基于SG3525電壓調(diào)節(jié)芯片的PWM Buck三電平變換器

2 基于SG3525的PWM Buck三電平變換器

2.1 電壓調(diào)節(jié)芯片SG3525

電壓調(diào)節(jié)芯片SG3525是一種性能優(yōu)良，功能全面及通用性強(qiáng)的集成PWM電壓控制芯片。它具有振蕩器外同步，內(nèi)置基準(zhǔn)電壓源，死區(qū)調(diào)節(jié)，PWM鎖存器以及輸出級(jí)的最佳設(shè)計(jì)等特點(diǎn)。

SG3525為16腳芯片，具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和封裝如圖3所示。其中，腳16為SG3525的基準(zhǔn)電壓源輸出，精度可以達(dá)到（5.1±1％）V，采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過(guò)流保護(hù)電路。腳5，腳6，腳7內(nèi)有一個(gè)雙門(mén)限比較器，內(nèi)電容充放電電路，加上外接的電阻電容電路共同構(gòu)成SG3525的振蕩器。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。腳1及腳2分別為芯片內(nèi)誤差放大器的反相輸入端、同相輸入端。該放大器是一個(gè)兩級(jí)差分放大器，直流開(kāi)環(huán)增益為70dB左右。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9和腳1之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖（b）封裝圖

圖3SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和封裝圖

由于SG3525能輸出兩路占空比相等，且相位相差180°的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以適合于用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)非隔離型PWM三電平變換器的控制。

有一點(diǎn)需要注意的是，SG3525只能輸出占空比50％的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所以只能實(shí)現(xiàn)非隔離型三電平變換器的占空比50％的工作情況。至于要實(shí)現(xiàn)變換器的占空比>50％的工作要求，則不能將SG3525的輸出直接驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管，而必須附加一些環(huán)節(jié)，對(duì)此本文不加贅述。

2.2 驅(qū)動(dòng)電路

為提高電路的效率及功率器件工作的可靠性，一般需要將控制電路的輸出信號(hào)加以功率放大。本文采用MC34152加隔離變壓器驅(qū)動(dòng)的方法來(lái)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路。

MC34152的外圍電路簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便。它是8管腳的同相推挽驅(qū)動(dòng)芯片，具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和封裝如圖4所示。腳2與腳4為兩路控制信號(hào)輸入，經(jīng)過(guò)芯片內(nèi)部的推挽放大，直接輸出同相的兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)(腳7及腳5)。為使芯片更加穩(wěn)定地工作，一般在芯片的電源端并聯(lián)一個(gè)濾去高頻干擾的瓷片電容和一個(gè)濾去低頻干擾的電解電容。

（a）內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

（b）封裝圖

圖4 MC34152內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和封裝圖

當(dāng)電路的功率較大及工作頻率較高時(shí)，一般要將控制電路與主電路隔離。所以，本文采用隔離變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離。MC34152的輸出經(jīng)一隔直電容后直接可以輸入到隔離變壓器的原邊。

本文所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單可行，驅(qū)動(dòng)波形比較理想：有快速的上升沿，并有一定的過(guò)沖，以加速開(kāi)通，減小了開(kāi)通損耗；同時(shí)，有反偏截止電壓，提供了足夠的反相門(mén)極驅(qū)動(dòng)，減小了下降時(shí)間。

2.3 基于SG3525的PWMBuck三電平變換器

基于SG3525的PWMBuck三電平變換器的系統(tǒng)框圖如圖5所示。

圖5 基于SG3525的PWMBuck三電平變換器