開關電源的應用實例

這一節我們講幾個實例來分析開關電源的應用，這里我們以常見的LM2596開關電源芯片為例講解。

1)LM2596的基本電路

LM2596的內部原理框圖如下：

可以看到：控制部分是由基準電壓源、比較放大器GM、三角波發生器、比較器等組成;芯片內部集成了3A的調整管;這幾個部分的和上一節我們講的開關電源基本結構是類似的。

此外它內部還有一些緩沖、保護功能;使能功能，可以方便地由外部信號關斷。

它需要外接續流二極管、電感、電容、反饋電阻才能形成基本的電路，基本應用電路如下圖所示：

圖中是固定輸出的LM2596，將輸出端(output)直接接到反饋端(FB)即可。

如果是可調輸出的LM2596，需要將輸出端使用電阻分壓后，連接到反饋端，如下圖：

此時輸出電壓為Vout = 1.23V * R2/(R2+R3) 。

因為LM2596內部的參考電壓為1.23V，可調輸出的LM2596是將反饋端電壓與內部基準源電壓直接比較去控制輸出的，所以外部Vout經兩個電阻分壓后，得到1.23V時電路能達到穩定。

2)作為恒流源驅動負載

有些負載需要恒流源驅動，如LED燈，尤其是照明用的高亮LED燈帶，一般是多個大功率的LED串聯，此時適用于用恒流源去驅動，如下圖所示，是利用LM2596設計的恒流源驅動多個LED的電路：

圖中將多個LED和一個電阻串聯后作為負載，電阻上的電壓作為反饋電壓連到FB。在中間串聯一個或多個LED，都可以保持電流穩定，只要保證Vin高于LED和電阻上的電壓之和1~2V(這種連接方式只能降壓)。

該電路分析如下：假設使用的的是可調輸出的LM2596，則要求FB引腳的電壓為1.23V才能穩定，所以Vout電壓為1.23V，只要調節RL3的阻值，就可以調整流過LED的電流，圖中的參數可以計算出電流為I=1.23V/12.3Ω=0.1A。

3)可調輸出電源

簡單的可調輸出電源，可以使用前面描述的這個圖，將R3換成可調電阻器，就能調整輸出電壓：

這個電路雖然簡單，但是它是通過改變電阻來調節輸出電壓的，應用場合有限。

另一種實現方式，是如下圖這樣設計：

這個電路可以使用外部電壓Vc來控制輸出電壓Vout。

分析過程如下：因為FB反饋引腳上的電壓要為1.23V電路才能穩定，所以Vf=1.23V;

因為運放的虛短特性Vp=Vn，所以有：

Vout*R5/(R5+R6) = (Vc-Vf)*R3/(R3+R4)+Vf

由于圖中的參數取的是R5=R6，R3=R4，所以代入后，可以得到Vout/2=(Vf+Vc)/2;

再把Vf的值代入，可以得到Vout = Vc+1.23V。

使用電壓Vc去控制Vout，比改變電阻值去控制輸出有很多優勢，比如，可以結合DA(數模轉換器)來實現一個數控電源;也可以將Vc作為弱信號的輸入，而Vout作為功率放大后的輸出，這其實是一種D類功放的實現方法。

4)PCB布局布線的要求

開關電源的布局布線對電源輸出的紋波有很大影響，一般要求輸入電容靠近電源芯片的輸入引腳，續流二極管靠近輸出引腳，反饋回路遠離電感，使用單點接地，并加粗地線并使用單點接地，加粗輸出電容正負端的連線等等。

如數據手冊中的示意圖和PCB布局布線參考：

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