摘 要：本文給出了一種新型大功率可調開關電源的設計方案。采用Buck 型開關電源拓撲，以帶單路PWM 輸出和電流電壓反饋檢測MC33060 為控制IC，配以雙路輸出IR2110 驅動芯片，設計了一種可調高電壓大功率的開關電源，有效解決了普通開關電源在非隔離拓撲結構下輸出電壓和功率不能達到很高的限制，并帶有過流保護等電路。文中以MC33060 的應用為基礎介紹了可調開關電源設計的方法，然后詳細講解了本系統(tǒng)的組成以及各個部分的作用，文章最后總結了該系統(tǒng)的特點。

　　1.引言

　　開關電源作為線性穩(wěn)壓電源的一種替代物出現(xiàn)，其應用與實現(xiàn)日益成熟。而集成化技術使電子設備向小型化、智能化方向發(fā)展，新型電子設備要求開關電源有更小的體積和更低的噪聲干擾，以便實現(xiàn)集成一體化。對中小功率開關電源來說是實現(xiàn)單片集成化，但在大功率應用領域，因其功率損耗過大，很難做成單片集成，不得不根據(jù)其拓撲結構在保證電源各項參數(shù)的同時盡量縮小系統(tǒng)體積。

　　2.典型開關電源設計

　　開關電源一般由脈沖寬度調制（PWM，Pulse Width Modulation）控制IC（Integrated Circuit）和功率器件（功率MOSFET 或IGBT）構成，且符合三個條件：開關（器件工作在開關非線性狀態(tài)）、高頻（器件工作在高頻非接近上頻的低頻）和直流（電源輸出是直流而不是交流）。

　　2.1 控制IC

　　以MC33060 為例介紹控制IC。

　　MC33060 是由安森美（ON Semi）半導體公司生產(chǎn)的一種性能優(yōu)良的電壓驅動型脈寬調制器件，采用固定頻率的單端輸出，能工作在-40℃至85℃。其內部結構如圖1 所示［1］，主要特征如下：

　　1） 集成了全部的脈寬調制電路；

　　2） 內置線性鋸齒波振蕩器，外置元件僅一個電阻一個電容；

　　3） 內置誤差放大器；

　　4） 內置 5V 參考電壓，1.5%的精度；

　　5） 可調整死區(qū)控制；

　　6） 內置晶體管提供200mA 的驅動能力；

　　7） 欠壓鎖定保護；

　　圖1 MC33060 內部結構圖

　　其工作原理簡述：MC33060 是一個固定頻率的脈沖寬度調制電路，內置線性鋸齒波振蕩器，振蕩頻率可通過外部的一個電阻和一個電容進行調節(jié)，其振蕩頻率如（2-1）式：

　　輸出脈沖的寬度是通過電容CT 上的正極性鋸齒波電壓與另外兩個控制信號進行比較來實現(xiàn)。功率管Q1 的輸出受控于或非門，即只有在鋸齒波電壓大于控制信號期間輸出才有效。

　　當控制信號增大時，輸出脈沖的寬度將減小，具體時序參見如下圖2.

　　圖 2 MC33060 時序圖

　　控制信號由集成電路外部輸入，一路送至死區(qū)時間比較器，一路送往誤差放大器的輸入端。死區(qū)時間比較器具有120mV 的輸入補償電壓，它限制了最小輸出死區(qū)時間約等于鋸齒波周期的4%，即輸出驅動的最大占空比為96%.當把死區(qū)時間控制輸入端接上固定的電壓（范圍在0-3.3V）即能在輸出脈沖上產(chǎn)生附加的死區(qū)時間。脈沖寬度調制比較器為誤差放大器調節(jié)輸出脈寬提供了一個手段：當反饋電壓從0.5V 變化到3.5V 時，輸出的脈沖寬度從被死區(qū)確定的最大導通百分比時間下降到零。兩個誤差放大器具有從-0.3V 到（Vcc-2.0）的共模輸入范圍，這可從電源的輸出電壓和電流察覺得到。誤差放大器的輸出端常處于高電平，它與脈沖寬度調制器的反相輸入端進行“或”運算，正是這種電路結構，放大器只需最小的輸出即可支配控制回路。