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青岛大学本科生毕业论文（设计）
图3.2（b）SG3525内部结构
SG3525是SGS-Thomson公司生产的采用电压模式控制的集成PWM控制器。电路由如下几部分组成：基准电压，振荡器，误差放大器，PWM比较器及锁存器，分相器，欠压锁定，输出级，软起动及关断电路。分述如下：
1.基准电压源
基准电压源是一个典型的三端稳压器，精度可达5. 1V士1%，采用了温度补偿。作为内部电路的供电电源，并可向外输出40mA电流。设有过流保护电路。
2.振荡器
由一个双门限比较器、一个恒流器及电容充放电电路组成，其外部连结如图3.3所示。在CT上产生一锯齿波电压，锯齿波的峰点及谷点电平分别为UH=3. 3V和UL =0. 9V。内部一恒流源使电容CT充电，锯齿波的上升边对应CT充电，充电时间ti决定于RTCT，锯齿波下降边对应CT放电，放电时间t2决定于RDCT。锯齿波频率可按下式计算
f=l/ (tl+t2)=1/ (CT (0.67RT+1.3RD))
由于比较器的门限电平(UH, UL)由基准电压分压取得，而且CT的充电恒流源对电压及温度变化的稳定性较好。所以，当电源电压Ucc1在8-35V范围内变化，锯齿波的频率稳定度可达1%。当温度在55~+125C范围变化，其频率稳定度为3%。
振荡器在4脚输出-对应锯齿波下降沿的时钟信号，时钟信号的宽度等于t2，故调节RD就调节了时钟信号宽度。该控制器就是通过调节RD来调节死区电压大小的，RD越大，死区越宽。振荡器还设有外同步输入端(3脚)，在3脚加直流或高于振荡器频率的脉冲信号，可实现对振荡器的外同步。
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3.误差放大器
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。根据后面的逻辑要求，反馈电压Uf接至反相输入端(1脚)，同相输入端(2脚)接基准电压。根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器输出9脚和1脚间外加适当的反馈网络。
4. PWM比较器及锁存器
误差放大器的输出信号加至PWM比较器的反相端，振荡器输出的锯齿波加至同相端，比较器输出一负的PWM脉冲信号，该脉冲信号经锁存器，以保证锯齿波的一个周期内只输出一个PWM脉冲信号。PWM比较器的输入端还设有软起动及关闭PWM信号的功能。只需在8脚至地接一个电容，(一般为几微法)就能实现软起动功能。过压、过流及其它故障的信号可加至10脚，当出现过压、过流及其它故障时自动关闭PWM信号。
5.分相器
由一个T触发器组成。其触发信号为振荡器输出的时钟信号，对应每个锯齿波下降边触发器被触发翻转一次。分相器输出频率为锯齿波频率的1/2的方波信号，送至输出级的两组门电路的输入端，以实现PWM脉冲的分相。
6.欠压锁定
电路工作时，控制器的电源电压Ucc1降到正常工作的最低电压(8V)以下时，电路各部分工作就会异常，输出级输出异常的PWM控制信号，将损坏电路的功率管，故此时应能自动切断控制信号。在控制器中，当Ucc1≤7V时，欠压锁定输出一高电平信号加至输出级“或非”门(“或门” 输入端，以封锁PWM脉冲信号。
7.输出级
输出级采用了图腾柱结构，这是该系列控制器的最大优点之一。SG3525有两组相同结构的输出级。
图示上侧为“或非”门，下侧为“或”门。“或非”(“或” 门有四个输入端，分别加入PWM脉冲信号、分相器输出的Q (Q的反)信号、时钟信号及欠压锁定信号，设其输出信号为P及P'，则按“或非”(“或”)逻辑来确定，P和P’两信号分别驱动输出级的上下两个晶体管。两晶体管组成图腾柱结构，使输出既可以作为电流源，向负载提供电流，又可作为电流汇，吸收负载电流。图腾柱的输出结构对功率管VT关断有利，如当P’高电平(P低电平)时，上晶体管截止，而下晶体导通，为功率管VT的关断提供了低阻抗的反向抽基极电流回路，加速VT的关断。
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15V VCC 5.1V 0.01u 15 16 4 3 5 6 7 SG3525 13 11 VM1-G
15V VCC 2.8K 10 0.1u 5.1V uf 10K 10K + 100u 9 1 2 10k 8 10 14 12 VM2-G
图3.3 SG3525的典型应用
3.3.3 驱动电路的设计
驱动电路是电力电子主电路与控制电路之间的接口，是实现主电路中的电力电子器件按照预定设想运行的重要环节。采用性能良好的驱动电路，可以使电力电子器件工作在较为理想的开关状态，缩短开关时间，减小开关损耗。
使MOSFET开通的栅源极间驱动电压一般取10V到15V。在器件关断时，对器件施加反压可以减小关断时间，以保护器件可靠关断，反向电压一般为0-15V。此外，在栅极驱动回路中，通常需串入一个低值电阻（数欧到数十欧），以减少寄生振荡，该电阻阻值应随被驱动器件电流额定值的增大而减小。
驱动电路的作用是将SG3525输出的两路PWM脉冲进行功率放大，以驱动MOSFET。研究表明：保证MOSFET的可靠工作，驱动电路起着至关重要的作用，对MOSFET驱动电路的基本要求归纳如下：
(1) 提供适当的正向和反向输出电压，使MOSFET可靠的开通和关断。
(2) 提供足够大的瞬态功率或瞬时电流，使MOSFET能迅速建立栅控电场而导通。 (3) 尽可能小的输入输出延迟时间，以提高工作效率。
(4) 足够高的输入输出电气隔离性能，使信号电路与栅极驱动电路绝缘。 (5) 具有灵敏的过流保护能力。
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+UccMOSFETUi
图3.4 采用脉冲变压器的MOSFET驱动电路
3.3.4 保护电路的设计
为了提高电源的可靠性，电源的保护电路极为重要。保护的目的：一是保护电源本身：二是保护负载免受损坏。电源自身保护的基本功能是：当外界发生各种破坏因素，如负载打火、断路等现象时，保护电源本身不受损坏。另外，当内部电路由于个别器件性能变坏或者控制失常而造成开关电源不能正常工作时，如桥路中开关管发生两管共同导通时，能迅速的使变换器电路停止工作，以免引起整个电源灾难性的损坏。
保护电路可分为过流保护、过压保护、欠压保护以及温度保护等部分。脉冲产生电路本身具有欠压锁定功能，因此不必在保护电路中添加欠压保护功能了。 1.过流保护电路
过流保护是指当电源输出电流超过允许值时，使电源不受损坏的技术措施。它分为限流式保护和截止式保护两类。前者可恢复，一旦过流消失，能自动恢复工作；后者不可恢复，必须重新启动，才能工作。
对过流保护的基本要求是电路简单、可靠、动作准确、速度快和抗干扰能力强。我们采用电流互感器取样主变压器初级电流的方法。电流互感器中次级电流IS=IP(NP/NS)，适当选择次级负载电阻RI，使得次级电压成为被检测的初级电流的量度。将次级电压整流滤波后，得到一直流电压，该电压同输出电流成正比。将该电压同输出电流的门限电压相比较，当超过门限电压时，比较器输出低电平。该电平一方面用来触发计数器；另一方面经反向后作为触发脉冲去触发单稳触发器，单稳触发器产生固定时间的高电平去封锁脉冲产生电路停止输出触发脉冲，电源停止工作，待高电平变低电平后，电源重新软启动恢复工作。如果在某一段时间内电源连续出现8次过流，则彻底终止电源的工作，待故障消除后，必须手动复位该电路，才能使电源重新工作。 2.过压保护电路
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