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1、PWM控制芯片SG3525功能简介（图）2007-2-28 9:02:58 电源在线11 PWM控制芯片SG3525功能简介随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通 用半导体公司（Silicon General）推出SG3525。SG3525是用于驱动N沟道功率MOSFET。其 产品一推出就受到广泛好评。SG3525系列PWM控制器分军品、工业品、民品三个等级。下 面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调 节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直
2、接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进 行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电 压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都 有提高，是目前比较理想的新型控制器。1.1.1 SG3525引脚功能及特点简介其原理图如图4.13下:16Vre C15 r Vcc :12 L Gr ound U4 OSC.Output c3c於rSjTLi：RTCTDischar geC omp ens 注t i otl caITorLirLV. i npiitSuf基准电源蠶压振荡器Vref锁擁sVc13 (?SG3525A输
3、出级5.0kShutdown4. 13 SG3525内部柜图1.Inv.input（引脚1）：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反馈信号。在开环系 统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。2.Noninv.input（引脚2）：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信 号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构 成比例、比例积分和积分等类型的调节器。3.Sync（引脚3）：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。 4.0SC.0utput（引脚4）：振荡器输出端。5. CT（引脚5）:
4、振荡器定时电容接入端。6. RT （引脚6）：振荡器定时电阻接入端。7. Discharge（引脚7）：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。 8.Soft-Start（引脚8）:软启动电容接入端。该端通常接一只5的软启动电容。9.Compensation（引脚9）： PWM比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的 反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。10.Shutdown（引脚10）：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与 保护电路相连，以实现故障保护。11.0utput A （引脚11）：输出端A。引脚11和引脚1
5、4是两路互补输出端。12. Ground（引脚12）：信号地。13. Vc（引脚13）：输出级偏置电压接入端。14.0utput B （引脚14）：输出端B。弓I脚14和引脚11是两路互补输出端。15. Vcc （引脚15）：偏置电源接入端。16. Vref（引脚16）：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。特点如下：（1）工作电压范围宽：835V。（2）5.1 （1 1.0%） V微调基准电源。（3）振荡器工作频率范围宽：100Hz-400KHz.（4）具有振荡器外部同步功能。（5）死区时间可调。（6）内置软启动电路。（7）具有输入欠电压锁定功能。（8）具有PWM琐存功能，禁
6、止多脉冲。（9）逐个脉冲关断。（10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA（峰值）。1.1.2 SG352的工作原理SG3525内置了5.1V精密基准电源，微调至1.0%,在误差放大器共模输入电压范围内， 无须外接分压电组。SG3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统 时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。在CT 5引脚和Discharge 7引脚之间加入一个 电阻就可以实现对死区时间的调节功能。由于SG3525内部集成了软启动电路，因此只需要 一个外接定时电容。SG3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个5的软启动电容。上电过程中，由于电 容两端的电压不能突变，因此与
7、软启动电容接入端相连的PWM比较器反向输入端处于低电 平，PWM比较器输出高电平。此时，PWM琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或 非门加到输出晶体管上，使之无法导通。只有软启动电容充电至其上的电压使引脚8处于高 电平时，SG3525才开始工作。由于实际中，基准电压通常是接在误差放大器的同相输入端 上，而输出电压的采样电压则加在误差放大器的反相输入端上。当输出电压因输入电压的升 高或负载的变化而升高时，误差放大器的输出将减小，这将导致PWM比较器输出为正的时 间变长，PWM琐存器输出高电平的时间也变长，因此输出晶体管的导通时间将最终变短， 从而使输出电压回落到额定值，实现了稳态。反之亦然
8、。外接关断信号对输出级和软启动电路都起作用。当Shutdown （引脚10）上的信号为高 电平时，PWM琐存器将立即动作，禁止SG3525的输出，同时，软启动电容将开始放电。如 果该高电平持续，软启动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程。注 意，Shutdown引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响 SG3525的正常工作。欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路。如果输入电压过低，在SG3525的输 出被关断同时，软启动电容将开始放电。此外，SG3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM脉冲中止，输出都将被 中止，直到下一个时钟信号到
9、来，PWM琐存器才被复位。113 SG3524与SG3524主要区别作为SG3524的增强版本，SG3525在以下方面进行了改进。1增加欠电压锁定电路。当SG3525输入电压低于8V时，控制器内部电路锁定，除基准电源和 一些必要电路之外的所有电路停止工作，此时控制器消耗的电流极小。2增加了软启动电路。引脚8为软启动控制端，该端可外接软启动电容。软启动电容由SG3525 内部50的恒流源进行充电。3提高了基准电源的精度。SG3525中基准电源的精度提高了 1%，而SG3524中基准电源的精 度只有8%。4去除了限流比较器o SG3525去除了SG3524中的限流比较器，改由外部关断信号输入端（弓
10、I 脚10 ）来实现限流功能，同时还具有逐个脉冲关断和直流输出电流限幅功能。实际使用中， 一般在引脚10上接电流检测信号,如果过电流检测信号维持时间较长，软启动电容将被放电。5 PWM比较器的反向输入端增加至两个。在SG3524中，误差放大器输出端、限流比较器输 出端和外部关断信号输入电路共用PWM比较器的反向输入端。在SG3525中对此进行了改 进，使误差放大器输出端和外部关断信号输入电路分别送至PWM比较器的一个反向输入端。 这样做的好处在于，避免了误差放大器和外部关断信号输入电路之间相互影响，有利于误差 放大器和补偿网络工作精度提高。6增加了 PWM琐存器。为了使关断电路更可靠的工作，S
11、G3525在其内部增加了PWM琐存 器。PWM比较器输出信号首先送至PWM琐存器，琐存器由关断电路置位，由振荡器输出时 间脉冲复位。当关断电路工作时，即使过电流信号立即消失，琐存器也可以维持一个周期的 关断控制，直到下一周期时钟信号使琐存器复位为止。同时，由于WM琐存器对PWM比较 器的置位信号进行琐存，误差放大器上的噪声信号、振铃及其他信号在此过程中都被消除了。 只有在下一个时钟周期才能重新复位，可靠性大大提高。7振荡器增加了同步端和放电端。SG3524中的振荡器只有CT和RT两个引脚，其充电和放电 回路是相同的。在SG3525中的振荡器除了CT和RT两个引脚外，又增加了一个同步端（引脚 3
12、）和一个放电端（引脚7）。RT的阻值决定了内部恒流源对CT充电电流的大小，而CT的放 电则由引脚5和引脚7之间的外接电阻决定。将充电回路和放电回路分开，有利于通过引脚5 和引脚7之间的外接电阻来调节死区时间。这样SG3525的震荡频率由下式进行计算： FOSC Fosc=l/CT（0.67RT+1.3RD）（4-11）同步端（引脚3）主要用于多只SG3525之间的外部同步，同步脉冲的频率应比震荡频率FOSC 略低一些。8改进了输出级的结构。SG3525对SG3524输出级进行了改进，以适应功率MOS-FET的需要， 其末级采用了推挽式电路，关断速度更快。SG3525的输出级采用图腾柱式结构，其
13、灌电流/拉电流能力超过200mA。在单端变换器应用中，SG3525的两个输出端应接地，如图4.14+ Vsupply o伞13SG3525BGnd11 -O14 -O4.14单端变换器输出结构示意图当输出晶体管开通时，R1上会有电流流过，R1上的压降将使VT1导通。因此VT1是在SG3525 内部的输出晶体管导通时间内导通的，因此其开关频率等于SG3525内部振荡器的频率。 当采用推挽式输出时，应采用如下结构，如图4.15R1CT1图4.佰推挽输岀结构示意图VT1和VT2分别由SG3525的输出端A和输出端B输出的正向驱动电流驱动。电阻R2和R3是限 流电阻，是为了防止注入VT1和VT2的正向基极电流超出控制器所允许的输出电流。C1和C2 是加速电容，起到加速VT1和VT2导通的作用。由于SG3525的输出驱动电路是低阻抗的，而功率MOSFET的输入阻抗很高，因此输出端A 和输出端B与VT1和VT2栅极之间无须串接限流电阻和加速电容，就可以直接推动功率 MOSFET，如图4.16。图4. 16直接驱动MOSFET另外，SG3525还能够直接驱动半桥变换器中的小功率变压器。如果变压器一次绕组的两端 分别直接接到SG3525的两个输出端上，则在死区时间内可以实现变压器的自动复位，如图 4.174. 17直接驱动小功率变压器
