基于SG3525的推挽变换器

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VIN 为＋27V，经过推挽变压器降压、全 波整流、LC 滤波后获得 13V 的输出，通 过 R1、C3、DZ1 提供 SG3525 的工作电压。 主开关管的漏源极之间加了 RCD 吸收网 络，抑制电压尖峰。
图 3 电路原理图
其内部结构框图如图 1： SG3525 采用了ＤＩＰ16 封装,外型如 图 2 所示。各引脚功能如下:1 脚 IN-、2 脚 IN+分别为误差放大器的反相输入端和 同相输入端,3 脚为同步输出端,4 脚为振荡 器输出,5 脚 CT、6 脚 RT 分别外接内部振 荡器的时基电容和电阻,7 脚接放电电阻 RD,8 脚 SS 为软启动,9 脚 COM 为误差放 大器的频率补偿端,10 脚 SD 为关断控制端, 用于实现限流控制,11 脚 OUTA、14 脚 OUTB 为输出端,12 脚 GND 为接地端,13 脚 VCC 接输出管集电极电源,15 脚 US 接 SG3525 的工作电源,16 脚 Vref 为 5.1Ｖ基 准电压引出脚。
芯的 A e ＝1.61cm 2 。 （4）绕组导体面积
副边绕组导体截面积 A c2 =I o /J=1mm 2
原 边 绕 组 导 体 截 面 积 A c1 = A c2 / K T =0.75 mm 2
式中 I o 是输出电流 8A，J 是电流密度， 取 4A/ mm 2 。
用 0.31mm 的 线 多 股 并 绕 ， n 2 = A c2 /A xp =18.8，取 19，n 1 = A c1 / A xp =14.1， 取 14 (5)核算窗口使用系数
监控。只有当电源电压大于启动电压（典
型值约为 8V）时，经过一次软启动过程，
SG3525 内部电路才开始工作。在工作过
程中，如果电源电压跌落到保护值以下（典
型值为 7V），输出 PWM 信号被封锁。只
有当电源电压再次大于启动电压后，再经
过一次软启动过程，SG3525 内部电路才
重新开始工作。
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频器，可以得到两路互补的占空比分别为
0-50%的 PWM 信号，考虑到死区时间的
存在，最大占空比通常为 45%-47.5%。这
样的 PWM 信号适用于半桥、全桥和推挽
等双端电路的控制。
驱动电路为推挽结构的跟随电路，其
输出峰值电流可达到 500mA，可以直接驱
动主电路的开关器件。
欠压保护电路对 SG3525 的电源实施
推挽直流变换器的主开关管的电压应 力至少是输入电压的两倍，一般选择功率 开关管的耐压值为输入电压的 3.3 倍 [1] ， 变压器原边的利用率也不如半桥、全桥那 样高。然而，在低输入电压（小于 100V） 时，推挽电路在任何时候最多只有一个开 关元件工作，对于相同要求的输出功率， 开关损耗小，因而比半桥和全桥电路优越 [2] 。为此，我们在设计一个输入为 27V， 输出为 13 V/8A 的开关电源时，为获得较 高的效率和较小的体积，选用了 SG3525 直接驱动的推挽结构电路。
图 4 控制电路
5． 保护电路的设计
输出过压保护和过流保护都是通过 3525 的 10 脚 SD 端来实现。输出端的正 极用一个稳压管和一个限流电阻 R14 接到 电阻 R13 上，构成过压保护支路。输入线 路中加一个互感器，经二极管整流后加到 R13 上，构成过流保护支路。R13 上的电 压经 RC 滤波后加到 10 脚上，当 10 脚的 电压大于 0.7V 小于 1.4V 时，限制占空比， 当大于 1.4V 时，芯片被封锁，10 脚电压 去掉后经过一次软启动后，芯片才能正常 输出驱动信号。
1． 芯片介绍
SG3525 采用精度为 ± 1% 的 5.1 V 带
隙基准源，具有很高的温度稳定性和较低 的噪声等级，能提供 1-20mA 的电流，可 以作为电路中电压和电流的给定基准。
振荡器的振荡频率由外接的电阻 RT 和电容 CT 决定，而外接电容同时还决定
死区时间的长短，开关频率同 RT 和电容
2． 主电路
图 3 是本电源的主电路原理图，输入
3． 变压器的设计
变压器是开关电源的重要组成部分， 它对电源的效率和工作可靠性，以及输出 性能都起着非常重要的作用。 （1）磁心传输功率
额定输出功率为 P out =13*8W=104W， 假 定 效 率 为 82% ， 则 输 入 功 率 为 P in =104/0.82W≈126.9W。
CT 的关系如下：
fT
= (0.7RT
1
+ 3RD )CT
；
fT 为时钟频率（ KH Z ）； RT 为外
接电阻（ KΩ ）； CT 为外接电容( µF )；
RD 为引脚 6、7 间跨接的电阻值。
SG3525 采用电压模式控制方法。占
空比为 0－100％，考虑 到死区时间，最
大 占空比通常为 90％－95％。其采用分
引言：
SG3525 是美国硅通用公司设计的驱 动 MOS 管的第二代 IC 芯片，它提供了灵 活的死区时间设置，稳定度很高的基准源， 两路互补的占空比为 0～50％的 PWM 信 号，非常适合于半桥、全桥和推挽等双端 电路的控制，驱动电路结构为推挽的跟随 电路，可以直接驱动主电路的开关器件， 还提供了各种保护，如欠电压，软启动， 芯片封锁引脚。
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A Push-Pull Converter Based on SG3525
Zhang Ruiqiang, Yin Bing, Zhou Yan
Hohai University, Nanjing（210098） Abstract
This paper mainly introduced a novel Push-Pull circuit directly driven by SG3525,and gave the particular main circuit, transformer design process, control circuit, dominating protection circuit, and the result of experiment Keywords: SG3525, Push-pull converter, switch power supply 作者简介：张瑞强，（1982－），山西平定人，男，硕士研究生，研究方向为开关电源。

一种基于 SG3525 的推挽变换器
张瑞强，尹斌，周岩
河海大学，南京（210098） 摘 要：本文主要介绍了一种用 SG3525 控制的推挽直流变换器，并给出了主电路、变压 器的详细设计过程、控制回路电路、主要的保护电路及实验结果。 关键词：SG3525，推挽变换器， 开关电源
7． 实验结果及小结
输出 13V/8A 的一些波形。下面的波形 是用数码相机拍摄的。
实际测得得效率达到了 85.2％。在输 入电压比较低的情况下，为获得较高得效
图 8 原边电流波形
图 9 功率管的驱动付敏江。开关稳压电源[M]。西安。 西安电子科技大学出版社，1997 [2] 张占松，蔡宣三。开关电源的原理与设计 [M]。北京。电子工业出版社，2005 [3] 杨旭，裴云庆,王兆安.开关电源技术.机械工 业出版社,2004 [4] 张伟，张东来，罗勇，卢柱强。推挽电路中 变压器偏磁机理及抑制方法的研究[J]。电力电子 技术，2006 年 10 月第 40 卷第 5 期
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率，推挽形式是优先考虑的电路结构。
图 5 过压过流保护电路
8 脚接一个软启动电容。27V 的输入端 反接一个二极管，防止输入正负端接反， 如图 6。
图 7 功率管 DS 两端的波形
图 6 电源输入端电路
6． 偏磁的抑制
推挽变换器存在偏磁现象，偏磁严重 时会导致变压器磁芯单向饱和，致使初级 绕组瞬间过流，损坏功率器件。因此要采 取相应的偏磁抑制措施来保证变压器可靠 地工作，根据文献[3]采取如下的措施。(1) 选择同一批次的 MOSFET 作为功率开关 器件，因为 MOSFET 不存在反向恢复时 间，而且随着温度的上升 MOSFET 的导通 压降也随着增加。这在一定程度上有利于 保持磁平衡。(2)在磁芯中加气隙，可在一 定程度上避免磁芯的工作磁化曲线向磁滞 回线的转折部分移动，使曲线的转折部分 移动到更高的磁场强度。(3)在 PCB 的布 线过程中尽可能保证驱动的对称性。
根据传输功率与铁氧体磁心尺寸的关 系，选择磁芯的型号是 1-21EI。 （2）变压器的变比
在输入电压最低时仍然能够正常输
出，K
T
≤
U i min 1.1U o
Dmax + ∆U
＝1.38，取 1.33
式中 U i min 为最低直流输入电压，20V,
D max 是最大占空比，考虑到死区时
间，取 0.95
△U 是副边电路中的压降，取 0.5V
（3）绕组匝数
副边绕组匝数
N
2
=
UoT s 2∆BAe
=5.8 匝，
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取6匝 原边绕组匝数 N 1 = N 2 K T =7.98 匝，
取 8 匝。 式中 T s 是工作周期，30us。 △B 是磁通的最大变换范围，0.2T。 A e 是铁心磁路有效截面积，1-21EI 磁
K 0 =A cu /A w =0.22 式中 A cu 是变压器所有铜线总的截面 积，A w 是磁心窗口面积，为 1.64cm 2 窗口使用系数远小于 0.4，窗口完全能 够容的下绕组。 （6）核算磁芯饱和 最严重的情况是输入电压和占空比最 大时，
△B= Vi max DmaxTs =332mT。 N1 Ae
式中 V i max 为最大输入电压，30V。 D max 是最大占空比，0.45。
332mT 已经非常接近铁氧体 100℃时的饱和磁通密度，要加入一个 小的气隙，在 0.1mm 左右。
4． 控制电路的设计