SG3525功能簡介

1、PWM 控制芯片 SG3525 功能簡介1.1PWM 控制芯片 SG3525 功能簡介隨著電能變換技術(shù)的發(fā)展，功率 MOSFET 在開關(guān)變換器中開始廣泛使用，為此美國硅通用半導(dǎo)體公司（SiliconGeneral）推出 SG3525。SG3525 是用于驅(qū)動(dòng) N 溝道功率 MOSFET。其產(chǎn)品一推出就受到廣泛好評。SG3525 系列 PWM 控制器分軍品、工業(yè)品、民品三個(gè)等級。下面我們對 SG3525 特點(diǎn)、引腳功能、電氣參數(shù)、工作原理以及典型應(yīng)用進(jìn)行介紹。SG3525 是電流控制型 PWM 控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線

2、圈的信號與誤差放大器輸出信號進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此,無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。1.1.1SG3525 引腳功能及特點(diǎn)簡介其原理圖如圖 4.13 下：nv.input（引腳 1）：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號輸入端（引腳 9）相連，可構(gòu)成跟隨器。2.Noninv.input（引腳 2）:誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號輸入端（引腳 9）之間接

3、入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。3.Sync（引腳 3）:振蕩器外接同步信號輸入端。該端接外部同步脈沖信號可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。4.OSC.Output（引腳 4）:振蕩器輸出端。.CT（引腳 5）:振蕩器定時(shí)電容接入端。.RT（引腳 6）:振蕩器定時(shí)電阻接入端。.Discharge（引腳 7）:振蕩器放電端。該端與引腳 5 之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。8.Soft-Start（引腳 8）:軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只 5 的軟啟動(dòng)電容。9.Compensation（弓 I 腳 9）:PWM 比較器補(bǔ)償信號輸入端。在該端與引腳 2 之間接入不同類型的

4、反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。10.Shutdown（引腳 10）：外部關(guān)斷信號輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。11.OutputA（引腳 11）:輸出端 Ao 引腳 11 和引腳 14 是兩路互補(bǔ)輸出端。.Ground（引腳 12）:信號地。.Vc（引腳 13）:輸出級偏置電壓接入端。14.OutputB（引腳 14）:輸出端 Bo 引腳 14 和引腳 11 是兩路互補(bǔ)輸出端。.Vcc（引腳 15）:偏置電源接入端。.Vref（引腳 16）:基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準(zhǔn)電壓。特點(diǎn)如下：（1）工作電壓范圍寬

5、：835V。（2）5.1（11.0%）V 微調(diào)基準(zhǔn)電源。（3）振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz?400KHz.（4）具有振蕩器外部同步功能。（5）死區(qū)時(shí)間可調(diào)。（6）內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。（7）具有輸入欠電壓鎖定功能。（8）具有 PWM 瑣存功能，禁止多脈沖。（9）逐個(gè)脈沖關(guān)斷。（10）雙路輸出（灌電流/拉電流）：mA（峰值）。SG3525 的工作原理SG3525 內(nèi)置了 5.1V 精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至 1.0%,在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。SG3525 還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。 在 CT 引腳和 Disch

6、arge 引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。 由于 SG3525內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。SG3525 的軟啟動(dòng)接入端（引腳 8）上通常接一個(gè) 5 的軟啟動(dòng)電容。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的 PWM 比較器反向輸入端處于低電平，PWM 比較器輸出高電平。此時(shí)，PWM 瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳 8 處于高電平時(shí)，SG3525 才開始工作。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大

7、器的反相輸入端上。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致 PWM 比較器輸出為正的時(shí)間變長，PWM 瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。外接關(guān)斷信號對輸出級和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng) Shutdown（引腳 10）上的信號為高電平時(shí)，PWM 瑣存器將立即動(dòng)作，禁止 SG3525 的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過程。注意，Shutdown 引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號耦合

8、而影響 SG3525 的正常工作。欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過低，在 SG3525 的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。此外，SG3525 還具有以下功能，即無論因?yàn)槭裁丛蛟斐?PWM 脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號到來，PWM 瑣存器才被復(fù)位。SG3524 與 SG3524 主要區(qū)別作為 SG3524 的增強(qiáng)版本，SG3525 在以下方面進(jìn)行了改進(jìn)。1 增加欠電壓鎖定電路。當(dāng) SG3525 輸入電壓低于 8V 時(shí)，控制器內(nèi)部電路鎖定，除基準(zhǔn)電源和一些必要電路之外的所有電路停止工作，此時(shí)控制器消耗的電流極小。2 增加了軟啟動(dòng)電路。引腳 8 為軟

9、啟動(dòng)控制端，該端可外接軟啟動(dòng)電容。軟啟動(dòng)電容由 SG3525 內(nèi)部 50 的恒流源進(jìn)行充電。3 提高了基準(zhǔn)電源的精度。SG3525 中基準(zhǔn)電源的精度提高了 1%,而 SG3524 中基準(zhǔn)電源的精度只有 8%。4 去除了限流比較器。SG3525 去除了 SG3524 中的限流比較器，改由外部關(guān)斷信號輸入端（引腳 10）來實(shí)現(xiàn)限流功能，同時(shí)還具有逐個(gè)脈沖關(guān)斷和直流輸出電流限幅功能。實(shí)際使用中，一般在引腳10 上接電流檢測信號，如果過電流檢測信號維持時(shí)間較長，軟啟動(dòng)電容將被放電。5PWM 比較器的反向輸入端增加至兩個(gè)。在 SG3524 中，誤差放大器輸出端、限流比較器輸出端和外部關(guān)斷信號輸入電路共用

10、 PWM 比較器的反向輸入端。在 SG3525 中對此進(jìn)行了改進(jìn)，使誤差放大器輸出端和外部關(guān)斷信號輸入電路分別送至 PWM 比較器的一個(gè)反向輸入端。這樣做的好處在于，避免了誤差放大器和外部關(guān)斷信號輸入電路之間相互影響，有利于誤差放大器和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)工作精度提IMI。6 增加了 PWM 瑣存器。為了使關(guān)斷電路更可靠的工作，SG3525 在其內(nèi)部增加了 PWM 瑣存器。PWM 比較器輸出信號首先送至 PWM 瑣存器，瑣存器由關(guān)斷電路置位，由振蕩器輸出時(shí)間脈沖復(fù)位。當(dāng)關(guān)斷電路工作時(shí)，即使過電流信號立即消失，瑣存器也可以維持一個(gè)周期的關(guān)斷控制，直到下一周期時(shí)鐘信號使瑣存器復(fù)位為止。同時(shí)，由于 PWM 瑣存

11、器對 PWM 比較器的置位信號進(jìn)行瑣存，誤差放大器上的噪聲信號、振鈴及其他信號在此過程中都被消除了。只有在下一個(gè)時(shí)鐘周期才能重新復(fù)位，可靠性大大提高。7 振蕩器增加了同步端和放電端。SG3524 中的振蕩器只有 CT 和 RT 兩個(gè)引腳，其充電和放電回路是相同的。在 SG3525 中的振蕩器除了 CT 和 RT 兩個(gè)引腳外，又增加了一個(gè)同步端（引腳 3）和一個(gè)放電端（引腳 7）。RT 的阻值決定了內(nèi)部恒流源對 CT 充電電流的大小，而 CT 的放電則由引腳 5和引腳 7 之間的外接電阻決定。將充電回路和放電回路分開，有利于通過引腳 5 和引腳 7 之間的外接電阻來調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間。這樣 SG352

12、5 的震蕩頻率由下式進(jìn)行計(jì)算：FOSC=（4-11）同步端（引腳 3）主要用于多只 SG3525 之間的外部同步，同步脈沖的頻率應(yīng)比震蕩頻率 FOSC 略低一些。8 改進(jìn)了輸出級的結(jié)構(gòu)。SG3525 對 SG3524 輸出級進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)功率 MOS-FET 的需要，其末級采用了推挽式電路，關(guān)斷速度更快。SG3525 的輸出級采用圖騰柱式結(jié)構(gòu)，其灌電流/拉電流能力超過 200mA。在單端變換器應(yīng)用中，SG3525 的兩個(gè)輸出端應(yīng)接地，如圖 4.14當(dāng)輸出晶體管開通時(shí)，R1 上會(huì)有電流流過，R1 上的壓降將使 VT1 導(dǎo)通。因此 VT1 是在 SG3525內(nèi)部的輸出晶體管導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通的，因

13、此其開關(guān)頻率等于 SG3525 內(nèi)部振蕩器的頻率。當(dāng)采用推挽式輸出時(shí)，應(yīng)采用如下結(jié)構(gòu)，如圖 4.15VT1 和 VT2 分別由 SG3525 的輸出端 A 和輸出端 B 輸出的正向驅(qū)動(dòng)電流驅(qū)動(dòng)。電阻 R2 和 R3 是限流電阻，是為了防止注入 VT1 和 VT2 的正向基極電流超出控制器所允許的輸出電流。C1 和 C2 是加速電容，起到加速 VT1 和 VT2 導(dǎo)通的作用。由于 SG3525 的輸出驅(qū)動(dòng)電路是低阻抗的，而功率 MOSFET 的輸入阻抗很高，因此輸出端 A 和輸出端 B 與 VT1 和 VT2 柵極之間無須串接限流電阻和加速電容，就可以直接推動(dòng)功率 MOSFET，如圖 4.16。另外，SG3525 還能夠直接驅(qū)動(dòng)半橋變換器中的小功率變壓器。如果變壓器一次繞組的兩端分別直接接到 SG3525 的兩個(gè)輸出端上，則在死區(qū)時(shí)間內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)變壓器的自動(dòng)復(fù)位，如圖4.1716Vref0j151Vcc6一基準(zhǔn)電源接內(nèi)部電路12GroundM4OSC.Output0-SyncRTCTO5-T.7Discharge0s振蕩器