基于SG3525的DCDC直流变换器的设计(3)

2019-04-01 21:17

**学院 **系 2012届 电子信息科学与技术专业 毕业设计

有在下一个时钟周期才能重新置位,系统的可靠性高[9]。 4.3.2 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4.4所示,内部原理框图如图4.5所示。

图4.4 SG3525引脚功能

图4.5 SG3525内部原理框图

4.3.3 引脚功能说明

Inv.input(脚1):误差放大器反向输入端。在闭环系统中,该引脚接反馈信号。在开环系统中,该端与补偿信号输入端(脚9)相连,可构成跟随器。

Noninv.input(脚2):误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中,该端接给定信号。根据需要,在该端与补偿信号输入端(脚9)之间接入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。 Sync(脚3):振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。 OSC.Output(脚4):振荡器输出端。

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**学院 **系 2012届 电子信息科学与技术专业 毕业设计 CT(脚5):振荡器定时电容接入端。 RT(脚6):振荡器定时电阻接入端。

Discharge(脚7):振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻,构成放电回路。

Soft-Start(脚8):软启动电容接入端。该端通常接一只软启动电容。

Compensation(脚9):PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络,可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。

Shutdown(脚10):外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连,以实现故障保护。

Output A(脚11):输出端A。引脚11和引脚14是两路互补输出端。 Ground(脚12):信号地。

Vc(脚13):输出级偏置电压接入端。

Output B(脚14):输出端B。引脚14和引脚11是两路互补输出端。 Vcc(脚15):偏置电源接入端。

Vref(脚16):基准电源输出端。该端输出一温度稳定性极好的基准电压。 4.3.4 SG3525外围电路

图4.6 3525外围电路图

SG3525的外围电路见图4.6。SG3525为频率固定脉宽可调的集成PWM控制器,其主要功能包括基准电压产生电路、振荡器、误差放大器、PWM比较器、欠压锁定电路、软启动控制电路、推拉输出形式[10]。在推挽正激电源模块中,本文将SG3525的内部误差放大器作为控制电路的电流环来使用,2脚是误差放大器的同相输入端,接电压环与均

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流环的输出,1脚为反相输入端接入电流采样信号,从而决定误差放大器的输出,并送至PWM的反相输入端,与同相输入端的锯齿波电压进行比较,从而产生与输出电压相关的脉冲宽度可变的脉冲信号,经脉冲分配双稳态触发器、输出电路从第11脚、第14脚产生两路相位相差半个周期的脉冲信号,再经过隔离驱动电路驱动后控制推挽正激电源主回路中的MOSFET的通与断,MOSFET导通时间的长短由脉冲宽度来决定。

振荡器脚5须外接电容CT,脚6须外接电阻RT。振荡器频率f由外接电阻RT和电容CT决定如公式:

f?1 (4.1)

CT(0.7RT?3RD)4.4 隔离驱动电路

图4.7为控制电路中的隔离驱动电路图,电路由HCPLJ312集成驱动芯片构成。HCPLJ312是惠普公司生产用于驱动IGBT和MOSFET的一种集成芯片[11]。它具有内部集成光电耦合器、驱动速度500 ns,驱动电流可达到2.5 A,是一款使用方便、性能优良的驱动芯片。驱动电路由辅助电源提供的+18 V供电,通过一个3 V的稳压管实现-3 V的负脉冲,实现+15 V,-3 V的方波脉冲信号,目的在于加快开关管的关断速度。

图4.7 3525隔离驱动电路图

4.5 辅助电源

辅助电源由单片Top246Y芯片构成的单端多路输出反激电路来实现,其作用是为驱动电路提供四路相互隔离的18 V电源[12]。Top246Y是将MOSFET功率开关管和PWM控制器集成在一起的单片式开关电源芯片。

5 升压隔离DC/DC并联系统设计

5.1 升压隔离DC/DC并联系统原理

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**学院 **系 2012届 电子信息科学与技术专业 毕业设计 基于改进式自主均流方案设计了3×1 kW隔离升压式推挽正激DC/DC并联系统,图5.1为并联系统的结构原理图。

图5.1 并联系统的结构示意图

三个模块采用输入输出并联方式,各模块间通过均流总线相互连接成并联系统。单电源模块为电压电流双闭环控制结构,采样输出电压信号和电感电流信号,输出电压信号注入到电压环,与给定电压信号比较产生电压误差信号;均流环与电压环平行,其输入的采样的电感电流信号与均流总线上的均流信号比较产生均流误差信号,与电压误差信号一同注入到电流环的正相输入端,与反相输入端的电感电流信号比较产生一个控制信号,进入PWM生成器生成开关管的驱动脉冲,控制功率变换器的输出[13]。最终使得各个模块的电感电流都要跟随均流总线上的均流信号,实现各模块输出电流均流的目标

[14]

如图5.1所示,均流总线与各模块的电感电流采样信号通过一个二极管连接,因为

二极管具有单向导通的特性,这样就使得只有模块间最大的电感电流信号才能输入到均流总线上,也就是均流总线的电压总是等于最大的模块电感电流信号[15];假设模块一的输出电流小于其他模块,同样它的电感电流也小于其他模块,与均流母线上的最大电流

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信号比较后就使得均流环输出的误差信号增大,电流环的正相输入端电压升高,输入到PWM生成器的控制信号增大,最终使得占空比增大,输出电压增大,输出电流也变大 。这样所有的输出电流小的模块都跟随输出电流最大的主模块,经过一段时间的调整后,所有的模块输出电流接近相等,最终实现均分负载电流的目标。

5.2 升压隔离DC/DC并联系统单模块设计

采用改进式自主均流方案,用3个相同的推挽正激电源模块输入输出并联搭建了3KW 60VDC/400VDC并联电源系统。图5.2所示为单个电源模块的硬件电路图,通过将3组电源模块输出并联,同时用均流总线将各模块的控制电路连接起来,即可组建并联电源电路系统。

图5.2 单电源模块硬件电路图

单电源模块中,控制电路主要由电压霍尔元件,电流霍尔元件,集成运放LM324N,PWM芯片SG3525AN和隔离驱动电路构成的。

SG3525的频率可由公式4.1计算,其中CT=0.1uf,RD可调节第11脚、第14脚输出脉冲之间最小的时间间隔,即死区TD以防止上下桥臂直通[10]。RD=50?,由于要求工作频率为50 kHz,可以通过调节电阻RT实现,取RT=70?,代入可近似得f=50.25kHz,满足要求。

6 结论

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