SG3525工作原理与应用技巧Word格式.docx

1、cr匚512地RT匚61 1放电峯；匚710ZZI软J；网刑匚Z8J）IMS图1I.Inv. input（引脚1）：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接 反馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成 跟随器。2.Noninv. input （引脚2）：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统 中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间 接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。3.Sync （引脚3）：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可 实现与外电路同步。4.OSC. Output （引脚4）:振

2、荡器输出端。5.CT（引脚5）：振荡器定时电容接入端。6.RT （引脚6）:振荡器定时电阻接入端。7.Discharge（引脚7）：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电 阻，构成放电回路。8.Soft-Start（引脚8）：软启动电容接入端。该端通常接一只5的软启动电 容。9.Compensation（|脚9） ： PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之 间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。10.Shutdown（|脚10）：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出 被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。II.Output A （引脚1

3、1）:输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。12.Ground（引脚12）：信号地。13.Vc（引脚13）：输出级偏置电压接入端。14.Output B （引脚14）:输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。 lo.Vcc （引脚15）:偏置电源接入端。16. Vref （引脚16）：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准其中，脚16为SG3525的基准电压源输出，精度可以达到（5. 11%） V, 采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。脚5,脚6,脚7内有一个双门限比 较器，内电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525的振荡器。 振荡器还设有外同步输入

4、端（脚3）。脚1及脚2分别为芯片内误差放大器的反 相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB 左右。特点如下：（1） 工作电压范围宽：835Vo（2） 5. 1 （1 1.0%） V微调基准电源。（3） 振荡器工作频率范围宽：100Hz400KHz.（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。（9） 逐个脉冲关断。（10） 双路输出（灌电流/拉电流）：mA（峰值）。各部分功能:a基准电压源：基准电压源是一个三端稳压电路，其输入电压VCC可在（833） V内变

5、化，通常采用+15V,其输出电压VST = 5. IV,精度1%釆用温度补偿， 作为芯片内部电路的电源，也可为芯片外围电路提供标准电源，向外输出电流可 达400mA,没有过流保护电路。b振荡电路：山一个双门限电压均从基准电源取得，其高门限电压VH二3.9 V, 低门限电压VL二0.9,内部横流源向CT充电，其端压VC线性上升，构成锯齿波 的上升沿，当VC二VH时比较器动作，充电过程结束，上升时间tl为：tl= 0. 67RTCT比较器动作时使放电电路接通，CT放电，VC下降并形成锯齿波的下降沿，当 VC二VL时比较器动作，放电过程结束，完成一个工作循环，下降时间间t2为：12=1. 3RDCT

6、注意：此时间即为死区时间锯齿波的基本周期T为：T=tl+t2=（0. 67RT+1.3RD）CT因为RDRT = t2tl由上可见锯齿波的上升沿远长于下降沿，因此上升沿作为工作沿，下降沿作 为回扫沿。C误差放大器：山两级差分放大器构成，其直流开环放大倍数为80dB左右，电 压反馈信号uf从端子1接至放大器反相输入端，放大器同相输入端接基准电 压。该误差放大器共模输入电压范圉是1. 5V-5. 2Vo dPW信号产生及分相电路：比较器的反相端接误差放大器的输出信号ue,而 振荡器的输岀信号uc则加到比较器的同相输入端，比较器的输出信号为PWM信 号，该信号经锁存器锁存，分相电路山二进制计数器和两

7、个或非门构成，其输入 信号为振荡器的时钟信号，并用时钟信号的前沿触发，输出为频率减半的互补方 波，这些方波和PWM信号输入到或非门逻辑电路。其结果是，所有的输入为负 时，输出为正。这样Pl. P2的输岀每半周期交替为正，其宽度和PWM信号的负脉冲相等。脉冲很窄的时钟信号输入到逻辑或非门电路，可使两个门的输出同时 有一段低电平，以产生死区时间。e脉冲输出级电路:输岀末级采用推挽输岀电路，驱动场效应功率管时关断速度 更快11脚和14脚相位相差180。,拉电流和灌电流峰值达200mAo ill于存在 开闭滞后，使输出和吸收间出现重迭导通。在重迭处有一个电流尖脉冲，起持续 时间约为100nso可以在1

8、3脚处接一个约0. luf的电容滤去电压尖峰。图2 3525各点工作波形1. 1. 2 SG3525的工作原理SG3525内置了 5. IV精密基准电源，微调至1.0%,在误差放大器共模输入电压 范圉内，无须外接分压电组。SG3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式, 也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。在CT引脚和 Discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。山于 SG3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容。SG3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个5的软启动电容。上电过程中, 山于电容两端的电压不能突变，因此与软启动

9、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。只有软启动电 容充电至其上的电压使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作。山于实际中, 基准电压通常是接在误差放大器的同相输入端上，而输出电压的采样电压则加在 误差放大器的反相输入端上。当输岀电压因输入电圧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比较器输出为正的时间变长，PWM 琐存器输岀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 使输出电压回落到额定值，实现了稳态。反之亦然。外

10、接关断信号对输岀级和软启动电路都起作用。肖Shutdown （引脚10）上的信 号为高电平时，P册琐存器将立即动作，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，直到下一个时钟售号到来，P

11、WM琐存器才被复位。1. 1. 3 SG3524 与 SG3524 主要区别作为SG3524的增强版本，SG3525在以下方面进行了改进。1增加欠电压锁定电路。当SG3525输入电压低于8V时，控制器内部电路锁定， 除基准电源和一些必要电路之外的所有电路停止工作，此时控制器消耗的电流极 小。2增加了软启动电路。引脚8为软启动控制端，该端可外接软启动电容。软启动 电容由SG3525内部50的恒流源进行充电。3提高了基准电源的精度。SG3525中基准电源的精度提高了 1%,而SG3524中基 准电源的精度只有8%。4去除了限流比较器。SG3525去除了 SG3524中的限流比较器,改由外部关断信

12、号输入端（引脚10）来实现限流功能，同时还具有逐个脉冲关断和直流输出电 流限幅功能。实际使用中，一般在引脚10上接电流检测信号，如果过电流检测 信号维持时间较长，软启动电容将被放电。5 PW比较器的反向输入端增加至两个。在SG3524中，误差放大器输出端、限 流比较器输出端和外部关断信号输入电路共用PWM比较器的反向输入端。在 SG3525中对此进行了改进，使误差放大器输出端和外部关断信号输入电路分别 送至PWM比较器的一个反向输入端。这样做的好处在于，避免了误差放大器和外 部关断信号输入电路之间相互影响，有利于误差放大器和补偿网络工作精度提 咼。6增加了 PWM琐存器。为了使关断电路更可鼎的

13、工作，SG3525在其内部增加了 PWM琐存器。PWM比较器输出信号首先送至PWM琐存器，琐存器山关断电路置位, 山振荡器输岀时间脉冲复位。当关断电路工作时，即使过电流信号立即消失，琐 存器也可以维持一个周期的关断控制，直到下一周期时钟信号使琐存器复位为 止。同时，由于PWM琐存器对PWM比较器的置位信号进行琐存，误差放大器上的 噪声信号、振铃及其他信号在此过程中都被消除了。只有在下一个时钟周期才能 重新复位，可靠性大大提高。7振荡器增加了同步端和放电端。SG3524中的振荡器只有CT和RT两个引脚， 其充电和放电回路是相同的。在SG3525中的振荡器除了 CT和RT两个引脚外， 乂增加了一个

14、同步端（引脚3）和一个放电端（引脚7） o RT的阻值决定了内部 恒流源对CT充电电流的大小，而CT的放电则山引脚5和引脚7之间的外接电阻 决定。将充电回路和放电回路分开，有利于通过引脚5和引脚7之间的外接电阻 来调节死区时间。这样SG3525的震荡频率由下式进行计算：FOSC二1/（07*RT+RD）*CT同步端（引脚3）主要用于多只SG3525之间的外部同步，同步脉冲的频率应比 震荡频率FOSC略低一些。8改进了输出级的结构。SG3525对SG3524输岀级进行了改进，以适应功率 M0S-FET的需要，其末级采用了推挽式电路，关断速度更快。SG3525的输出级釆用图腾柱式结构，其灌电流/拉

15、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4. 1414.14单端变換器输岀结构示意离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。当采用推挽式输出时，应采用如下结构，如图4. 154.15推挽输出结构示意因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 所允许的输岀电流。C1和C2是加速电容，起到加速VT1和VT

16、2导通的作用。山于SG3525的输岀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4. 16o+ VsupplyEl4. 17直接驱动小功率变压器14 Q2A 12 4. 16直接驱动MOSFET另外，SG3525还能够直接驱动半桥变换器中的小功率变压器。如果变压器一次 绕组的两端分别直接接到SG3525的两个输出端上，则在死区时间内可以实现变 压器的自动复位，如图417SG3525在双管止激开关电源中的应用根据SG3525各脚功能和双管正激电路开关管控制规律，接有如图3所示

17、的SG3525外围电路。脚5、脚6、脚7的电容、电阻值决定了振荡器的振 荡频率。脚1和脚2为SG3525的误差放大器的反相和同相输入端，现均通过一 个电阻接地，让它处于不工作状态，因为本控制电路的误差放大器采用的是TL4 31,其原因是山于隔离反馈电路采用的是比较普遍的光隔离器。但是光隔离器的 电流传送比会随温度而漂移，也会随着时间增加而逐渐变差，而且各个光耦合隔离器的误差范圉也相差比较大，为了补偿光耦合器的这些差异而不使用电位器， 就要把误差放大器放在光耦合隔离器的输入侧。误差放大器可以检测到光隔离器 漂移引起的其输岀端的偏移，然后相应地调整电流。副边的误差放大器通常采用 的是TL431,它

18、的内部有一个具有温度补偿的电压参考源和一个放大器，反馈电 路如图4所示。图3 SG3525在双管正激电源中的应用图4光隔离的电圧反馈电路图SG3525的脚8接不同的对地电容时软启动的时间不一样。例如10 滋F的电容所对应的软启动时间为0. 58 s,22滋F的电容所对应的软启动时间 为1. 26s等。反馈信号直接送入脚9 （即PWM比较器的反相输入端），和振荡器 输出的三角波进行比较输出PWM波。山于双管正激电路的两个主开关管是同时 导通和同时关断，而SG3525的脚11和脚14输出的是两路占空比相等，但相位 互差180毅的驱动波形。所以只用其一路输出。通过脉冲变压器来隔离驱动两个 M0S管的

19、开通和关断。SG3525的脚11和脉冲变压器的输入端接一电容主要是为 了起到隔直的作用，避免驱动变圧器出现偏磁的现象。3启动电路的改进对离线式开关电源，如果启动电路始终从电源输入线获取电流，会 产生很可观的损耗，特别是在高输入电压的场合下，启动电阻的热损耗很大，所 以本文采用的启动电路在电路稳定工作后就切断启动回路，其结构如图5所示。 工作原理主要是当整个电源进入稳定工作状态后，SG3525的工作电源可以从变 压器的附加绕组上获取，使得此时的三极管基射极和发射极上的二极管反偏，这 样就完成了对启动电流的切断过程2。图5高输入电压的双管正激电路的自启动电路4实验结果为了验证基于SG3525来实现

20、双管正激变换器的可行性，选择合适 的器件参数对这种控制方法的实现进行了实验验证。输入电圧为400800V,输 出电压为24 V,额定输出电流为6 A,频率为35kHzo实验波形如图6图9所 示Q图6为SG3525的一路输出波形。开关频率为35kHz,要改变其频率 很简单，只需调节SG3525振荡器的频率即可。上如一也血LL）fyl.CHl 1OV10J15图6 SG3525脚11输出的PWM波形图7为输入电压增加后MOS管驱动脉宽的变化，分别为输入电压等 于420V和570V时的驱动波形。由此可说明以下两点：（1）此驱动波形为交流波形，由于SG3525的输出波形是单极性的, 而脉冲变压器是不允许有直流成分存在，其后接一个隔直电容后再来驱动HOS 管，故开关管的驱动波形变为交流波形；（2）随着输入电压升高为570V时驱动MOS管导通的脉宽变窄，使得输出电压稳定在恒定值。图7 MOS管驱动脉宽的变化图8为输出电压等于24V的直流波形。图9为输出电压为24V的交流纹波，可见纹波小于40mV,电压尖峰也小于150mVo图9输出电压的交流纹波5结语实验证明：基于芯片SG3525来实现双管正激稳压电路是可行的，且 性能可靠，调节方便，实测的各点波形与理论波形相符，运行效果良好。