L4970A大功率单片集成开关电源原理与使用

L4970A系列大功率单片集成开关电源是ST公司继L4960系列之后推出的第二代产品。电路的特点是：采用DMOS开关功率管、混合式CMOS/双极型晶体管等集成电路制造新工艺研制而成;输出电压在5.1V～40V范围内继续可调;通过自举电容可获得大电流输出;利用掉电复位电路能实时地向微机发出信号，监视系统电源的工作状态。

1工作原理

L4970A的原理框图如图1所示(注：引脚序号适用于L4970A/4975A/4977A)。其内部功能电路紧要包括基准电压源，锯齿波发生器，内置40kHz振荡器，欠压测试与过热保护电路，误差放大器，比较器，pWM锁存器，或非门，触发器(由两级或门构成),驱动级，DMOS开关功率管，限流比较器，软启动电路，掉电复位电路。其中内部基准电压源能输出两路基准电压，一路是VREF=5.1V,供设定输出电压V0值用;另一路为VSTART=12V,它与自举电路相配合，可将驱动级的电源电压提升12V。误差放大器的开环电压增益AVO>60dB,电源电压抑制比pMRR=80dB,输入失调电压为2mV。

图1L4970A原理框图

1.1L4970A系列的导通阈值电压

导通阈值电压VON=11V,并有1V的滞回电压。为保证芯片能可靠工作，要求最低输入电压VL>11V,一般取VImin15V。为了给DMOS开关功率管供应足够大的驱动电压，采用了自举升压方式。利用内部的12V基准电压源将自举电容Cb充电到12V,重叠到驱动级电源上，使之提升到(VI+12V)。DMOS功率管的开关时间为50ns,能在200kHz高频下正常工作，其峰值驱动电流约为0.5A。

1.2pWM控制环路

pWM控制环路的工作原理是：首先把反馈输入电压与5.1V基准电压进行比较，出现误差电压Vr;再将Vr与锯齿波电压VJ作比较，获得固定频率的脉冲调制信号，经驱动级驱动DMOS功率管，最后利用由L、VD、C构成的降压式输出电路，得到稳定的输出电压。图1中，将同步输入信号加到锯齿波发生器上，目的是供应一个前馈信号，使器件在很宽的输入电压范围内具有良好的稳压性能。下面重点解析限流电路及复位和掉电电路的工作原理。软启动电路的原理与L4960完全相同。

1.3限流保护电路

限流保护电路由限流取样电阻RS(芯片内部的金属丝电阻)和限流比较器所组成。当输出电流超过最大限流值ISM(L4970A为13A)时，限流比较器就输出高电平，将触发器置1,再经过或非门变成低电平，使驱动级和DMOS功率管截止。仅当内部40kHz振荡器的时钟脉冲CL1来到时，才能把触发器置O,DMOS管重新导通。发生过载后，保护电路可使L4970A系列保持恒定的电流输出，并且把开关频率从正常时的200kHz降至40kHz,保护芯片不受损坏。

1.4掉电复位电路

L4970A系列的导通阈值电压VON=11V,也是输入电压的最小极限值;关断阈值电压VOFF=10V。利用接在VI端、复位输入端和GND之间的电阻分压器，可以设定复位输入端的电压阈值电压VRH,使VRH=5V,并且由它来决定输入电压阈值VIL。通常上电后当VI升至VIL时，复位输出端需经过一段延迟时间才变成高电平，延迟时间由Cd来设定。当输入端发生掉电故障且VI降至VOFF时，复位输出端立即变成低电平。另外，当输出端发生掉电故障(包括瞬间电压跌落故障),并且V0

声明： 本站所发布文章部分图片和内容自于互联网，如有侵权请联系删除