少开关稳压电路

开关调节器。

开关调节器的工作原理是从输入源中提取少量能量，然后逐步将其传输到输出。这项任务是通过使用一个电子开关（以预定频率工作）来实现的，该开关的工作原理类似于输入能源和输出能源之间的一个门。该栅极控制传输到输出负载的电荷量。开关调节器的输出电压取决于开关保持闭合的时间。如果开关的关断时间较长，则传输到输出负载的能量将较少，因此平均输出电压将较低。如果开关的关闭时间短，则更多的能量将转移到输出负载，从而产生更好的平均输出电压。基本开关调节器的示意图如下所示。

当开关S1闭合时，电容器Cout充电，当开关S1断开时，Cout通过负载放电。S1的占空比确定有多少能量传输到输出负载。简单地说，电容器Cout充当滤波器，将开关的脉冲波形转换为稳定的电压。输出电压始终是输入电压和开关占空比的函数。

实际开关调节器的原理图如上图所示。该电路有两个附加元件，一个肖特基二极管D1和一个电感器L1。这两个元件几乎存在于所有开关调节器电路中，它们极大地提高了电路的性能。让我们看看二极管和电感器如何改善调节器电路的性能。

当开关S1闭合时，电感器L1通过产生相反的电磁场来对抗上升的电流，这使得二极管D1反向偏置，其行为类似于开路开关。当开关S1断开时，电感器L1中感应的电磁场将放电，从而产生反极性电流。这使得二极管D1正向偏置，并且它将保持在导通阶段，直到电感器中的磁场变为零。简单地说，这个动作类似于输出电容器的充电和放电。因此，电感和二极管的组合效应提高了输出电容的滤波能力，从而提高了电路效率。

基于uA78S40的开关调节器。

这里有两个开关电压调节器电路使用uA78S40 IC从半导体上。第一种是降压变换器，第二种是逆变变换器。

uA78S40是一款开关稳压IC，可用于各种应用。uA78S40是一种集成开关稳压电路，内置温度补偿电压参考电路，占空比控制振荡器，高容量开关元件，独立运算放大器和独立二极管。当电压超过40V或输出电流超过1.5A时，必须使用外接开关晶体管。uA78S40具有温度范围宽、输出电压可调(1.5V ~ 40V)、输出峰值电流1.5A、80dB负载调节、80dB线路调节、电源电压范围宽(2.5V ~ 40V)、待机电流极低等特点。该集成电路的应用包括升压变换器、降压变换器、逆变变换器等。uA78S40是一个16引脚DIP塑料包装。

降压变换电路。

上面所示的电路是使用uA78S40的开关降压转换器。输入电压为25V DC，输出电压为5V@500mA。Ct是内部振荡器的定时电容器，C3是输入滤波电容器。C3的额定值必须高于25V，C2的额定值可以高于10V。瞬时输出电压（即输出电容器Cc上的电压）使用由R1和R2组成的电阻网络反馈至内部运算放大器的反相输入。R2和R1可用于设置输出电压。使用外部整流二极管D1可提高电路的整体效率。如果需要使用IC的内部二极管而不是D1，则省略D1并恢复虚线显示的轨迹。

逆变变换电路。

逆变变换器是一种将给定输入电压的极性反转的电路。例如，如果在逆变转换器的输入端施加5V DC，则输出电压将为-5V DC。上图显示了使用uA78S40的15V逆变转换器电路。Ct（在电路C1中）是ICs内部振荡器的定时电容器，C3是输入滤波电容器，C2是输出滤波电容器。C2和C3的额定电压必须至少为25V。电阻器R1和R2形成反馈网络，将一部分输出电压反馈至Ics内部比较器的非反相输入。R2和R1可用于设置输出电压。晶体管Q1是外部开关晶体管。内部驱动器和开关晶体管的集电极端子短路，并通过电阻器R3连接到外部开关晶体管的基极。

笔记。

• uA78S40必须安装在支架上。
• uA78S40的峰值输出电流为1.5A。
• 1N5822是一个3A肖特基二极管。不要用普通PN结二极管代替它。
• 对于降压转换器，Vout=1.25（1+（R2/R1））。
• 对于逆变转换器，Vout=（1.25R2）/（R1）。

开关调节器与线性调节器。

线性稳压器的控制元件是在其有源区内工作的有源器件（BJT或FET）。在线性稳压器中，输入电压和输出电压之间的差异通过控制元件散热。这会降低电源效率。控制元件需要更大的散热器。

对于开关调节器，作为电子开关（晶体管或晶闸管）的控制元件只有两种状态，即ON（完全导通）或OFF（完全断开）。这意味着在开关元件上不会浪费电源，从而提高了电源效率。一个设计良好的开关调节器可以有高达85%的效率。控制元件需要更小的散热器。

很少有更多的开关稳压电路，你可能会发现有趣的。

使用LM5007的10V开关调节器：LM5007是一款集成降压调节器IC，效率高且成本低。该电路在12至72V DC的输入电压范围内产生10V DC输出。

使用LM2678的5V降压稳压器：降压调节器产生的输出电压低于输入电压。该电路是围绕国产半导体汽车LM2678集成电路构建的。输入电压范围为8至40V，输出为5V DC。

使用LM1578 A的开关调节器：使用国家半导体公司的LM1578A调节器IC设计的简单开关调节器电路。该IC非常灵活，可在降压、升压或逆变模式下工作。

12V升压调节器电路：升压转换器是产生高于输入电压的输出电压的电路。该电路将5V DC转换为12V DC。LM2698是该电路的核心，该电路是由国家半导体公司生产的升压转换器IC。