1引言開關電源以其體積小、重量輕、變換效率高被廣泛應用于電子設備中。其電路拓撲有多種形式,無工頻變壓器的開關電源最具吸引力,但這種電源只適用于輸出電壓固定或變化范圍不大的場合,而不適和要求輸出電壓幅度變化很大或持續可調的場合。利用單片式開關穩壓器LM2576-ADJ替代線性穩壓器構成串聯開關式穩壓電源,在電路中只需新增續流二極管和儲能電感等幾只元器件,使電路更加簡潔,除具有線性電源寬范圍持續可調的優點外,同時使電源效率得到了大幅度提高,在負載較輕時,不加散熱器也能正常工作,又使整機的重量和體積有所減少。

2LM2576-ADJ簡介LM2576-ADJ美國NS公司生產的單片降壓式開關穩壓器,由振蕩器、取樣放大器、比較器、pWM調制器、功率開關等部分組成。采用TO-220封裝,僅有5只管腳,外形和塑封晶體管差不多。其功能框圖及引腳排列如圖1、圖2所示。

圖1LM2576功能框圖

圖2LM2576引腳排列

LM2576-ADJ是輸出電壓可調型,其技術參數為:輸入電壓3.5～40V;輸出電壓1.23～37V;輸出電流3A;振蕩器固定頻率52kHz;TTL關閉能力及低功率備用狀態;具有熱關閉和限流保護功能。其典型應用電路如圖3所示(輸出電壓持續可調),當直流輸出端直接接于控制端4腳時,可輸出固定電壓。LM2576系列產品是現流行的三端線性調整器的替代品。

圖3LM2576-ADJ典型應用電路

3LM2576-ADJ構成單片開關電源

3.1工作原理交流電經電源變壓器隔離降壓再經橋式整流濾波后,加到LM2576-ADJ輸入端1腳。穩壓器控制端4腳接于電位器W和電阻R組成的分壓電路上,改變W即可改變分壓比,就能調節其輸出電壓大小。Vo=UREF(1+W/R),其中UREF為穩壓器取樣電路基準電壓為1.23V。C1輸入端濾波電容,C2、C3輸出端濾波電容如圖4所示。

圖4高效率輸出持續可調穩壓電源

3.2器件選擇C1的選擇原則可按IOM×1000uF/A相關經驗公式進行估算,即每輸出1A電流就對應于1000uF的電容量,耐壓為63V即可。續流二極管D的選擇,正向額定電流必須大于負載電流,耐壓值必須大于輸入電壓。

貯能電感的計算,按公式計算。其中Vi為LM2576-ADJ輸入不穩定的直流,Iomin為開關穩定器輸出電流的最小值,f開關管工作頻率。

輸出端濾波電容的計算,按公式計算。其中△Vo為開關穩定器輸出電壓紋波分量。

3.3使用注意事項(1)當輸出電壓較低時,其輸出脈寬很窄,占空比很小,將新增輸出電壓的紋波系數。因此,變壓器次級宜采取高低壓抽頭。(2)信號地與功率地必須分開布置,因為功率地線上流過大電流在印制板上形成壓降若被引入信號端,經過開關穩壓器反映到輸出端,將影響穩壓性能。(3)使用中應防止輸出端短路,尤其是當輸出電壓較高、輸出電流較大時,有可能造成開關穩壓器損壞。