PWM 控制器SG3525的 调频原理.ppt

PWM控制器控制器SG3525的变频控制的变频控制SG3525的的内部结构内部结构 SG3525主要由基准稳压源、振荡器、误差放大器、PWM比较器和锁存器、分相器、或非门电路和图腾输出电路等几大部分组成。如图1所示：基本原理基本原理 脚16为SG3525的基准电压源输出，精度可以达到（5.11）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。SG3525的振荡器通过外接时基电容和电阻产生锯齿波振荡，同时产生时钟脉冲信号，该信号的脉冲宽度与锯齿波的下降沿相对应。时钟脉冲作为由T触发器组成的分相器的触发信号，用来产生相位差为180的一对方波信号。误差放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB左右。经差分放大的信号与振荡器输出的锯齿波电压分别加至PWM比较器的反相输入端和同相输入端，比较器输出的调制信号经锁存后作为或非门电路的输入信号。由脚11、脚14输出两路互差180的PWM信号。输出末级采用推挽输出电路，拉电流和灌电流峰值达200mA。由于存在开闭滞后，使输出和吸收间出现重叠导通。在重叠处有一个电流尖脉冲，持续时间约为l00ns。可以在13脚处接一个约0.lF的电容滤去电压尖峰。PWM脉脉冲频率冲频率 SG3525的PWM的脉冲频率由振荡器的锯齿波频率决定，每路PWM的频率是锯齿波频率的一半；脉冲宽度由误差放大器的输出电压控制，误差放大器的输出电压越高、脉冲宽度越大，最大脉冲宽度为锯齿波上升时间tp（锯齿波周期T，死区时间td）。SG3525内部内部振荡器振荡器 SG3525振荡器内部电路见图2所示。假定脚6对参考地接电阻RT、脚5对参考地接电容CT、脚5与脚7间接电阻RD；图2中所有三极管的基极与射极（或射极与基极）间导通压降为0.6V、集电极与发射极间导通压降为0、流过基极的电流相对于流过其他两极的电流忽略不计；脚3接参考地，Q10截止。PWM脉宽频率的分析脉宽频率的分析 图2中，Q1、Q3与RT一起组成一个恒流源，流过电容CT的电流I C等 于 流 过 电 阻R T的电流I R，即 I C=I R=(5.1-0.6-0.6)/R T=3.9/R T。上电时，电容CT电压（脚5电压）VC=0，Q5、Q6截止，Q8、Q9、Q12、Q13导通，Q11、Q14、Q4、Q2截止，电容CT开始充电。当电容CT电压VC（Q6基极电压）大于此时的Q9基极电压VH时，Q5、Q6导通，Q8、Q9、Q12、Q13截止，Q11、Q14、Q4、Q2导通，电容CT通过电阻RD与Q2放电，同时Q9基极电压降为VL。当电容CT电压VC下降到Q9基极电压VL时，Q5、Q6截止，Q8、Q9、Q12、Q13导通，Q11、Q14、Q4、Q2截止，电容CT开始充电。如此循环，脚5 电压就形成了锯齿波。PWM脉宽频率的计算脉宽频率的计算锯齿波最高点电压 VH=5.114/（14+7.4）=3.34V锯齿波最低点电压 VL=5.11.75/（1.75+7.4）=0.98V（1.75k为2k电阻与14k电阻的并联电阻）电容CT电压VC从VH到VL的变化过程经历的时间为td，有 VL=ICRD+(VHICRD)Exptd/(CTRD)td=CTRDlnCTRDln(13.9RD/RT)/(3.34-3.9RD/RT)当3.9RD/RT1时：tdCTRDln3.34=1.21CTRD电容CT电压VC从VL到VH的变化过程经历的时间为tp，有 VH=VL+ICtp/CT=VL+3.9tp/(CTRT)tp=CTRT(VH-VL)/3.9 =CTRT(3.34-0.98)/3.9 =0.61CTRT锯齿波的周期为 T=0.61CTRT+1.21CTRD结论结论 从上述分析可知，锯齿波的周期表面上是由CT、RT及RD决定的，本质上是由CT、IR（IRT=ICT）及RD决定的，其中tp=CT(VH-VL)/IR改变流过电阻RT的电流（Q1集电极的电流），就可以改变锯齿波的周期。进一步说，改变流出脚6的电流，就可以改变锯齿波的周期，从而改变PWM的脉冲频率。流出脚6的电流越大，PWM的脉冲频率越高。根据SG3525振荡器内部电路的特性，流出脚6的电流要控制在0.0251.8mA。脚6的电流必须为流出！否则，可能烧毁SG3525或控制电路。电容CT在0.0010.1F取值，电阻RD在0500取值。利用利用SG3525实实现变频控制现变频控制SG3525实现变频控制的示意图如图3所示图3中，放大器A1的输出电压Vk控制SG3525的脚6流出的电流值IC。图3中脚6外部电路与图2中的Q1、Q3、VREF一起构成了一个对电容CT充电的恒流源。恒流源正常工作时，脚6的电压 V6=VREF2VBE=5.1-20.6=3.9VV6值在脚6流出电流的一定范围内不变，可以看成一个+3.9V的电压源。见图4。IC=IR+IR=（3.9-Vk）/R1+3.9/R2tp=CT(VH-VL)/IC=2.36CT/ICT在R1、R2、CT选定后，由Vk决定tp的大小。RD100时，Vk对td影响不大。此时，Vk控制PWM的脉冲频率。设计时，IC一定要控制在0.0251.8mA内。由此可见，图3中放大器A1可以由SG3525的脉冲宽度或电源的输出电流、输出电压作为输入，构成P或PI（PID）调节器，形成脉宽变频控制或电流、电压变频控制电路。结语结语 利用PWM控制器SG3525实现变频控制，电路简单、性能可靠。上述思路与方法已应用在大范围可调的开关电源的设计中，效果良好。其他的PWM控制器芯片也可参照此实现变频控制。谢谢观看