1 工作原理
L4970A 的原理框图如图1 所示（注：引脚序号适用于L4970A/ 4975A/ 4977A） 。其内部功能电路主要包括基准电压源，锯齿波发生器，内置40kHz 振荡器，欠压检测与过热保护电路，误差放大器，比较器，PWM锁存器， 或非门， 触发器（由两级或门构成） , 驱动级，DMOS 开关功率管， 限流比较器， 软启动电路， 掉电复位电路。其中内部基准电压源能输出两路基准电压，一路是VREF = 5. 1V ,供设定输出电压V0 值用；另一路为VSTART = 12V ,它与自举电路相配合，可将驱动级的电源电压提升12V。误差放大器的开环电压增益AVO> 60dB ,电源电压抑制比PMRR = 80dB ,输入失调电压为2mV。
图1 L4970A 原理框图
1. 1 L4970A 系列的导通阈值电压
导通阈值电压VON = 11V ,并有1V 的滞回电压。为保证芯片能可靠工作， 要求最低输入电压VL >11V ,一般取VImin15V。为了给DMOS 开关功率管提供足够大的驱动电压，采用了自举升压方式。利用内部的12V 基准电压源将自举电容Cb 充电到12V ,叠加到驱动级电源上，使之提升到（ VI + 12V） 。DMOS 功率管的开关时间为50ns ,能在200kHz 高频下正常工作，其峰值驱动电流约为0. 5A。
1. 2 PWM控制环路
PWM控制环路的工作原理是：首先把反馈输入电压与5. 1V 基准电压进行比较，产生误差电压Vr ;再将Vr 与锯齿波电压VJ 作比较，获得固定频率的脉冲调制信号，经驱动级驱动DMOS 功率管，最后利用由L 、VD、C 构成的降压式输出电路，得到稳定的输出电压。图1 中，将同步输入信号加到锯齿波发生器上，目的是提供一个前馈信号，使器件在很宽的输入电压范围内具有良好的稳压性能。下面重点介绍限流电路及复位和掉电电路的工作原理。软启动电路的原理与L4960 完全相同。
1. 4 掉电复位电路
L4970A 系列的导通阈值电压VON = 11V ,也是输入电压的最小极限值；关断阈值电压VOFF = 10V。利用接在VI 端、复位输入端和GND 之间的电阻分压器，可以设定复位输入端的电压阈值电压VRH ,使VRH = 5V ,并且由它来决定输入电压阈值VIL 。通常上电后当VI升至VIL时，复位输出端需经过一段延迟时间才变成高电平，延迟时间由Cd 来设定。当输入端发生掉电故障且VI 降至VOFF时，复位输出端立即变成低电平。另外，当输出端发生掉电故障（包括瞬间电压跌落故障） ,并且V0 < 5V（正常值为5. 1V）时，复位输出也变成低电平。因此，L4970A 系列特别适合作为微机系统的电源。一旦出现VI 过低（ VI < VOFF = 10V） 或者V0 过低（ V0 < 5V） 的故障，复位输出端立即产生信号，使微处理器复位或进入掉电保护状态。
2 应用电路
2. 1 典型应用电路
L4970A 的典型应用电路如图2 所示。
图2 L4970A 的典型应用电路
图中，C1 为输入端滤波电解电容（6800μF/50V） ,而R1 （30k） 和R2 （10k） 构成复位输入端的电阻分压器，用以设定VRL值。C2 、C3（均为2. 2μF） 分别为驱动级启动端和VREF端的滤波电容。C4 （2. 2μF） 是软启动电容，C5 （2. 2μF） 是复位延迟电容。误差放大器的频率补偿网络由C6 （0. 022μF） 、R3 （15k） 组成，C8 （390p） 用作高频补偿。R4 （16k） 、C7 （2200p） 为定时电阻和定时电容。C9（0. 22μF） 为自举电容。VD 是续流二极管， 采用MBR2080 肖特基整流二极管，这种管子属于共阴对管，内含两只相同的肖特基管，使用时仅用一只，另一只作备用管。由C10 （2200p） 和R5 （22k） 构成吸收网络，用以限制储能电感L （40μH） 在内部开关功率管关断瞬间产生的尖峰电压峰值及其上升速率，保护开关功率管及续流二极管不受损坏。C11～C13 （均为220μF/ 40V） 为输出端滤波电容，相并联能使其等效电感大为降低。R6（4. 7k） 是复位输出端内部晶体管的集电极电阻。输出端的电阻分压器由R7 和R8 构成，输出电压由下式确定：
该电路设计为VI = 35V ,V0 根据R7 和R8 阻值可获得40V 以下的输出电压，输出电流I0 = 10A。TP1～TP4 为测试点，可用示波器分别观察复位输出、同步信号、误差电压、锯齿波电压的波形。
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图3 5. 1V/ 10A 开关电源
2. 2. 2 从0V 起调的可调输出电路
能输出0～25V、10A 的开关电源如图4 所示，这里巧妙地利用一片三端集成稳压器7905 提供的- 5V电压，将L4970A 的GND 端电位拉成- 5V ,V0 也就从原来的5. 1～30V 变成0～25V。该电源的最大特点是输出电压能从0V 起调，这是常规方法所难以实现的。
图4 0～25V、10A 的开关可调电源
3 结束语
大功率单片集成开关稳压电路的使用，使开关电源整机使用元件大为减少，直接提高了开关电源的性能及可靠性。随着这种电源电路使用的普及，开关电源技术和性能将会产生一个新的飞跃。
