基于SG3525的开关电源设计(2)

　　4　SG3525 的应用电路及工作原理

　　利用SG3525 建立的大功率直流开关电源控制电路如图3 所示， 下面主要介绍调压和限流模块。

图3　SG3525 外围控制电路

　　如图3, 电压反馈电路通过光电耦合器实现了强电输出部分与弱电控制部分的隔离。光电耦合器采用的是Hp 4504, 当输入端电流在0～ 4mA 之间的时候， 输入与输出之间的电流传递比呈线性关系， 设计的时候选择合适的限流电阻， 控制输入端电流在0～ 3mA 之间变化。当输出电压U out升高时， 光电耦合器的输出端发射极电流I e 呈线性增大， 使发射极电压V e 增大， 通过C2、C3、R 4、R 5 的滤波稳压后输入到引脚1 的V 1 也随之增大。当V 1 增大时， 经误差放大9 脚电压下降， 比较器输出的脉冲宽度变宽， 11 和14 脚输出的PWM 脉冲宽度反而变窄， 从而使输出电压U out降低； 反之， 当U out下降使1 脚电压减小， 9 脚电压升高， 11 和14 脚输出的PWM 脉冲宽度变宽。总之， 1 脚电压V 1 的增大与减小反映了输出电压U out的上升与下降， 最终都表现在11、14 脚输出PWM 脉冲的宽窄变化上， 以实现电路的自动稳压调节。

　　利用光耦电流传输比的线性段， 可以做到输入输出的线性变化， 用在反馈电路当中， 不仅降低了成本，而且使输入与输出隔离， 同时在稳压效果上也能与电压传感器相媲美， 在实际应用当中， 不失为一种可取的方法。

　通过输出端电流传感器得到的电流采样信号V i与给定的限流基准电压U refi作比较， 外接负载变化使输出电流U out变化时，V i 也会相应的改变。当Iout增大使V i 大于V refi时， 运算放大器L 1A 的输出端V b 为低电平。此时，L 2A 的输出端V 2 将被直接拉低为低电平， 2脚相当于接地， 输出端11 和14 脚无脉冲输出， 开关电源出现“打嗝”现象， 起到了限流作用。与此同时， 输出电流Iout减小使得V 2 再次被拉高， 11 和14 脚恢复脉冲输出， 开关电源正常工作， 以此达到输出电流的动态平衡过程。

图4　赛米控SKYPER32PRO 驱动模块

　　5　IGBT 的驱动电路

　　IGBT 的触发和关断要求给其栅极和发射极之间加上正向和反向电压， 并且需要一定的动态驱动功率，才能保证IGBT 的及时触发和关断。

　　本电源的IGBT 驱动采用赛米控（Sem ik ron ）SKYPER32PRO 驱动模块。该控制核是一个半桥式驱动模块， 集驱动、内部隔离、电气保护于一体。与同类型的产品相比， SKYPER32PRO 具有许多特点。

　　（1） 采用具有双向传输功能的脉冲变压器， 通过这种方法在原边与副边之间传输驱动信号和状态信号，并将能量传递到副边。

　　（2） 该组件设计为即插即用， 使用方便， 并且已经进行了全面的电测试和温度测试。

　　（3） 采用单电源供电模式， 同时对驱动桥臂的双边供电。

　　（4） 具有短脉冲抑制功能， 能自动修复由SG3525送出的双路PWM 波， 使波形更加平稳。

　　（5） 具有VCE 监测、欠压监测、欠压复位和死区互锁功能等。

　　6　样机研制

　　主要技术指标：

　　输入电压： 三相AC380V ±5%

　　输出电压：DC220V ±2%

　　输出电流： 50A

　　额定功率： 11kW

　　所得试验样机额定负载时的输出波形如图5 （a） 所示。由图5 （a） 实际读数可知， 输出电压从0V 上升到220V 的响应时间为1s 左右， 电源系统具有较快的响应速度。同时， 由图5 （b） 中的电压波形局部放大图可见， 输出电压为220V 时， 电压波动在2V 左右， 其最大电压波动小于1%。

　图5

　　7　结论

　　利用SG3525 和SKYPER32PRO 的强大功能设计了一台11kW、220V 的直流开关电源。本电源设计简单， 调试方便， 所需元器件较少， 体积小， 成本低。负载在全范围内变化时， 本电源均能够保持良好的输出性能。试验数据表明指标满足设计要求， 输出纹波系数控制在小于1% 的范围内。