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1、单片开关式DC/DC电源变换器 L4978内含误差放大比较器、脉宽调制器、驱动器等电路,适宜构成高效、小体积的仪器仪表的开关电源。2.L4978芯片的特性及工作原理2.1 L4978芯片介绍 L4978是意法半导体有限公司生产的单片开关式稳压器，它采用8脚双列直插式DIP-8封装，外形与常见的运放4558相同，它的最大输出电流可达2A，最大输出功率400W，输入电压范围8-55V，输出电压调节范围3.3-50V，内部集成了3.3V基准电压源、锯齿波信号及时钟信号振荡器、误差放大器、脉宽调制器、功率输出级和各种保护电路，在芯片内部集成了一只N沟道DMOS功率开关管，其开关速度极快，可在高频下工作

2、。L4978的引脚排列图如图所示2.2 L4978芯片特性 单片开关式集成DC/DC电源变压器L4978是一种新型高效节能稳压电源，它内部集成了3.3V准基电压源、锯齿波信号及时钟信号振荡器、误差放大器、脉冲调制器、功率输出级和各种保护电路。L4978芯片输入电压的允许范围宽，消耗低。此芯片内还集成了高速DMOS功率开关管、专门驱动开关管以及软启动、禁用等功能，提高了电源的效率和系统安全性。2.3 L4978工作原理芯片4脚输出电压UO,经外接取样电阻 R3、R4分压后（见图3）,反馈至8脚的误差放大器反相端,与加在同相端的3.3V基准电压相比较, 得到误差电压Ur,由Ur的幅度控制PWM比较

3、器输出的脉冲宽度UPWM , 最后由功率放大器和降压电路,输出稳定直流电压。3. L4978开关电源电路 图3 L4978开关电源原理图电路原理如下：C1为输入滤波电容，C2为高频滤波电容，R1、C3是振荡电阻与振荡电容，C4为软启动电容，R2和C5构成误差放大器的频率补偿网络，C6是自举电容，VD为续流二极管，采用SB560的肖特基二极管。电感L为储能元件，可选用直径为22mm的高频磁环，用外径为10mm的高强度漆包线沿磁环的圆周方向均匀绕40T左右。电路工作时，功率脉冲调制信号从IC的14脚输出，在信号的正半周时，向负载供电，同时将电能储存在L和C7中，此时VD截止。在功率脉冲调制信号的负

4、半周，VD导通，储存在L中的电能就经过VD所构成的电路继续向负载供电，维持输出电压不变。芯片4脚输出电压U0，经外接取样电阻R3、R4分压后，反馈至8脚的误差放大器反相端，与加在同端的3.3V基准电压相比较，得到误差电压Ut，由Ut的幅度控制PWM比较器输出的脉冲宽度UPWM,最后由功率放大器和降压电路输出稳定直流电压。电阻R1和电容C3决定了系统的工作频率，L4978最高允许频率为500Hz。电阻R3和R4构成电压反馈回路，分压比决定输出电压的高低。R4的阻值为4.7K,调整R3的阻值，可改变输出电压。输出电压与R3阻值关系见下表V0/VR3/KR4/K3.34.75.12.71215161

5、82024304.L4978开关电源电路设计4.1整体分析步骤分析任务，准备资料。包括原理图分析，元器件资料准备，明确设计要求，例如散热要求、机械防护要求、电磁兼容性要求、电路板尺寸要求、特殊加工要求等；建立项目文件夹，明确保存路径；准备元器件。制作原理图。根据项目规模划分单元，确认是否需要制作层次原理图及其层次划分；4.2元器件清单元器件序号参数值元器件封装R120KAXIAL-0.4R2、R39.1KR44.7KC1、C7220uF/63VC20.22uFRB5-10.5C32.7nFRAD-0.2C4、C6100nFC522nFJP1VinJP2VoutD1SB560DIODE-0.7L

6、1126mHU1L4978DIP-84.3各元器件功能R3和R4：取样电阻，电路输出电压U0由R3和R4的分压比决定。C6：滤波电容，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。R1和C3：决定开关频率，其计算公式为:L1：电感，用来存储能量,储能电感L与所设计的UI、UO、f及纹波电流值IL,有关其计算公式为:5.电路图分析5.1电路图布局 元器件布局时，电流主回路（C1、U1、D1、L1、C7）及控制回路（R1、R2、R3、R4、C3、C4、C5、U1）主次应分明，且满足；布线，电流流向简洁流畅；控制回路要求从输出端单点接地；R2、C3振荡回路及R2、C5补偿回路尽量靠近U1（L4978）相应引

7、脚。5.2布线导线要求 由于这是一个开关电源电路，最高频率可达500kHz，为避免电磁干扰，L4978集成电路及其周围辅助元器件，要求单点接地；根据原理图将相应的元件摆放在L4978相应的位置，这样可以减少导线的长度，从而减少电路的损耗；地线的宽度为30mil适宜，输入输出线宽为23mil适宜，其他的线宽为20mil；同时采用实心铜敷铜，这样不仅美观，而且增加的电路的抗干扰的能力。5.3信号流向5.4输入信号和输出信号数据分析电路输出电压U0ut由取样电阻R3和R4的分压比决定，设输出电压为U0ut，取样反馈电压为UFB，则有关系式： ，则有 v。由式子可知，调节R4或R3就可以改变输出电压。

8、5.5输出电压范围经过多次的调整和测试的数据得出（如表1），我们选择输入电压为30V时，该电源的输出电压大小主要取决于8脚的电压和R3、R4的阻值有关，并且现选定R4为47K，R3为100K，通过（1）的计算可以得出输出电压为10.3V，实际测量电压为10.4V，由于电路和测量仪器存在一定的误差；并且通过多组数据的测量和计算，符合误差的范围。 表1，测量数据记录表（R4=47K）R3（K）2.2102247100Uout（V）3.453.6344.846.610.336.总结 根据基于L4978的开关电源电路的设计和元器件的选用,电路实现了小体积、多功能、高效率、低功耗、调节方便、应用灵活等特点。实验测试表明:该电路输入电压可在855V变化, 输出电流可达3A,最大输出功率80W, 输出纹波 34 mV,电源效率可达92%。这种电路不仅用于仪器仪表及测试系统的电源, 还可作为3.3V 供电的笔记本电脑的开关电源使用。