基于SG3525的开关电源设计

1　引言

　　随着电子技术的高速发展， 电子设备的种类与日俱增。任何电子设备都离不开可靠的供电电源， 对电源供电质量的要求也越来越高， 而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显着优势。正是由于开关电源的这些特点， 它在新兴的电子设备中得到广泛应用， 已逐渐取代了连续控制式的线性电源。

图1　功率主威廉希尔官方网站 原理图

　　2　功率主威廉希尔官方网站

　　本电源模块采用半桥式功率逆变威廉希尔官方网站 。如图1 所示， 三相交流电经EM I 滤波器滤波， 大大减少了交流电源输入的电磁干扰， 同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。再经过桥式整流威廉希尔官方网站 、滤波威廉希尔官方网站 变成直流电压加在P、N 两点间。P、N 之间接入一个小容量、高耐压的无感电容， 起到高频滤波的作用。半桥式功率变换威廉希尔官方网站 与全桥式功率变换威廉希尔官方网站 类似， 只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容C1 和C2代替。在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度， C1 和C2 往往采用由多个等值电容并联组成的电容组。C1、C2 的容量选值应尽可能大， 以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。由于对体积和重量的限制， C1和C2 的值不可能无限大， 为使输出电压的纹波达到规定的要求， 该电容值有一个计算公式 , 即：

　　式中， IL 为输出负载电流， V L 为输出负载电压，V M 为输入交流电压幅值， f 为输入交流电频率， VU为输出的纹波电压值。

　　这是一个理论上的计算公式， 得到的满足要求的电容计算值比较大， 实际取的电容应尽量大一些， 由于输出端电压较小， 也可以在二次整流滤波时加大电容，这样折算到该公式的电容值也不小。C1 和C2 在这里实现了静态时分压， 使V A= V in/2。

　　当VT1导通、VT2截止时， 输入电流方向为图中虚线方向， 向C2 充电， 同时C1通过V T1 放电； 当V T 2 导通、V T 1 截止时， 输入电流方向为图中实线方向， 向C1 充电， 同时C2 通过V T 2 放电。

　　当V T1 导通、V T 2 截止时，V T 2 两端承受的电压为输入直流电压V in。IGBT 的集- 射极间并接RC 吸收网络， 降低开关管的开关应力， 减小IGBT 关断产生的尖峰电压； 并联二极管实现续流的作用。二次整流采用单相桥式整流威廉希尔官方网站 ， 通过后续的LC 滤波威廉希尔官方网站 ， 消除高频纹波， 减小输出直流电压的低频振荡。LC 滤波威廉希尔官方网站 中的电容由多个高耐压、大容量的电容并联组成， 以提高电源的可靠性， 使输出直流电压更加平稳。

　　3　PWM 集成芯片SG3525 的功能特点

　　SG3525 是一款功能齐全、通用性强的单片集成PWM 芯片。它采用恒频脉宽调制控制方案， 适合于各种开关电源、斩波器的控制。其主要功能包括基准电压产生威廉希尔官方网站 、振荡器、误差放大器、PWM 比较器、欠压锁定威廉希尔官方网站 、软启动控制威廉希尔官方网站 、推拉输出形式。SG3525 的基本外围威廉希尔官方网站 接线图如图2 所示。该芯片与其它同类型的芯片相比具有许多突出的特点。

图2　SG3525 的基本外围接线图

（1） 频率可调， 一般通过改变CT 和R T （见图2） 的值来调节PWM 波的输出频率， 其频率的计算公式为：

　　（2） 死区时间可调， 通过调节R D 即可改变死区时间的大小， 防止逆变桥的上下桥臂直通。

　　（3） 具有PWM 脉冲信号封锁功能， 当10 脚电压高于2. 5V 时， 可及时封锁脉冲输出， 防止出现过压、过流、过热故障时对威廉希尔官方网站 产生危害。

　　（4） 芯片内振荡器工作频率为100Hz～ 400kHz。设有引脚3 为同步端， 为多个SG3525 联用提供方便。

　　（5） 具有软启动威廉希尔官方网站 ， 比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8, 可外接软启动电容C。该电容器内部的基准电压V ref由恒流源供电， 达到2. 5V 的时间t= （2.5V /50uA ）C, 占空比由小到大（50% ） 变化。

　　（6） 内置PWM （脉宽调制） 锁存器将比较器送来的置位信号锁存， 并将误差放大器上的噪声、振铃及系统所有的跳动和振荡信号消除。只有在下一个时钟周期才能重新置位， 系统的可靠性高。