L4960/4962单片集成开关电源

Ｌ４９６０／４９６２是ＳＴ公司生产的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。 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。 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 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 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 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。