L4960L4962 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.

　　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.

　　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.

　　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.

　　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.