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最后要讲述的是开关电源电路。产生交变电源电压的一种方法是产生由输出反馈电压门控的PWM开关信号。在该电路中,一个比较器产生斜坡波形,而另一个提供输出电压的反馈信号。图4中的原理图给出了使用两个比较器的实现方案。
在该电路中,比较器U1a是一个脉冲发生器,与前面所述的将传感器输出转换为数字信号的振荡器类似,其工作频率由R4、R5和C1决定。电路中R5的作用是确保C1上的充电电压绝不会低于约1.5V。这一点非常重要,因为U1b通过将U1a的同相输入端拉至约0.7V来控制振荡器的工作,使其停振。(注:振荡器被设计为在关断时将输出拉为低电平,因此此时Q1也将处于截止状态)。
图4 使用两个比较器的升压式开关电源
当振荡器运行时,Q1会定期导通,使得电流流过L1。当Q1截止时,流过L1的电流会使D3正偏,从而给C2充电,继而抬高输出电压。C2上采样得到的输出电压经过分压后与D2上的正向电压作比较。如果输出电压过高,U1b会关断振荡器,C2会向负载放电,从而使输出电压降低。当输出电压跌落到所需电压以下时,U1b的输出就会变成高电平,振荡器重新起振,将重新有电流流向C2。
有了电压比较器,可以实现将R/C/L传感器的输出转换为数字值的电路、逻辑门和放大器,甚至是开关电源,所有这些都能通过分立式元件和比较器构建。
因此,当下次查找单片机时,若看见带有比较器的器件,请停下来思考一下使用比较器能够构建的复杂功能,这可以节省在材料方面的开销。作为混合信号设计人员,能够说明简单电压比较器的强大功能,别人将刮目相看。