基于SG3525控制的双管正激变换器_瑞达电器资料网,华玉生活

摘要：主要介绍了由SG3525构成的双管正激型开关稳压电源的基本电路结构和工作原理。具体阐述了SG3525 在双管正激电路中的应用以及补偿网络的设计。经实验验证该系统工作稳定，运行效果良好。

关键词：SG3525；双管正激；补偿器

Abstract:The basic circuit configuration and operation principle of dual switch forward converter based on SG3525 are introduced. The specific application of SG3525 to dual switch forward converter, and the design of compensator are discussed. The experiment has proved that the system has a high stability and a fine result.

0 引言

双管正激变换器由于具有开关电压应力低，内在抗桥臂直通能力强，可靠性高等优点，被广泛应用于高输入电压的中、大功率等级的电源产品中。在开关电源系统中脉宽调制器的设计是一个关键问题，本文所述系统采用的脉宽调制器是美国硅通用公司的第二代产品SG3525，这是一种性能优良，功能齐全，通用性强的单片集成PWM 控制器。由于它简单、可靠且使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试。

1 双管正激变换器的特点

双管正激变换器的拓扑结构如图1所示。其基本工作原理为：S1与S2同时导通，同时关断。S1与S2导通时电源经变压器向负载输出功率并使C充电。S1及S2关断时，输出电流经D4续流，同时变压器绕组的励磁电流经D1-VIN-D2 向电源返回磁能。由于D1和D2的导通使开关管S1和S2承受的电压仅为电源电压。这种双管单端正激电路虽然多用了一个开关管，但其电压较单管的低了一半，同时变压器少了一个磁通复位绕组，所以适用于具有较高输入电压的场合[1]。

图1 双管正激电路拓扑图

2 SG3525 的功能介绍以及应用

随着电力电子技术的发展，各种大功率全控型器件相继问世，其中MOS 型功率晶体管发展非常迅速，由于它具有高耐压，低驱动功率，良好的频率响应特性和开关时间短等优点，常常在开关稳压电源和直流斩波电路中用作开关管。开关管的控制方式采用脉冲宽度调制（PWM）方式。美国硅通用电气公司设计了适用于高频功率MOS 管驱动的第二代集成电路脉冲宽度控制器，其中SG3525 可用于驱动N沟道的功率MOS管。

由图2 的结构框图可见，SG3525 主要有基准稳压源、振荡器、误差放大器、PWM比较器和锁存器、分相器、或非门电路和图腾输出电路等几大部分组成[3]。

图2 SG3525 内部结构图

2.1 SG3525基本工作原理和应用特点

SG3525 的振荡器通过外接时基电容和电阻产生锯齿波振荡，同时产生时钟脉冲信号，该信号的脉冲宽度与锯齿波的下降沿相对应。时钟脉冲作为由T触发器组成的分相器的触发信号，用来产生相位差为180毅的一对方波信号。误差放大器是一个差分放大器，经差分放大的信号与振荡器输出的锯齿波电压分别加至PWM 比较器的反相输入端和同相输入端，比较器输出的调制信号经锁存后作为或非门电路的输入信号。通过脚11，脚14 输出两路互差180毅的PWM信号。

SG3525 是在SG3524 的基础上改进而来的,它克服了SG3524 的不足,成为第二代集成电路脉冲宽度调制器，其独特的应用特点主要有以下4点：

（1）欠压锁定功能；

（2）软启动功能；

（3）系统的故障关闭功能；

（4）死区时间可调功能。

2.2 SG3525在双管正激开关电源中的应用

根据SG3525 各脚功能和双管正激电路开关管控制规律，接有如图3 所示的SG3525 外围电路。脚5、脚6、脚7 的电容、电阻值决定了振荡器的振荡频率。脚1 和脚2 为SG3525的误差放大器的反相和同相输入端，现均通过一个电阻接地，让它处于不工作状态，因为本控制电路的误差放大器采用的是TL431，其原因是由于隔离反馈电路采用的是比较普遍的光隔离器。但是光隔离器的电流传送比会随温度而漂移，也会随着时间增加而逐渐变差，而且各个光耦合隔离器的误差范围也相差比较大，为了补偿光耦合器的这些差异而不使用电位器，就要把误差放大器放在光耦合隔离器的输入侧。误差放大器可以检测到光隔离器漂移引起的其输出端的偏移，然后相应地调整电流。副边的误差放大器通常采用的是TL431，它的内部有一个具有温度补偿的电压参考源和一个放大器，反馈电路如图4 所示。

图3 SG3525 在双管正激电源中的应用

图4 光隔离的电压反馈电路图

SG3525的脚8 接不同的对地电容时软启动的时间不一样。例如10滋F的电容所对应的软启动时间为0.58 s，22 滋F 的电容所对应的软启动时间为1.26s等。反馈信号直接送入脚9（即PWM比较器的反相输入端），和振荡器输出的三角波进行比较输出PWM 波。由于双管正激电路的两个主开关管是同时导通和同时关断，而SG3525的脚11 和脚14输出的是两路占空比相等，但相位互差180毅的驱动波形。所以只用其一路输出。通过脉冲变压器来隔离驱动两个MOS管的开通和关断。SG3525的脚11 和脉冲变压器的输入端接一电容主要是为了起到隔直的作用，避免驱动变压器出现偏磁的现象。

3 启动电路的改进

对离线式开关电源，如果启动电路始终从电源输入线获取电流，会产生很可观的损耗，特别是在高输入电压的场合下，启动电阻的热损耗很大，所以本文采用的启动电路在电路稳定工作后就切断启动回路，其结构如图5 所示。工作原理主要是当整个电源进入稳定工作状态后，SG3525的工作电源可以从变压器的附加绕组上获取，使得此时的三极管基射极和发射极上的二极管反偏，这样就完成了对启动电流的切断过程[2]。