1、- -I闽南师范大学毕业论文（设计）基于 SG3525 的两相 BUCK 变换器Two - phase BUCK Converter based on SG3525姓 名： 学 号： 系 别： 物理与信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2013 级 指导教师： 2017 年 3 月 27 日- -II摘要目前，越来越多的设备已不仅仅可由单一电源供电，而要多个电源配合供电来保障大功率设备的正常工作。本文介绍以 SG3525 为核心，主体电路采用两路 BUCK 电路成相互配合的开关电源电路，介绍了 SG3525 芯片的工作原理及通过 11 脚，14 脚两脚推挽输出，两脚相位差 1
2、80 度，通过控制 2 脚电压，来控制输出电压的占空比，从而影响负载的的电压。当 11 脚和 14 脚的输出电流达到 5 至 10 毫安就可以驱动光耦 A3120，直接驱动 mos 管的栅极 。 从而驱动主电路 。 最后比较采样电压来决定改变占空比进行电压调整。当两路电源有一个支路出现故障时，另一路可以继续供电，保证了系统的正常工作，提高了供电的可靠性。关键词：SG3525;PWM,开关电源AbstractAt present, the transition from unilateral power supply to multilateral power supplies is a big
3、 progress for power consumption equipment.It make sure of normal operation under high-power condition.This article describes a switching power supply circuit which is made of the SG3525 as the core and two BUCK circuits as the main circuit.In addition,it introduces how the SG3525 chip works and how
4、to control the push-pull output through the 11 pin and the 14 pin.What the difference between two pins is 180 degrees,to control the bilateral voltage and the duty cycle of output power is a method of controlling the effect on load voltage.When the output current of the 11 pin and 14 pin reaches 510
5、 mA,the A3120 OC will be drove, and after that the mos tube gate will be drove.So then it will drive the main circuit to work.Afterward,it will adjust the voltage by means of comparing the sampling voltage and correcting the duty cycle.If an error occurred in one branch of bilateral power supplies,t
6、he other would continue to work.That will ensure the system to work normally and improve the reliability of power supply.Key words: SG3525; PWM, switching power supply- -III目录中英文 摘要 .I1 引言 .11.1 选题背景及实际意义 .11.2 开关电源技术发展概况 .11.3 本文的主要内容 .12 硬件介绍 .32.1 SG3525 引脚功能及特点简介 .32.2 PWM 控制基本原理 .43 系统设计 .63.1
7、实现功能 .63.2 总系统框图 .63.3 DC/DC 降压变换器方案 .64 电路设计 .64.1 电路参数的设计 .74.2 主电路的设计 .74.2.1 单相 Buck 电路与两相的对比 .74.2.2 主电路图 .84.2.3 工作原理 .84.2.4 推挽输出 .84.2.5 SG3525 输出波形 .94.3 器件参数的选取 .94.3.1 开关管的选择 .94.3.1 电容的计算 .114.3.3 电感的选择 .114.3.4 续流二极管的选择 .114.4 驱动电路的设计 .124.4.1 驱动类型的选择 .124.4.2 光耦 A3120.124.4.3 驱动光耦 A312
8、0 电路 .144.5 SG3525 电路的设计 .144.5.1 SG3525 外围设计 .154.5.2 器件的选取 .15- -IV5 系统测试与分析 .165.1 测试工具 .175.2 测试准备 .175.3 问题解决 .175.4 数据采集 .175.4.1 SG3525 的输出波形和光耦 A3120 的输出波形 .175.4.2 二极管的波形 .195.4.3 负载电压数据记录 .195.5 数据分析 .206 总结 .216.1 工作总结 .226.2 不足和展望 .22致谢 .23附录 .24附录一：器件清单 .25附录二：原理图 .25附录三：PCB 图 .26附录四：实物
9、图 .27- -1 1 引言1.1 选题背景及实际意义电源设备在工业发展、农业生产、电子发明、动力管理技术及灯光使用、电冰箱等日常生活各个方面经常被使用,是电子设备和机电设备的基础。应用开关控制进行电压调节的固定电源，经过固定周期，改变输出电压是由改变开关的导通时间来完成的，这种电源被叫做开关电源。开关电源，就是电源稳压器在截止和饱和区 1。开关管截止不导通时，与普通按钮的断开一样，开关管饱和导通时，与普通按钮的关闭一样。这与一般的按钮功能相同，晶体管被称为开关管，开关电源是用来限制开关电源的电压的 2。在工业发展和日常生活中开关电源提供了很大的便利。开关电源广泛运用于工业、交通运输等是因为它
10、比线性电源效率高、体积小和重量轻，目前开关电源已经成为工厂、电力系统供电的主要形式。开关电源也在产业上被大批使用，主要运用在工业机器人、工业化生产线等。生活水平改良，社会发展的加快，人们愈来愈渴望日常生活中不停电，智能化的开关电源必不可少，多模块联合供电通常被用在家用电器和工业生产之间，目的是为了增强对负载的供电稳定性。因此必要模块化电源在经过变压后提高电源的效率、满足电器对电压的要求，这样模块化的供电技术就表现得非常重要。目前，模块化开关电源主要由 PWM 技术驱动，具有调速范围宽、速度快、电流波形系数好等特点。1.2 开关电源技术发展概况 电力电子技术与用电负荷的供求关系 3每一天都在上升
11、甚至供不应求，电力电子技术经常用在工业生产、农业生产和照明的供电。自从 1957 年第一个晶闸管在美国被研制出来，电源技术不断发展，1980 年后 IGBT产生，IGBT 是金属- 氧化物半导体场效应晶体管和半导体三极管复合起来的 4。再加上软开关技术的使用，使得电源效率增大。电源的负载要求是由现代的电子设备的发展而提出的 5。具有特殊使用方式的电源设备的主要的追求，是要夹带适合电子元件要求的高性能。安全必须保证。减小无功损耗、减小电磁影响、节约电能等绿色环保是全世界对于电能的突出追求 6，并发布了很多法律法规来规范要求和约束电能。 1.3 本文的主要内容本文主要研究内容为基于 SG3525
12、的两相 Buck 变换器设计、研制和实验测试：- -2 （1）通过 SG3525 的外围电路的设计，确定了开关频率，使两路输出脉冲的占空比在050%且可调。（2）通过 SG3525 两路 PWM 输出，将 PWM 输出作为两相 Buck 电路的控制信号 7。（3）对比两相 Buck 与传统单相 Buck 电路的损耗、效率。致力于给用户提供舒适的安全的电能条件，同时验证该方案的可行性。- -3 2 硬件介绍随着开关电源技术的发展，功率 MOSFET 在开关电源中开始大范围的使用，SG3525是用于驱动 N 沟道功率 MOSFET。其产品一推出就受到广泛好评。SG3525 是电流控制型 PWM 控
13、制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来调节脉宽的 8。2.1 SG3525 引脚功能及特点简介其内部结构和原理框图如下：图 2-1 SG3525 引脚图图 2-2 SG3525 内部结构图- -4 1.Inv.input(引脚 1)：误差放大器反向输入端。2.Noninv.input(引脚 2)：误差放大器同向输入端。在系统中，该端接给定信号。3.Sync(引脚 3)：振荡器外接同步信号输入端。4.OSC.Output(引脚 4)：振荡器输出端。5.CT(引脚 5)：振荡器定时电容接入端。6.RT（引脚 6）：振荡器定时电阻接入端。7.Discharge(引脚 7)：振荡器放电端。8
14、.Soft-Start(引脚 8)：软启动电容接入端。9.Compensation(引脚 9)：PWM 比较器补偿信号输入端。10.Shutdown(引脚 10)：外部关断信号输入端。10.11.Output A（引脚 11）：输出端 A。12.Ground(引脚 12)：信号地。13.Vc(引脚 13)：输出级偏置电压接入端。14.Output B（引脚 14）：输出端 B。15.Vcc（引脚 15）：偏置电源接入端。16.Vref(引脚 16)：基准电源输出端。特点如下：1.工作电压范围宽：835V。2. 5.1（1 1.0%）V 微调基准电源。3.振荡器工作频率范围宽：100Hz400K
15、Hz. 4.具有振荡器外部同步功能。5.死区时间可调。6.内置软启动电路。7.具有输入欠电压锁定功能。8.具有 PWM 琐存功能，禁止多脉冲。9.逐个脉冲关断。10.双路输出（灌电流/拉电流）： mA(峰值)。2.2 PWM 控制基本原理PWM 控制就是对脉冲的宽度进行控制的技术，我们把冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时其效果相同的原理就叫做 PWM 控制基本原理。PWM 控制基本原理的应用非常广泛 9。PWM 控制技术也就是占空比可以改变的脉冲波形。该技术以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的- -6 脉冲，用这些脉冲
16、来代替正弦波或其他所需要的波形。- -7 3 系统设计3.1 实现功能（1）在芯片 SG3525 正常工作下，调节 SG3525 的 16 脚滑动变阻器的阻值，使输出电压的占空比可以从 0 到 50%变化。（2）负载电压*2 （3-1）Etu*)21/(0（输出电压为 u0；E 为输入电压；t1 为开关管的通态时间；t2 为开关管的断态时间）3.2 总系统框图经设计，该系统主要由 3 个模块构成：SG3525 模块、主电路模块、和驱动电路.系统通过 PWM 控制与光耦 A3120 驱动 MOS 管 HRF3205 构成的电路进行 DC-DC 转换。图 3-1 总系统框图3.3 DC/DC 降压变换器方案方案一：选择 LM2576 组成主电路，LM2576 是 BUCK 型稳压器，无需驱动电路，应用时非常简便且外围元件少。同时，设计要求不能够采用整块的直流-直流变换模块，LM2576 不符合要求。方案二：选择 SG3525 内部含有脉冲宽度调制的芯片来设计直流-直流变换器 10，SG3525 容易靠得住并且用起来很方便，带动能力是推拉输出形式，带动能力比较强。综合上述两个降压方案，本次设计的 DC/DC 降压变换器我选择方案二。1 5 V 学生电源S G 3 5 2 5改变滑动变阻器阻值推挽输出 驱动电路负载
