盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2009)
3.5 脉宽产生电路
3.5.1 脉宽产生电路工作原理
如图3-18所示，SG3525的2脚得到固定的电压以确保占空比恒为0.5，11脚14脚输出峰值相同、互补且存在死区的方波，当11脚输出高电平时，14脚输出低电平，三极管N1、N4导通，N2、N3截止，当11脚输出低电平时，14脚输出高电平，三极管N2、N3导通，N1、N4截止，并且存在死区。QT1、QT2两端输出交流方波。图中Z4、Z5的作用是防止9013误导通。图中“ON”点来自于图3-3启动延时部分，当“ON”点为高电平时，Q6导通，Q7的基极为低电平，Q7截止，触发SG3525的8脚软启动，输出交流方波；当“ON”点为低电平时，Q6截止，Q7的基极为高电平，Q7导通，阻止SG3525的8脚软启动。图中“PROTECT”点来自于图3-6中，当电路报警后，即“ALARM”为高电平，电路保护，“PROTECT”点为低电平，Q5截止，SG3525的10脚SHUTDOWM为高电平，即关闭SG3525，并且Q7的基极为高电平，Q7导通，阻止SG3525的8脚软启动。SG3525不能输出PWM波；当电路正常后时，即“ALARM”为低电平，“PROTECT”点高低电平，Q5导通，SG3525的10脚SHUTDOWM为低电平，不会关闭SG3525，并且Q7的基极为低电平，Q7截止，触发SG3525的8脚软启动。SG3525正常工作，输出PWM波。
VCCVCCVCCR38R30R3212131815C18C19C17+C16N1N21815QT2QT1N31015C20R39R40RP1N41015输出交流方波R45R46R47INV INPUT N.I.INPUTVC+VINR3112103C15GNDVREF16OSCOUTPUT4SHUTDOWNSYNCCTRTVCCCOUTPUT AOUTPUT BVCCR34Q59013R35R37DS5671114159COMPENSATION SOFT-START8SG3525+VCCR42Q6D99013Q79013R44ONZ5R41C14PROTECTD7R33Z4R43R36图3-18 脉宽产生电路
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方波逆变器及其控制电路的设计
3.5.2 SG3525的介绍
SG3525是SGS-Thomson公司生产的采用电压模式控制的集成PWM控制器，SG3525允许的工作环境温度范围为0～70℃。SG3525采用精度为?1％的5.1V带隙基准电源，具有很高的温度稳定性和较低的噪声等级，能提供1～20mA的电流，可以作为电路中电压和电流的给定基准。SG3525是一种电压模式控制芯片，在所有的开关电源的控制芯片中占据了较大的市场份额。SG3525主要性能指标如表3-7所示。
表3-7 SG3525主要性能指标 项 目 最大电源电压 驱动输出峰值电流 最高工作频率 误差放大器开环增益 误差放大器单位增益带宽 启动电压 待机电流 指标 40V 500mA 500kHz 75dB 2MHz 8V 14mA 电压基准欠压锁定输出A振荡器PWM比较器T触发器输出B误差放大器RS触发器2009-4-2图3-19 SG3525内部结构 14 振荡器的震荡频率由外接电阻RT和电容CT决定，而外接电容同时还决定死区时间的长短。开关频率同电阻RT和电容CT的关系如图3-20、式（3-31）所示：
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CT3同步56振荡器RTRD7放电
图3-20 开关频率同电阻RT和电容CT的关系
ft?1 （3-31）
(0.7RT?3RD)CT式中，ft为时钟频率（kHz）；RT为外接电阻（kΩ）；CT为外接电容(μF)；RD为引脚6、7间跨接的电阻值（kΩ）且为死区电阻，增加安全性，RD=R40=200Ω；RT=R39+RP1； CT=C20=3320pF；RP1是滑动变阻器，改变RP1的值就可以改变RT的值从而改变频率的大小。
死区时间TD的计算：
ft?11??1.51?105Hz（3-32） 3?12(0.7RT?3RD)CT(0.7?20?10?3?200)?3320?10Tt?11?6??6.64?10s （3-33） 5ft1.51?10Hzf0?11??2.15?105Hz （3-34） 3?120.7RTCT0.7?20?10?3320?10T0?11?6??4.648?10s （3-35） 5f02.15?10HzTD?Tt?T0?6.64?10?6s?4.648?10?6s?1.992?10?6s （3-36）
即死区时间为1.992×10-6s。
SG3525采用电压模式控制方法，从图3-19可以看出，振荡器输出的时钟信号触发RS触发器，形成PWM信号的上升沿，使主电路的开关器件开通。误差放大器（EA）的输出信号同振荡器输出的三角波信号相比较，当三角波的瞬时值高于EA的输出时，PWM比较器翻转，触发RS触发器翻转，形成PWM信号的下降沿，使主电路开关器件关断。RS触发器输出的PWM信号的占空比为0～100％，考虑到死区时间的存在，最大占空比通常为90％～95％。
T触发器的作用是分频器，将RS触发器的输出分频，得到占空比为50％、振荡频率为1/2的方波。将T触发器输出的这样两路互补的方波同RS触发器输出的PWM
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方波逆变器及其控制电路的设计
信号进行“或”运算，就可以得到两路互补的占空比分别为0～50％的PWM信号，考虑到死区时间的存在，最大占空比通常为45％～47.5％。这样的PWM信号适合于半桥、全桥和推挽等双端电路的控制。
驱动电路为推挽结构的跟随电路，其输出峰值电流达500mA，在某些场合下可直接驱动主电路的开关器件。
欠压保护电路对集成的PWM控制器实施监控。电路初上电时，当电源电压低于启动电压（典型值约为8V）时，欠电压保护电路封锁PWM信号的输出，输出端A和B为低电平。只有当电源电压大于启动电压后，经过一次软启动过程，SG3525的内部电路才开始工作，输出端才有PWM信号输出。在工作过程中，如果电源电压跌落至保护阈值（典型值为7V）以下时，输出PWM信号被封锁，避免输出混乱的脉冲信号，以保护主电路开关器件。只有当电源电压再次大于启动电压后，再经过一次软启动过程，SG3525的内部电路才重新开始工作，恢复PWM信号输出。
封锁电路由引脚10的信号控制，一旦有外部信号触发，立即封锁输出脉冲信号，给外部保护电路提供了一个可控的封锁信号。当外部封锁信号撤销后，SG3525要再经过一次软启动过程，才重新开始工作。
振荡器部分的CT和RT端（引脚5、6）分别对地连接电阻和电容，其取值可以按照式（3-31）计算得到。在CT端和放电端(引脚5、7)间跨接放电电阻，调整放电电阻的大小可以改变死区时间，通常其值为数欧姆至数百欧姆。
误差放大器通常作为电压调节器，其外围电路通常结成比例-积分-微分PID电路，以达到较好的稳定性、稳压精度和动态性能。
SG3525的工作过程如图3-21所示：
SG3525在SG3524的基础上，主要作了以下改进。 a) 增设欠压锁定电路，电路主要作用是当IC输入电压小于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）。
b) 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。
c) 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。
d) 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。
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VeCLKPWMQQ死区VaVb 图3-21 SG3525的工作过程
4. 试验结果
当电路是1.37A阻性负载时，试验结果如下图4-1(a)所示；当电路是0.94A阻性负载时，试验结果如下图4-1(b)所示；当电路是0.47A阻性负载时，试验结果如下图4-1(c)所示；当电路是空载时，试验结果如下图4-1(d)所示：
(a) 1.37A阻性负载
(b) 0.94A阻性负载
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