石家庄铁道大学四方学院毕业设计
形，再将PWM波形送给推挽电路，来驱动开关管动作，最后使高压侧输出电压稳定在360V。
仿真分析作为电路设计前期的一种有效手段，可以帮助分析电路的可行性，减少后期设计中改版等问题，节省开发成本。
首先要对整个电路进行设计，前期工作就是查阅相关资料和芯片的数据手册，设计出有效的电路。然后选择一款合适的，仿真效果好的软件，并将设计好的电路图，用仿真软件中的仿真模型替换并建立仿真原理图。建立好仿真原理图后，还不能马上运行，必须对仿真原理图以及仿真软件的参数进行设置，包括仿真时间、仿真步长、仿真精度、收敛问题等进行合理设置，防止仿真过程中出现运算不收敛，导致仿真失败。参数设置好后就可以运行仿真软件，并等到计算完成，得出各个器件和网络的电压、电流等信息。选取需要分析的波形结果，分析电路的工作性能是否如设计的那样。如果出现结果不正确，或者效果不好的现象，那么必须修改电路，重新设计部分电路图，经过反复的修改和仿真调试，最终获得性能优良的最终电路图[7]。
4
石家庄铁道大学四方学院毕业设计
第3章 系统主要元器件介绍
3.1 SG3525芯片介绍
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地使用，为此美国硅通用半导体公司研发并推出了SG3525芯片，以用于方便地驱动N沟道功率MOSFET。SG3525是一款性能优良、功能齐全、使用广泛、并且通用性很强单片集成的PWM控制芯片，SG3525结构简单简单可靠并且使用起来方便灵活[8]。安森美、意法半导体、飞思卡尔、凌力尔特、美国硅通用等多家半导体大公司都有生产销售，其功能完备，然而外围电路的设计却很简单，极大地方便了电子工程师的电路设计复杂度，不同的外围电路设计可以完成不同的电路功能。芯片输出驱动为Pull-Push图腾柱推挽式结构，驱动能力强大，可以适应不同的开关管对驱动电流的要求；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，可以在电源启动过程和保护状态下有效地保护芯片和电路主要器件的安全使用。同时还具有过流保护功能，频率可调，并且可以通过控制延时电阻，完成死区时间的设计，由此控制了最大占空比，使电源工作更加安全可靠。其性能特点如下：
(1)正常工作电压具有很宽的范围，可以工作在8～35V。 (2)内部集成高精度基准电压源5.1 V±1.0％。 (3)工作频率范围宽，可以达到100Hz～400 kHz。 (4)具有振荡器外部同步功能。
(5)死区时间可以通过延时电阻进行配置。内部具有Pull-Push图腾柱推挽输出结构，具有大电流输出能力，可以驱动不同的晶体管和快速场效应管，输出或吸入电流最大值可达400mA。
(6)内部设置了工作电压欠压锁定电路。如果工作电压低于8V，则欠压锁定电路工作，内部输出将锁定，芯片损耗将减小，工作电流将低于2 mA。
(7)内部集成了软启动电路，软启动引脚内部连接有一个恒流源，可以为外部连接的电容充电，可以通过外部配置不同的电容值，设置不同的软启动时间。软启动过程占空比从0逐步增加到所设置的最大占空比。
(8)PWM调至电路在设计上采用了锁存器输出的方式，占空比的改变必须等到下一个时钟跳沿才能更新。可以在电源供电噪声大，输入信号有波动和噪声时，仍然能够可靠输出[9]。
5
石家庄铁道大学四方学院毕业设计
3.1.1 引脚功能说明
反相输入同相输入1161514 VrefVsB管E23 振荡器输出电流限制检测+电流限制检测- RT41312B管C56A管CA管E11109CT GND7 闭锁控制补偿8
图3-1 SG3525引脚图
(1)Inv.input(引脚1)：这是集成在芯片内部的误差放大器的反向输入端。在反馈电路的设计中，可以将反馈信号经过处理后送入这个引脚，可以构成一个负反馈闭环系统。也可以将该引脚和引脚9直接连接，构成一个电压跟随器，用于开环控制中作为一个电压跟随。
(2)Noninv.input(引脚2)：这是集成在芯片内部的误差放大器的反向输入端，配合引脚1构成一个反馈系统。可以接一个目标给定信号，通常情况下，该引脚会通过两个电阻将芯片内部的5.1V基准电压分压送入，作为一个给定信号，还可以通过一些外围电阻和电容构成一个反馈补偿网络。
(3)Sync(引脚3)：芯片提供的接入外部同步信号的引脚，在多机联机工作或者需要频率相位同步的情况下，可以将主机的频率信号送入从机的同步引脚，实现和外部主机的信号同步。
(4)OSC.Output(引脚4)：内部振荡器时钟输出引脚。 (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)：内部振荡器放电端。该引脚可以与引脚5之间连接一个电阻，这样就能控制定时电容上的放电斜率，放电斜率可以控制PWM信号的死区时间，所以可以通过计算，合理地接入一个电阻，实现死区时间的设置。如果需要获得最大占空比调节范围，则将该引脚和引脚5短接。
(8)Soft-Start(引脚8)：用于控制软启动时间的引脚，外部接电容到地。 (9)Compensation(引脚9)：内部误差放大器的输出端，同时也是PWM比较器的
6
石家庄铁道大学四方学院毕业设计
一个输入端。该引脚可以和引脚1、引脚2构成不同的反馈调节器。
(10)Shutdown(引脚10)：芯片关断控制端，高电平有效。可以在与外部的保护电路输出或者控制器的控制信号相连，当输入高电平时，芯片的PWM比较器将被锁定输出，保护功率器件。
(11)Output A(引脚11)：PWM信号输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。
(12)Ground(引脚12)：信号地。
(13)Vc(引脚13)：输出级偏置电压接入端。
(14)Output B(引脚14)：输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。 (15)Vcc(引脚15)：工作电压输入端。
(16)Vref(引脚16)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。
3.1.2 SG3525的工作原理
SG3525的内部结构图如图3-2所示。
图3-2 SG3525内部结构图
直流电源Vs通过工作电压输入端(引脚15)接入，一方面通过基准电压的稳压电
7
石家庄铁道大学四方学院毕业设计
路得到稳定的基准电压源；另一方面需要提供给整个芯片的工作电源。芯片工作频率跟外部接入的定时电阻、定时电容和放电电阻有关，频率的计算公式如下式(3-1)所示。
f?1 (3-1)
Ct(0.7Rt?3Rd)振荡器电路在CT上会产生锯齿波形，这个锯齿波形被送到PWM比较器的一个正向输入端，用于跟电压控制信号相比较，从而产生不同占空比的PWM信号。另一方面，这个锯齿波被送入时钟发生电路，产生跟锯齿波形同频率同相位的时钟波形。这个时钟信号用于触发器的时钟信号，以及锁存器的时钟信号，同时还作为PWM信号逻辑输出或非门的使能信号。触发器的两路输出信号是反相的，和锁存器信号、时钟信号共同作用于或非门，或非门的一正一反两路输出信号分别驱动推挽输出的上下管，就可以使AB两路PWM输出相位相差180度[10]。
SG3525内部的精密基准源是从输入工作电压通过稳压器稳压得到，经过矫正处理得到精度可达1.0%。通常情况都是用于作为误差放大器正向输入端的参考信号，一般会用两个精密电阻进行分压，也可以直接将基准电压引脚和误差放大器正向输入端相连，直接提供参考。SG3525同步功能，在多机联机工作或者需要频率相位同步的情况下使用，可以将主机的频率信号送入从机的同步引脚，实现和外部主机的信号同步。CT引脚和Discharge引脚之间的电阻可以控制定时电容上的放电斜率，放电斜率可以控制PWM信号的死区时间，所以可以通过计算，合理地接入一个电阻，实现死区时间的设置。如果需要获得最大占空比调节范围，则将该引脚和引脚5短接[11]。
SG3525的软启动功能利用的是恒流源对电容的充电，会使得电压线性增长，所以在软启动引脚(引脚8)上通常接一个若干μf的软启动电容。那么在芯片刚刚通电时，电容上的电压为0，SG3525内部的50uA恒流源会通过引脚向外部连接的电容充电，电容上的电压会线性增加到Vref。这个电压信号送入PWM比较器的另一个反向输出端，可以使PWM信号从0逐渐增大，直到增加到最高占空比[12]。
误差放大器在正常使用中，通常正向输入端接参考电压，反向输入端接反馈的电压信号，那么当输出电压增大，反馈电压信号也会增大，误差放大器的输出减小，那么和锯齿波比较后产生的PWM信号占空比有所下降，这样最后通过功率管的输出后，输出电压有所下降，能够保持输出电压的动态平衡，起到稳压输出的目的[13]。
Shutdown(引脚10)是外部控制芯片工作状态的引脚，内部是一个NPN晶体管控制PWM比较器的反向输出端口。当Shutdown引脚输入高电平时，内部晶体管就会导通，PWM比较器连接软启动电容的反向输入口上的电压就会被拉低，使得PWM输出信号关闭，软启动电容也被放电至0，等待下一次的重启软启动。由于内部使用的是晶体管，为了防止SG3525误关闭，Shutdown引脚不能悬空，必须要有可靠的高
8