SG3524是开关电源脉宽调制型控制器

SG3524是开关\o"电源"电源脉宽调制型控制器。应用于开关稳压器，变压器耦合的直流变换器，电压倍增器，极性转换器等。采用固定频率，脉冲宽度调制（脉宽调制）技术。输出允许单端或推挽输出。芯片电路包括电压调节器，误差放大器，可编程振荡器，脉冲指导触发器，两个末级输出晶体管，高增益的比较器，以及限流和关断电保护电路。SG3524工作电源电压范围8V~35V，采用双列16脚装料封装，引脚功能如下：SG3524集成电路多种应用电路：TL494制作的400W大功率稳压逆变器电路图目前所有的双端输出驱动IC中，可以说美国德克萨斯仪器公司开发的TL494功能最完善、驱动能力最强，其两路时序不同的输出总电流为SG3525的两倍，达到400mA。仅此一点，使输出功率千瓦级及以上的开关电源、DC/DC变换器、逆变器，几乎无一例外地采用TL494。虽然TL494设计用于驱动双极型开关管，然而目前绝大部分采用MOSFET开关管的设备，利用外设灌流电路，也广泛采用TL494。为此，本节中将详细介绍其功能及应用电路。其内部方框图如图3所示。其内部电路功能、特点及应用方法如下：A.内置RC定时电路设定频率的独立锯齿波振荡器，其振荡频率fo(kHz)=1.2/R(kΩ)·C(μF)，其最高振荡频率可达300kHz，既能驱动双极性开关管，增设灌电流通路后，还能驱动MOSFET开关管。B.内部设有比较器组成的死区时间控制电路，用外加电压控制比较器的输出电平，通过其输出电平使触发器翻转，控制两路输出之间的死区时间。当第4脚电平升高时，死区时间增大。C.触发器的两路输出设有控制电路，使Q1、Q2既可输出双端时序不同的驱动脉冲，驱动推挽开关电路和半桥开关电路，同时也可输出同相序的单端驱动脉冲，驱动单端开关电路。D.内部两组完全相同的误差放大器，其同相输入端均被引出芯片外，因此可以自由设定其基准电压，以方便用于稳压取样，或利用其中一种作为过压、过流超阈值保护。E.输出驱动电流单端达到400mA，能直接驱动峰值电流达5A的开关电路。双端输出脉冲峰值为2×200mA，加入驱动级即能驱动近千瓦的推挽式和桥式电路。TL494的各脚功能及参数如下：第1、16脚为误差放大器A1、A2的同相输入端。最高输入电压不超过Vcc+0.3V。第2、15脚为误差放大器A1、A2的反相输入端。可接入误差检出的基准电压。第3脚为误差放大器A1、A2的输出端。集成电路内部用于控制PWM比较器的同相输入端，当A1、A2任一输出电压升高时，控制PWM比较器的输出脉宽减小。同时，该输出端还引出端外，以便与第2、15脚间接入RC频率校正电路和直接负反馈电路，一则稳定误差放大器的增益，二则防止其高频自激。另外，第3脚电压反比于输出脉宽，也可利用该端功能实现高电平保护。第4脚为死区时间控制端。当外加1V以下的电压时，死区时间与外加电压成正比。如果电压超过1V，内部比较器将关断触发器的输出脉冲。第5脚为锯齿波振荡器外接定时电容端，第6脚为锯齿波振荡器外接定时电阻端，一般用于驱动双极性三极管时需限制振荡频率小于40kHz。第7脚为接地端。第8、11脚为两路驱动放大器NPN管的集电极开路输出端。当第8、11脚接Vcc，第9、10脚接入发射极负载电阻到地时，两路为正极***腾柱式输出，用以驱动各种推挽开关电路。当第8、11脚接地时，两路为同相位驱动脉冲输出。第8、11脚和9、10脚可直接并联，双端输出时最大驱动电流为2×200mA，并联运用时最大驱动电流为400mA。第14脚为内部基准电压精密稳压电路端。输出5V±0.25V的基准电压，最大负载电流为10mA。用于误差检出基准电压和控制模式的控制电压。TL494的极限参数：最高瞬间工作电压(12脚)42V，最大输出电流250mA，最高误差输入电压Vcc+0.3V，测试/环境温度≤45℃，最大允许功耗1W，最高结温150℃，使用温度范围0～70℃，保存温度-65～+150℃。TL494的标准应用参数：Vcc(第12脚)为7～40V，Vcc1(第8脚)、Vcc2(第11脚)为40V，Ic1、Ic2为200mA，RT取值范围1.8～500kΩ，CT取值范围4700pF～10μF，最高振荡频率(fOSC)≤300kHz。

它激式变换部分采用TL494，VT1、VT2、VD3、VD4构成灌电流驱动电路，驱动两路各两只60V/30A的MOSFET开关管。如需提高输出功率，每路可采用3～4只开关管并联应用，电路不变。TL494在该逆变器中的应用方法如下：第1、2脚构成稳压取样、误差放大系统，正相输入端1脚输入逆变器次级取样绕组整流输出的15V直流电压，经R1、R2分压，使第1脚在逆变器正常工作时有近4.7～5.6V取样电压。反相输入端2脚输入5V基准电压(由14脚输出)。当输出电压降低时，1脚电压降低，误差放大器输出低电平，通过PWM电路使输出电压升高。正常时1脚电压值为5.4V，2脚电压值为5V，3脚电压值为0.06V。此时输出AC电压为235V(方波电压)。第4脚外接R6、R4、C2设定死区时间。正常电压值为0.01V。第5、6脚外接CT、RT设定振荡器三角波频率为100Hz。正常时5脚电压值为1.75V，6脚电压值为3.73V。第7脚为共地。第8、11脚为内部驱动输出三极管集电极，第12脚为TL494前级供电端，此三端通过开关S控制TL494的启动/停止，作为逆变器的控制开关。当S1关断时，TL494无输出脉冲，因此开关管VT4～VT6无任何电流。S1接通时，此三脚电压值为蓄电池的正极电压。第9、10脚为内部驱动级三极管发射极，输出两路时序不同的正脉冲。正常时电压值为1.8V。第13、14、15脚其中14脚输出5V基准电压，使13脚有5V高电平，控制门电路，触发器输出两路驱动脉冲，用于推挽开关电路。第15脚外接5V电压，构成误差放大器反相输入基准电压，以使同相输入端16脚构成高电平保护输入端。此接法中，当第16脚输入大于5V的高电平时，可通过稳压作用降低输出电压，或关断驱动脉冲而实现保护。在它激逆变器中输出超压的可能性几乎没有，故该电路中第16脚未用，由电阻R8接地。该逆变器采用容量为400VA的工频变压器，铁芯采用45×60mm2的硅钢片。初级绕组采用直径1.2mm的漆包线，两根并绕2×20匝。次级取样绕组采用0.41mm漆包线绕36匝，中心抽头。次级绕组按230V计算，采用0.8mm漆包线绕400匝。开关管VT4～VT6可用60V/30A任何型号的N沟道MOSFET管代替。VD7可用1N400X系列普通二极管。该电路几乎不经调试即可正常工作。当C9正极端电压为12V时，R1可在3.6～4.7kΩ之间选择，或用10kΩ电位器调整，使输出电压为额定值。如将此逆变器输出功率增大为近600W，为了避免初级电流过大，增大电阻性损耗，宜将蓄电池改用24V，开关管可选用VDS为100V的大电流MOSFET管。需注意的是，宁可选用多管并联，而不选用单只IDS大于50A的开关管，其原因是：一则价格较高，二则驱动太困难。建议选用100V/32A的2SK564，或选用三只2SK906并联应用。同时，变压器铁芯截面需达到50cm2，按普通电源变压器计算方式算出匝数和线径，或者采用废UPS-600中变压器代用。如为电冰箱、电风扇供电，请勿忘记加入LC低通滤波器。

图１15V/-5V直流转换电路（电容\o"二极管专题栏目"二极管输出）

图２5V/±15V升压转换电路（反激式变压器输出）

图３28V/5V直流变换电路（LC式单端输出）

图４28V/5V直流变换电路（推挽式变压器输出）电压调节芯片SG3525具体的内部结构如图1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。1.各部分功能：

a基准电压源:基准电压源是一个三端稳压电路，其输入电压VCC可在（8～35）V内变化，通常采用+15V，其输出电压VST＝5.1V，精度±1%，采用温度补偿，作为芯片内部电路的电源，也可为芯片外围电路提供标准电源，向外输出电流可达400mA，没有过流保护电路。b振荡电路：由一个双门限电压均从基准电源取得，其高门限电压VH=3.9V，低门限电压VL=0.9,内部横流源向CT充电，其端压VC线性上升，构成锯齿波的上升沿，当VC=VH时比较器动作，充电过程结束，上升时间t1为：

t1=0.67RTCT

比较器动作时使放电电路接通，CT放电，VC下降并形成锯齿波的下降沿，当VC=VL时比较器动作，放电过程结束，完成一个工作循环，下降时间间t2为：

t2=1.3RDCT

注意：此时间即为死区时间

锯齿波的基本周期T为:

T=t1+t2=(0.67RT+1.3RD)CT

因为RD《RT=>t2《t1

由上可见锯齿波的上升沿远长于下降沿，因此上升沿作为工作沿，下降沿作为回扫沿。c误差放大器：由两级差分放大器构成，其直流开环放大倍数为80dB左右，电压反馈信号uf从端子1接至放大器反相输入端，放大器同相输入端接基准电压。该误差放大器共模输入电压范围是1.5V-5.2V。dPWM信号产生及分相电路：比较器的反相端接误差放大器的输出信号ue，而振荡器的输出信号uc则加到比较器的同相输入端，比较器的输出信号为PWM信号，该信号经锁存器锁存，分相电路由二进制计数器和两个或非门构成，其输入信号为振荡器的时钟信号，并用时钟信号的前沿触发，输出为频率减半的互补方波，这些方波和PWM信号输入到或非门逻辑电路。其结果是，所有的输入为负时，输出为正。这样P1、P2的输出每半周期交替为正，其宽度和PWM信号的负脉冲相等。脉冲很窄的时钟信号输入到逻辑或非门电路，可使两个门的输出同时有一段低电平，以产生死区时间。e脉冲输出级电路:输出末级采用推挽输出电路，驱动场效应功率管时关断速度更快.11脚和14脚相位相差180°，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迭导通。在重迭处有一个电流尖脉冲，起持续时间约为100ns。可以在13脚处接一个约0.1uf的电容滤去电压尖峰。2工作过程分析

保护电路IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)，绝缘栅双极型功率管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式电力半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。GTR饱和压降低，载流密度大，但驱动电流较大;MOSFET驱动功率很小，开关速度快，但导通压降大，载流密度小。IGBT综合了以上两种器件的优点，驱动功率小而饱和压降低。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

图1所示为一个N沟道增强型绝缘栅双极晶体管结构，N+区称为源区，附于其上的电极称为源极。N+区称为漏区。器件的控制区为栅区，附于其上的电极称为栅极。沟道在紧靠栅区边界形成。在漏、源之间的P型区（包括P+和P一区）（沟道在该区域形成），称为亚沟道区（Subchannelregion）。而在漏区另一侧的P+区称为漏注入区（Draininjector），它是IGBT特有的功能区，与漏区和亚沟道区一起形成PNP双极晶体管，起发射极的作用，向漏极注入空穴，进行导电调制，以降低器件的通态电压。附于漏注入区上的电极称为漏极。

IGBT的开关作用是通过加正向栅极电压形成沟道，给PNP晶体管提供基极电流，使IGBT导通。反之，加反向门极电压消除沟道，切断基极电流，使IGBT关断。IGBT的驱动方法和MOSFET基本相同，只需控制输入极N一沟道MOSFET，所以具有高输入阻抗特性。当MOSFET的沟道形成后，从P+基极注入到N一层的空穴（少子），对N一层进行电导调制，减小N一层的电阻，使IGBT在高电压时，也具有低的通态电压。

IGBT的工作特性包括静态和动态两类：

1．静态特性

IGBT的静态特性主要有伏安特性、转移特性和开关特性。

IGBT的伏安特性是指以栅源电压Ugs为参变量时，漏极电流与栅极电压之间的关系曲线。输出漏极电流比受栅源电压Ugs的控制，Ugs越高，Id越大。它与GTR的输出特性相似．也可分为饱和区1、放大区2和击穿特性3部分。在截止状态下的IGBT，正向电压由J2结承担，反向电压由J1结承担。如果无N+缓冲区，则正反向阻断电压可以做到同样水平，加入N+缓冲区后，反向关断电压只能达到几十伏水平，因此限制了IGBT的某些应用范围。

IGBT的转移特性是指输出漏极电流Id与栅源电压Ugs之间的关系曲线。它与MOSFET的转移特性相同，当栅源电压小于开启电压Ugs(th)时，IGBT处于关断状态。在IGBT导通后的大部分漏极电流范围内，Id与Ugs呈线性关系。最高栅源电压受最大漏极电流限制，其最佳值一般取为15V左右。

IGBT的开关特性是指漏极电流与漏源电压之间的关系。IGBT处于导通态时，由于它的PNP晶体管为宽基区晶体管，所以其B值极低。尽管等效电路为达林顿结构，但流过MOSFET的电流成为IGBT总电流的主要部分。此时，通态电压Uds(on)可用下式表示

Uds(on)＝Uj1＋Udr＋IdRoh

式中Uj1——JI结的正向电压，其值为0.7～1V；Udr——扩展电阻Rdr上的压降；Roh——沟道电阻。

通态电流Ids可用下式表示：

Ids=(1+Bpnp)Imos

式中Imos——流过MOSFET的电流。

由于N+区存在电导调制效应，所以IGBT的通态压降小，耐压1000V的IGBT通态压降为2～3V。IGBT处于断态时，只有很小的泄漏电流存在。

2．动态特性

IGBT在开通过程中，大部分时间是作为MOSFET来运行的，只是在漏源电压Uds下降过程后期，PNP晶体管由放大区至饱和，又增加了一段延迟时间。td(on)为开通延迟时间，tri为电流上升时间。实际应用中常给出的漏极电流开通时间ton即为td(on)tri之和。漏源电压的下降时间由tfe1和tfe2组成。

IGBT的触发和关断要求给其栅极和基极之间加上正向电压和负向电压，栅极电压可由不同的驱动电路产生。当选择这些驱动电路时，必须基于以下的参数来进行：器件关断偏置的要求、栅极电荷的要求、耐固性要求和电源的情况。因为IGBT栅极-发射极阻抗大，故可使用MOSFET驱动技术进行触发，不过由于IGBT的输入电容较MOSFET为大，故IGBT的关断偏压应该比许多MOSFET驱动电路提供的偏压更高。

IGBT在关断过程中，漏极电流的波形变为两段。因为MOSFET关断后，PNP晶体管的存储电荷难以迅速消除，造成漏极电流较长的尾部时间，td(off)为关断延迟时间，trv为电压Uds(f)的上升时间。实际应用中常常给出的漏极电流的下降时间Tf由图中的t(f1)和t(f2)两段组成，而漏极电流的关断时间

t(off)=td(off)+trv十t(f)

式中，td(off)与trv之和又称为存储时间。

IGBT的开关速度低于MOSFET，但明显高于GTR。IGBT在关断时不需要负栅压来减少关断时间，但关断时间随栅极和发射极并联电阻的增加而增加。IGBT的开启电压约3～4V，和MOSFET相当。IGBT导通时的饱和压降比MOSFET低而和GTR接近，饱和压降随栅极电压的增加而降低。

正式商用的IGBT器件的电压和电流容量还很有限，远远不能满足电力电子应用技术发展的需求；高压领域的许多应用中，要求器件的电压等级达到10KV以上，目前只能通过IGBT高压串联等技术来实现高压应用。国外的一些厂家如瑞士ABB公司采用软穿通原则研制出了8KV的IGBT器件，德国的EUPEC生产的6500V/600A高压大功率IGBT器件已经获得实际应用，日本东芝也已涉足该领域。与此同时，各大半导体生产厂商不断开发IGBT的高耐压、大电流、高速、低饱和压降、高可靠性、低成本技术，主要采用1ｕm以下制作工艺，研制开发取得一些新进展。

IGBT的发展历史

1979年，MOS栅功率开关器件作为IGBT概念的先驱即已被介绍到世间。这种器件表现为一个类晶闸管的结构（P-N-P-N四层组成），其特点是通过强碱湿法刻蚀工艺形成了V形槽栅。

80年代初期，用于功率MOSFET制造技术的DMOS（双扩散形成的金属-氧化物-半导体）工艺被采用到IGBT中来。[2]在那个时候，硅芯片的结构是一种较厚的NPT（非穿通）型设计。后来，通过采用PT（穿通）型结构的方法得到了在参数折衷方面的一个显著改进，这是随着硅片上外延的技术进步，以及采用对应给定阻断电压所设计的n+缓冲层而进展的[3]。几年当中，这种在采用PT设计的外延片上制备的DMOS平面栅结构，其设计规则从5微米先进到3微米。

90年代中期，沟槽栅结构又返回到一种新概念的IGBT，它是采用从大规模集成（LSI）工艺借鉴来的硅干法刻蚀技术实现的新刻蚀工艺，但仍然是穿通（PT）型芯片结构。[4]在这种沟槽结构中，实现了在通态电压和关断时间之间折衷的更重要的改进。

硅芯片的重直结构也得到了急剧的转变，先是采用非穿通（NPT）结构，继而变化成弱穿通（LPT）结构，这就使安全工作区（SOA）得到同表面栅结构演变类似的改善。

这次从穿通（PT）型技术先进到非穿通（NPT）型技术，是最基本的，也是很重大的概念变化。这就是：穿通（PT）技术会有比较高的载流子注入系数，而由于它要求对少数载流子寿命进行控制致使其输运效率变坏。另一方面，非穿通（NPT）技术则是基于不对少子寿命进行杀伤而有很好的输运效率，不过其载流子注入系数却比较低。进而言之，非穿通（NPT）技术又被软穿通（LPT）技术所代替，它类似于某些人所谓的“软穿通”（SPT）或“电场截止”（FS）型技术，这使得“成本—性能”的综合效果得到进一步改善。

1996年，CSTBT（载流子储存的沟槽栅双极晶体管）使第5代IGBT模块得以实现[6]，它采用了弱穿通（LPT）芯片结构，又采用了更先进的宽元胞间距的设计。目前，包括一种“反向阻断型”（逆阻型）功能或一种“反向导通型”（逆导型）功能的IGBT器件的新概念正在进行研究，以求得进一步优化。

IGBT功率模块采用IC驱动，各种驱动保护电路，高性能IGBT芯片，新型封装技术，从复合功率模块PIM发展到智能功率模块IPM、电力电子积木PEBB、电力模块IPEM。PIM向高压大电流发展，其产品水平为1200—1800A/1800—3300V，IPM除用于变频调速外，600A/2000V的IPM已用于电力机车VVVF逆变器。平面低电感封装技术是大电流IGBT模块为有源器件的PEBB，用于舰艇上的导弹发射装置。IPEM采用共烧瓷片多芯片模块技术组装PEBB，大大降低电路接线电感，提高系统效率，现已开发成功第二代IPEM，其中所有的无源元件以埋层方式掩埋在衬底中。智能化、模块化成为IGBT发展热点。

现在,大电流高电压的IGBT已模块化,它的驱动电路除上面介绍的由分立元件构成之外,现在已制造出集成化的IGBT专用驱动电路.其性能更好,整机的可靠性更高及体积更小。

根据前面描述的IGBT的工作原理，可以得到如图所示的IGBT输出特性。

（a）IGBT的输出特性（n沟道增强型）（b）转移特性IC=f(VCE)

IGBT的输出特性与转移特性基于SG3525的DC／DC直流变换器的研究[图片]\o"分享"分享\o"转载"转载\o"复制地址"复制地址\o"转播到微博"转播到微博..赞赞取消赞逆变电源2010年01月29日22:37阅读(101)评论(0)分类：\o"个人日记"个人日记\o"举报"举报\o"大"字体：大▼\o"小"小\o"中"中\o"大"大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推出了SG3525，以用于驱动N沟道功率MOSFET。SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器，有过流保护功能，频率可调，同时能限制最大占空比。其性能特点如下：

1)工作电压范围宽：8～35V。

2)内置5．1V±1．0％的基准电压源。

3)芯片内振荡器工作频率宽100Hz～400kHz。

4)具有振荡器外部同步功能。

5)死区时间可调。为了适应驱动快速场效应管的需要，末级采用推拉式工作电路，使开关速度更陕，末级输出或吸入电流最大值可达400mA。

6)内设欠压锁定电路。当输入电压小于8V时芯片内部锁定，停止工作(基准源及必要电路除外)，使消耗电流降至小于2mA。

7)有软启动电路。比较器的反相输入端即软启动控制端芯片的引脚8，可外接软启动电容。该电容器内部的基准电压Uref由恒流源供电，达到2．5V的时间为t=(2．5V／50μA)C，占空比由小到大(50％)变化。

8)内置PWM(脉宽调制)。锁存器将比较器送来的所有的跳动和振荡信号消除。只有在下一个时钟周期才能重新置位，系统的可靠性高。

l脉宽调制器SG3525简介

1．1结构框图

SG3525是定频PWM电路，采用原理16引脚标准DIP封装。其各引脚功能如图1所示，内部原理框图如图2所示。1．2引脚功能说明

直流电源Vs从脚15接入后分两路，一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的元器件作为电源。振荡器脚5须外接电容CT，脚6须外接电阻RT。振荡器频率厂由外接电阻RT和电容CT决定，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两个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相输入端，比较器的反向输入端接误差放大器的输出，误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，输出一个随误差放大器输出电压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。或非门的另两个输入端分别为双稳态触发器和振荡器锯齿波。双稳态触发器的两个输出互补，交替输出高低电平，将PwM脉冲送至三极管VT1及VT2的基极，锯齿波的作用是加入死区时间，保证VT1及VT2不同时导通。最后，VTl及VT2分别输出相位相差为180°的PWM波。2系统结构设计

本电源输入电压是由带隔离变压器的+30V电源提供，图3是选用SG3525设计的DC—DC直流变换器原理图。性能指标是：输入电压为DC24～35V可调，输入额定电压为30V，输出为5V／lA。本系统由SG3525产生两路反向方波来控制MOSFET的导通与关闭，MOSFET驱动采用推挽方式，本设计在变压器的中心抽头加入30V直流电压，输出部分采用全波整流，在输出点上有分压电阻给TL431提供参考电压，并通过光电隔离反馈到SG3525，以调节控制输出方波占空比来稳定输出电压。由于本设计采用推挽式功率变换电路，在输入回路中仅有一个开关的通态压降，而半桥和全桥电路有2个，因此在同样的条件下，产生的通态损耗较小，这种拓扑特别适合输入电压较低的场合，这也是本设计为什么采用推挽变换器的原因。其中的变压器可同时实现直流隔离和电压变换的功能，磁性元件数目较少，成本较低。2．1高频变压器设计

推挽变换器的高频变压器如图3中所示，原边和副边的绕组都分别有一个中心抽头。磁心参数选择如下：

变压器输入电压幅值Up1=24V，直流输出电压5V，串联二极管串联压降取0．6V，所以次级绕组电压幅值Up2取5．6V，最大工作比α=0．45，次级绕组峰值电流Ip2=1A，次变压器效率η取为1，这个效率不包括整流二极管在内)，取工作磁感应强度Bm=170mT，电流密度j取4．8A／mm2，铜在磁心窗口中的占空系数Km(初选时取0．2～0．3)，实际计算是取Km=0．25，则计算面积乘积取EEl6磁心，它的中心磁铁截面积(Ae)19．2mm2，磁心的窗口面积(Aw)为39．85mm2，因此EEl6的功率容量为Ae×Aw=19．2×39．85mm4=0．0765cm4，而计算面积乘积AP=O．029cm4，它明显小于上面的功率容量的乘积0．0765，可见采用EEl6磁心时，其功率容量已足够大。绕组匝数计算如下：先确定最低电压绕组的匝数

取偶数N1=34，其中开关管最大导通时间Tcn=9μs，控制器输出频率f=45kHZ。按照原边34匝，副边8匝绕制变压器，在变压器的绕制过程中，为了减少变压器的漏感，要将原边绕组和副边绕组紧密耦合。

2．2控制及驱动电路设计

采用SG3525集成PWM控制器作为控制芯片，它的外围电路简单。电路中的锯齿波生成电路由RT、CT和内部电路组成，本设计取CT=4700pF，RT=3．3kΩ，RD=100Ω，经计算振荡器输出频率是90kHz，PWM输出频率定为45kHz。软启动电容接入端(引脚8)接一个lμF的软启动电容。只有软启动电容充电使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作。

系统中的基准比较调节电路则由基准引脚Vref、同相输入端及外围电阻构成。2脚的电压固定值接近5V。SG3525的l、2、9脚及其外围电路构成了PI调节器，它的输出与5脚锯齿波和软启动电容一起可控制PWM控制器以产生方波。它的输出级ll、14脚输出两路互补的PWM波，采用图腾柱式结构，灌拉电流能力超过200mA，可以直接驱动MOSFET管，只需加一门级电阻即可。在本设计选用的是IR公司生产的IRF630。其具体设计电路如原理图中所示。

2．3反馈补偿电路设计

为了确保输出的稳定，在+5V上引入反馈，采用2．5～36V可调式精密并联稳压器TL43l作为稳压器件。TL43l是德州仪器公司生产的一款有良好热稳定性的三端可调分流基准源。它的输出电压可用两个电阻任意设置到Vref(2．5V)到36V范围内。该器件的典型动态阻抗为0．2Ω。用它来构成外部误差放大器，再与光耦组成隔离式反馈电路。为了将连续变化的输出迅速反馈，需采用线性光耦，如PC817。PC817不仅可以起到反馈作用，还可以起到隔离作用，当PC817二极管正向电流在3mA左右变化时，三极管的集一射极电流在4mA左右变化，而集一射极电压在很宽的范围内线性变化，因而比较符合SG3525的控制要求。

当+5V输出电压升高时，经R27、R28分压后得到的取样电压，就与TL43l中的2．5V带隙基准电压进行比较，并在阴极上形成误差电压，使LED的工作电流发生变化，再通过光耦PC817去改变SG35251脚的电压大小，从而改变9脚电流大小，最后调节，再通过光耦PC817使反馈电压增大，SG3525的1脚输入端电压升高，经SG3525内部电路后ll、14的输出占空比减小，使+5V维持稳定。

2．4输出电路设计

在负载电流相同的条件下，全波和倍流整流电路中二极管的总通态损耗比全桥整流电路小一半，这就意味着在输出电压相同，且其它损耗相当的情况下，全波和倍流整流电路的效率会较高。在低压输入电路中，二极管通态损耗占电路总损耗很大比例，通常在输入电压较低的情况下(小于100V)采用全波电路比较合适，因此本设计采用整流器件MBR20100，其管压降小，可提高效率，二极管两端采用RC吸收电路，抑制二极管的反向瞬态电压，高频电压经其整流后由滤波电容C13滤波，再经磁珠L1组成低通滤波器向负载输出，C14可降低交流纹波。输出电路设计如原理图所示。3实验波形和实验数据

图4是满载时输出波形，从图中可以看出，满载时+5V。输出比较稳定且纹波比较小。图5是直流输入30V、满载输出时MOSFET漏一源极电压波形(衰减lO倍后)，可以看出此时占空比最大约为45%。

为了验证该系统的稳定性，实验中记录了不同负载下的输出电压值和不同输入下输出电压值如表1和表2所示。

从表1和表2可以看出，随着负载的加重，输出电压有小量的降低，随着输入电压的增加输出电压有小量的提升。但都基本维持在5V左右，负载调整率为(5．06～4．97)／4．97=1．8％，表明该系统较好地实现了稳压。4结束语

本文介绍了基于控制集成芯片SG3525的推挽式DC—DC直流变换器的系统结构设计方案，特别适用于低压输入的场合。整个系统所占用的PCB板面积很小，可直接做在单板系统上，为绝大多数单板系统提供足够的电能。经实验证明，它结构简单，性能可靠，成本低廉，而且重量轻、体积小，具有很大的实用潜力。直流升压就是将电池提供的较低的直流电压，提升到需要的电压值，其基本的工作过程都是：高频振荡产生低压脉冲——脉冲变压器升压到预定电压值——脉冲整流获得高压直流电，因此直流升压电路属于DC/DC电路的一种类型。

在使用电池供电的便携设备中，都是通过直流升压电路获得电路中所需要的高电压，这些设备包括：手机、传呼机等无线通讯设备、照相机中的闪光灯、便携式视频显示装置、电蚊拍等电击设备等等。

一、几种简单的直流升压电路

以下是几种简单的直流升压电路，主要优点：电路简单、低成本；缺点：转换效率较低、电池电压利用率低、输出功率小。这些电路比较适合用在万用电表中，替代高压叠层电池。

二、24V供电ＣＲＴ高压电源

一些照相机ＣＲＴ使用１１．４ｃｍ（４．５英寸）纯平面ＣＲＴ作为显示部件，其高压部件的阳极电压为＋２０ｋＶ，聚焦极电压为＋３．２ｋＶ，加速极电压为＋１０００Ｖ，高压部件供电为直流２４Ｖ。以下电路是为替换维修这些显示器的高压部件而设计（电路选自网络文章，原作者不详）。该电路的设计也可为其他升压电路设计提供参考。

基本原理：ＮＥ５５５构成脉冲发生器，调节电位器ＶＲ２可使之产生频率为２０ｋＨｚ左右的脉冲，电位器ＶＲ１调脉宽。ＴＲ１为推动级，脉冲变压器Ｔ１采用反极性激励，即ＴＲ１导通时ＴＲ２截止，ＴＲ１截止时ＴＲ２导通，Ｄ３、Ｃ９、ＶＲ３、Ｒ７及Ｄ４、Ｒ６、ＴＲ３组成高压保护电路。ＶＲ２用于调频率，调节ＶＲ２可调整高压大小。

ＶＲ２选用精密可调电阻。Ｔ２可选用彩电行输出变压器变通使用。笔者选用的是东洋ＳＥ－１４３８Ｇ系列３５ｃｍ（１４英寸）彩电的行输出变压器，采用此变压器阳极电压可达２０ｋＶ，再适当选取Ｒ８的阻值使加速极电压为＋１０００Ｖ、Ｒ９的阻值使聚焦极电压为＋３．２ｋＶ即可。整个部件采用铝盒封装，铝壳接地，这样可减少对电路干扰。常用电源IC79L05负5V稳压器(100ma)79L06负6V稳压器(100ma)79L08负8V稳压器(100ma)79L09负9V稳压器(100ma)79L12负12V稳压器(100ma)79L15负15V稳压器(100ma)79L18负18V稳压器(100ma)79L24负24V稳压器(100ma)LM1575T-3.33.3V简易开关电源稳压器(1A)LM1575T-5.05V简易开关电源稳压器(1A)LM1575T-1212V简易开关电源稳压器(1A)LM1575T-1515V简易开关电源稳压器(1A)LM1575T-ADJ简易开关电源稳压器(1A可调1.23to37)LM1575HVT-3.33.3V简易开关电源稳压器(1A)LM1575HVT-5.05V简易开关电源稳压器(1A)LM1575HVT-1212V简易开关电源稳压器(1A)LM1575HVT-1515V简易开关电源稳压器(1A)LM1575HVT-ADJ简易开关电源稳压器(1A可调1.23to37)LM2575T-3.33.3V简易开关电源稳压器(1A)LM2575T-5.05V简易开关电源稳压器(1A)LM2575T-1212V简易开关电源稳压器(1A)LM2575T-1515V简易开关电源稳压器(1A)LM2575T-ADJ简易开关电源稳压器(1A可调1.23to37)LM2575HVT-3.33.3V简易开关电源稳压器(1A)LM2575HVT-5.05V简易开关电源稳压器(1A)LM2575HVT-1212V简易开关电源稳压器(1A)LM2575HVT-1515V简易开关电源稳压器(1A)LM2575HVT-ADJ简易开关电源稳压器(1A可调1.23to37)LM2576T-3.33.3V简易开关电源稳压器(3A)LM2576T-5.05.0V简易开关电源稳压器(3A)LM2576T-1212V简易开关电源稳压器(3A)LM2576T-1515V简易开关电源稳压器(3A)LM2576T-ADJ简易开关电源稳压器(3A可调1.23Vto37V)LM2576HVT-3.33.3V简易开关电源稳压器(3A)LM2576HVT-5.05.0V简易开关电源稳压器(3A)LM2576HVT-1212V简易开关电源稳压器(3A)LM2576HVT-1515V简易开关电源稳压器(3A)LM2576HVT-ADJ简易开关电源稳压器(3A可调1.23Vto37V)LM2930T-5.05.0V低压差稳压器LM2930T-8.08.0V低压差稳压器LM2931AZ-5.05.0V低压差稳压器(TO-92)LM2931T-5.05.0V低压差稳压器LM2931CT3Vto29V低压差稳压器(TO-220,5PIN)LM2940CT-5.05.0V低压差稳压器LM2940CT-8.08.0V低压差稳压器LM2940CT-9.09.0V低压差稳压器LM2940CT-1010V低压差稳压器LM2940CT-1212V低压差稳压器LM2940CT-1515V低压差稳压器LM123K5V稳压器(3A)LM323K5V稳压器(3A)LM117K1.2Vto37V三端正可调稳压器(1.5A)LM317LZ1.2Vto37V三端正可调稳压器(0.1A)LM317T1.2Vto37V三端正可调稳压器(1.5A)LM317K1.2Vto37V三端正可调稳压器(1.5A)LM133K三端可调-1.2Vto-37V稳压器(3.0A)LM333K三端可调-1.2Vto-37V稳压器(3.0A)LM337K三端可调-1.2Vto-37V稳压器(1.5A)LM337T三端可调-1.2Vto-37V稳压器(1.5A)LM337LZ三端可调-1.2Vto-37V稳压器(0.1A)LM150K三端可调1.2Vto32V稳压器(3A)LM350K三端可调1.2Vto32V稳压器(3A)LM350T三端可调1.2Vto32V稳压器(3A)LM138K三端正可调1.2Vto32V稳压器(5A)LM338T三端正可调1.2Vto32V稳压器(5A)LM338K三端正可调1.2Vto32V稳压器(5A)LM336-2.52.5V精密基准电压源LM336-5.05.0V精密基准电压源LM385-1.21.2V精密基准电压源LM385-2.52.5V精密基准电压源LM399H6.9999V精密基准电压源LM431ACZ精密可调2.5Vto36V基准稳压源LM723高精度可调2Vto37V稳压器LM105高精度可调4.5Vto40V稳压器LM305高精度可调4.5Vto40V稳压器MC14032.5V基准电压源MC34063充电控制器SG3524脉宽调制开关电源控制器TL431精密可调2.5Vto36V基准稳压源TL494脉宽调制开关电源控制器TL497频率调制开关电源控制器TL7705电池供电/欠压控制器7805正5V稳压器(1A)7806正6V稳压器(1A)7808正8V稳压器(1A)7809正9V稳压议（1A）7812正12V稳压器(1A)7815正15V稳压器(1A)7818正18V稳压器(1A)7824正24V稳压器(1A)7905负5V稳压器(1A)7906负6V稳压器(1A)7908负8V稳压器(1A)7909负9V稳压器（1A）7912负12V稳压器(1A)7915负15V稳压器(1A)7918负18V稳压器(1A)7924负24V稳压器(1A)78L05正5V稳压器(100ma)78L06正6V稳压器(100ma)78L08正8V稳压器(100ma)78L09正9V稳压器(100ma)78L12正12V稳压器(100ma)78L15正15V稳压器(100ma)78L18正18V稳压器(100ma)78L24正24V稳压器(100ma）常用电源IC简介

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正5V稳压器(100mA)

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正24V稳压器(100mA）

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负24V稳压器(100mA)

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负24V稳压器(500mA)

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3.3V简易开关电源稳压器(1A)

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5V简易开关电源稳压器(1A)

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12V简易开关电源稳压器(1A)

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15V简易开关电源稳压器(1A)

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简易开关电源稳压器(1A可调1.23Vto37V)

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3.3V简易开关电源稳压器(1A)

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5V简易开关电源稳压器(1A)

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12V简易开关电源稳压器(1A)

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15V简易开关电源稳压器(1A)

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简易开关电源稳压器(1A可调1.23Vto37V)

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3.3V简易开关电源稳压器(1A)

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5V简易开关电源稳压器(1A)

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15V简易开关电源稳压器(1A)

LM2575T-ADJ

简易开关电源稳压器(1A可调1.23Vto37V)

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3.3V简易开关电源稳压器(1A)

LM2575HVT-5.0

5V简易开关电源稳压器(1A)

LM2575HVT-12

12V简易开关电源稳压器(1A)

LM2575HVT-15

15V简易开关电源稳压器(1A)

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简易开关电源稳压器(1A可调1.23Vto37V)

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3.3V简易开关电源稳压器(3A)

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