PWM控制芯片SG3525原理及应用Word下载.docx
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SG3525功能框图如图1所示:
图1典型功能框图
1.Inv.input(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(脚9)相连,可构成跟随器。
2.Noninv.input(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(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(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(脚4):
振荡器输出端。
5.CT(脚5):
振荡器定时电容接入端。
6.RT(脚6):
振荡器定时电阻接入端。
7.Discharge(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(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。
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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- PWM 控制 芯片 SG3525 原理 应用
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