开关稳压集成电路电源

开关电源特点：转换效率高，超过85%的能量转换效率。而线性稳压电源一般低于50%。线性稳压电源在稳压电路的器件上会长产生热量导致能量损失。

开关电源和线性稳压电源许多方面类似。有两个独有的特点：储能电感器和非线性稳压电路。与之不同的还有：线性稳压电压通过改变调整元件的电阻值来调整电压，而开关电源接入一个可调系统，通过控制调整元件开通和关断时间来调整电压。开/关脉冲是通过振荡器、误差放大器和脉宽调制器电路来控制的。如下图所示：

 

在开关调整元件接通器件，能量流经电感（能量存储在电感线圈磁场里）。当开关调整元件关断时，存储在电感里的能量直接通过二极管到滤波器和负载释放。取样电路（R2和R3）对输出电压进行取样且反馈到误差放大器的一个输入端。然后误差放大器（误差放大器是指用来放大“误差”信号的放大器，与其他放大器的区别主要在被处理信号类型不同。在控制环路中，误差放大器将误差信号（输出与参考之差）放大，以提高控制系统的灵敏度，提高调节精度（降低调节误差））将取样电压和参考电压（Vref）进行比较，若取样电压低于参考电压，误差放大器将提高它的输出控制电压，然后该控制电压送给脉宽调制器。如果取样电压超过参考电压，误差放大器将减少输出电压送给调制器。与此同时，振荡器提供稳定的一系列触发电压脉冲给脉宽调制器。调制器采用振荡器的脉冲和误差放大器的输出来产生开/关信号，送给开关调整元件的基极。经整形后的振荡器信号以矩形波表示，由输入误差电压决定调整器件的导通时间。如果误差电压低（意味着取样电压比要求的要高），注意此时图中误差放大器Vref接在正极，调制器送一个较短脉宽给控制元件。要是误差电压较高（意味着取样电压比要求的更低，脉宽调制器送一个较长的脉宽给控制元件。上图展示了振荡器、误差放大器和脉宽调制器输出波形之间的相互关系。

用频率和宽度均可改变的开关脉冲提供给开关稳压电源的调整器件，可以获得很高的转换效率，因此，开关电源比线性电源的效率更高，且关闭电源时的辐射更小。

降压型开关稳压电路（BUCK CONVERTER）：用于输出电压低于稳压集成电路的输入电压的应用场合。

当输出电压比输入电压低时，采用降压型稳压集成电路，见上图，当控制元件接通时，电感存储能量，并向负载提供电流且向滤波电容充电。当控制元件关闭时，存储在L的能量释放，既向负载提供电流又继续对CF充电——当控制元件关断且L放完电后，CF的能量用来供应负载电流。

升压型开关稳压电路（BOOST CONVERTER）

 

当要求输出电压比输入电压高时，可采用升压型开关电路，如上图，控制元件开通时，能量存储在电感中，被二极管隔离的负载由存储在CF中的能量供电，控制元件关断时，存储在L中的能量与输入电压相加，向负载供电，同时对CF充电——当控制元件关断且L中的能量释放尽时，CF的能量用来供应负载电流。

 变换型开关稳压电路

 

当需要输出电压与输入电压极性相反时，可采用反向型开关稳压电路。如上图，当控制元件接通时，能量存在L中，同时二极管将L和负载隔开，负载电流由CF提供，当控制元件关断时，存储在L中的能量向负载供电且对CF充电，形成负极性的VOUT。当控制元件关闭且电感放电结束时，CF向负载提供电流。反向开关电源稳压电路可以坐到升压型或降压型。

开关电源的小问题：由于开关稳压电路的脉冲开、关作用，开关电源的输出将包含一个小的开关脉动电压（一般在几十毫伏）。通常脉动电压不会造成太多问题（例如在数字集成电路中，200mv噪声容限不算大）。然而，如果电路不能很好地适应着脉动信号，就必须外加一个大电流的低通滤波器。

2018-12-2116:46:51