反激式开关稳压器
随着电气电子技术的飞速发展，开关电源以其轻量、小型和高效等特点，被广泛地应用于各种电子设备和系统中，其性能的优劣直接关系到整个系统功能的能否实现。其中反激式开关电源以其体积小巧，设计简单等优势，在小功率场合中备受亲睐。近年来，为了实现更小的体积和更高的效率，开关电源的工作频率有了很大的提高。高工作频率能够减小外围使用的电感和电容，从而减少系统的体积。
本文对反激式开关电源进行了一定的研究，设计了一款电流模式开关稳压器，无需借助变压器第三绕组或光隔离器来实现稳压。具有电阻可编程输出电压，可选负载补偿等特色。 M000104
关键词：电流模式 开关电源 反激式稳压器
Flyback switching regulator
With the development of electronic technology, the switching power supply is widely used in various electrical equipment and systems due to its features of light weight, small-scale and high efficiency. Its performance is directly related to the realization of the function of the system. Flyback switching power supply appears in small power situation frequently with the advantage of small size, simple design and others. In recent years, the frequency of switching power supply is improving greatly to realize higher efficiency and smaller size. Higher frequency allows smaller outside inductance and capacity , so the scale of whole system can be tinier.
The paper do some research on flyback switching power supply and design a current mode switching regulator without transformer “Third Winding” or optoisolator. It also has feature of optional load compensation and resistor programmable output voltage.
Key Words: Current mode Switching power supply Flyback regulator
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1.绪论 1
1.1开关电源的发展背景及意义 1
1.2开关电源的现状及发展趋势 1
2.反激式开关电源的理论基础 3
2.1 Buck电路 3
2.1.1 Buck电路原理图 3
2.1.2 Buck电路的工作原理 3
2.1.3 Buck电路的特点 4
2.2 Boost电路 4
2.2.1 Boost电路原理图 4
2.2.2 Boost电路的工作原理 4
2.2.3 Boost电路特点 5
2.3 Buck-boost电路 6
2.3.1 Buck-boost电路原理图 6
2.3.2 Buck-boost电路的工作原理 6
2.4反激电路 7
2.4.1 反激电路原理图 7
2.4.2反激电路的工作原理 7
2.4.3反激电路的特点 8
3.芯片内部模块电路的设计 9
3.1带隙基准源电压源（Bandgap） 9
3.1.1带隙基准电压源的作用 9
3.1.2带隙基准电压源原理图 9
3.1.3带隙基准电压源原理分析 9
3.1.4带隙基准电压源仿真波形 10
3.2线性稳压源（LDO） 11
3.2.1线性稳压源的作用 11
3.2.2线性稳压源原理图 11
3.3.3线性稳压源原理分析 11
3.2.4线性稳压源仿真波形 12
3.3电流比较器 12
3.3.1电流比较器的作用 12
3.3.2电流比较器原理图 13
3.3.3电流比较器原理分析 13
3.3.4电流比较器仿真波形 13
3.4误差放大器 14
3.4.1误差放大器的作用 14
3.4.2误差放大器常用术语 14
3.4.3误差放大器原理图 15
3.4.4误差放大器原理分析 15
3.4.5误差放大器仿真波形 15
3.5振荡器 16
3.5.1振荡器的作用 16
3.5.2振荡器原理图 16
3.5.3振荡器原理分析 16
3.5.4振荡器仿真波形 17
3.6逻辑电路 17
3.6.1 逻辑电路原理图 17
3.6.2逻辑电路原理分析 18
3.6.3逻辑电路仿真波形 18
3.7驱动电路 18
4.芯片仿真电路搭建及分析 19
4.1 LT-spice软件介绍 19
4.2整体框图 20
4.3应用电路及仿真波形 20
4.3.1应用电路 20
4.3.2仿真波形 21
5.总结与展望 22
6.参考文献 23
2.1 Buck电路
2.1.1 Buck电路原理图
图2-1 buck电路原理图
2.1.2 Buck电路的工作原理
Buck电路即为降压斩波电路。当控制脉冲信号使开关管Q1导通时，回路电流逐渐增加，V1向电感L1充磁，向电容C充电，同时为负载供电，此时二极管D1因反偏截止。经过时间以后，控制脉冲信号使开关管Q1截止，L1中的电流逐渐减小，L1中储存的磁场能量便通过二极管D1组成回路向负载R供电。当负载电压低于电容C两端的电压时，电容C便向负载放电。经过时间后，控制脉冲信号又使开关管Q1导通，重复上述过程。
若Q1具有理想的开关特性，其正向饱和管压降可以忽略，可以列出以下方程（D为控制信号的占空比；T为控制信号的周期；为二极管的正向压降）：
（1）
当开关管Q1导通时，对L1列写方程（1）：
（2）
当开关管Q1截止时，对L1列写方程（1）：
（3）
因： （4）
由方程式（2）（3）（4）解得：
若忽略的二极管的正向压降则：
（5）
由（5）式可知，输出电压V0与开关管的占空比D成正比，因此可以通过改变开关管的占空比调节输出电压VO。因占空比D总是小于1，所以总是小于，故称降压斩波电路，即buck电路。
2.1.3 Buck电路的特点
Buck电路只能实现降压，它可以工作在电流连续模式，也可以工作在电流非连续模式。Buck电路只有一路输出，不能用于多路输出模式。但buck电路简单，成本低廉，而且buck电路能把一个正的输入变换成一个负的输出。
2.2 Boost电路
2.2.1 Boost电路原理图
图2-2 boost电路原理图
2.2.2 Boost电路的工作原理
Boost电路即为升压斩波电路，当控制脉冲信号使开关管Q1导通时，电感L1内的电流逐渐增加，储存的磁场能量也逐渐增加，此时二极管D1反偏截止，电容C向负载供电。当控制脉冲信号使开关管Q1截止时，电感L1产生感应电动势阻碍电流的减小，感应电势的极性为下正上负，二极管D1正偏导通，电感L1为电容C充电，同时向负载供电。
只要适当选择电容，输出电压纹波可做得足够小，当要求纹波为，直流输出电流为是，由于在管子导通期间全部负载都由电容供电，因此电容选择取决于下式：
只要电容，输出电压的纹波
若开关管Q1具有理想的开关特性，其正向饱和管压降可以忽略，所以可以列出以下的方程（D为控制信号的占空比；T为控制信号的周期；为二极管的正向压降）：
（1）
当开关管Q1导通时，对L1列写方程（1）：
（2）
当开关管Q1导通时，对L1列写方程（1）：
（3）
因： （4）
由方程式（2）（3）（4）解得：
若忽略的正向压降则： （5）
由（5）式可知，当改变占空比D时，便可获取合适的输出电压。由于占空比D总是小于1，所以总是大于。Boost电路能将电压升高的原因是电感L1储能之后具有使电压泵升的作用，而电容C能将输出电压保持住。
2.2.3 Boost电路特点
boost电路相对简单，成本相对低，另外boost电路的输出电压总是高于输入电压，能够起到升压作用。 由于boost电路的转换效率比较低，所以电源电压的利用率比较低，一般用于小功率场合。 查看完整请+Q:351916072获取
本文对反激式开关电源进行了一定的研究，设计了一款电流模式开关稳压器，无需借助变压器第三绕组或光隔离器来实现稳压。具有电阻可编程输出电压，可选负载补偿等特色。 M000104
关键词：电流模式 开关电源 反激式稳压器
Flyback switching regulator
With the development of electronic technology, the switching power supply is widely used in various electrical equipment and systems due to its features of light weight, small-scale and high efficiency. Its performance is directly related to the realization of the function of the system. Flyback switching power supply appears in small power situation frequently with the advantage of small size, simple design and others. In recent years, the frequency of switching power supply is improving greatly to realize higher efficiency and smaller size. Higher frequency allows smaller outside inductance and capacity , so the scale of whole system can be tinier.
The paper do some research on flyback switching power supply and design a current mode switching regulator without transformer “Third Winding” or optoisolator. It also has feature of optional load compensation and resistor programmable output voltage.
Key Words: Current mode Switching power supply Flyback regulator
目 录 查看完整请+Q:351916072获取
1.绪论 1
1.1开关电源的发展背景及意义 1
1.2开关电源的现状及发展趋势 1
2.反激式开关电源的理论基础 3
2.1 Buck电路 3
2.1.1 Buck电路原理图 3
2.1.2 Buck电路的工作原理 3
2.1.3 Buck电路的特点 4
2.2 Boost电路 4
2.2.1 Boost电路原理图 4
2.2.2 Boost电路的工作原理 4
2.2.3 Boost电路特点 5
2.3 Buck-boost电路 6
2.3.1 Buck-boost电路原理图 6
2.3.2 Buck-boost电路的工作原理 6
2.4反激电路 7
2.4.1 反激电路原理图 7
2.4.2反激电路的工作原理 7
2.4.3反激电路的特点 8
3.芯片内部模块电路的设计 9
3.1带隙基准源电压源（Bandgap） 9
3.1.1带隙基准电压源的作用 9
3.1.2带隙基准电压源原理图 9
3.1.3带隙基准电压源原理分析 9
3.1.4带隙基准电压源仿真波形 10
3.2线性稳压源（LDO） 11
3.2.1线性稳压源的作用 11
3.2.2线性稳压源原理图 11
3.3.3线性稳压源原理分析 11
3.2.4线性稳压源仿真波形 12
3.3电流比较器 12
3.3.1电流比较器的作用 12
3.3.2电流比较器原理图 13
3.3.3电流比较器原理分析 13
3.3.4电流比较器仿真波形 13
3.4误差放大器 14
3.4.1误差放大器的作用 14
3.4.2误差放大器常用术语 14
3.4.3误差放大器原理图 15
3.4.4误差放大器原理分析 15
3.4.5误差放大器仿真波形 15
3.5振荡器 16
3.5.1振荡器的作用 16
3.5.2振荡器原理图 16
3.5.3振荡器原理分析 16
3.5.4振荡器仿真波形 17
3.6逻辑电路 17
3.6.1 逻辑电路原理图 17
3.6.2逻辑电路原理分析 18
3.6.3逻辑电路仿真波形 18
3.7驱动电路 18
4.芯片仿真电路搭建及分析 19
4.1 LT-spice软件介绍 19
4.2整体框图 20
4.3应用电路及仿真波形 20
4.3.1应用电路 20
4.3.2仿真波形 21
5.总结与展望 22
6.参考文献 23
2.1 Buck电路
2.1.1 Buck电路原理图
图2-1 buck电路原理图
2.1.2 Buck电路的工作原理
Buck电路即为降压斩波电路。当控制脉冲信号使开关管Q1导通时，回路电流逐渐增加，V1向电感L1充磁，向电容C充电，同时为负载供电，此时二极管D1因反偏截止。经过时间以后，控制脉冲信号使开关管Q1截止，L1中的电流逐渐减小，L1中储存的磁场能量便通过二极管D1组成回路向负载R供电。当负载电压低于电容C两端的电压时，电容C便向负载放电。经过时间后，控制脉冲信号又使开关管Q1导通，重复上述过程。
若Q1具有理想的开关特性，其正向饱和管压降可以忽略，可以列出以下方程（D为控制信号的占空比；T为控制信号的周期；为二极管的正向压降）：
（1）
当开关管Q1导通时，对L1列写方程（1）：
（2）
当开关管Q1截止时，对L1列写方程（1）：
（3）
因： （4）
由方程式（2）（3）（4）解得：
若忽略的二极管的正向压降则：
（5）
由（5）式可知，输出电压V0与开关管的占空比D成正比，因此可以通过改变开关管的占空比调节输出电压VO。因占空比D总是小于1，所以总是小于，故称降压斩波电路，即buck电路。
2.1.3 Buck电路的特点
Buck电路只能实现降压，它可以工作在电流连续模式，也可以工作在电流非连续模式。Buck电路只有一路输出，不能用于多路输出模式。但buck电路简单，成本低廉，而且buck电路能把一个正的输入变换成一个负的输出。
2.2 Boost电路
2.2.1 Boost电路原理图
图2-2 boost电路原理图
2.2.2 Boost电路的工作原理
Boost电路即为升压斩波电路，当控制脉冲信号使开关管Q1导通时，电感L1内的电流逐渐增加，储存的磁场能量也逐渐增加，此时二极管D1反偏截止，电容C向负载供电。当控制脉冲信号使开关管Q1截止时，电感L1产生感应电动势阻碍电流的减小，感应电势的极性为下正上负，二极管D1正偏导通，电感L1为电容C充电，同时向负载供电。
只要适当选择电容，输出电压纹波可做得足够小，当要求纹波为，直流输出电流为是，由于在管子导通期间全部负载都由电容供电，因此电容选择取决于下式：
只要电容，输出电压的纹波
若开关管Q1具有理想的开关特性，其正向饱和管压降可以忽略，所以可以列出以下的方程（D为控制信号的占空比；T为控制信号的周期；为二极管的正向压降）：
（1）
当开关管Q1导通时，对L1列写方程（1）：
（2）
当开关管Q1导通时，对L1列写方程（1）：
（3）
因： （4）
由方程式（2）（3）（4）解得：
若忽略的正向压降则： （5）
由（5）式可知，当改变占空比D时，便可获取合适的输出电压。由于占空比D总是小于1，所以总是大于。Boost电路能将电压升高的原因是电感L1储能之后具有使电压泵升的作用，而电容C能将输出电压保持住。
2.2.3 Boost电路特点
boost电路相对简单，成本相对低，另外boost电路的输出电压总是高于输入电压，能够起到升压作用。 由于boost电路的转换效率比较低，所以电源电压的利用率比较低，一般用于小功率场合。 查看完整请+Q:351916072获取
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