4A開關穩壓電源問題

按下圖做出來的穩壓電源，功率管很熱。有人用示波器測過，功率管沒有截止，
只在飽和與線性之間切換。輸入24伏，直流有脈動成分。輸出5伏恆穩直流。假
設輸出電流需要4A。看看怎樣修改才能把功率管熱耗降下來。





圖中，LM117的ADJ與輸出顛倒。假設只是圖畫錯了，但電路接對了。為了達到
4A的輸出電流，負載電阻應為1.25歐。根據LM117穩壓器件的輸出電壓公式

V = 1.25(1+(R7+R8)/R6)                  (1)

R7應該調為大約620歐。

現在說說電路的理想工作狀態。功率管截止，電感L沒有電流時，其管壓是
24-5 = 19伏。功率管導通時，給電感L充電器，希望電感的感生電壓
Ldi/dt 接近18伏。讓功率管處在飽和狀態，這樣其管壓只有1伏左右。導通
的時間長短和di/dt決定了電感L最大電流I的大小。

電感L電流=I時，功率管截止。電感L以Vout約=5伏的電壓向電容C4和負載放
電(把D1看成理想二級管)。按照

Ldi/dt = -5                             (2)

的方程，解出放電時間

T = LI/5                                (3)

功率管截止到電感L放電完畢，電感L向電容C4和負載所傳遞的功是

W = 0.5LI^2                            

功率

P = W/T = 0.5(5)I                       (4)

這個功率要大於負載功率5(4)才行。也就是

0.5I > 4                                (5)

也就是說電感L電流I的一半要大於負載電流。這樣，電感L放電，能在T時間裡
提供足夠的負載電流。多出的部分為電容C4充電。

T時間後，C4放電為負載提供電流。當C4電壓(Vout)低了一點後，LM117的輸出
(5伏)通過R4有電流流向Vout。其值是(5-Vout)/R4。這會使LM117的輸入產生
一個比這略大的電流。這個電流在R1上的壓降使功率管開啟導通。功率管開啟
導通後，給電感L，電容C4充電。當C4電壓(Vout)提高后，R4的電流接近0，R1
上的壓降減小，使功率管截止。

C2等器件構成正反饋環節。當功率管開啟導通時，其射極電壓因Ldi/dt升高。
正反饋提高LM117的輸出電壓，功率管基級電壓加速功率管導通飽和。當功率管
開啟始截止時，其射極電壓因Ldi/dt降低。正反饋降低LM117的輸出電壓，功率
管基級電壓加速功率管截止。

現在談談功率管發熱，沒有截止，只在飽和與線性之間切換的可能的原因。

(一)如果功率管提供的電流不夠，不能在提供負載電流的同時提高C4電壓，功率
管不能截止。就算能讓功率管截止，但不滿足(5)的話，電感L電流還沒有放完，
負載就從C4吸取電流，使C4電壓降低。這樣功率管又很快導通。由於電感L中還
有電流，電感上的電流變化率就會較小，電感L的感生電壓不會太高，這樣相當
一部分電壓落在功率管上。注入電感能量的功率是Ldi/dt*i。從能量角度分析是，
如果電感L殘留電流是Ir，這次導通傳遞的功是 0.5LI^2-0.5LIr^2比 0.5LI^2
小。也就是說，功率管的功耗變大。

(二)如果LM117的Vin漏電流較大，因在R1上的壓降，也可能使功率管提前導通。
如果導通時，電感L中還有電流，功率管的熱耗就很大。

如果讓我解決這個問題，我先看看是不是功率管提供的電流不夠。是不是負載電
流過大。如果3個功率管並聯不夠，是不是考慮用4個。

查看LM117Vin的漏電流。如果較大，考慮降低R1的阻值。

也有可能LM117的ADJ與輸出真的接錯了。

如果這些都不是原因，我再研究正反饋深度。