1.1 PWM控制芯片SG3525功能簡(jiǎn)介

　　隨著電能變換技術(shù)的發(fā)展，功率MOSFET在開(kāi)關(guān)變換器中開(kāi)始廣泛使用，為此美國(guó)硅通用半導(dǎo)體公司（Silicon General）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(píng)。SG3525系列PWM控制器分軍品、工業(yè)品、民品三個(gè)等級(jí)。下面我們對(duì)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(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)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(wú)論開(kāi)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。

1.1.1 SG3525引腳功能及特點(diǎn)簡(jiǎn)介

其原理圖如圖4.13下：

1.Inv.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(hào)。在開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)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(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9）之間接入不同類(lèi)型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類(lèi)型的調(diào)節(jié)器。
3.Sync(引腳3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。
4.OSC.Output(引腳4)：振蕩器輸出端。
5.CT(引腳5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。
6.RT（引腳6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。
7.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(引腳9)：PWM比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類(lèi)型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類(lèi)型調(diào)節(jié)器。
10.Shutdown(引腳10)：外部關(guān)斷信號(hào)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.Output A（引腳11）：輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。
12.Ground(引腳12)：信號(hào)地。
13.Vc(引腳13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。
14.Output B（引腳14）：輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。
15.Vcc（引腳15）：偏置電源接入端。
16.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：8—35V。
（2）5.1（1 1.0%）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)。

1.1.2 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(wú)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(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(guò)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(guò)兩個(gè)或非門(mén)加到輸出晶體管上，使之無(wú)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(kāi)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(zhǎng)，PWM瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，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(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng) Shutdown（引腳10）上的信號(hào)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(kāi)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(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程。注意，Shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過(guò)接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響SG3525的正常工作。

　　欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過(guò)低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開(kāi)始放電。

　　此外，SG3525還具有以下功能，即無(wú)論因?yàn)槭裁丛�因造成PWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)，PWM瑣存器才被復(fù)位。

1.1.3 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(hào)輸入端（引腳10）來(lái)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(cè)信號(hào)，如果過(guò)電流檢測(cè)信號(hào)維持時(shí)間較長(zhǎng)，軟啟動(dòng)電容將被放電。

5 PWM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(hào)輸入電路共用PWM比較器的反向輸入端。在 SG3525中對(duì)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(hào)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(hào)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)工作精度提高。

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(hào)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(guò)電流信號(hào)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(hào)使瑣存器復(fù)位為止。同時(shí)，由于PWM瑣存器對(duì)PWM比較器的置位信號(hào)進(jìn)行瑣存，誤差放大器上的噪聲信號(hào)、振鈴及其他信號(hào)在此過(guò)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(duì)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(kāi)，有利于通過(guò)引腳5和引腳7之間的外接電阻來(lái)調(diào)節(jié)死區(qū)時(shí)間。這樣SG3525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(jí)的結(jié)構(gòu)。SG3525對(duì)SG3524輸出級(jí)進(jìn)行了改進(jìn)，以適應(yīng)功率MOS-FET的需要，其末級(jí)采用了推挽式電路，關(guān)斷速度更快。
SG3525的輸出級(jí)采用圖騰柱式結(jié)構(gòu)，其灌電流/拉電流能力超過(guò)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(kāi)通時(shí)，R1上會(huì)有電流流過(guò)，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，因此其開(kāi)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4.15

VT1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(wú)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4.17