高效DC—DC变换器的应用

所谓DC—DC变换器即直流——直流电压变换器。CW4960／4962／4964／296系列直流变换器集成电路，是北京半导体器件五厂引进生产的。国外对应型号为L4960／4962／4964／296。这种系列电路电于将功率开关晶体管集成在芯片内部，所以只需少量外接元器件，便可组成一个完善的直流降压式开关电源。芯片内设有过流、过热保护，输出电压可调，变换效率达80％，功能齐全、结构简单、使用方便、应用范围广。例如工作中常常需要把直流12～24V电压降低为5V，提供给仪器设备或电路使用。设输入电压V\(_{i}\)=24V，输出电压Vo=5V，输出电流I\(_{o}\)=2A，输出功率po=10W，如果采用一般三端线性集成稳压器时，输入功率p\(_{i}\)=48W，在调整管上消耗的功率为48W－10W=38W。这些功率将变为热量消耗掉，其效率为20％左右。若采用CW4960变换器，由于该集成电路效率高达80％左右，在同样的输出电压与电流情况下，要求其输入功率Pi为12W即可。CW4960系列电路的基本参数列于附表，供读者选用器件时参考。

图1是CW4960外形及管脚排列图。

图2是CW4962外形及管脚排列图。图3是基本应用电路。CW4960系列电路的工作原理为串联开关降压式，其内部电路由5V精密电压基准，误差放大器、振荡器、比较器以及功率开关管组成，内部还含有软启动、过流、过热保护等电路。高速开关功率管在振荡器确定的频率下工作，将输入的直流电压V\(_{i}\)斩成方波，再输出到电路外边的滤波器后成直流电压。由于开关管工作时的占空比是受误差放大器、比较器控制，所以经过滤波后的直流电压便是变换后的电压。

下面以CW4960电路为例，介绍有关元器件的选用。⑤脚为定时电容C\(_{T}\)、定时电阻RT端，调整其数值，使电路工作在80～100kHz即可，用示波器可以看到振荡器的锯齿波形。③脚为误差放大器的补偿端。⑥脚为软启动端，一般软启动电容取2.2～4.7μF的电解电容器。②脚为调压取样端。⑦脚为电压输出端，它外接滤波电感L、电容C以及续流二极管VD。⑦脚送出的是幅度为V\(_{i}\)的方波，方波频率由RT、C\(_{T}\)确定，方波宽度由Vi、V\(_{o}\)、Io几个因素决定。对于这种串联开关式电路，电感L、二极管VD的选择是很重要的。其中VD选肖特基二极管或超快恢复二极管比较合适。电感L建议采用FeHiMo磁环来绕制。电感量约为300μH。①脚的滤波电容，在许多情况下也是必须的。为了减小输出电压的纹波，最好选用低阻抗、高频电解电容器多个并联使用。R4用来调整输出电压大小。只要元器件选择合适，变换器组装后，可以免去调试。

图4给出了CW296的外形、管脚排列示意图。CW4964外形与CW296相同，管脚排列除①、④、为空脚以外，其余各脚排列名称与CW296相同。

图5是基本应用电路。CW4964／296与4960／4962相比除输出电流较大外，还增加了限制输入电流和过压保护功能。⑥脚为抑制输入端。当这里输入逻辑高电平时，CW296停止工作，此功能不用时要将此脚法地。⑦脚为同步输入端，将多个CW296的⑦脚并连，而只保留一个器件R\(_{T}\)、CT网络，可使这些器件同步工作（不使用时一定要与脚短接）。、、脚是为配合微型计算机而设置的重置电路（或叫复位电路），其中脚是定限为5V的重置输入端，它可以检测输入或输出电压的下降。当被检测电压经分压后略低于5V时，脚重置输出端将输出一个经过延迟的低电平信号（正常时为高电平），延迟时间由脚的重置延迟电容的大小决定。

上述三个功能是CW4964／296共有的，还有两个功能是CW296独有，如④脚输入限流功能，在该脚对地接一只电阻，便可以限制器件的输入电流。例如电阻为33kΩ时，I\(_{o}\)＜3A（④脚开路时限流为5A）。①脚为过压保护输入端，当此端电压高出基准电压5V±20％时，保护电路动作，脚输出信号触发可控硅，使输出端对地短路，防止输出过电压，可控硅的短路电流由④脚的过流定限决定。

当电路输出电流越过4A时，可以在CW4962的基本配置上增加一只高速功率开关三极管，来满足扩展其输出电流的要求，图6是输出电流达10A的应用电路（扩流部分的电路）。图中的T\(_{1}\)为电流互感器，过电流信号通过倍压整流检出，启动三极管VT2（软启动端脚接地时，CW4962停止输出电流），以限制稳压器的平均工作电流。同样，CW4960／4964／296也可以用这种方法来扩展电流。

上述是CW4960／4962／4964／296电路的基本性能和使用方法，通过灵活的运用，它还可以实现更多的功能，例如从0V起调的稳压器、双电压输出稳压器和升压变换器等等。有兴趣的读者可以阅读《北京半导体器件五厂集成开关稳压器应用手册》，以便做更详细的了解。（王允和 刘胜利）