L296电源芯片在可控开关稳压电源的应用

 摘要：介绍L296电源芯片的工作原理、主要性能特点及管脚功能，通过L296电源芯片在可控开关电源的应用，制作了一个实验设备的开关电源实物，并对可控开关稳压电源进行测试，具有输出电压稳定和电流大的特点。
关键词：PWM技术；开关电源；可控
The Application of L296 Power Chip in Contorllable Switching Power Voltage Stabilization
DAI Shouchao
(Minxi Vocational & Technical College, Longyan Fujian 364021)
Abstract:The main performance characteristics of L296，Introduced the working principle of power chip and pin function，Switching power supply used in controlled by L296 power chip，Making the switch power supply a kind of experimental equipment，And the controllable switch power supply for testing, has stable output voltage and large current characteristics.
Keywords: PWM Technology；switch power supply；Controllable
1 引言
由于可控开关稳压电源和线性稳压电源相比，具有效率高、元件少和稳压特性好等优点，故在家电、计算机硬件、仪器仪表及其它工业领域中广泛应用，已经逐渐取代线性稳压电源和可控硅稳压电源的趋势。L296是一种新型的保护功能齐全的直接输出4A或扩流后10A的大电流单片脉宽调制(PWM)技术的开关稳压电源芯片，具有外围电路元件少、设计安装简单方便、工作稳定可靠，价格低廉，特别适用于厂矿企业电源电压易波动的移动通信交换电源系统和一些实验设备稳压电源系统。
2 L296电源芯片
2.1 L296引脚
L296电源芯[1]片集成了输出功率开关管、5.1V基准电压、PWM振荡器等元件，具有保护功能齐全、结构简单，外围元件少的优点，同时设置了重置电路输出端，禁止输入端，撬棍输入、输出端；输入电压范围宽，根据需要输入电压可在9～46V内确定；最大输出电流为4A，最大输出功率160W，输出电压可在5.1～40V范围内连续可调。其引脚排列如图1所示。表1为引脚说明。

图1 L296电源芯片引脚
表1 L296引脚说明
引脚 引脚说明 引脚 引脚说明
1 过压保护电路的输入端。当输出电压超过标称值20%时，触发外接晶闸管，以保护负载电路。若不用晶闸管，该脚应接地
9

频率补偿端。外接阻容网络,补偿误差放大器的频率特性

2 芯片稳压电压输出端V0 10 反馈输入端，接取样电路。直接接输出端时，输出电压固定为5.1V
3 待稳电压输入端VI 11 振荡器引出端，需外接阻容元件以决定振荡频率
4 限流保护输入端。此端开路时过载保护电流设定为5A，若对地接最小电阻33kΩ，过载保护电流设定为2.5A
12 重置输入端，一般接反馈输入端10
脚, 也可经电阻分压接输入电压Vi
5 软启动端，需外接软启动电容 13 重置延迟端，需外接延时电容
6 禁止输入端。接高电平时L296 停止工作，可用于手动或微处理器开关机控制, 也可用作外接专门的过流过压等保护输入端 14 重置输出端, (集电极开路输出)，稳压器正常工作时此端输出高电平
7 同步输入端，多个L296的7脚连在一起，可以实现同步工作 15 撬棍输出端，接晶闸管的门极
8 公共地(与散热板连通)

2.2工作原理与特点
图2为L296电源芯片控制原理框[2]，内部调整环主要由5.1V基准电压源、误差放大器、PWM调制器(包括锯齿波发生器和PWM 比较器)组成。首先将输出电压V0的取样值Vf与片内5.1V 基准电压进行比较，产生一个误差电压Vr，Vr与锯齿波电压Vj作比较，获得固定频率而脉宽随Vf大小变化的PWM信号，驱动输出功率管由2脚输出功率PWM信号，最后滤波降压输出得到稳定的输出电压V0。当V0增加，功率PWM信号脉宽变窄，即功率输出管导通时间变短，从而使V0变小；当V0比设定值小，功率PWM信号脉宽变宽，功率输出管导通时间变长，使V0升高，从而达到稳压的目的。

图2 L296电源芯片控制原理框图
3 L296电源芯片在可控开关稳压电源的应用
3.1 设计原理
图3为可控开关稳压电源控制原理框图[3]，主要由变压器、整流单元、滤波单元、控制单元和保护单元等组成。整流电路是通过整流桥对变压器输出的交流电压整流成脉动的直流电压，滤波电路是将脉动的直流电整成较平稳的直流电，控制电路是通过L296电源芯片控制输出脉宽频率从而调节输出电压。
交流电源输入先进行变压器降压，再经过整流滤波单元后输出比较平稳的直流电，然后再通过L296电源芯片对滤波整流后的电源进行PWM控制，得到可控的输出的直流电压。为了增大输出电流，L296的2脚输出端增加了一片大电流三极管使输出电流扩展到10A。同时电源芯片L296的内部设有强大的保护功能，如过压、过流、过热保护及软启动功能。

图3 可控开关稳压电源控制框图
3.2可控开关稳压电源控制电路
图4为实用可控开关稳压电源电路，实物如图5所示。该电路能向负载馈送的最大电流为10 A，稳定输出电压在5.1V～15V。环形变压器选用24V/200W，其主要外围电路包括频率和分压器设置，L296电源芯片的工作频率由R1和C3决定，一般R3取10KΩ，C3取2200pF。输出电压可由R4和R5组成的分压器设定，分压器R4和R5选择应满足R4/R5=(V0-5.1)/5.1，R5取值一般推荐为5.1kΩ，则可调电位器R4一般取20kΩ，续流二极管Dl的选用功耗最小且正向压降小开关频率高的肖特墓二极管。

图4 实用可控开关稳压电源电路

图5 可控开关稳压电源
3.3整机检测
首先通电前用万用表对整机检测，判断电路是否存在短路故障现象。整机通电后，检测整流单元，测得整流后的输出电压为28.9V，整流单元正常；然后对控制电路进行检测，根据L296电源芯片内基准电压为5.1V，若检测时L296的6脚接入高电平，测10脚电压为零。若6脚接低电平，测10脚的电压为5.1V，控制电路正常。同时调节R4电位器，使输出电压在5.1V到24V之间变化。最后接上可调负载，测试输出电压的稳定性。测试数据如表2。
表2 测试数据
负载（Ω） 12 8 6 4
交流输入电压（V） 24 24 24 24
输出电压（V） 12 12 11.9 11.8
输出电流（A） 1 1.5 2 2.9
4 结束语
由于基于L296电源芯片控制的可控开关稳压电源的输出电压连续可调，转换效率高，外围电路简单，并可根据需要设置一些保护功能，组成各种不同电压和不同功率输出的电源。这种电源特别适合煤矿小型程控交换机和一些实验设备的稳压电源系统。
[参考文献]
[1]吴冰.L296在矿用小型程控交换机电源中的应用[J].焦作工学院学报.2002.21(6):463-465
[2]孙继平.单片开关电源L296在矿用交换机中的应用[J].煤矿机电.2003.(4):3-5
[3]沙占友.新型特种集成电源及应用[M].北京:人民邮电出版社，1999，46-80