基于SG3525的DC／DC直流變換器的研究
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隨著電能變換技術(shù)的發(fā)展，功率MOSFET在開關(guān)變換器中開始廣泛使用。為此，美國硅通用半導(dǎo)體公司推出了SG3525，以用于驅(qū)動(dòng)N溝道功率MOSFET。SG3525是一種性能優(yōu)良、功能齊全和通用性強(qiáng)的單片集成PWM控制芯片，它簡單可靠及使用方便靈活，輸出驅(qū)動(dòng)為推拉輸出形式，增加了驅(qū)動(dòng)能力；內(nèi)部含有欠壓鎖定電路、軟啟動(dòng)控制電路、PWM鎖存器，有過流保護(hù)功能，頻率可調(diào)，同時(shí)能限制最大占空比。其性能特點(diǎn)如下：
1)工作電壓范圍寬： 8～35V。
2)內(nèi)置5．1 V±1．0％的基準(zhǔn)電壓源。
3)芯片內(nèi)振蕩器工作頻率寬100Hz～400 kHz。
4)具有振蕩器外部同步功能。
5)死區(qū)時(shí)間可調(diào)。為了適應(yīng)驅(qū)動(dòng)快速場效應(yīng)管的需要，末級(jí)采用推拉式工作電路，使開關(guān)速度更陜，末級(jí)輸出或吸入電流最大值可達(dá)400mA。
6)內(nèi)設(shè)欠壓鎖定電路。當(dāng)輸入電壓小于8V時(shí)芯片內(nèi)部鎖定，停止工作(基準(zhǔn)源及必要電路除外)，使消耗電流降至小于2mA。
7)有軟啟動(dòng)電路。比較器的反相輸入端即軟啟動(dòng)控制端芯片的引腳8，可外接軟啟動(dòng)電容。該電容器內(nèi)部的基準(zhǔn)電壓Uref由恒流源供電，達(dá)到2．5V的時(shí)間為t=(2．5V／50μA)C，占空比由小到大(50％)變化。
8)內(nèi)置PWM(脈寬調(diào)制)。鎖存器將比較器送來的所有的跳動(dòng)和振蕩信號(hào)消除。只有在下一個(gè)時(shí)鐘周期才能重新置位，系統(tǒng)的可靠性高。
l 脈寬調(diào)制器SG3525簡介
1．1 結(jié)構(gòu)框圖
SG3525是定頻PWM電路，采用原理16引腳標(biāo)準(zhǔn)DIP封裝。其各引腳功能如圖1所示，內(nèi)部原理框圖如圖2所示。
1．2 引腳功能說明
直流電源Vs從腳15接入后分兩路，一路加到或非門；另一路送到基準(zhǔn)電壓穩(wěn)壓器的輸入端，產(chǎn)生穩(wěn)定的元器件作為電源。振蕩器腳5須外接電容CT，腳6須外接電阻RT。振蕩器頻率廠由外接電阻RT和電容CT決定，
振蕩器的輸出分為兩路，一路以時(shí)鐘脈沖形式送至雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及兩個(gè)或非門；另一路以鋸齒波形式送至比較器的同相輸入端，比較器的反向輸入端接誤差放大器的輸出，誤差放大器的輸出與鋸齒波電壓在比較器中進(jìn)行比較，輸出一個(gè)隨誤差放大器輸出電壓高低而改變寬度的方波脈沖，再將此方波脈沖送到或非門的一個(gè)輸入端?；蚍情T的另兩個(gè)輸入端分別為雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和振蕩器鋸齒波。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的兩個(gè)輸出互補(bǔ)，交替輸出高低電平，將PwM脈沖送至三極管VT1及VT2的基極，鋸齒波的作用是加入死區(qū)時(shí)間，保證VT1及VT2不同時(shí)導(dǎo)通。最后，VTl及VT2分別輸出相位相差為180°的PWM波。
2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本電源輸入電壓是由帶隔離變壓器的+30V電源提供，圖3是選用SG3525設(shè)計(jì)的DC―DC直流變換器原理圖。性能指標(biāo)是：輸入電壓為DC24～35V可調(diào)，輸入額定電壓為30V，輸出為5V／lA。本系統(tǒng)由SG3525產(chǎn)生兩路反向方波來控制MOSFET的導(dǎo)通與關(guān)閉，MOSFET驅(qū)動(dòng)采用推挽方式，本設(shè)計(jì)在變壓器的中心抽頭加入30V直流電壓，輸出部分采用全波整流，在輸出點(diǎn)上有分壓電阻給TL431提供參考電壓，并通過光電隔離反饋到SG3525，以調(diào)節(jié)控制輸出方波占空比來穩(wěn)定輸出電壓。由于本設(shè)計(jì)采用推挽式功率變換電路，在輸入回路中僅有一個(gè)開關(guān)的通態(tài)壓降，而半橋和全橋電路有2個(gè)，因此在同樣的條件下，產(chǎn)生的通態(tài)損耗較小，這種拓?fù)涮貏e適合輸入電壓較低的場合，這也是本設(shè)計(jì)為什么采用推挽變換器的原因。其中的變壓器可同時(shí)實(shí)現(xiàn)直流隔離和電壓變換的功能，磁性元件數(shù)目較少，成本較低。
2．1 高頻變壓器設(shè)計(jì)
推挽變換器的高頻變壓器如圖3中所示，原邊和副邊的繞組都分別有一個(gè)中心抽頭。磁心參數(shù)選擇如下：
變壓器輸入電壓幅值Up1=24V，直流輸出電壓5V，串聯(lián)二極管串聯(lián)壓降取0．6V，所以次級(jí)繞組電壓幅值Up2取5．6V，最大工作比α=0．45，次級(jí)繞組峰值電流Ip2=1 A，次
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