SG3525工作基础学习知识原理及输出电路驱动电路.doc

*-3.2 电压型PWM控制器SG3525 字体 大 中 小SG3525是美国Silicon General公司推出的 PWM控制器，它的输出级采用推挽电路，双通道输出，每一通道的驱动电流最大值达 500mA，能够直接驱动功率GTR和功率MOSFET。其工作频率高达400kHz，具有欠压关断、可编程软启动等特点。SG3525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、可靠及使用方便灵活，大大简化了脉宽调制器的设计及调试，因而被广泛应用于开关电源、电机调速等控制电路中。 图39 SG3525引脚排列图SG3525的引脚排列如图39所示，内部结构如图310所示。各引脚名称、功能和用法如表32所示。 图310 SG3525内部结构图表32 SG3525引脚的名称、功能和用法续表SG3525芯片内部集成了精密基准电源、误差放大器、带同步功能的振荡器、脉冲同步触发器、图腾柱式输出晶体管、PWM比较器、PWM锁存器、软启动电路、关断电路和欠压锁定电路。 芯片+5.1V基准电压精度为1%，由于基准电压值在误差放大器的输入共模范围内，因此，无须外接电阻。SG3525可以工作在主从模式，也可以与外部时钟同步。通过CT端(引脚) 与放电端之间的电阻可以设置死区时间。 SG3525采用电压模式控制方式，工作原理波形如图311所示。振荡器输出的时钟信号触发PWM锁存器(Latch)，形成PWM信号的上升沿，使主电路的开关器件开通。误差放大器的输出信号与振荡器输出的三角波信号相比较，当三角波的瞬时值高于误差放大器的输出时，PWM比较器翻转，触发PWM锁存器，形成PWM信号的下降沿，使主电路的开关器件关断。F/F触发器用作分频器，将PWM锁存器的输出分频，得到占空比为0.5、频率为振荡器频率一半的方波。 1. 软启动 SG3525的软启动电容接入端(引脚) 上通常接一个5F的软启动电容。充电过程中，由于电容两端的电压不能突变，因此，与软启动电容接入端相连的PWM比较器反相输入端处于低电平，PWM比较器输出为高电平。此时，PWM锁存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。只有当软启动电容的充电电压使引脚处于高电平时，SG3525才能开始工作。 图311 SG3525的工作原理波形2. 关断操作 通过引脚(关断端)来关闭SG3525的输出。当引脚上的信号为高电平时，可以实现两个功能： PWM锁存器立即动作，同时软启动电容开始放电。放电电流只有 150A，如果关断信号为短暂的高电平，PWM信号将被中止，但此时软启动电容没有明显的放电过程。利用这个特点，可以很容易地实现逐个脉冲限幅。但是，如果引脚 上的高电平维持较长的时间，软启动电容将充分放电，当关断信号结束时，将进入软启动过程。特别要注意的是引脚不应悬空，因为从该脚耦合进来的噪音信号将影响电路的正常工作。 也可以用补偿和软启动引脚来关断SG3525的输出。由于补偿和软启动引脚内部都有上拉电流源，当外部电路有下拉信号时，最大只需吸收100A的电流就可关断输出。 3. 振荡器 振荡器原理如图312所示。图313为振荡器充电时间与RT和CT的关系，图 314则为振荡器放电时间与RD和CT的关系。振荡频率由下式决定 式中，TCHG为电容CT的充电时间，CT充电时，PWM控制器的一个输出驱动器工作在导通 (高电平)状态，TD为两个输出驱动器都处于关断(低电平)状态时的死区时间。TCHG与 RT和CT的乘积成正比，TD与RD和CT的乘积成正比，于是振荡频率可计算为 设计时，根据死区时间TD按图314确定RD和CT，然后代入上式计算RT。 图312 SG3525振荡器原理图图313 振荡器充电时间与RT和CT的关系4. 输出与驱动电路 SG3525有两种输出方式，即单端输出和推挽输出。单端输出时，引脚(13)通过一只电阻接用户提供的输出级电源，并作为单端脉冲输出端，引脚(11)和引脚(14)共同接地。推挽输出时，引脚(13)为输出级偏置电压接入端，直接接用户提供的输出级电源。 单端输出电路如图315所示。当SG3525内部的输出晶体管导通时，R1上会有电流流过，R1上的压降将使Q1导通。因此，Q1是在SG3525内部的输出晶体管导通时间内导通的，其开关频率与SG3525内部振荡器的频率相同。 采用推挽式输出驱动功率晶体管的电路如图316所示。Q1和Q2分别由SG3525 的输出端A和输出端B输出的正向驱动电流驱动。电阻R2和R3是限流电阻，用来防止注入Q1和Q2的正向基极电流超出控制器所允许的输出电流。C1和C2是加速电容，起到加速Q1和Q2导通的作用。 图314 振荡器放电时间与RD和CT的关系图315 单端输出图316 推挽输出采用推挽式输出驱动功率MOSFET的电路如图317所示。由于SG3525的输出驱动电路是低阻抗的，而功率MOSFET的输入阻抗很高，因此，输出端A和输出端B与 Q1和Q2之间无须串接限流电阻和加速电容，就可以直接驱动功率MOSFET。 另外，在半桥变换器的应用中，SG3525可用于上下桥臂功率MOSFET的隔离驱动，如图318所示。如果驱动变压器原边绕组的两端分别接到SG3525的两个输出端上，则在死区时间内可以实现驱动变压器磁芯的自动复位。 图317 SG3525直接驱动MOSFET图318 SG3525隔离驱动MOSFET