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1、摘要:对PWM空制芯片SG3524与SG3525的工作性能作了介绍和比较,通过实验得岀了SG3525在软起动功能上较 SG3524有很大的改进。关键词:SG3524; SG3525;脉宽调制;软起动引言:目前,开关电源越来越广泛地应用于各行各业中,是各种用电设备的重要组成部分。在开关电源的设计过程中,常常使用各种PWM勺IC。因此,作为开关电源的设计者,有必要熟悉各种PWM勺集成芯片的性能差别, 才能在设计的时候灵活应用。下面主要针对常用的 SG3524与SG3525两种芯片进行对比分析。1 SG3524与 SG3525:SG3524是定频PWMfe路,采用16引脚标准DIP封装。其各引脚功能
2、如图1(a)所示,内部框图如图1(b)所示。反相辎入匚116ZI同獅i入匚:15皈輛轴出匚jid电皿限制检测*匚斗15电駅俶制楂iU匚r12RT匚11CT匚710ZI世匚:-9ZIECASC(a) SG3524的引脚trQ-r3地10kQ铲1蹄込(b )内部框图SG3524引脚及内部框图脚9可以通过对地接阻容网络,补偿系统的幅频和相频响应特性。根据试验结果,对地接电 容就可以实现软起动功能。SG3525也是定频PWM电路,采用16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图 2(a)所示,内部 框图如图2(b)所示。脚8为软起动端。121615341351261171089良相需扎匚 碗曙人匚 冋歩瑞
3、匚 揣融轩出匚 CT匚 RT匚 威电端匚 软启动端匚I链efA二I BE二I A. BffC=1世二1二I闭値左制ZJ补惟(a)SG3525的引脚乂圧憐電a吶救启越 山匸二T黄闭v卄飯迅瀚曲CP013II3II(b )内部框图图2SG3525引脚及内部框图2 SG3525相对SG3524的改进:SG3525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 50卩
4、A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)输岀送到PWM锁存器,锁存器由关闭电路置位,由振荡器输岀时间脉冲复位。这样,当关闭电路动作,即使过电直到下一个周期时钟信号使锁存器复位流信号立即消失,锁存器也可维持一个周期的关闭控制, 为止。5)振荡器作了较大改进SG3524中的振荡器只有 CT及RT
5、两引脚,充电和放电回路是相同的。SG3525的振荡器,除了 CT及RT引脚外,增加了放电引脚 7、同步引脚3。RT阻值决定对CT充电的内部恒流值, CT的放电则由脚5及脚7之间外接的电阻值 RD决定。把充电和 放电回路分开,有利于通过 RD来调节死区的时间, 这是重大的改进。 在SG3525中增加了同步引 脚3专为外同步用,为多个 SG3525的联用提供了方便。6 )输岀级作了结构性改进电路结构改为确保其输岀电平处于高电平,或低电平状态。另外,为了适应驱动MOSFET勺需要,末级采用了推挽式电路,使关断速度更快。SG3525增加的工作性能在实际应用中具有重要意义。例如,脚8增加的软起动功能,避
6、免了开关电源在开机瞬间的电流冲击,可能造成的末级功率开关管的损坏。3 实验结果对SG3525与SG3524的软起动功能作了对比试验。图3给岀了 SG3525与SG3524软起动试验的原理图。图 4给岀了 SG3525脚8接100卩F电容和SG3524脚9接100卩F电容时,在通电2s和5s时的输岀脉宽波形图。1514渤出11?1211籍庭2109(a)采用 SG3525(b)采用 SG3524图3软起动试验原理图17T%,_1t11厂1J1 1-11(a) SG3524通电2s的波形41 ,tdnqpr1J(b) SG3525通电2s的波形(c) SG3524通电5s的波形(d) SG3525
7、通电5s的波形图4两种控制器分别在启动2s及5s后的波形从图4的波形以及表1和表2的数据比较可以看到, 虽然SG3524与SG3525都可以实现软起 动功能,但是,由于 SG3525本身设计了软起动电路,因此,在实际实现软起动的过程中,由其 内部的恒流源给外部电容充电,工作时不会影响到其它的电路,而SG3524要实现软起动,就要与误差放大器、电流控制器等同用一个反相端,就会彼此互相影响。另外,在相同电容量的情况 下,SG3525更有利于提高软起动时间。表1SG3525脚8接不同的对地电容时的软起动时间脚8对地电容C卩F软启动时间t/s100.58221.26331.84472.331004.7
8、6表2SG3524脚9接不同的对地电容时的软起动时间脚9对地电容C/卩F软启动时间t/s100.29220.58330.97471.16 寸1002.234 结语:通过实验证明,SG3525的软起动性能优于 SG3524。SG3525中文资料引脚图应用电路图(1)简介:SG3525中文资料引脚图应用电路图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推出了SG3525,以用于驱动。关键字:SG3525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推出了 SG3525,以用于驱动 N沟道功率MOSFE
9、T。SG3525是一种性能 优良、功能齐全和通用性强的单片集成 PWM控制芯片,它简单可靠及使用方便灵活,输出 驱动为推拉输出形式,增加了驱动能力;内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器,有过流保护功能,频率可调,同时能限制最大占空比。其性能特点如下:1)工作电压范围宽:835V。2)内置5. 1 V±1. 0%的基准电压源。3)芯片内振荡器工作频率宽100Hz400 kHz。4)具有振荡器外部同步功能。5)死区时间可调。为了适应驱动快速场效应管的需要,末级采用推拉式工作电路,使开关速 度更陕,末级输出或吸入电流最大值可达400mA。6)内设欠压锁定电路。 当输入电压小于
10、 8V时芯片内部锁定,停止工作(基准源及必要电路除 外),使消耗电流降至小于 2mA。7)有软启动电路。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。该电容器内部的基准电压 Uref由恒流源供电,达到 2. 5V的时间为t=(2 . 5V /50卩A)C,占 空比由小到大(50 %)变化。8)内置PWM(脉宽调制)。锁存器将比较器送来的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。I脉宽调制器SG3525简介1. 1结构框图SG3525是定频PWM电路,采用原理16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图1所示,内 部原理框图如图2所示。圧相输入同
11、柳输入同步端CT放电端软启动端12 3 4 5 6 7 fi6 5 4 3 2 10 9 t 1 i 1 1 1 1B管EA.搭E地AlfE闭撤拧制J 16X 15Ground 12OSC Output 4Mu毗电却:1n -j二Svnc J R,CT 5Discharge 7Cornpcnsatiuu 9 aInv【叩皿iNonivn Input 2 *Soft-Start 8 Shutdown io 匸n30k«5il5 OK* 一 一r!liUJlm:-ITOutput ASG3525A图3SG3525内部原理框图1. 2引脚功能说明直流电源Vs从脚15接入后分两路,一路加到或
12、非门;另一路送到基准电压稳压器的输入 端,产生稳定的元器件作为电源。振荡器脚5须外接电容 CT,脚6须外接电阻RT。振荡器频率厂由外接电阻 RT和电容CT决定,'振荡器的输出分为两路,一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及两个或非门;另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端,比较器的反向输入端接误差放大器的输出,误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较,输出一个随误差放大器输出电压高低而改变宽度的方波脉冲,再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿 波。双稳态触发器的两个输出互补,交替输出高低电平, 将PwM脉冲送至三极管 VT1及VT
13、2的基极,锯齿波的作用是加入死区时间,保证VT1及VT2不同时导通。最后,VTI及VT2分别输出相位相差为 180。的PWM波。2系统结构设计本电源输入电压是由带隔离变压器的+30V电源提供,图3是选用SG3525设计的DC DC直流变换器原理图。性能指标是:输入电压为DC2435V可调,输入额定电压为 30V,输出为5V/ IA。本系统由SG3525产生两路反向方波来控制 MOSFET的导通与关闭, MOSFET驱动采用推挽方式,本设计在变压器的中心抽头加入30V直流电压,输出部分采用全波整流,在输出点上有分压电阻给TL431提供参考电压,并通过光电隔离反馈到SG3525, 以调节控制输出方
14、波占空比来稳定输出电压。由于本设计采用推挽式功率变换电路,在输入回路中仅有一个开关的通态压降,而半桥和全桥电路有 2个,因此在同样的条件下,产生的通态损耗较小,这种拓扑特别适合输入电压较低的场合,这也是本设计为什么采用推挽变换器的原因。其中的变压器可同时实现直流隔离和电压变换的功能,磁性元件数目较少, 成本较低。t'3 VfiSU團3 KC2. 1高频变压器设计推挽变换器的高频变压器如图3中所示,原边和副边的绕组都分别有一个中心抽头。磁心参数选择如下:变压器输入电压幅值 Up1=24V,直流输出电压 5V,串联二极管串联压降取0. 6V,所以次级绕组电压幅值 Up2取5. 6V,最大工
15、作比 a =0 45,次级绕组峰值电流Ip2=1 A,次级绕组电流有效值厶二迈1*1如=0飞9A, 初级绕组峰值电流Zp = 7 =0,23A,初Si级电流有效/, =x/-/P1 = 0. i 5At因此变压 器的输出功率&二J亦卍旳厶=3. 7 W ,变 压器计算功率斥=£ 返+血 =10 5W tfj(变压器效率n取为1,这个效率不包括整流二极管在内 ),取工作磁感应强度 Bm=170mT , 电流密度j取4. 8A/ mm2,铜在磁心窗口中的占空系数 Km(初选时取0. 20. 3),实际 计算是取Km=0 . 2 5,则计算面积乘积xIO2105x10-X0.25x45xl70x4.» Q取EEI6磁心,它的中心磁铁截面积 (Ae)19 . 2mm2,磁心的窗口面积(Aw)为39. 85mm2 , 因此EEI6的功率容量为 AeXAw=19 . 2X39. 85mm4=0 . 0765cm4,而计算面积乘积 AP=O . 029cm4,它明显小于上面的功率容量的乘积0. 0765,可见采用EEI6磁心时,其功率容量已足够大。绕组匝数计算如下:先确定最低电压绕组的匝数5 6x9x10 ;2x0.17x0,192= 7,72取偶数 2= 34,其中开关管最大导通时间Tcn=9s,控制器输出频率 f=45kHZ。按照原边3 4匝,
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