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1、50第 3 章 直流脉宽调速实验原理一 适用于直流脉宽调速控制电路的 IC 芯片一SG3525A 脉宽调制器控制电路简介SG3525A 系列脉宽调制器控制电路可以改进为各种类型的开关电源的控制性能和使用较少的外部零件。在芯片上的 5.1V 基准电压调定在1，误差放大器有一个输入共模电压范围。它包括基准电压，这样就不需要外接的分压电阻器了。一个到振荡器的同步输入可以使多个单元成为从电路或一个单元和外部系统时钟同步。在 CT和放电脚之间用单个电阻器连接即可对死区时间进行大范围的编程。在这些器件内部还有软起动电路，它只需要一个外部的定时电容器。一只断路脚同时控制软起动电路和输出级。只要用脉冲关断，通
2、过 PWM（脉宽调制）锁存器瞬时切断和具有较长关断命令的软起动再循环。当 VCC低于标称值时欠电压锁定禁止输出和改变软起动电容器。输出级是推挽式的可以提供超过200mA 的源和漏电流。SG3525A 系列的 NOR（或非）逻辑在断开状态时输出为低。工作范围为 8.0V 到 35V5.1V1.0调定的基准电压100Hz 到 400KHz 振荡器频率分立的振荡器同步脚二SG3525A 内部结构和工作特性（1）基准电压调整器基准电压调整器是输出为 5.1V，50mA，有短路电流保护的电压调整器。它供电给所有内部电路，同时又可作为外部基准参考电压。若输入电压低于 6V 时，可把 15、16 脚短接，这
3、时 5V 电压调整器不起作用。（2）振荡器3525A 的振荡器，除 CT、RT端外，增加了放电 7、同步端 3。RT阻值决定了内部恒流值对 CT充电，CT的放电则由 5、7 端之间外接的电阻值 RD决定。把充电和放电回路分开，有利于通过 RD来调节死区的时间，因此是重大改进。这时 3525A 的振荡频率可表为：（3.1）)R3R7 . 0(C1fDTTS在 3525A 中增加了同步端 3 专为外同步用，为多个 3525A 的联用提供了方便。同步脉冲的频率应比振荡频率 fS要低一些。51(3)误差放大器误差放大器是差动输入的放大器。它的增益标称值为 80dB，其大小由反馈或输出负载决定，输出负载
4、可以是纯电阻，也可以是电阻性元件和电容的元件组合。该放大器共模输入电压范围在 1.83.4V，需要将基准电压分压送至误差放大器 1 脚（正电压输出）或 2脚（负电阻输出）。3524 的误差放大器、电流控制器和关闭控制三个信号共用一个反相输入端，3525A 改为增加一个反相输入端，误差放大器与关闭电路各自送至比较器的反相端。这样避免了彼此相互影响。有利于误差放大器和补偿网络工作精度的提高。(4)闭锁控制端 10利用外部电路控制 10 脚电位，当 10 脚有高电平时，可关闭误差放大器的输出，因此，可作为软起动和过电压保护等。(5)有软起动电路 比较器的反相端即软起动控制端 8，端 8 可外接软起动
5、电容。该电容由内部 Vref的50A 恒流源充电。达到 2.5V 所经的时间为。点空比由小到大（50）变8CA50V5 . 2t化。(6)增加 PWM 锁存器使关闭作用更可靠比较器（脉冲宽度调制）输出送到 PWM 锁存器。锁存器由关闭电路置位，由振荡器输-+误 差 器软起动1082关闭505K5K图3-1同步放电补偿CT19751263 RT15 地Vs16放大Vref比较器-+ -振荡器 输 出4振荡器基 准 调整器PWM锁存器 SSR触发器欠压锁定输 出 A输 出 BSG1527A+14输 出 B输 出 A+SG1525A+141113111352出时间脉冲复位。这样，当关闭电路动作，即使
6、过流信号立即消失，锁存器也可维持一个周期的关闭控制，直到下一周期时钟信号使倘存器复位为止。另外，由于 PWM 锁存器对比较器来的置位信号锁存，将误差放大器上的噪音、振铃及系统所有的跳动和振荡信号消除了。只有在下一个时钟周期才能重新置位，有利于可靠性提高。(7)增设欠压锁定电路电路主要作用是当 IC 块输入电压小于 8V 时，集成块内部电路锁定，停止工作（其准源及必要电路除外），使之消耗电流降到很小（约 2mA）。(8)输出级由两个中功率 NPN 管构成，每管有抗饱和电路和过流保护电路，每组可输出 100mA。组间是相互隔离的。电路结构改为确保其输出电平或者是高电平或者是低电平的一个电平状态中。
7、为了能适应驱动快速的场效应功率管的需要，末级采用推拉式电路，使关断速度更快。11 端（或 14 端）的拉电流和灌电流，达 100mA。在状态转换中，由于存在开闭滞后，使流出和吸收间出现重迭导通。在重迭处有一个电流尖脉冲，其持续时间约 100ns。使用时 VC接一个 0.1f 电容可以滤去尖峰。另一个不足处是吸电流时，如负载电流达到 50mA 以上时，管饱和压降较高（约 1V）。三IC 芯片的工作直流电源 VS从 15 号脚引入分两路：一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的5.1V 基准电压，5.1V 再送到内部（或外部）电路的其它元件作为电源。振荡器 5 号脚需外接电容
8、Cr,6 号脚需外接电阻 Rr。选用不同的 Cr、Rr，即可调节振荡器的频率。振荡器的输出分为两路：一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及二个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相端。比较器的反相端连向误差放大器。误差放大器实际上是个差分放大器，它有两个输入端：1 号脚为反相输入端；2 号脚为同相输入端，这两个输入端可根据应用需要连接。例如，一端可连到开关电源输出电压 V0的取样电路上（取样信号电压约 2.5V），另一端连到 16 号脚的分压电路上（应取得 2.5V的电压），误差放大器输出 9 号脚与地之间可接上电阻与电容，以进行频率补偿。误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，从而
9、在比较器的输出端出现一个随误差放大器输出电压的高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送到或非门的一个输入端。或非门另二输入端分别为触发器、振荡锯齿波。最后，在晶体管 A 和 B 上分别出现脉冲宽度随 V0变化而变化的脉冲波，但两者相位相差 180。53四1525A 的参数极限参数参 数符 号值单 位电源电压VCC40Vdc集电极供电电压VC40Vdc逻辑输入0.35.5V模拟输入0.3VCCV输出电流源或吸人IO500mA基准输出电流Iref50mA振荡器充电电流5.0mA耗散功率（塑料和陶瓷封装）PD1000mW热阻结到大气（塑料和陶瓷封装）RJA100/W热阻结到外壳（塑料和陶瓷封装）R
10、JC60/W工作结温TJ150存放温度范围陶瓷封装塑料封装Tstg6515055125引线温度（焊接 10 秒）TSolder300推荐的工作条件特 性符 号最 小最 大单 位电源电压VCC8.0+35Vdc集电极电压VC+4.5+35Vdc输出吸入源电流（待机态）（峰值）IO00100400mA基准负载电流Iref020mA振荡器频率范围fOSC0.1400kHz振荡器定时电阻RT2.0150k振荡器定时电容CT0.0010.2F去磁电阻范围RD0500工作环境温度范围TA070电气特性（VCC=+20Vdc，TA=T10W到 Thigh，除非另有规定）特 性符 号最 小典 型最 大单 位
11、振基准部分基准输出电压（TJ=25）Vref5.005.105.20Vdc线路调整（8.0VVCC35V）Regline1020mV负载调整（0mAIL20mA）Regload2050mV54温度稳定性Vref/T50mV总输出值，包括线性，负载和过温Vref4.955.25Vdc短路电流（Vref=0V，TJ=+25oC）ISC80100mA输出噪声电压(10Hzf10kHz，TJ=+25oC)Vn40200Vrms长期稳定性（TJ=+125oC）Vn2050mV/khr 振荡器部分初始精度（TJ=+25 oC）2.06.0随电压的频率稳定性（8.0VVCC+35V）CCOSC Vf 1.0
12、2.0随温度的频率稳定性TfOSC 0.3最小频率（RT150k，CT=0.2F）fmin50Hz最大频率（RT2.0k，CT=1.0F）fmax400kHz电流镜象（IRT2.0mA）1.72.02.2mA时钟幅度3.03.5V时钟宽度（TJ25）0.30.51.0s同步门限1.22.02.8V同步输入电流（同步电压3.5V）1.02.5mV 误差放大器部分（VCM5.1V）输入失调电压VIO2.010mV输入偏置电流IIB1.010A输入失调电流IIO1.0A直流开环增益（RL10M）AVOL6075dB低电平输出电压VOL0.20.5V高电平输出电压VOH3.85.6V共模抑制比（1.5
13、VVCM5.2V）CMRR6075dB电源抑制率（8.0VVCC35V）PSRR5060dB PWM 比较器部分最小占空比DCmin0%最大占空比DCmax4549%输入门限，零占空比（注 6）VTH0.60.9V输入门限，最大占空比（注 6）VTH3.33.6V输入偏置电流IIB0.051.0A 软起动部分软起动电流（Vshutdown=0V）255080A55软起动电压（Vshutdown=2.0V）0.40.6mA关断输入电流（Vshutdown=2.5V）0.41.0mA 输出驱动器（每个输出，VCC20V）输出低电平（Isink=20mA）（Isink=100mA）VOL0.21.0
14、0.42.0V输出高电平（Isource=20mA）（Isource=100mA）VOH18171918V欠压锁定（V8V9=High）VUL6.07.08.0A集电极泄放大电流，VC=+35VIC（leak）200ns升起时间（CL=1.0nF，TJ=25）tr100600ns下降时间（CL=1.0nF，TJ=25）tf50300ns关断延迟（VDS3.0V，CS0）tds0.20.5s电源电流（VCC35V）IOC1420mA二直流脉宽调速主电路一可逆 PWM 变换器可逆 PWM 变换器主电路的结构型式有 H 型、T 型等类， H 型变换器，它是由四个功率场效应管和四个续流二极管组成的桥式
15、电路。H 型变换器在控制方式上分双极式、单极式和受限单极式三种。下面着重分析双极式 H 型 PWM 变换器，然后再简要地说明其它方式的特点。（一）双极式可逆 PWM 变换器56图 32 中绘出了双极式 H 型可逆 PWM 变换器的电路原理图。四个功率场效应管的基极驱动电压分为两组。VT1和 VT4同时导通和关断，其驱动电压 Ub1=Ub4；VT2和 VT3同时动作，其驱动电压 Ub2=Ub3= Ub1。它们的波形示于图 33。在一个开关周期内，当 0tton时，Ub1和 Ub4为正，功率场效应管 VT1和 VT4导通；而 Ub2和 Ub3为负，VT2和 VT3截止。这时，Us加在电枢 AB 两端，UABUs，电枢电流 id沿回路 1 流通。 tontT 时，Ub1和 Ub4变负，VT1和 VT4截止；Ub2、Ub3变正，但VT2、VT3并不能立即导通，因为在电枢电感释放储能的作用下，id沿回路 2 经VD2、VD3续流，在 VD2、VD3上的压降使 VT2和 VT3ce 极承受着反压，这时，UABUb。UAB在一个周期内正负相间，这是双极式 PWM 变换器的特征，其电压、电流波形示于图 33。由于电压 UAB 的正、负变化，使电流波形存在两种情况，如图 33 中的 id1和id2。id1相当于电
