斩控式单相交流调压电路(2)

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本次课程设计由芯片SG3525产生脉冲，来控制VMOSFET来实现斩波调压，它具有管脚数量少，外围电路简单等特点，因而得到了广泛的应用。

4.11 芯片的详细介绍

SG3525的内部结构如图6-1所示， 它主要由基准电压调整器、震荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软启动电路、输出电路构成。

图4-1 SG3525内部框图

SG3525A系列脉宽调制器控制电路可以改进为各种类型的开关电源的控制性能和使用较少的外部零件。在芯片上的5.1V基准电压调定在±1％，误差放大器有一个输入共模电压范围。它包括基准电压，这样就不需要外接的分压电阻器了。一个到振荡器的同步输入可以使多个单元成为从电路或一个单元和外部系统时钟同步。在CT和放电脚之间用单个电阻器连接即可对死区时间进行大范围的编程。在这些器件内部还有软起动电路，它只需要一个外部的定时电容器。一只断路脚同时控制软起动电路和输出级。只要用脉冲关断，通过PWM（脉宽调制）锁存器瞬时切断和具

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有较长关断命令的软起动再循环。当VCC低于标称值时欠电压锁定禁止输出和改变软起动电容器。输出级是推挽式的可以提供超过200mA的源和漏电流。SG3525A系列的NOR（或非）逻辑在断开状态时输出为低。 ·工作范围为8.0V到35V ·5.1V±1.0％调定的基准电压 ·100Hz到400KHz振荡器频率 ·分立的振荡器同步脚

4.12芯片的工作原理

SG3525内置了5.1V精密基准电源，微调至 1.0%，在误差放大器共

模输入电压范围内，无须外接分压电组。SG3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。在CT引脚和Discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。由于SG3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容。

SG3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个5 的软启动电容。上电过程中，由于电容两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的PWM比较器反向输入端处于低电平，PWM比较器输出高电平。此时，PWM琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。只有软启动电容充电至其上的电压使引脚8处于高电平时，SG3525才开始工作。由于实际中，基准电压通常是接在误差放大器的同相输入端上，而输出电压的采样电压则加在误差放大器的反相输入端上。当输出电压因输入电压的升高或负载的变化而升高时，误差放大器的输出将减小，这将导致PWM比较器输出为正的时间变长，PWM琐存器输出高电平的时间也变长，因此输出晶体管的导通时间将最终变短，从而使输出电压回落到额定值，实现了稳态。反之亦然。

外接关断信号对输出级和软启动电路都起作用。当Shutdown（引脚10）上的信号为高电平时，PWM琐存器将立即动作，禁止SG3525的输出，同

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时，软启动电容将开始放电。如果该高电平持续，软启动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程。注意，Shutdown引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响SG3525的正常工作。

欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路。如果输入电压过低，在SG3525的输出被关断同时，软启动电容将开始放电。

此外，SG3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM脉冲中止，输出都将被中止，直到下一个时钟信号到来，PWM琐存器才被复位。

4.2 驱动电路设计

驱动电路是指驱动开关器件Q3，从而来实现斩波调压的目的。由以上对SG3525的介绍可知，在SG3525芯片中产生了三角波，用一直流信号与之比较，就会产生一系列的矩形脉冲，这些矩形脉冲可以用来控制开关器件Q3的导通与关闭，我们通过调制直流信号的大小或是调节三角波的频率就可以改变矩形脉冲的频率，从而达到交流调压的目的。驱动电路的电路图如下图所示，我们通过调节RP1就可以调节三角波的频率。

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4.3 过零检测及续流触发电路

当负载为阻感负载时，电路必须有续流环节，续流环节由Q1和Q2两个MOSFET来控制，当电压处于正半周时通过Q2,在负半周时通过Q1,但Q1与Q2之间如何进行转变这必须有一个正确的判断，这就需要过零检测电路。如下图所示，交流电压经过变压器变压，因交流信号有正向过零点和负向过零点，故运用一个正向比例器与反向比例器进行两零点与标准零点电压的比较，其输出信号经过光控隔离进行稳压和放大后，分别控制续流装置中的Q1和Q2两个MOSFET管控制端。

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为了保护电路防止电路的过电压，加入一个保护电路。如下图所示，在电路的输出端用一变压器进行降压然后再用整流桥进行整流使之变成直流电，输出电压与比较器上设定的正5伏电压相比较，如果输出电压

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高于正5伏，比较器就输出正5伏电压，比较器的输出端与SG3525的3管脚相连，因为前面已经介绍了SG3525,它的3号管脚是电流取样输入端。在外围电路中，在功率开关管的源极串接一个小阻值的取样电阻，将脉冲变压器的电流转换成电压，此电压送入脚3，控制脉宽。当功率开关管的电流增大，取样电阻上的电压超过1 V时SG3525就停止输出，有效地保护功率开关管；

图4-4 控制电路的保护电路

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第5章 总结与体会

本次电力电子的课程设计使我受益匪浅。短短两周的时间里，锻炼了我主动动手解决问题和设计性思维的能力，将理论应用于实践中确实并非易事，因为它不是单纯的理论学习和理解，包含的东西远远超过我的想象，首先是扎实的理论基础，再是具备创新设计思维，还必须懂得电脑仿真软件的应用，接着是拥有一定的编写报告的能力，最后也是最重要的是要有刻苦专研和积极提问的精神。

这次斩控式单相交流调压电路曾是电力电子中的一个实验，对于其工作原理已经有了一定的掌握和了解，但是在具体实施设计时才发现并没有想象的那么简单，对于斩控式的了解也仅仅只是建立在实验的基础上，自己设计电路完全不同于实验，来了就此对于所需芯片以及元件的相关资料的收集和斩控式电路一些文献的翻阅才对课题有了不少了解。

通过这次的课程设计，不但让我对电力电子有了更加深层的认识，而且对课本的知识起到了很好的巩固作用。自动化专业的相关学科已经有多次课程设计的经验，但是每次都能给我带来新的收获，在一些了书本知识的学习之后再经过课程设计的锻炼，对于学科的理解和知识的掌握都起到了很大的帮助，也是一次很好的将理论与实践相结合的机会。

两周的实习带给我的不仅仅是知识上的积累，也是一次能力上的提升，唯有将知识付诸于实际的操作与设计才是真正的掌握，才能使课本知识灵活的应用。