实际选取104无极性瓷片电容。 4.3.2快恢复二级管的选择
自举二极管是一个重要的自举器件,它应能阻断直流干线上的高压,二极管承受的电流是栅极电荷与开关频率之积。为了减少电荷损失,应选择反向漏电流小的快恢复二极管。选取HER307。 4.3.2.1 HER307主要参数 HER307的参数如表(4-1): 最大最大最大型号 反向平均正向 峰值正向浪涌电压 电流 电流 PRV VPK HER307 800 AAV 3.0 APK 150 uAdc 10 I0@TL IFM 表(4-1) 最大反向漏电电流 IR 最大 正向电压 IFM APK VFM VPK 最大反向恢复时间 Trr ns 70 D0 201AD 外形尺寸 3.0 1.85 测试条件IF=0.5A, IR =1.0A, IRR =0.25A 4.4 IR2110 1脚7脚波形如图(4-4)
4-4) IR2110 1脚和7脚波形如图(
5. 开关电源控制电路的设计
设计电路的控制电路是整个电路的主要部分。目前实际产品应用中有各种典
型的控制电路,鉴于对电源和驱动的要求,结合本次毕业设计选择SG3525。
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5.1 控制芯片SG3525内部逻辑电路结构
SG3525内部结构图(5-1)
SG3525A的内部结构见图(5-1)。由基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软起动电路、输出电路构。
5.2 内部逻辑电路结构分析 5.2.1 PWM锁存与输出
当高电平到来时。T触发器转变成两个相位相反的方波脉冲,高电平还分别送至U1、U2二个或非门使之无输出,RS触发器置“0”,对或非门无影响.
当振荡器输出低电平时。RS触发进入保持状态,即输出“0”,T触发器Q输出的“0”送至或非门U1,此时U1的四个输入端均为0,故输出的“1”使T1饱和导通,T1则截止,11脚输出高电平,而U2则因T触发器输出的“1”而维持T2截止,T2饱和,14脚无输出。振荡器输出的锯齿波送至A1同相端与9脚电压比较,当高于此电压时,A1输出“1”,使发器置“1”,该输出信号又使U1输出信号反相,T1截止而T1饱和则,11脚恢复无输出。
当振荡器输出的下一个脉冲到来时。U2可以输出,而U1则禁止输出,RS触发器置“0”,对U1、U2输出无影响,当低电平到来时,经U2控制,T2饱和、T1截止,14脚输出高电平.同样当锯齿波的高度高于9脚电压A1又输出高电平,使RS触发器置“1”,又使14脚输出低电平,由此可知,在一个信号周期内,
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‘‘‘‘U1、U2只允许一个有输出,另一个则被锁定,即11、14脚在一个周期内只有一个可以输出高电平,完成锁定功能,同时可知11、14脚输出高电平时间取决于振荡器输出方波脉冲的下降沿到来时间,而输出低电平时间则取决于9脚电压。 5.2.2 自激振荡电路
SG3525的自激振荡电路图(5-2)
SG3525的自激振荡电路如图(5-2)。5脚接一定时电容,6脚接一定时电阻,7脚与5脚间接一定时电阻构成振荡电路,其中6脚上的电阻决定5脚上电容的充电时间,7脚上的电阻决定5脚电容的放电时间,即5脚上的电阻决定锯齿波的上升时间,7脚上的电阻决定锯齿波的下降时间。振荡器输出的方波脉冲对应于锯齿波的下降时间,7脚上的电阻同时决定该方波的宽度,振荡频率公式如公式(5-1):
1 f? 公式(5-1)
Ct(0.67Rt?3Rd)振荡器输出的锯齿波送至PWM比较器A1,而输出的方波一方面送到PWM锁存器,另一个方面有4脚输出作为其他芯片的同步信号,另外振荡器可由3脚送来的脉冲信号控制,便于多个芯片同步使用。
本次毕业设计,取Ct=0.01Uf,Rt=2.9K,Rd=100?则由公式(5-1)得:
1 f?
0.00001?(0.67?2.9?3?100) =45K 5.2.3 脉冲宽度调节
由于11脚14脚输出低电平时间取决于9脚电压,而9脚电压又取决于误差放大器输出电压,故人为改变SG3525 1脚或2脚电位,即可改变9脚电压,9脚电压变低时,A1提前输出“1”,使11脚或14脚输出脉冲宽度变窄,而9脚电压上升时则与上相反,完成对输出脉宽的控制.由图可知,1脚电位与输出脉冲宽度成反比,而2脚电位则与输出脉冲宽度成正比.在开关稳压电源设计中,
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反馈电压可加于1脚或2脚。
本人使用2脚加一可调电阻调占空比。
5.3 SG3525的特点
SG3525脉宽调制型控制器是美国通用电气公司的产品。它的主要特点是: 1、输出级采用推挽输出,双通道输出。 2、占空比0-50%可调。
3、每一通道的驱动电流最大值可达200mA,灌拉电流峰值可达500mA。可直接驱动功率MOS管。
4、工作频率高达400KHz。
5、具有欠压锁定、过压保护和软启动等功能。 6、可正常工作的温度范围是0-700℃。 7、基准电压为5.1 V士1%。
8、工作电压范围很宽,为8V到35V。
5.4 芯片管脚及其功能介绍
SG3525采用16端双列直插DIP封装,封装如图(5-3)引脚图及各端子功能介绍如下:
1、INV.INPUT(反相输入端1):误差放大器的反相输入端,该误差放大器的增益标称值为80db,大小由反馈或输出负载来决定,输出负载可以是纯电阻,也可以是电阻性元件和电容元件组合。该误差放大器共模输入电压范围1. 5V-5. 2V。此端通常接到与电源输出电压相连接的电阻分压器上。负反馈控制时,将电源输出电压分压后与基准电压相比较。
2、NI.NPUT(同相输入端2):此端通常接到基准电压16脚的分压电阻上,取得2. 5V的基准比较电压与INV. INPUT端的取样电压相比较。
3、 SYNC(同步端3):为外同步用。需要多个芯片同步工作时,每个芯片有各自的震荡频率,可以分别他们的4脚和3脚相连,这时所有芯片的工作频率以最快的芯片工作频率同步。也可以使单个芯片以外部时钟频率工作。
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SG3525封装图(5-3)
4、OSC.OUTPUT(同步输出端4):同步脉冲输出。作为多个芯片同步工作时使用。但几个芯片的工作频率不能相差太大,同步脉冲频率应比震荡频率低一些。如不需多个芯片同步工作时,3脚和4脚悬空。4脚输出频率为输出脉冲频率的2倍。输出锯齿波电压范围为0. 6V到3. 5V。
5、 Cr(震荡电容端5):震荡电容接至5脚,另一端直接接至地端。其取 值范围为0.001u F到0. 1 u F。正常工作时,在Cr两端可以得到一个从0.6V到3. 5V变化的锯齿波。
6、(震荡电阻端6):震荡电阻一端接至6脚,另一端直接接至地端。 的阻值决定了内部恒流值对Cr充电。其取值范围为2K欧到150K欧 和Cr越大充电时间越长,反之则充电时间短。
7、 DISCHATGE RD(放电端7):Cr的放电由5、7两端的死区电阻决定。 把充电和放电回路分开,有利于通过死区电阻来调节死区时间,使死区时间调节范围更宽。其取值范围为0欧到500欧。放电电阻RD和CT越大放电时间越长,反之则放电时间短。
8、 SOFTSTATR(软启动8):比较器的反相端即软启动器控制端8,端8可 外接软启动电容,该电容由内部 的50uA恒流源充电。
9、 COMPENSATION(补偿端9):在误差放大器输出端9脚与误差放大器反相输入端1脚间接电阻与电容,构成PI调节器,补偿系统的幅频、相频响应特性。补偿端工作电压范围为1.5V到5.2V。
10、SHUTDOWN(关断端10):10端为PWM锁存器的一个输入端,一般在10端接入过流检测信号。过流检测信号维持时间长时,软起动端8接的电容C被放电。一般用法是将过流脉冲信号送至关闭控制端10脚,当脚10电压大于0. 7V时,芯片将进行限流操作,当脚10电压超过1.4V时,将使PWM锁存器关断,直至下一个时钟周期才能够恢复。
11、OUTPUT A, OUTPUT B(脉冲输出端11、14):输出末级采用推挽输出电路,驱动场效应功率管时关断速度更快。11脚和14脚相位相差180°,拉电流和灌电流峰值达200mA。
12、 GROUND(接地端12):该芯片上的所有电压都是相对于GROUND而言,即是功率地也是信号地。在实验电路中,由于接入误差放大器反向输入端的反馈电压也是相对与12脚而言,所以主回路和控制回路的接地端应相连。
13、VC(推挽输出电路电压输入端13):作为推挽输出级的电压源,提高输出级输出功率。可以和15脚共用一个电源,也可用更高电压的电源。电压范围是4.5V-35V 。
14、 +VIN(芯片电源端15):直流电源从15脚引入分为两路:一路作为内部逻辑和模拟电路的工作电压;另一路送到基准电压稳压器的输入端,产生5.1士1%V的内部基准电压。如果该脚电压低于门限电压(Turn-off=8V),该芯片内部电路锁定,停止工作(基准源及必要电路除外)使之消耗的电流降至很小(约2mA)。另外,该脚电压最大不能超过35V,使用中应该用电容直接旁路到GROUND端。
15、VREF(基准电压端16):基准电压端16脚的电压由内部控制在5. 1 V土1%。可以分压后作为误差放大器的参考电压。
由于本设计中的输出电流频率为45KHz,所以由频率公式,CT可取0.01uF,RT可用2.9K,RD可取100?。
5.5 SG3525波形
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