基于sg3525电压调节芯片的pwmbuck三电平变换器

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1、基于SG3525电压调节芯片的PWMBuck三电平变换器

2、第1内容加载中...lunouseg(this)">(a)三电平阳极单元(b)三电平阴极单元图1两种三电平开关单元1.2Buck三电平变换器为了确保两只开关管的电压应力相等，三电平变换器一般由上述两种开关单元共同组成。文献[2]所分析的半桥式三电平变换器的推导思路，可以推广到所有的直流变换器中，由此提出了一族三电平变换器拓扑。图2为Buck三电平变换器主电路拓扑及其4个工作模态。模态1如图2(a)所示。在t=0时刻，触发开关管S2，使S2导通，二极管D2则反偏截止，电压源Vin通过隔直电

3、容Cb给电感L充电。模态2如图2(b)所示。在t=t1时刻，关断S2，则D2导通，电路由D1及D2续流，电感L放电。模态3如图2(c)所示。直至t=t2时刻，控制电路使S1导通，二极管D1则反偏截止，隔直电容Cb向电感L放电。模态4如图2(d)所示。当t=t3时刻，关断S1，则D1导通，电路由D1及D2续流，电感L放电，与模态2的工作过程类似。500)this.style.ouseg(this)">(a)模态1500)this.style.ouseg(this)">(b)模态2500)this.style.ouseg(this)">(c)模态3

4、500)this.style.ouseg(this)">(d)模态4图2Buck三电平变换器2基于SG3525的PBuck三电平变换器2.1电压调节芯片SG3525电压调节芯片SG3525是一种性能优良，功能全面及通用性强的集成P电压控制芯片。它具有振荡器外同步，内置基准电压源，死区调节，P锁存器以及输出级的最佳设计等特点。SG3525为16脚芯片，具体的内部结构和封装如图3所示。其中，脚16为SG3525的基准电压源输出，精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。脚5，脚6，脚7内有一个双门限比较器，内电容充放电电

5、路，加上外接的电阻电容电路共同构成SG3525的振荡器。振荡器还设有外同步输入端(脚3)。脚1及脚2分别为芯片内误差放大器的反相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB左右。根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9和脚1之间一般要添加适当的反馈补偿网络。500)this.style.ouseg(this)">（a）内部结构图（b）封装图图3SG3525的内部结构图和封装图　由于SG3525能输出两路占空比相等，且相位相差180°的驱动信号，所以适合于用来实现对非隔离型P三电平变换器的控制。有一点需要注

6、意的是，SG3525只能输出占空比<50％的驱动信号，所以只能实现非隔离型三电平变换器的占空比<50％的工作情况。至于要实现变换器的占空比>50％的工作要求，则不能将SG3525的输出直接驱动开关管，而必须附加一些环节，对此本文不加赘述。2.2驱动电路为提高电路的效率及功率器件工作的可靠性，一般需要将控制电路的输出信号加以功率放大。本文采用MC34152加隔离变压器驱动的方法来设计驱动电路。MC34152的外围电路简单，应用方便。它是8管脚的同相推挽驱动芯片，具体的内部结构和封装如图4所示。脚2与脚4为两路控制信号输入，经过芯

7、片内部的推挽放大，直接输出同相的两路驱动信号(脚7及脚5)。为使芯片更加稳定地工作，一般在芯片的电源端并联一个滤去高频干扰的瓷片电容和一个滤去低频干扰的电解电容。500)this.style.ouseg(this)">（a）内部结构图500)this.style.ouseg(this)">（b）封装图图4MC34152内部结构图和封装图当电路的功率较大及工作频率较高时，一般要将控制电路与主电路隔离。所以，本文采用隔离变压器来实现隔离。MC34152的输出经一隔直电容后直接可以输入到隔离变压器的原边。本文所设计的驱动电路简单可行，驱动波形比较理想

8、：有快速的上升沿，并有一定的过冲，以加速开通，减小了开通损耗；同时，有反偏截止电压，提供了足够的反相门极驱动，减小了下降时间。2.3基于SG3525的PBuck三电平变换器基于SG3525的PBuck三电平变换器的系统框图如图5所示。500)this.style.ouseg(this)">图5基于SG3525的PBuck三电平变换器3实验结果和分析为验证基于SG3525的PBuck三电平变换器的控制可行性，选择合适的器件参数对电路进行了实验验证。输入电压为DC90～180V，输出电压为DC48V，额定输出电流为4A，开关频率为50kHz。图6所

9、示的即为基于SG3525的PBuck三电平变换器的实验波形。500)this.style.ouseg(this)">(a)ch1－死区波形；ch2－v