电流型PWM 控制器在电源中的应用
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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。
SG3525电流控制型PWM解调调制器型号:SG3525AN封装:DIP-16主要应用:开关电源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: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。
电流型PWM控制器UC3844及其在微机电源中的应用zz2009-07-18 9:36作者:何佳张煜盛针对电压型脉宽调制器(PWM) 控制器只有电压控制环、电流变化滞后电压变化、系统响应速度慢、稳定性差等固有缺点,介绍了既有电压控制环、又有电流控制环的新型电流型PWM 控制器。
分析了电流型PWM 控制器与电压型PWM 控制器的控制原理,比较了二者之间的优缺点;介绍了电流型PWM 控制器UC3844 的工作原理,并应用电流型PWM 控制器UC3844 设计了微机电源,指出了设计中应该注意的问题。
结果表明,由电流型PWM 控制器构成的微机电源具有良好的电压调整率、负载调整率和系统稳定性等优点。
UC3844 是美国UNITRODE 公司生产的高性能电流型脉宽调制器(PWM) 控制器。
早期的PWM 控制器是电压控制型的,常用的电压型PWM 控制器有TL494 、TL495 、SG3524 、SG3525 等。
电压型PWM 是指控制器按反馈电压来调节输出脉宽,电流型PWM 是指控制器按反馈电流来调节输出脉宽。
电流型PWM 是在脉宽比较器的输入端,直接用流过输出电感线圈电流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、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PWM 控制器。
1 电流型PWM 控制与电压型PWM 控制原理及性能比较1. 1 电压型PWM控制电压型PWM 控制系统框图如图1 所示。
电源输出反馈电压Uf与基准电压Ug 比较放大得到误差电压Ue,该误差电压再与锯齿波发生器产生的锯齿波信号进行比较,产生占空比变化的矩形波驱动信号。
这种结构属于典型的单闭环系统,缺点是控制过程中主电路的电流没有参入输出控制。
由于电感的作用,电流滞后于电压的变化,因而系统响应速度慢,稳定性差。
电流型PWM 控制器在24V电源中的应用
1 双环电流型PWM控制器工作原理
双环24V电源电流型脉宽调制( PWM) 控制器是在普通电压反馈PWM 控制环内部增加了电流反馈的控制环节,因而除了包含电压型PWM 控制器的功能外,还能检测开关电流或电感电流,实现电压电流的双环控制。
双环电流型PWM控制器电路原理如图1 所示。
从图1 可以看出,24V电源电流型控制器有两个控制闭合环路:一个是输出电压反馈误差放大器A ,用于与基准电压比较后产生误差电压;另一个是变压器初级(电感) 中电流在Rs 上产生的电压与误差电压进行比较,产生调制脉冲的脉宽,使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。
系统工作过程如下:假定输入电压下降,整流后的直流电压下降,经电感延迟使输出电压下降,经误差放大器延迟,Vea上升,占空比变化,从而维持输出电压不变,在电流环中电感的峰值电流也随输入电压下降,电感电流的斜率di/dt 下降, 导致斜坡电压推迟到达Vea ,使PWM占空比加大,起到调整输出电压的作用。
由于既对电压又对电流起控制作用,所以控制效果较好在实际中得到广泛应用。
2 双环电流型PWM控制器的特点
a) 由于输入电压Vi 的变化立即反映为电感电流的变化,不经过误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度(电流控制环) ,因而使得系统的电压调整率非常好,可达到0.01 %/V ,能够与线性移压器相比。
b) 由于24V电源双环控制系统内在的快速响应和高稳定性,反馈回路的增益较高,不会造成稳定性与增益的矛盾,使输出电压有很高的精度。
150V电流模式PWM控制器描述SD4938 是用于开关电源的内置150V 高压MOSFET的电流模式PWM 控制器。
SD4938 内置高压启动电路。
在轻载下会进入打嗝模式,从而有效地降低系统的待机功耗。
具有降频功能,进一步优化轻载条件下的转换效率。
具有软启动功能,能够减小器件的应力,防止变压器饱和。
SD4938内部还集成了各种异常状态的保护功能,包括:VDD欠压保护,VDD过压保护,前沿消隐,输出过载保护,过流保护,过温保护等。
触发保护后,电路会不断自动重启,直到系统正常为止。
主要特点♦20V至150V输入电压♦12V,15V,18V输出电压三档可调♦0.5A输出电流♦高压启动♦轻载打嗝♦降频♦软启动♦VDD欠压保护♦VDD过压保护♦前沿消隐♦输出过载保护♦过流保护♦过温保护应用♦平衡轮♦以太网供电♦电动自行车♦电动工具产品规格分类内部框图极限参数电气参数(除非特别说明, VDD =12V;Tamb=25︒C)管脚排列图管脚描述功能描述SD4938是用于开关电源的内置高压MOSFET的电流模式PWM控制器,内置高压启动电路,在轻载下会进入打嗝模式,具有降频、软启动,还集成了VDD欠压保护、VDD过压保护、前沿消隐、输出过载保护、过流保护、过温保护等各种异常状态的保护功能。
高压启动和欠压保护SD4938内置高压启动电路。
启动时,输入电压从DRAIN端通过内置高压启动恒流源,对VDD端外置电容进行充电,充电电流为1.5mA,使得VDD电压上升,当升至启动电压12.5V时,将高压启动恒流源关断,则DRAIN端对VDD 端停止充电,转由电感电压通过二极管对VDD端进行供电;如果VDD电压降至欠压保护点8V,功率MOS关断,VDD 电压由于没有能量供电而一直下降,直到VDD继续往下降至6.5V,则将高压启动恒流源重新打开,又由DRAIN端对VDD端进行充电,使得VDD电压上升,升至启动电压12.5V。
恒压控制SD4938通过VDD脚以及内部误差放大器检测VOUT的变化,当VOUT变小,EA输出电压上升,从而增大输出脉宽,使VOUT上升,使输出保持恒定,VOUT电压近似等于VDD两端电压。
PWM控制芯片SG3525功能简介1.1 PWM控制芯片SG3525功能简介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。
pensation(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。
概述:特点:JT3027是一款高集成度、高性能的电流模式PWM控制器芯片。
适用于电源适配器等中小功率的开关电源设备。
为了降低待机功耗,满足更高的绿色环保标准,芯片提供了脉冲模式功能。
即在轻载或者无负载情况下,JT3027可以线性地降低芯片的开关频率,减少开关的损耗,提高电源系统的转化效率。
通过优化设计,JT3027具有极低的启动电流和工作电流,不仅有利于启动电路设计,而且可以使用大阻值的启动电阻,以降低待机功耗,提高转换效率。
JT3027内置同步斜坡补偿电路,改善了系统的大信号稳定性,避免了PWM在高占空比输出的时候可能产生的谐波振荡。
JT3027在反馈输入引脚端内置了前沿消隐电路,能有效去除反馈信号中的尖峰。
有助于减少开关电源系统的外部元器件数量,降低系统的整体成本。
JT3027提供了多种全面的可恢复保护模式,其中包括:逐周期电流限制保护(OCP)、过载保护(OLP)、VDD嵌位保护、以及低压关闭(UVLO)。
其中,为了更好的保护外部MOSFET功率管,栅极驱动输出电压被钳位在18V。
JT3027内部采用了频率抖动技术同时在图腾柱栅极驱动输出端使用了软开关控制技术,可以很好的改善开关电源系统的EMI性能。
通过优化设计,当芯片的工作频率低于20KHz的情况下,音频能量可以降低到最小值。
因此,音频噪声性能可以获得很大程度的改善。
JT3027芯片可以作为线性电源或者RCC模式电源的最佳替代产品,从而提高开关电源系统的整体性能,并有效地降低系统成本。
JT3027提供8-PIN的SOP8与DIP8的封装以及6-PIN的SOT23-6封装。
■ Burst Mode功能;■ 低启动电流(4.5uA)和低工作电流(1.75mA);■ 内置前沿消隐;■ 内置同步斜坡补偿;■ 电流模式工作;■ 频率抖动功能;■ 外部可编程的PWM开关频率;■ 逐周期电流限制保护(OCP);■ 内建系统VDD嵌位保护;■ 低电压关闭功能(UVLO);■ 栅驱动输出电压钳位(18.5V);■ 恒定输出功率限制;■ 过载保护(OLP);■ 工作时不产生音频噪声应用:通用的开关电源设备以及离线AC/DC反激式电源转换器:■ 笔记本电源适配器;框图: ■ 机顶盒电源;■ 开放式开关电源;■ 电池充电器典型应用图:引脚功能说明:符号引脚类型功能说明GATE 驱动输出图腾柱栅极驱动输出引脚。
新人必看的双环电流型PWM控制器原理简析
PWM控制器对于很多工程师来说,都是在电子电路系统设计过程中不可缺少的重要配件,其中,双环电流型PWM控制器在开关电源以及LED电源设计领域的应用更是非常广泛。
本文将会就这一双环电流型PWM控制器的工作原理和运行特点进行简析,希望能够对新人工程师的日常工作提供一定帮助。
双环电流型PWM控制器工作原理
所谓的双环电流型PWM控制器,其实也是PWM控制器的一种,但这种类型的脉宽调制控制器是在普通电压反馈PWM控制环内部增加了一个电流反馈的控制环节,因此这一元件除了包含电压型PWM控制器的功能外,还能够检测开关电流或电感电流,实现电压电流的双环控制。
一个基础的双环电流型PWM控制器电路原理图如下图图1所示。
图1 双环电流型PWM控制器原理图
从图1所提供的双环电流型PWM控制器原理图中可以明显看出,这一电流型控制器有两个控制闭合环路:一个是输出电压反馈误差放大器A,用于与基准电压比较后产生误差电压。
另一个是变压器初级(电感)中电流在Rs 上产生的电压与误差电压进行比较,产生调制脉冲的脉宽,使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。
结合图1所给出的双环电流型控制器的原理图,我们可以将这一PWM控制器的工作过程总结为:假设输入电压下降,整流后的直流电压下降,经电感延迟使输出电压下降,经误差放大器延迟,Vea上升,占空比变化,从而。
PWM控制芯片SG3525工作原理及实际应用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内部结构和原理框图如下:图11.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。
pensation(引脚9):PWM比较器补偿信号输入端。
电流型PWM 控制器在电源中的应用
发布日期:2009-3-16 14:51:51文章来源:搜电浏览次数:51
1 双环电流型PWM控制器工作原理
双环电流型脉宽调制( PWM) 控制器是在普通电压反馈PWM 控制环内部增加了电流反馈的控制环节,因而除了包含电压型PWM 控制器的功能外,还能检测开关电流或电感电流,实现电压电流的双环控制。
双环电流型PWM控制器电路原理如图1 所示。
从图1 可以看出,电流型控制器有两个控制闭合环路:一个是输出电压反馈误差放大器A ,用于与基准电压比较后产生误差电压;另一个是变压器初级(电感) 中电流在Rs 上产生的电压与误差电压进行比较,产生调制脉冲的脉宽,使得误差信号对峰值电感电流起着实际控制作用。
系统工作过程如下:假定输入电压下降,整流后的直流电压下降,经电感延迟使输出电压下降,经误差放大器延迟,Vea上升,占空比变化,从而维持输出电压不变,在电流环中电感的峰值电流也随输入电压下降,电感电流的斜率di/dt 下降, 导致斜坡电压推迟到达Vea ,使PWM 占空比加大,起到调整输出电压的作用。
由于既对电压又对电流起控制作用,所以控制效果较好在实际中得到广泛应用。
2 双环电流型PWM控制器的特点
a) 由于输入电压Vi 的变化立即反映为电感电流的变化,不经过误差放大器就能在比较器中改变输出脉冲宽度(电流控制环) ,因而使得系统的电压调整率非常好,可达到0.01 %/V ,能够与线性移压器相比。
b) 由于双环控制系统内在的快速响应和高稳定性,反馈回路的增益较高,不会造成稳定性与增益的矛盾,使输出电压有很高的精度。
c) 由于Rs 上感应出峰值电感电流,只要Rs 上电平达到1 V ,PWM控制器就立即关闭,形成逐个脉冲限流电路,使得在任何输入电压和负载瞬态变化时,功率开关管的峰值电流被控制在一定范围内,在过载和短路时对主开关管起到有效保护。
d) 误差放大器用于控制,由于负载变化造成的输出电压变化,使得当负载减小时电压升高的幅度大大减小,明显改善了负载调整率。
e) 由于系统的内环是一个良好的受控电流放大器,所以把电流取样信号转变成的电压信号和一个公共电压误差放大器的输出信号相比较,就可以实现并联均流,因而系统并联较易实现。
3 双环电流型PWM控制器功率因数校正
正是基于以上特点,电流型PWM 控制器在实际应用中被越来越广泛地采用。
对它采用功率因数校正技术,可以有效地减少高次谐波对电网的干扰,减小功耗,具有较大的实际意义。
3.1 功率因数校正方法
功率因数校正主要有两种方法:一种是将电网上公用负载端并接一个专用的功率变换器,对无功和谐波进行补偿;另一种是将负载的整流电路与滤波电容之间增加一个功率变换电路,将输入电流校正成与电网电压相近的正弦波。
实现功率因数校正在CCM 和DCM下可采用乘法器和电压跟随器实现,框图如图2所示。
3.2 电流型PWM控制器功率因数校正方法
由于乘法器的价格昂贵,改用加法电路来实现乘法器的功能。
为了使电感电流的包络为正弦,必须使电流检测比较器反相输入端的输入电压为正弦馒头波,基本电路如图3 所示。
当N1 负端加上电整流取样而得到正弦馒头波时,经二极管降压及电阻分压,加到电流感应比较器负端信号为1/3 的正弦馒头波,从而使电感电流的包络正弦化。
当然,在实际使用中还需要进行闭环控制,才能够得到稳定的输出电压。
4 电流型PWM控制器斜坡补偿方法
4.1 峰值电流与平均输出电感电流
由于功率开关管的峰值电流由PWM 控制器保持恒定控制,也就是说,电感的峰值电流也保持恒定,但直流输出电压正比于输出电流平均值而不是峰值电流,当输入电压减小时,为了使电流恒定,占空比将调节为δ2 ,这时平均电流将上升为I2 ,输出电压也将上升。
在电压型控制器中将不会出现这种问题,但在电压型控制器件下,仅有输出电压得到控制。
因此,为了解决以上问题,在电流型控制器中需采用斜坡补偿加以解决。
为了维持一个恒定的平均电流(输出电压) ,要求有一个与占空比无关的电流波形补偿斜坡,当( Ns/Np ) Rs ( m2/2) = m 成立时,输出电感平均电流与Ton无关,则保持了输出电压恒定。
如图4 所示。
4.2 斜坡补偿的实现
斜坡补偿可以用图5 所示电路来实现。
一般,R1的阻值预先设定,再计算R2 的阻值,很重要的一点是R2 的阻值应足够高,以避免使振荡器产生振荡频率漂移。
从斜坡端接电阻R2 至电流感应端,这时Rs 上的感应电压增加斜坡的斜率与平滑的误差电压进行比较,这在占空比达到50 %以上时非常有效。
R2 阻值的一般计算步骤如下:
a ) 计算次级电感下斜坡: S1 = di/dt ( 单位为A/μs) ;
b) 计算初级电感下斜坡: S2 = S1 Ns/Np (单位为A/μs) ;
c) 计算检测电阻上的斜坡电压: V1 = S2 Rs (单位为V/μs) ;
d) 计算定时电容器CT 上的振荡器斜坡电压: S =dVosc/Ton (单位为V/μs) ;
e) 若令斜坡补偿量M = 0.75 ,R1 的阻值R1 设为1 kΩ ,则R2 = R1 ( Vs/VS2 ) M。
5 结束语
随着电流型PWM 控制器被越来越广泛地应用,正确掌握使用方法可以节约大量设计时间,并能取得较好的设计效果,因而是使用这一类控制器必须注意的问题。