出过流、输入欠压、输入过压、过热等保护电路,最后实验得到了稳定的直流输出电压,结果表明本文设计的电源能够可靠、稳定的工作,基本满足设计要求.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2019(042)001【总页数】6页(P126-131)【关键词】开关电源;电路设计;Proteus仿真实验;L4970A【作者】张宏伟;张九根;施丹【作者单位】南京工业大学电气工程与控制科学学院,南京211800;南京工业大学电气工程与控制科学学院,南京211800;南京工业大学电气工程与控制科学学院,南京211800【正文语种】中文【中图分类】TN86开关电源是在电力电子技术的基础上,利用开关管占空比比例使其输出稳定电压的一种电源。
现在,大部分的电子设备都使用以小型、轻量和高效率特点著称的开关电源。
开关电源现已成为稳压电源的主流产品,且被誉为高效节能型电源,这也代表着稳压电源的发展方向[1-2]。
开关电源的电源效率很高,比线性电源的电源效率高出近一倍,这是由于内部某些器件处于开关状态,导致其消耗的能量少。
开关电源通过体积很小的高频变压器来实现电网隔离以及电压变换,它还可使用体积较小的散热器和滤波元件以及去掉笨重的工频变压器,这为研究小型、轻量和高效率的开关电源奠定了基础。
目前,开关集成稳压电源芯片大多性能优良、成本低廉、内部保护功能完备、外围电路简单,其中具有代表性的一类芯片就是L4970A系列[3]。
L4970A系列是意法半导体有限公司(STMicroelectronics)开发的开关电源芯片,芯片的集成度很高,外围电路简单,主要用于直流供电的场合,完成高效率的DC-DC转换,可构成世界通用的各种开关电源或电源模块。
收稿日期:2003-08作者简介:杨碧石(1961 )男,副教授,主要从事电子技术和数字逻辑系统的设计理论与实验教学工作。
L4970A 大功率单片集成开关电源原理与应用杨碧石(南通职业大学电子工程系,江苏南通266007)摘要:介绍L4970A 大功率单片集成开关电源芯片的内部结构、电路特点、工作原理和应用电路。
关键词:开关电源;应用电路;集成电路中图分类号:TM44 文献标识码:B 文章编号:1006-2394(2004)01-0055-02L4970A High power Single chip Integrated Switch power s Principle and ApplicationYANG Bi shi(Nantong Vocational College,Nantong 226007,Chi na)Abstract:In this paper,L4970A s internal structure,circui t characteristic,work principle and applicati on circuits are introduced.Key words:s witch power;application circuit;ICL4970A 系列大功率单片集成开关电源是ST 公司继L4960系列之后推出的第二代产品。
电路的特点是:采用DMOS 开关功率管、混合式C MOS/双极型晶体管等集成电路制造新工艺研制而成;输出电压在5.1V ~40V 范围内连续可调;通过自举电容可获得大电流输出;利用掉电复位电路能实时地向微机发出信号,监视系统电源的工作状态。
1 工作原理L4970A 的原理框图如图1所示(注:引脚序号适用于L4970A/4975A/4977A)。
其内部功能电路主要包括基准电压源,锯齿波发生器,内置40kHz 振荡器,欠压检测与过热保护电路,误差放大器,比较器,PWM 锁存器,或非门,触发器(由两级或门构成),驱动级,DMOS 开关功率管,限流比较器,软启动电路,掉电复图1 L4970A 原理框图位电路。
其中内部基准电压源能输出两路基准电压,一路是V REF =5.1V,供设定输出电压V 0值用;另一路为V S TART =12V,它与自举电路相配合,可将驱动级的电源电压提升12V 。
误差放大器的开环电压增益A VO >60dB,电源电压抑制比PMRR =80dB,输入失调电压为2mV 。
1.1 L4970A 系列的导通阈值电压导通阈值电压V ON =11V,并有1V 的滞回电压。
为保证芯片能可靠工作,要求最低输入电压V IL >11V,一般取V Im i n 15V 。
为了给DMOS 开关功率管提供足够大的驱动电压,采用了自举升压方式。
利用内部的12V 基准电压源将自举电容C b 充电到12V,叠加到驱动级电源上,使之提升到(V I +12V)。
DMOS 功率管的开关时间为50ns,能在200kHz 高频下正常工作,其峰值驱动电流约为0.5A 。
1.2 PWM 控制环路PW M 控制环路的工作原理是:首先把反馈输入电压与5.1V 基准电压进行比较,产生误差电压V r ;再将V r 与锯齿波电压V J 作比较,获得固定频率的脉冲调制信号,经驱动级驱动DMOS 功率管,最后利用由L 、VD 、C 构成的降压式输出电路,得到稳定的输出电压。
图1中,将同步输入信号加到锯齿波发生器上,目的是提供一个前馈信号,使器件在很宽的输入电压范围内具有良好的稳压性能。
下面重点介绍限流电路及复位和掉电电路的工作原55 2004年第1期仪表技术理。
软启动电路的原理与L4960完全相同。
1.3 限流保护电路限流保护电路由限流取样电阻R S (芯片内部的金属丝电阻)和限流比较器所组成。
当输出电流超过最大限流值I SM (L4970A 为13A)时,限流比较器就输出高电平,将触发器置1,再经过或非门变成低电平,使驱动级和DMOS 功率管截止。
仅当内部40kHz 振荡器的时钟脉冲CL 1来到时,才能把触发器置O,DMOS 管重新导通。
发生过载后,保护电路可使L4970A 系列保持恒定的电流输出,并且把开关频率从正常时的200kHz 降至40kHz,保护芯片不受损坏。
1.4 掉电复位电路L4970A 系列的导通阈值电压V ON =11V,也是输入电压的最小极限值;关断阈值电压V OFF =10V 。
利用接在V I 端、复位输入端和GND 之间的电阻分压器,可以设定复位输入端的电压阈值电压V RH ,使V RH =5V,并且由它来决定输入电压阈值V IL 。
通常上电后当VI 图3 5.1V/10A 开关电源升至V I L 时,复位输出端需经过一段延迟时间才变成高电平,延迟时间由C d 来设定。
当输入端发生掉电故障且V I 降至V OF F 时,复位输出端立即变成低电平。
另外,当输出端发生掉电故障(包括瞬间电压跌落故障),并且V 0<5V(正常值为5.1V)时,复位输出也变成低电平。
因此,L4970A 系列特别适合作为微机系统的电源。
一旦出现V I 过低(V I <V OF F =10V)或者V 0过低(V 0<5V)的故障,复位输出端立即产生信号,使微处理器复位或 图4 0~25V 、10A 的开关可调电源进入掉电保护状态。
2 应用电路2.1 典型应用电路L4970A 的典型应用电路如图2所示。
图中,C 1为输入端滤波电解电容(6800 F/50V),而R 1(30k)和R 2(10k)构成复位输入端的电阻分压器,用以设定V RL 值。
C 2、C 3(均为2.2 F)分别为驱动级启动端和V REF 端的滤波电容。
C 4(2.2 F)是软启动电容,图2 L4970A 的典型应用电路C 5(2.2 F)是复位延迟电容。
误差放大器的频率补偿网络由C 6(0.022 F)、R 3(15k)组成,C 8(390p)用作高频补偿。
R 4(16k)、C 7(2200p)为定时电阻和定时电容。
C 9(0.22 F)为自举电容。
VD 是续流二极管,采用MB R2080肖特基整流二极管,这种管子属于共阴对管,内含两只相同的肖特基管,使用时仅用一只,另一只作备用管。
由C 10(2200p)和R 5(22k)构成吸收网络,用以限制储能电感L(40 H)在内部开关功率管关断瞬间产生的尖峰电压峰值及其上升速率,保护开关功率管及续流二极管不受损坏。
C 11~C 13(均为220 F/40V)为输出端滤波电容,相并联能使其等效电感大为降低。
R 6(4.7k)是复位输出端内部晶体管的集电极电阻。
输出端的电阻分压器由R 7和R 8构成,输出电压由下式确定:V 0=1+R 7R 85.1V 该电路设计为V I =35V,V 0根据R 7和R 8阻值可获得40V 以下的输出电压,输出电流I 0=10A 。
TP1~TP4为测试点,可用示波器分别观察复位输出、同步信号、误差电压、锯齿波电压的波形。
2.2 其他应用电路2.2.1 固定输出电路由L4970A 构成的5.1V/10A 固定输出开关电源电路如图3所示。
2.2.2 从0V 起调的可调输出电路能输出0~25V 、10A 的开关电源如图4所示,(下转第60页)荧光寿命得到所测温度值。
2 信号处理光电二极管感应的光辐射信号经过光电转换、信号放大、线性化处理、A/D 转换、微机处理后给出待测温度。
为了实现多点测量,加入多路开关,通过微机控制,选择所测点。
如图2所示。
图2 信号处理原理框图由于光纤给出的输出光强是非线性的指数信号,这种非线性关系,在温度数字化测量中,加进线性化装置进行线性补偿。
这里选用模拟线性化,采用折线逼近方案,即用连续有限折线代替曲线的直线化方式。
其特点是技术简单,精度取决于折线段的多少。
3 测试方法3.1 熔炼过程中的探头设置在熔炼过程中,金属液体始终处于流动状态;可以认为在这个温度场中,金属液体各处的温度基本一致。
将探头放置于溶液表面下10cm 左右处,通过热辐射测出溶液温度。
3.2 在热处理加热炉系统中的探头设置在加热炉中,被处理的工件与炉壁进行热交换。
辐射换热量表示为Q 12=C 0F 1T 11004- 21F 2F 1T 21004/1 1+ 211 2-1 [W](3)其中T 1、T 2、F 1、F 2为工件与炉壁的温度和表面积,1、 2分别为工件和炉壁的黑度, 21为角系数。
当热平衡时候,T 1=T 2,Q 12=0。
两者之间没有了热交换,这时候就可以测出工件的温度。
将探头安置于炉壁,外接光纤测出工件的加热温度。
3.3 凝固过程中的温度测量铸件在凝固过程中,它的内温度场为不稳定温度场。
在铸件截面上某一点,不同时刻,温度是不同的;在同一瞬间,铸件截面上各点的温度也不同。
其温度场是坐标(x ,y ,z )和时间t 的函数T =(x ,y ,z ,t)为了测出铸件在凝固过程的温度场,研究温度场和等温面的变化,进一步进行仿真模拟,提高产品质量和成品率,有必要对凝固过程进行多点测量。
光纤温度传感器能够快速响应温度变化,测量精度高,可以准确的反映温度场的情况。
在测量中,将探头安置于所测点,通过微机来观察和描绘温度场。
3.4 光纤连接为了使光通道的可拆性成为可能,便于多点测量,为测试提供便利的测试接口,同时尽可能的降低连接过程中的光损耗,在光纤接口处采用可以拔插的光纤连接器,实现从光源到光纤、光纤到光纤以及光纤到探测器之间的光耦合。
考虑到在热加工环境下使用,光纤连接器必须可靠、坚固耐用、可维修、插入损耗小等因素,采用SC 型单芯光纤连接器。
这种连接器的法兰盘中有卡簧,接口是矩形结构,在插入中很容易对准,适宜于高密度安装,提高了操作性、损耗的稳定性以及封装密度。
在连接中还可以采用小型封装连接器SFF,使在较小的空间内使用成为可能。
4 结论在熔炼炉的加热过程中,用铂铑热电偶和光纤高温探头对同一个温区进行测试;在整个温度区域的测试过程中,对比测试结果,光纤高温探头与铂铑热电偶测试结果基本相符。
光纤高温传感器的使用寿命长,重复性好,性能价格比高,完全可以在生产中替代铂铑热电偶,目前已经部分应用于生产过程中。
参考文献:[1]安毓英,曾小东.光学传感与测量[M].北京:电子工业出版社,2001.202-204.[2]沈永行.从室温到1800 全程测温的蓝宝石单晶光纤温度传感器[J].光学学报,2000,20(1).[3]叶林华,沈永行.蓝宝石光纤高温传感技术研究[J].浙江大学学报(自然科学版),1997,31(5).[4]马天,黄勇,杨金龙.光纤连接器[J].光学技术,2002,(3).(许雪军编发)(上接第56页)这里巧妙地利用一片三端集成稳压器7905提供的-5V电压,将L4970A 的GND 端电位拉成-5V,V 0也就从原来的5.1~30V 变成0~25V 。
