《一种基于PWM的半桥型开关电源(完整版)实用资料.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种基于PWM的半桥型开关电源(完整版)实用资料.doc（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、一种基于PWM的半桥型开关电源（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）第6卷第2期沙洲职业工学院学报V ol.6,N o.22003年12月Journal of Shazhou P olytechnical Institute of T echnology Dec.,2003一种基于PW M 的半桥型开关电源郭炯杰(沙洲职业工学院,张家港215600摘要:主要介绍了由SG 3525组成的半桥型开关稳压电路的结构和工作原理,阐述了PW M 集成电路SG 3525的特性和主要功能。实践表明:该系统工作稳定,运行效果良好。关键词:SG 3525;PW M ;开关稳压电路中
2、图分类号:TP17文献标识码:A 文章编号:1009-8429(200302-0016-03 随着电力电子技术的发展,各种大功率全控型器件相继问世,其中M OS 型功率晶体管发展非常迅速,由于它具有高耐压、低驱动功率、良好的频率响应特性和开关时间短等优点,在许多方面可替代双极型晶体管,其工作频率可提高到200KH z 以上,常常在开关稳压电源和直流斩波电路中用作开关管。开关管的控制方式采用脉冲宽度调制(PW M 方式。美国硅通用电气公司设计了适用于高频功率M OS 管驱动的第二代集成电路脉冲宽度控制器,其中SG 3525可用于驱动N 沟道的功率M OS 管。本文将介绍用该集成电路组成的半桥型开
3、关稳压电源,SG 3525的电路结构、主要特性和该集成电路在半桥型开关电源中的具体应用。1SG 3525的主要特性和工作原理SG 3525是在SG 3524的基础上改进而来的,它克服了SG 3524的不足,成为第二代集成电路脉冲宽度调制器。它采用了DIP16封装,外型如图1所示。各引脚功能如下:1脚、2脚分别为误差放大器的反相输入端和同相输入端,3脚为同步输出端,4脚为振荡器输出,5脚、6脚分别外接内部振荡器的时基电容和电阻,7脚接放电电阻,8脚为软启动,9脚为误差放大器的频率补偿端,10脚为关断控制端,用于实现限流控制,11脚、14脚为输出端,12脚为接地端,13脚接输出管集电极电源,15脚
4、接SG 3525的工作电源,16脚为5.1V 基准电压引出端。SG 3525内部结构框图如图2所示,它在第一代脉宽调制芯片SG 3524的基础上作了较大的改进,主要表现在以下几个方面:1.1电路中设置了欠电压锁定和限流关断电路。为了防止在欠电压状态下(U 7.5V 时,欠电压封锁电路就开始工作,其上限值为8V ,但在电路达到8V 前,电路各部分已进入正常工作状态,而当从8V 下降到7.5V 时,锁定电路又开始恢复工作,其中有0.5V 的回差电压,用于消除钳位电路在阀值点处的振荡。在锁定电路工作期间,输出一高电平,加至组合逻辑门电路的输入端,以封锁PW M 的脉冲信号。SG 3525没有电流限制
5、放大器,它采用了关断控制电路来进行限流控制,其中包括逐个脉冲的电流限制和输出电流的限流控制,只要将信号加于10脚就能实现限流控制。另外,10脚也可提供各种程序控制的需要。61收稿日期:2003-09-27作者简介:郭炯杰(1948-,男,沙洲职业工学院机电工程系副教授。1.2改进了振荡电路。主要是将时基电容C T的放电电路与充电电源分开,单独设立引脚7,C T放电通过外接电阻R D来实现,改变R D即可改变C T 的放电时间常数,从而也改变了死区时间,而C T的充电是由R T规定的内部电流源决定的。振荡器的振荡频率为:f=1C T(0.67R r+1.3R D1.3输出电路的改进。SG3525
6、输出级采用了图腾柱输出电路,它能使输出管更快地关断。V1由达林顿管组成,最大驱动能力为100mA,V2 作为开关器件,在其导通时可以迅速把外接M OS管栅极上的电荷从它的集电极泄放至地,最大吸收电流为50mA。由图2结构框图可见,SG3525主要有基准稳压源、振荡器、误差放大器、PW M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。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,用来产生误差为180的一对方波信号U T Q和U TQ-。误差放大器是一个双级差分放大器,经差分
7、放大的信号 U1与振荡器输出的锯齿波电压U5加至PW M比较器的负、正输入端,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U P,或非门电路在正常情况下具有三路输入:即分相器的输出信号U T Q和U TQ-、PW M调制信号U P和时钟信号U C,或非门电路的输出U O1和U O2,即为图腾柱电路的驱动信号。相关各点的波形如图3所示。2SG3525在半桥型开关稳压电路中的应用半桥型开关电路的系统框图如图4所示,主要由主电路和控制电路两大部分组成。图5为电路原理图(直流工作电源在原理图中没有画出。图5(a为主电路,它可分为整流、逆变和高频整流滤波三个环节,输入220V经桥式整流滤波后获得
8、+300V左右的直流电压。半桥型逆变电路是由功率M OS管V S1和V S2组成,高频逆变变压器初级分别接电容C1、C2的中点和开关管V S1、V S2的中点,电容C1、C2的中点电压为U/2,V S1、V S2交替触发导通,使变压器一次侧形成幅值为U/2的交流电压。改变开关导通的占空比,即能改变变压器二次侧整流输出平均电压U O。71 当V S1导通时,二极管V D1处于通态;V S2导通时,二极管V D2处于通态。当两开关管都关断时,变压器绕组N 1中的电流为零,根据变压器磁势平衡方程,绕组N 2、N 3中的电流大小相等,方向相反,所以V D1和V D2均处于导通状态,各分担负载电流的二分
9、之一。当V S1或V S2导通时,电感L 的电流逐渐上升,当两管都关断时,电感中的电流逐渐下降。由于电容的隔直作用,半桥型开关电路对由于两管开关导通时间不对称而造成变压器一侧的直流分量有自动平衡作用,因此不容易发生变压器的偏磁现象。由于SG 3525中存在死区时间,所以不存在由于V S1和V S2共同导通而损坏功率管的情况。该开关稳压电源的控制驱动电路是以SG 3525为核心,如图5(b 所示,采用恒频脉宽调制控制方式。误差放大器的输入信号分别是给定信号U K 和电压反馈信号U f ,U f 是由输出电压经分压电路获取,系统为了得到较好的静、动态特性,在误差放大器的输入和输出端接入了RC 反馈
10、网络。M OS 管的驱动电路较简单,它由图腾柱电路的A 、B 端输出,经电容C O1、C O2加至脉冲变压器T g1和T g2初级,次级信号经保护电路分别接入V S1、V S2的栅极和源极之间。为了防止电路中可能产生的过电压而击穿功率管,电路中设置了过电压保护电路,过电压保护电路是一个由电阻R 1和R 2分压,稳压管V Z 1 、V Z 2限幅组成的电路。实践证明,由SG 3525控制的该开关稳压电路,性能可靠,调节方便,实测的各点波形与理论波形相符,运行效果良好。参考文献:1王兆安,黄俊.电力电子技术(第四版M.北京:机械工业出版社,2002.150-169,187-189.2叶慧贞,杨兴洲
11、.新颖开关稳压电源M.北京:国防工业出版社,1999.152-157.A H alf Bridge Mode Switching Pow er SupplyB ased on PWMG UO Jiong 2jie(Shazhou Polytechnical Institute o f Technology Abstract :This thesis introduces the properties and functions of SG 3525,PW M controlled integrated circuit.It analyzes the structure and principle of the half bridge converter switching m ode stabilizator power supply using SG 3525.The experiment has proved that the system has a high stability and a fine result.K eys w ords :SG 3525;PW M ;switching m ode stabilizator power supply81