SG3525A的功能
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基于SG3525A的半桥式开关电源张波;焦小芝【摘要】Switching power supply with its light and small and efficient features have been widely used in the broad market. This article describes the classification of the main circuit of the DC/DC converter, the composition of the half-bridge DC/DC converter, in-depth analyzed its working principle and process, Analyzed and summarized its advantages that relative to other types of DC/DC converter topologies. Compared the control methods of switching power supply, given the advantages of integrated controller, given internal structure and pin fimction of the voltage integrated controller SG3525A, and detailed analyzed its working principle, applications and advantages.Designed one half-bridge switching power supply based on SG3525A, given its operating principle and process, especially in-depth analyzed the control circuit constituted by SG3525A. The experimental results show that the power supply is stable and reliable, and has the advantages of high efficiency, high voltage regulation and load regulation, and so on.%开关电源以其轻小高效的特点在很多方面得到了广泛应用,市场广阅。
该SG3525A的脉宽调制器控制电路提供提高性能和降低外部元件数时实施了控制开关电源的所有类型。
片上5.1 V参考修剪成?1%的错误放大器的输入共模电压范围,包括参考电压,从而消除了对外部分压器的需求电阻。
在同步输入到振荡器使多个单位以苦练或一个单位可以同步到一个外部系统时钟。
广泛的死区时间可以由单个电阻器编程连接在CT和放电针。
这个装置还带有内置软启动电路,只需要一个外部定时电容器。
关断控制引脚同时软启动电路和输出级,瞬间又提供了通过脉宽调制锁存器脉冲关机,以及软启动回收与再关闭命令。
根据输出电压锁定抑制和不断变化的软启动电容时的VCC低于有名无实。
输出阶段的图腾柱设计能力的沉没并在200 mA的超额采购。
该SG3525A的输出级在功能的NOR为关闭状态低产出导致逻辑。
特点
8.0 V至35 V工作电压
v1.0的5.1%,边参考
100赫兹至400赫兹振荡器范围
独立的振荡器同步引脚
可调节死区时间控制
输入欠压锁定
锁定的PWM脉冲,以防止多重
脉冲鈭抌Ÿ鈭扨ulse关机
双源/接收器输出:400 mA峰值
铅鈭扚稀土元素包现已推出*
PIN CONNECTIONS
Inv. Input
Sync
OSC. Output
RT
Discharge
Soft-Start
Noninv. Input
CT
Compensation
Shutdown
Output A
VC
Output B
VCC
Vref
Ground。
PWM控制芯片SG3525功能简介1.1 PWM控制芯片SG3525功能简介随着电能变换技术的发展,功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用,为此美国硅通用半导体公司(Silicon General)推出SG3525。
SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。
其产品一推出就受到广泛好评。
SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。
下面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。
SG3525是电流控制型PWM控制器,所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环和电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是目前比较理想的新型控制器。
1.1.1 SG3525引脚功能及特点简介其原理图如图4.13下:1.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。
控制芯片SG3525ASG3525A的内部结构见图,由基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软起动电路、输出电路构成.(1)欠压锁定功能基准电压调整器受巧脚的外加直流电压的影响,当低于7V时,基准电压调整器的精度值就得不到保证,由于设置了欠压锁定电路,当出现欠电压时,欠压锁定功能使A端线由低电压上升为逻辑高电平,经过SG3525A的13脚输出为高电平,功率驱动电路输出至功率场效应管的控制脉冲消失,逆变器无电压输出.(2)系统的故障关闭功能集成控制器SG3525A内部的T3晶体管基极经一电阻连接10引脚.过流保护环节检测到的故障信号使10脚为高电平.由于T3基极与A端线相连.故障信号产生的关闭过程与欠电压锁定过程类似.在电路中,过流保护环节还输出一个信号到与门的输入端,当出现过流信号时,检测环节输出一低电平信号到与门的输入端,使脉冲消失,与SG 3525的故障关闭功能一起构成双重保护.(3)软起动功能软起动功能的实现主要由SG3525A内部的晶体管T3和外接电容C3及锁存器来实现的.当出现欠压或者有过流故障时,A端线高电平传到T3晶体管基极,T3导通为8引脚外接电容C3提供放电的途径.C3经T3放电到零电压后,限制了比较器的PWM脉冲电压输出,电压上升为恒定的逻辑高电平,PWM高电平经PWM锁存器输出至D端线仍为恒定的逻辑高电平,C3电容重新充电之前,D端线的高电平不会发生变化,封锁输出.当故障消除后,A端线恢复为低电平正常值,T3截止,C3由50μA电流源缓慢充电,C3充电对PWM和D端线脉冲宽度产生影响,同时对P1和P2输出脉冲产生影响,其结果是使P1和P2脉冲由窄缓慢变宽,只有C3充电结束后,P1和P2的脉冲宽度才不受C3充电的影响.这种软起动方式,可使系统主回路电机及功率场效应管承受过大的冲击浪涌电流.4.1.2芯片管脚及其功能介绍SG3525脉宽调制型控制器是美国通用电气公司的产品,作为SG3524的改进型,更适合于运用MOS管作为开关器件的DC/DC变换器,它是采用双级型工艺制作的新型模拟数字混合集成电路,性能优异,所需外围器件较少.它的主要特点是:输出级采用推挽输出,双通道输出,占空比0-50%可调, 每一通道的驱动电流最大值可达200mA,灌拉电流峰值可达500mA.可直接驱动功率MOS管,工作频率高达400KHz,具有欠压锁定、过压保护和软启动等功能.该电路由基准电压源、震荡器、误差放大器、PWM比较器与锁存器、分相器、欠压锁定输出驱动级,软启动及关断电路等组成,可正常工作的温度范围是0-700℃.基准电压为5.1 V士1%,工作电压范围很宽,为8V到35V.SG3525采用16端双列直插DIP封装,引脚图及各端子功能介绍如下:INV.INPUT(反相输入端1):误差放大器的反相输入端,该误差放大器的增益标称值为80db,其大小由反馈或输出负载来决定,输出负载可以是纯电阻,也可以是电阻性元件和电容元件的组合.该误差放大器共模输入电压范围是1. 5V-5. 2V.此端通常接到与电源输出电压相连接的电阻分压器上.负反馈控制时,将电源输出电压分压后与基准电压相比较.NI.NPUT(同相输入端2):此端通常接到基准电压16脚的分压电阻上,取得2. 5V的基准比较电压与INV. INPUT端的取样电压相比较.SYNC(同步端3):为外同步用.需要多个芯片同步工作时,每个芯片有各自的震荡频率,可以分别他们的4脚和3脚相连,这时所有芯片的工作频率以最快的芯片工作频率同步.也可以使单个芯片以外部时钟频率工作.OSC.OUTPUT(同步输出端4):同步脉冲输出.作为多个芯片同步工作时使用.但几个芯片的工作频率不能相差太大,同步脉冲频率应比震荡频率低一些.如不需多个芯片同步工作时,3脚和4脚悬空.4脚输出频率为输出脉冲频率的2倍.输出锯齿波电压范围为0. 6V到3. 5V. Cr(震荡电容端5):震荡电容接至5脚,另一端直接接至地端.其取值范围为0.001u F到0. 1 u F.正常工作时,在Cr两端可以得到一个从0.6V到3. 5V变化的锯齿波.(震荡电阻端6):震荡电阻一端接至6脚,另一端直接接至地端. 的阻值决定了内部恒流值对Cr充电.其取值范围为2K欧到150K欧和Cr越大充电时间越长,反之则充电时间短.DISCHA TGE RD(放电端7):Cr的放电由5、7两端的死区电阻决定.把充电和放电回路分开,有利于通过死区电阻来调节死区时间,使死区时间调节范围更宽.其取值范围为0欧到500欧.放电电阻RD和CT越大放电时间越长,反之则放电时间短.这样,SG3525A的振荡频率可由下面的公式进行计算:SOFTSTA TR(软启动8):比较器的反相端即软启动器控制端8,端8可外接软启动电容,该电容由内部的50uA恒流源充电.COMPENSA TION(补偿端9):在误差放大器输出端9脚与误差放大器反相输入端1脚间接电阻与电容,构成PI调节器,补偿系统的幅频、相频响应特性.补偿端工作电压范围为1. 5V到5. 2V.SHUTDOWN(关断端10):10端为PWM锁存器的一个输入端,一般在10端接入过流检测信号.过流检测信号维持时间长时,软起动端8接的电容C被放电.一般用法是将过流脉冲信号送至关闭控制端10脚,当脚10电压大于0. 7V时,芯片将进行限流操作,当脚10电压超过1.4V 时,将使PWM锁存器关断,直至下一个时钟周期才能够恢复.OUTPUT A, OUTPUT B(脉冲输出端11、14):输出末级采用推挽输出电路,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200mA.由于存在开闭滞后,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l00ns.可以在处接一个约0. lμf的电容滤去电压尖峰.GROUND(接地端12):该芯片上的所有电压都是相对于GROUND而言,即是功率地也是信号地.在实验电路中,由于接入误差放大器反向输入端的反馈电压也是相对与12脚而言,所以主回路和控制回路的接地端应相连.VC(推挽输出电路电压输入端13):作为推挽输出级的电压源,提高输出级输出功率.可以和15脚共用一个电源,也可用更高电压的电源.电压范围是4.5V-35V .+VIN(芯片电源端15):直流电源从15脚引入分为两路:一路作为内部逻辑和模拟电路的工作电压;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生 5.1士1%V的内部基准电压.如果该脚电压低于门限电压(Turn-off=8V),该芯片内部电路锁定,停止工作(基准源及必要电路除外)使之消耗的电流降至很小(约2mA).另外,该脚电压最大不能超过35V,使用中应该用电容直接旁路到GROUND端.VREF(基准电压端16):基准电压端16脚的电压由内部控制在5. 1 V土1%.可以分压后作为误差放大器的参考电压.。
PWM控制芯片SG3525工作原理及实际应用PWM(Pulse Width Modulation)控制芯片SG3525是一种常用的开关型电源控制集成电路,常用于开关电源和逆变电源等开关电源应用中。
SG3525通过控制脉冲宽度和频率,可以精确控制输出电压,并具有稳定性好、效率高等特点。
SG3525的工作原理如下:1.参考电压源:SG3525内部集成了一个2.5V的参考电压源,作为电压调整的基准。
2.误差放大器:SG3525内部的电压误差放大器将当前输出电压与设定的参考电压进行比较,并输出一个差分电压,用于控制频率和脉宽。
3.比较器:SG3525内部有两个比较器,其中一个与三角波发生器相连,用于比较三角波信号与误差放大器输出的差分电压,生成PWM波形;另一个比较器与控制脉冲相连,用于比较脉冲信号和三角波信号的相位差,以控制输出的相位。
4.输出级:SG3525内部具有一对输出级,通过开关管控制输出电流的大小及极性,从而控制输出电压值。
SG3525的实际应用非常广泛,以下是一些常见的实际应用:1.开关电源:SG3525可以用于设计和控制开关电源的输出电压。
通过控制脉冲宽度和频率,可以实现稳定且高效的输出电压调节,满足各种不同需求的开关电源设计。
2.逆变电源:SG3525也可以用于设计逆变电源,将直流电压转化为交流电压。
通过调整脉冲宽度和频率,可以实现高效的逆变电路控制,适用于需要交流电源的应用,如电机驱动和电源适配器等。
3.灯光控制:SG3525可以用于灯光控制领域,通过控制脉冲宽度来调整灯光的亮度。
可以实现调光控制、灯光闪烁效果等,适用于舞台灯光、汽车前大灯等灯光控制应用。
4.电机控制:SG3525可以用于电机控制,通过控制脉冲宽度和频率来控制电机的转速。
可以实现电机驱动控制、步进电机控制等应用。
5.电池充放电控制:SG3525可以用于设计电池充放电系统,通过控制充放电脉冲的宽度和频率,实现电池充放电过程的控制和保护。
SG3525A 脉宽调制器控制电路一.简介SG3525A 系列脉宽调制器控制电路可以改进为各种类型的开关电源的控制性能和使用较少的外部零件。
在芯片上的5.1V 基准电压调定在±1%,误差放大器有一个输入共模电压范围。
它包括基准电压,这样就不需要外接的分压电阻器了。
一个到振荡器的同步输入可以使多个单元成为从电路或一个单元和外部系统时钟同步。
在C T 和放电脚之间用单个电阻器连接即可对死区时间进行大范围的编程。
在这些器件内部还有软起动电路,它只需要一个外部的定时电容器。
一只断路脚同时控制软起动电路和输出级。
只要用脉冲关断,通过PWM (脉宽调制)锁存器瞬时切断和具有较长关断命令的软起动再循环。
当V CC 低于标称值时欠电压锁定禁止输出和改变软起动电容器。
输出级是推挽式的可以提供超过200mA 的源和漏电流。
SG3525A 系列的NOR (或非)逻辑在断开状态时输出为低。
·工作范围为8.0V 到35V ·5.1V ±1.0%调定的基准电压 ·100Hz 到400KHz 振荡器频率 ·分立的振荡器同步脚二.SG3525A 内部结构和工作特性(1)基准电压调整器基准电压调整器是输出为5.1V ,50mA ,有短路电流保护的电压调整器。
它供电给所有内部电路,同时又可作为外部基准参考电压。
若输入电压低于6V 时,可把15、16脚短接,这时5V 电压调整器不起作用。
(2)振荡器3525A 的振荡器,除C T 、R T 端外,增加了放电7、同步端3。
R T 阻值决定了内部恒流值对C T 充电,C T 的放电则由5、7端之间外接的电阻值R D 决定。
把充电和放电回路分开,有利于通过R D 来调节死区的时间,因此是重大改进。
这时3525A 的振荡频率可表为:)R 3R 7.0(C 1f D T T S +=(3.1)在3525A 中增加了同步端3专为外同步用,为多个3525A 的联用提供了方便。
sg3525 原理
SG3525是一款功能丰富的PWM控制集成电路,其主要应用于直流-交流逆变器、开关电源和电动机驱动等领域。
该芯片采用了双极、TTL和CMOS技术,可实现高效率、高精度的PWM输出。
SG3525芯片的工作原理如下:
1. 频率调节:SG3525芯片内置一个可调节的RC振荡电路,通过在外部接入电容和电阻来调整振荡频率。
频率的调节范围通常在100Hz到1MHz之间。
2. 正弦波生成:通过对振荡电路进行比例、反相运算,可以实现产生正弦波形的电压。
这是通过将正弦波信号与三角波信号进行比较得到的。
3. 参考电压:SG3525芯片内有一个可调的参考电压,用于与三角波信号进行比较。
通过调整参考电压,可以改变输出PWM脉冲的占空比。
4. 错误放大器:SG3525芯片内置了一个错误放大器,用于检测输出电压的偏差。
当输出电压偏离设定值时,错误放大器将产生一个误差信号,以调整三角波的振幅。
5. 比较器:SG3525芯片内置了两个比较器,用于比较三角波和参考电压的大小。
比较器的输出信号经过滤波器后,通过驱动电路控制输出端的开关管,从而控制电路的输出功率。
6. 步进电压:SG3525芯片内有一个步进电压,用于调整
PWM脉冲的占空比。
通过调整步进电压的大小,可以实现对
输出电压的精确调节。
总的来说,SG3525芯片根据输出电压的反馈信息,利用比较
器来调整PWM脉冲的占空比,从而控制开关电路的开关状态,实现对输出电压的稳定调节。
通过调节芯片内部的可调参数,可以实现不同频率、不同占空比的PWM输出。
SG3525概述SG3525是一款常用的PWM(脉宽调制)控制集成电路,主要用于直流至直流转换器、逆变器和开关电源的设计中。
它具有广泛的应用领域,包括电动汽车、太阳能电池组、风力发电系统以及工业自动化等。
功能特性•输入电压范围:8V至35V•输出频率范围:50Hz至400Hz•输出电流:最大20mA•可调节的死区时间•内置高精度参考电压•低静态功耗•快速过载保护•内置软起动电路•可使用外部晶振或者RC振荡电路工作原理SG3525基于PWM技术,通过控制开关管的导通时间和断开时间,调整输出的脉宽,从而控制输出电压的大小。
它采用固定频率工作模式,将输入电压转换为高频方波,然后再经过滤波电路,得到所需的输出电压。
SG3525整个电路由误差放大器、比较放大器、错相振荡器、双D触发器、控制逻辑电路和输出级组成。
主要部件包括:1. 误差放大器误差放大器对输入电压和输出电压做比较,通过增加或减少输入电压,调整输出电压的大小。
它能够高效地将输入电压转换为脉宽控制信号。
2. 比较放大器比较放大器接收误差放大器的输出信号,并与三角波振荡器的输出信号进行比较。
通过控制比较放大器的输入信号,可以调整输出波形的脉宽。
3. 错相振荡器SG3525内部集成了一个错相振荡器电路,用于产生一组互补的三角波信号。
这些互补的信号用于比较放大器的输入和误差放大器的参考电压。
4. 双D触发器双D触发器用于延时控制,通过改变延时电容的大小,可以调整输出波形的频率。
双D触发器还可用于生成脉冲信号,控制开关管的导通和断开。
5. 控制逻辑电路控制逻辑电路是一个组合逻辑电路,根据输入的控制信号,控制输出波形的脉宽和频率。
它还具有过载保护功能,当输出波形超过一定限制时,会自动切断输出。
6. 输出级输出级负责驱动开关管,将控制逻辑电路产生的脉冲信号转换为高电压高电流的方波信号,驱动负载工作。
应用领域SG3525被广泛应用于各种直流至直流转换器、逆变器和开关电源设计。
3525(SG3525,KA3525)逆变推动板电路图3525(SG3525,KA3525)逆变推动板电路图原理图:电路板设计图:电路设计图,能清楚的看清元件的位置与标号。
3525 逆变驱动板主要功能:1、应用电压范围宽(10V-22V,推荐12V);2、电源接反保护;3、缓启动,减少启动时,瞬间电流对功率管的冲击。
本款电路默认为打渔器推动,延迟0.1-0.3秒启动,不影响使用。
做逆变器可调整为2-3秒;4、采用光耦取样,后级过流(短路)保护:后级过流(短路)保护后,延时(0.5-2秒)自动启动;5、频率18-20KHZ,R10可以调整频率(15KHZ至25KHZ),推荐18-20KHZ;6、功率图腾管(S8050,S8550);7、PCB采用FR4-1.5MM板材,35个铜厚;8、可以使用SG3525或KA3525芯片;9、电阻采用金属膜电阻(误差小,性能更稳定)。
10、有4种输出方式可供选择:a、集成电路直接输出,b、集成电路通过阻容耦合输出,c、功率图腾管直接输出,d、功率图腾管通过阻容耦合输出。
直接输出、阻容耦合输出,各有优缺点,直接输出:推动速度快,逆变功率管温度低,但功率管击穿后,前级必定烧坏;阻容耦合输出:对推动速度有影响,逆变功率管温度较前者高,不过,不影响使用,功率管击穿后,前级很少烧坏,维修方便。
用R3,R12时,集成电路输出;用R4,R6时,功率图腾管输出,不能同时使用哦。
本款电路使用多年,工作很稳定,保护灵敏,可靠性高。
使用方法很多:电路可以简单使用,也可以复杂使用;电流过流保护,根据不同功率、电压所需要的电流,调整取样电路的电阻R15,保护启动电流是额定电流的一倍左右为宜,仅此推荐,值得一试。
电路板照片:集成电路直接输出与集成电路通过阻容耦合输出安装照片:功率图腾管直接输出与功率图腾管通过阻容耦合输出安装照片:原理图可以复制到Word文件上,根据需要改变大小后,再打印即可。
PWM控制芯片SG3525功能简介1.1 PWM控制芯片SG3525功能简介随着电能变换技术的发展,功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用,为此美国硅通用半导体公司(Silicon General)推出SG3525。
SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。
其产品一推出就受到广泛好评。
SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。
下面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。
SG3525是电流控制型PWM控制器,所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的。
在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较,从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。
由于结构上有电压环和电流环双环系统,因此,无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高,是目前比较理想的新型控制器。
1.1.1 SG3525引脚功能及特点简介其原理图如图4.13下:1.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。
SG3525A图片1.典型逻辑框图订购信息SG3525A最大额定值超过最大额定值器件会被损坏。
最大额定用于界定器件个体的耐受度限制值(非正常的运行条件),对于每个器件该值并不统一。
一旦超过改值,器件的功能和运行是未知的,器件会损坏或者可靠性受到影响。
1. 环境温度高于﹢50℃时,递减10mW/℃。
2. 环境温度高于﹢25℃时,递减,16mW/℃。
推荐运行条件引脚;一个150uA 的放电路径被打开来给外部软启动电容放电。
如果关断命令持续时间较短,PWM 信号输出会终止而不会给软启动电容放电,因此,允许,例如方便实现逐个脉冲的电流限制。
让第10引脚维持一段长时间的高电平,就会基本上放光外部软启动电容的电荷,导致重新上电的周期变慢。
第10脚不能浮空,因为开关噪声可能会中断器件的应用信息关断操作(见第2页逻辑图) 因为补偿端(第9脚)和软启动端(第8脚)能被电流源上拉,这两端中的任意一端都能够轻易承受一个最大仅需要100uA 的电流下拉信号就能使输出关闭。
这就意味着需要增加外部电容连接到这些脚上。
另一种可替换的方法是,使用第10脚的关断电路引脚,该引脚被改善用来加强关断操作的可靠性。
激活这个3.T low=0℃T high=﹢70℃4.因为每个器件的长期稳定性在出厂前无法测试,这些质量指标只是通过工程采样估算的稳定性平均值。
5.测试频率为f osc=40kHz (R T=3.6kΩ,C T=0.01uF,R D=0Ω)。
6. 由于输出脉冲极性,只是用到SG3525A做测试。
图片2.实验室测试原理图SG3525A图片3.振荡器充电时间Vs R T图片4.振荡器放电时间Vs R D图片5.误差放大器开环频率响应图片6.输出饱和特性曲线SG3525A图片9.输出电路(其中的1/2电路)对于单端供电,驱动输出端都接地。
在间隔的震荡周期,V C端被图腾柱源晶体管接通到地。
在传统的双极推挽式设计中,原先的基本驱动是被R1-R3控制的。
SG3525逆变器电路图
在中小容量变频电源的设计中,采用自关断器件的脉宽调制系统比非自关断器件的相控系统具有更多的优越性。
第一代脉宽调制器SG3525A应用于交流电机调速、UPS电源以及其他需要PWM脉冲的领域。
其外围电路可对串联谐振式逆变电源进行多功能控制,实现H 桥式IGBT脉宽调制PWM信号的生成和逆变电源的保护功能,以及变频电源工作过程中谐振频率的跟踪控制。
控制电路(图4.1)的核心为PWM控制器SG3525A,用SG3525A发出的PWM脉冲,来控制逆变器VT1、VT4和VT2、VT3轮流导通,从而控制逆变电压和逆变频率。
图4.1中SG3525A的6脚连接电阻R,改变R的大小,这样就可调控SG3525输出的PWM脉冲频率。
同时通过调节SG3525的9脚电压来改变输出脉宽。
3525逆变器电路图
反馈电路如上图4.1所示,当电流互感器从负载端感应出交流电流,通过桥式整流器把他转化为直流电,在滑动变阻器PR2上产生电压。
由滑动端输出的信号接到SG3525A的10脚上,当脚10电压大于0. 7V时,芯片将进行限流操作,当脚10电压超过1.4V时,将使PWM锁存器关断,直至下一个时钟周期才能够恢复。
以下分别独立介绍感应加热电源控制电路各个组成部分的基本原理、功能及参数计算。
由SG3525组成的300W正弦波逆变电路图:。
基于SG3525A的新型车载逆变电源设计随着经济水平的提高,汽车正逐渐成为人们的日常交通工具然而,人们随身携带的电子产品,例如手机,却不能使用汽车上的电源因此,开发一款经济实用的车载逆变器就成为一种需求。
我们采用集成脉宽调制芯片SG3525A为主控芯片,以CD4020B计数器及与非门电路构成分频分相电路并配以保护电路,实现了逆变器的脉宽调制其在逆变电源工作时的持续输出功率为100W,并具有输出过流保护及输入欠压保护等功能,可实现电源逆变、电压稳定、欠压保护及过流保护等功能系统基本原理本逆变器输入端为汽车蓄电池(+12V,4.5Ah),输出端为工频方波电压(50Hz,220V)其系统主电路和控制电路框图如图1所示,采用了典型的二级变换,即DC/DC变换和DC/AC逆变12V直流电压通过推挽式变换逆变为高频方波,经高频升压变压器升压,再整流滤波得到一个稳定的约320V直流电压;然后再由桥式变换以方波逆变的方式,将稳定的直流电压逆变成有效值稍大于220V的方波电压,以驱动负载为保证系统的可靠运行,分别采集了DC高压侧电压信号、电流信号及蓄电池电压信号,送入SG3525A,通过调整驱动脉冲的占空比或关断脉冲来实现电压调节、过流保护及欠压保护等功能。
主要技术参数输入电压:DC 12V;输出电压:AC 220V±5%,50Hz±2%;额定功率:100W;保护功能:输入直流极性接反保护,输入欠压保护,输出过流保护电路设计1 主控芯片SG3525ASG3525A是ST公司生产的脉冲宽度调制器控制集成电路具有集成基准电压,振荡器同步,软启动时间控制,输入欠电压锁定等功能SG3525A的引脚如图2所示。
振荡频率的确定:振荡频率由三个外部元件RT、CT和RD设置,分别接在6、5、7引脚上振荡频率为fOSC=1/CT(0.7RT +3RD),其中,0.7RTCT为定时电容充电时间,3RDCT为定时电容放电时间为了使分频分相电路取得50Hz振荡频率,本设计设定振荡频率为51.2kHz,取CT=2000pF RT=10kΩ,RD=922Ω输出脉宽的调整:PWM脉冲宽度由引脚9和引脚8中电平较低的一端控制芯片内部的误差放大器U1将电压反馈信号与基准电压信号偏差放大后送入比较器U2的反向输入端,比较器正向输入端的输入则来自电容器CT上的锯齿波,两者做比较后输出方波脉冲来控制SG3525A内部输出功放管的占空比(见图3)本设计中将8引脚经电容接地,9引脚接DC/DC 高压直流电压的反馈电压,由此调整输出直流电压的稳定图3中,U1为SG3525A中的误差放大器,1、2、9分别为芯片管脚,R1~R7、C1、C2均为外接电阻电容SG3525A的16引脚输出5V参考电压电阻R3、R4及U1构成反比例运算器,R4/R3为其静态放大倍数,其值越大控制精度越高但放大倍数太大将引起振荡,因此引入C1和R5使误差放大器成为不完全比例积分控制器,此时静态误差放大倍数不变,动态误差放大倍数减小,既不影响控制精度,又避免过冲引起振荡。
SG3525A和SG3527A的内部结构框图如图1所示,两芯片的时序控制电路相同,仅输出结构不同,其中SG3525A适用于驱动N沟道MOS管,而SG3527A适用于驱动P沟道MOS管。
SG3525A的功能如下,①工作电压范围8.0~35V。
②基准电压5.1V±1%。
③输入欠电压锁定(8.0~7.5V)。
④锯齿波振荡频率(FOSC=1/[(0.7*RT+RD)*CT])范围0.1~400kHz,其中t1=0.67RTCT为定时电容充电时间,t2=1.3RDCT为定时电容放电时间,定时电容引脚的信号波形如图2(a)所示,线性上升和指数下降对应充放电过程,锯齿波波幅1.0~3.3V。
⑤放电过程产生时钟信号输出,信号波形如图2(b)所示。
内部时钟信号复位PWM锁存器,并锁定或非门,禁止脉冲输出,因此死区时间即为放电时间;时钟信号还驱动触发器,触发器输出控制或非门,形成推挽式输出,触发器输出波形如图2(c)和(d)所示。
外部时钟信号可用于多芯片级联应用时的同步信号,主芯片的时钟输出信号作为从芯片的同步输入。
⑥PWM脉冲宽度由“反馈PWM输入”引脚COM和软启动引脚SS中电平较低的一端控制,控制电平与电容器CT 上的锯齿波进行比较,当锯齿波电平高于控制电平时,比较器输出高电平置位PWM锁存器,锁住PWM,防止多重脉冲。
控制电平线性增加时,输出晶体管中的电流扇出管导通时间线性增加,PWM锁存器的输出波形如图2(e)所示。
⑦非欠压和关断状态下,时钟信号、触发器输出Q和PWM锁存器输出P均为低电平时,OUTA输出高电平,输出A和B为推挽式工作方式,拉/灌电流峰值为±400mA,输出波形如图2(f)和(g)所示。
⑧软启动端SS以50µA电流向外接电容充电,电容大小设定软启时间,达到50%占空比的时间为SS4SSC105T×≈秒,其中SSC以µF为单位。
⑨关断引脚SD的电压>0.7V时,软启动电容以150µA电流开始放电,CSS电位下降,限制输出脉冲宽度。
SD的电压>1.4V时,置位PWM锁存器,关闭输出。
如关断命令很短,锁存器由关断电路置位,由振荡器输出时间脉冲复位CSS 放电不足,关断为逐个脉冲的关断。
1.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(引脚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(引脚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。
11.Output A(引脚11):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。
15.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电压。
SG3525特点如下:(1)工作电压范围宽:8—35V。
(2)5.1(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。
(9)逐个脉冲关断。
(10)双路输出(灌电流/拉电流):mA(峰值)。
SG3525A基本性能SG3525A PWM型开关电源集成控制器包括开关稳压所需的全部控制电路,设有欠压锁定电路和缓启动电路可提供精密度为5.1V±1%的基准电压。
其开关频率高达200KHz以上,适合于驱动N沟道MOS功率管。
SG3525A也是定频PWM电路,采用16引脚标准DIP封装。
SG3525A 在SG3524的基础上,主要作了以下改进:1)增设欠压锁定电路。
电路主要作用是当IC输入电压<8V时,集成块内部电路锁定,停止工作(基准源及必要电路除外),使之消耗电流降至很小(约2mA)。
2)有软起动电路。
比较器的反相端即软起动控制端脚8可外接软起动电容。
该电容由内部5V基准参考电压的50μA恒流源充电,使占空比由小到大(50%)变化。
3)比较器有两个反相输入端。
SG3524的误差放大器、电流控制器和关闭控制3个信号共用一个反相输入端,现改为增加一个反相输入端,误差放大器与关闭电路各自送至比较器的反相端。
这样,便避免了彼此相互影响,有利于误差放大器和补偿网络工作精度的提高。
4)增加PWM锁存器使关闭作用更可靠。
比较器(脉冲宽度调制)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,即使过电流信号立即消失,锁存器也可维持一个周期的关闭控制,直到下一个周期时钟信号使锁存器复位为止。
SG3525的工作原理SG3525内置了5.1V精密基准电源,微调至1.0%,在误差放大器共模输入电压范围内,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。
由于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,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锁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。
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比较器输出为正的时间变长,PWM锁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,从而使输出电压回落到额定值,实现了稳态。
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锁存器将立即动作,禁止SG3525的输出,同时,软启动电容将开始放电。
该引脚不能悬空,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锁存器才被复位。
SG3525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 PWM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高。
6增加了PWM锁存器。
为了使关断电路更可靠的工作,SG3525在其内部增加了PWM锁存器。
PWM比较器输出信号首先送至PWM锁存器,锁存器由关断电路置位,由振荡器输出时间脉冲复位。
当关断电路工作时,即使过电流信号立即消失,锁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锁存器复位为止。
同时,由于PWM锁存器对PWM比较器的置位信号进行锁存,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。
推挽输出结构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。
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。