本文介绍L4970A 大功率单片集成开关电源芯片的内部结构、电路特点、工作原理和应用电路。
L4970A 系列大功率单片集成开关电源是ST 公司继L4960 系列之后推出的第二代产品。电路的特点是：采用DMOS 开关功率管、混合式CMOS/ 双极型晶体管等集成电路制造新工艺研制而成；输出电压在5. 1V～40V 范围内连续可调；通过自举电容可获得大电流输出；利用掉电复位电路能实时地向微机发出信号，监视系统电源的工作状态。
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。
