PWM-控制器SG3525的-调频原理

1、PWM控制器SG3525的变 频控制 SG3525的内部结构的内部结构 SG3525主要由基准稳压源、振荡器、误差放大器 、PWM比较器和锁存器、分相器、或非门电路和 图腾输出电路等几大部分组成。如图1所示： 基本原理基本原理 脚16为SG3525的基准电压源输出，精度可以达到（5.11 ）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。 SG3525的振荡器通过外接时基电容和电阻产生锯齿波振荡 ，同时产生时钟脉冲信号，该信号的脉冲宽度与锯齿波的 下降沿相对应。时钟脉冲作为由T触发器组成的分相器的 触发信号，用来产生相位差为180的一对方波信号。误 差放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70d

2、B左 右。经差分放大的信号与振荡器输出的锯齿波电压分别加 至PWM比较器的反相输入端和同相输入端，比较器输出的 调制信号经锁存后作为或非门电路的输入信号。由脚11、 脚14输出两路互差180的PWM信号。输出末级采用推挽 输出电路，拉电流和灌电流峰值达200mA。由于存在开闭 滞后，使输出和吸收间出现重叠导通。在重叠处有一个电 流尖脉冲，持续时间约为l00ns。可以在13脚处接一个约 0.lF的电容滤去电压尖峰。 PWM脉冲频率脉冲频率 SG3525的PWM的脉冲频率由振荡器的锯齿 波频率决定，每路PWM的频率是锯齿波频 率的一半；脉冲宽度由误差放大器的输出 电压控制，误差放大器的输出电压越高

3、、 脉冲宽度越大，最大脉冲宽度为锯齿波上 升时间tp（锯齿波周期T，死区时间td）。 SG3525内部内部振荡器振荡器 SG3525振荡器内部电路见图2所示。假定脚 6对参考地接电阻RT、脚5对参考地接电容 CT、脚5与脚7间接电阻RD；图2中所有三极 管的基极与射极（或射极与基极）间导通 压降为0.6V、集电极与发射极间导通压降 为0、流过基极的电流相对于流过其他两极 的电流忽略不计；脚3接参考地，Q10截止 。 PWM脉宽频率的分析脉宽频率的分析 图2中，Q1、Q3与RT一起组成一个恒流源，流过电容CT的 电 流 I C 等 于 流 过 电 阻 R T 的 电 流 I R ， 即 I C

4、= I R = ( 5 . 1 - 0 . 6 - 0 . 6 ) / R T = 3 . 9 / R T 。 上电时，电容CT电压（脚5电压）VC=0，Q5、Q6截止，Q8 、Q9、Q12、Q13导通，Q11、Q14、Q4、Q2截止，电容 CT开始充电。当电容CT电压VC（Q6基极电压）大于此时 的Q9基极电压VH时，Q5、Q6导通，Q8、Q9、Q12、Q13 截止，Q11、Q14、Q4、Q2导通，电容CT通过电阻RD与Q2 放电，同时Q9基极电压降为VL。当电容CT电压VC下降到 Q9基极电压VL时，Q5、Q6截止，Q8、Q9、Q12、Q13导 通，Q11、Q14、Q4、Q2截止，电容CT

5、开始充电。如此循 环，脚5电压就形成了锯齿波。 PWM脉宽频率的计算脉宽频率的计算 锯齿波最高点电压 VH=5.114/（14+7.4）=3.34V 锯齿波最低点电压 VL=5.11.75/（1.75+7.4）=0.98V （1.75k为2k电阻与14k电阻的并联电阻） 电容CT电压VC从VH到VL的变化过程经历的时间为td，有 VL=ICRD+(VHICRD)Exptd/(CTRD) td=CTRDlnCTRDln(13.9RD/RT)/(3.34-3.9RD/RT) 当3.9RD/RT1时： tdCTRDln3.34=1.21CTRD 电容CT电压VC从VL到VH的变化过程经历的时间为tp

6、，有 VH=VL+ICtp/CT=VL+3.9tp/(CTRT) tp=CTRT(VH-VL)/3.9 =CTRT(3.34-0.98)/3.9 =0.61CTRT 锯齿波的周期为 T=0.61CTRT+1.21CTRD 结论结论 从上述分析可知，锯齿波的周期表面上是由CT、 RT及RD决定的，本质上是由CT、IR（IRT=ICT）及 RD决定的，其中tp=CT(VH-VL)/IR改变流过电阻RT 的电流（Q1集电极的电流），就可以改变锯齿波 的周期。进一步说，改变流出脚6的电流，就可以 改变锯齿波的周期，从而改变PWM的脉冲频率。 流出脚6的电流越大，PWM的脉冲频率越高。根 据SG3525

7、振荡器内部电路的特性，流出脚6的电流 要控制在0.0251.8mA。脚6的电流必须为流出！ 否则，可能烧毁SG3525或控制电路。电容CT在 0.0010.1F取值，电阻RD在0500取值。 利用利用SG3525实现变频控制实现变频控制 SG3525实现变频控制的示意图如图3所示 图3中，放大器A1的输出电压Vk控制SG3525的脚6流出的 电流值IC。图3中脚6外部电路与图2中的Q1、Q3、VREF一起 构成了一个对电容CT充电的恒流源。恒流源正常工作时， 脚6的电压 V6=VREF2VBE=5.1-20.6=3.9V V6值在脚6流出电流的一定范围内不变，可以看成一个+3.9V 的电压源。见图4。 IC=IR+IR=（3.9-Vk）/R1+3.9/R2 tp=CT(VH-VL)/IC=2.36CT/ICT 在R1、R2、CT选定后，由Vk决定tp的大小。RD100时，Vk 对td影响不大。此时，Vk控制PWM的脉冲频率。设计时， IC一定要控制在0.0251.8mA内。 由此可见，图3中放大器A1可以由SG3525的脉冲宽度 或电源的输出电流、输出电压作为输入，构成P或PI（PID ）调节器，形成脉宽变频控制或电流、电压变频控制电路 。 结语结