PWM控制芯片SG3525原理及应用Word文件下载.docx
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6．Vc（脚13）：
输出级偏置电压接入端。
7．OutputB（脚14）：
输出端B。
引脚14和引脚11是两路互补输出端。
8．Vcc（脚15）：
偏置电源接入端。
9．Vref（脚16）：
基准电源输出端。
该端输出一温度稳定性极好的基准电压。
二、SG3525特点：
1．工作电压范围宽：
8—35V。
2．5.1（1.0%）V微调基准电源。
3．振荡器工作频率范围宽：
100Hz—400KHz。
4．具有振荡器外部同步功能。
5．死区时间可调。
6．内置软启动电路。
7．具有输入欠电压锁定功能。
8．具有PWM琐存功能，禁止多脉冲，逐个脉冲关断。
9．双路输出（灌电流/拉电流）：
mA（峰值）。
三、主要单元电路
1．基准电压调整器。
基准电压调整器是输出为5.1V、50mA，有短路保护的电压调整器。
它供电给所有内部电路，同时又可作为外部基准参考电压。
2．振荡器。
振荡器电路结构如图2所示，振荡器脚5外接电容CT，脚6外接电阻RT。
振荡器频率由外接电阻RT和电容CT决定，f=1/CT（0.7RT+3RD）此电路中，Rd放电电阻较小，所以形成的锯齿波波形后沿较陡。
振荡器的输出分为两路，一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门；
另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出。
图2振荡器电原理图
3．误差放大器及补偿输入。
误差放大器是差动输入的放大器，其电原理结构图如图3所示。
误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。
或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。
图3误差放大器电原理图
4．锁存器。
比较器的输出送到PWM锁存器。
锁存器由关闭电路置位，由振荡器输出时间脉冲复位。
这样，当关闭电路动作，即使过流信号立即消失，锁存器也可维持一个周期的关闭控制，直到下一周期时钟信号使锁存器复位为止。
另外，由于PWM锁存器对比较器来的置位信号进行锁存，将系统所有的跳动和振荡信号消除了。
只有在下一个时钟周期才能重新置位，有利于提高可靠性。
5．输出。
电原理图如图4所示。
11、12、14端连结在一起，由13端输出信号。
这样，能保证13端的输出与锁存器的输出一致。
此外，SG3525还有欠压锁定电路，闭锁控制电路，软起动电路。
图4输出电原理图1/2部分图
第三章SG3525的工作原理
一、SPWM波的产生及传输
脉宽调制器SG3525的振荡器产生的锯齿波信号如图5所示，锯齿波的顶点约为3.3V，谷点约为0.9V，锯齿波的频率可通过改变外接电容来改变。
锯齿波信号加在比较器的同相输入端，来自误差放大器的信号加在比较器的反相输入端，通过比较器进行比较，获得SPWM波。
触发器在CP脉冲控制下输出
和
，分别控制2个与非门，CP脉冲出现的时刻与锯齿波峰点对齐，CP脉冲下跳时刻与谷点对齐，这样可保证CP脉冲与锯齿波同步同频率变化。
经过与非门电路后输出生的波形，其频率是CP脉冲频率的1/2。
2个功率场效管的驱动信号是互补的，这样能够保证在任何时刻一个导通，另一个截止。
图5锯齿波信号
二、工作过程
SG3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个5
F的软启动电容。
上电过程中，由于电容两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的PWM比较器反向输入端处于低电平，PWM比较器输出高电平。
此时，PWM琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。
当软启动电容充电至使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作。
实际工作中，基准电压接误差放大器的同相输入端，输出电压的采样电压加在误差放大器的反相输入端上，当输出电压因输入电压的升高或负载的变化而升高时，误差放大器的输出将减小，这将导致PWM比较器输出高电平的时间变长，PWM琐存器输出高电平的时间也变长，因此输出晶体管的导通时间将最终变短，从而使输出电压回调到额定值，实现了稳定输出。
反之亦然。
外接关断信号对输出级和软启动电路都起作用。
当Shutdown（引脚10）上的信号为高电平时，PWM琐存器将立即动作，禁止SG3525的输出，同时，软启动电容将开始放电。
如果该高电平持续，软启动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程。
注意，Shutdown引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响SG3525的正常工作。
欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路。
如果输入电压过低，在SG3525的输出被关断同时，软启动电容将开始放电。
此外，SG3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM脉冲中止，输出都将被中止，直到下一个时钟信号到来，PWM琐存器才被复位。
第四章应用电路
一、单端变换电路
SG3525的输出级采用图腾柱式结构，其灌电流/拉电流能力超过200mA。
在单端变换器应用中，SG3525的两个输出端应接地，如图6所示，当输出晶体管开通时，R1上会有电流流过，R1上的压降将使VT1导通。
因此VT1是在SG3525内部的输出晶体管导通时间内导通的，因此其开关频率等于SG3525内部振荡器的频率。
图6单端变换电路
二、推挽输出电路
当采用推挽式输出时，应采用如下结构，如图7所示。
VT1和VT2分别由SG3525的输出端A和输出端B输出的正向驱动电流驱动。
电阻R2和R3是限流电阻，是为了防止注入VT1和VT2的正向基极电流超出控制器所允许的输出电流。
C1和C2是加速电容，起到加速VT1和VT2导通的作用。
图7推挽输出电路
三、直接推动功率MOSFET电路
由于SG3525的输出驱动电路是低阻抗的，而功率MOSFET的输入阻抗很高，因此输出端A和输出端B与VT1和VT2栅极之间无须串接限流电阻和加速电容，就可以直接推动功率MOSFET，如图8所示。
图8直接推动功率MOSFET电路图
四、小功率半桥式变压器驱动电路
SG3525能够直接驱动半桥变换器中的小功率变压器。
变压器一次绕组的两端分别直接接到SG3525的两个输出端上，在死区时间内可以实现变压器的自动复位，如图9所示。
图9小功率变压器直接驱动电路图
第五章DC—DC直流变换电源设计
一、性能指标
输入电压为DC24～35V可调，输入额定电压为30V，输出为5V／1A。
二、系统设计
图10DC—DC直流电源原理图
选用SG3525设计DC—DC直流变换器电源脉宽调制器，SG3525产生的两路互补方波控制MOSFET功率管的导通与截止，MOSFET驱动采用推挽连接结构，采用带中心抽头的变压器，在中心抽头处加入30V直流电压，输出部分采用全波整流，采用2．5～36V可调式精密并联稳压器TL43l作为稳压反馈器件，在输出端采用分压电阻给TL431提供参考电压，并通过光电隔离方式反馈到SG3525误差放大器输入端，以调节控制输出方波占空比来稳定输出电压。
1．控制及驱动电路设计
锯齿波生成电路由RT、CT和内部电路组成，因为是降压变换器，可采用较低频率的时钟，同时考虑到减小功耗，设计中取：
CT=4700pF，RT=3.3kΩ，RD=100Ω，
计算的振荡器输出频率:
f=90kHz
因此，PWM输出频率定为45kHz。
软启动电容接入端（引脚8）接一个1μF的软启动电容。
只有软启动电容充电使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作。
系统中的基准比较调节电路则由基准引脚Vref和同相输入端及外围电阻构成。
2脚的固定电压值接近5V。
SG3525的l、2、9脚及其外围电路构成PI调节电路，它的输出与5脚锯齿波和软启动电容一起控制PWM控制器以产生方波。
它的输出级11、14脚输出两路互补的PWM波，采用图腾柱式结构，灌拉电流能力超过200mA，可以直接驱动MOSFET功率管，在这里选用的是IR公司生产的IRF630。
2．反馈补偿电路设计
为了确保输出的稳定，在+5V输出端引出反馈电压，采用2.5～36V可调式精密并联稳压器TL43l作为稳压器件，TL43l是德州仪器公司生产的一款有良好热稳定性的三端可调分流基准源。
它的输出电压可用两个电阻在2.5V到36V范围内任意设置基准电压。
该器件的典型动态阻抗为0.2Ω。
用它来构成外部误差检出电路，再经光耦器件组成隔离式反馈电路，为了反应迅速，采用线性光耦PC817。
当PC817中二极管正向电流在3mA左右变化时，其三极管的集—射极电流在4mA左右变化，而集—射极电压在很宽的范围内线性变化，因而很符合SG3525的控制要求。
当+5V输出电压升高时，经R27、R28分压后得到的取样电压，与TL43l中的2.5V带隙基准电压进行比较，并在阴极上形成误差电压，使LED的工作电流发生变化，通过光耦管PC817的输出，改变SG3525脚1的电压大小，从而改变9脚电流大小，经SG3525内部电路运算，改变脚11、14输出占空比，使+5V维持稳定。
3．输出电路设计
设计中采用整流器件MBR20100，其管压降小，效率高，二极管两端采用RC吸收电路，抑制二极管的反向瞬态电压，高频电压经其整流后由滤波电容C13滤波，再经扼流圈L1组成低通滤波器输出，C14用于降低交流纹波。
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