基于SG3525的半桥式开关电源变换器

摘要

电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展，新技术的出现又会使许多应用产品更新换代，还会开拓更多更新的应用领域。要求电子元件体积更小，耗能更低。开关电源作为电子设备中不可或缺的组成部分也在不断的改进，高频化、高效率、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化等，成了开关电源的发展方向，这也标志着这些技术将不断地发展而变得越来越成熟和稳定，同时实现高效率用电和高品质用电的相互结合。

脉宽调制器SG3525具有欠压锁定、系统故障关闭、软起动、延时PWM 驱动等功能，因而得到广泛应用。

本设计介绍了一种基于SG3525的半桥式开关电源变换器，对其各电路工作原理进行了分析，并设计了过流保护电路。为了提高效率，辅助电源采用了UC3843为主控芯片的反激变换器。为了减低输入电磁干扰，输入端设置了EMI滤波电路。对各参数进行了计算，通过实物制作与调试证明了方案的可行性。

该电源结构简单，思路清晰，运行稳定性好，有效降低了成本。

关键词半桥SG3525 过流保护

Abstract

Technology for power electronics and switching power supply is going ahead continuously in practice．The emergence of new technology will make replacement in many application products as well as open up more and more new fields．At the same time components are required to have the smaller volume and lower losses，as an important parts of electronic devices power supply is getting some improvements，for high-frequency，for high efficiency，for high reliability，for low losses，for small noise，for anti-interference，for module and so on．These are becoming a development direction for power supply，which show that these technologies will become more mature and stable，it will achieve the combinability between high-efficiency and high quality to use electric energy.

The pulse width modulator SG3525 has been used in various areas for its functions such as locking for the lack of pressure, closing system fault, soft starting, delaying PWM drive and so on.

This design introduces a half-bridge based on SG3525 switch power converte -r, the working principle of the circuit is analyzed and designed over-current protec -tion circuit. In order to improve efficiency, auxiliary power for the main chip used UC3843 flyback converter. To reduce the input of electromagnetic interference, EMI input filter circuit is set. each parameter was calculated, through the producti -on and commissioning physical proof the feasibility of the project.

The power structure is simple, clear, running stability, and effectively reducing the cost of it.

Key words: half-bridge SG3525 overcurrent protection

目录

摘要..................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................. II 第1章绪论 . (1)

1.1 本课题研究的目的和意义 (1)

1.2 国内外技术发展概况 (1)

1.3 21世纪开关电源的发展展望 (2)

1.4 本设计的主要内容和目标 (4)

1.5 方案论证与总体设计 (4)

1.5.1 方案论证 (4)

1.5.2 硬件总体结构设计 (6)

第2章半桥变换器拓扑分析 (7)

2.1 半桥变换器工作原理 (7)

2.2 半桥变换器的漏感问题 (8)

第3章控制芯片的介绍 (9)

3.1 SG3525工作特性分析 (9)

3.2 UC3843工作原理分析 (12)

第4章电路设计 (16)

4.1 EMI滤波电路设计 (16)

4.2 整流滤波电路设计 (18)

4.3 半桥电路设计 (19)

4.4 控制电路分析 (19)

4.5 驱动电路与过电流保护电路原理分析 (20)

4.5.1 驱动电路设计 (20)

4.5.2 过电流保护电路分析 (21)

4.6 辅助电源设计分析 (21)

第5章参数计算及主要元器件选择 (23)

5.1 主电路拓扑参数计算 (23)

5.1.1 半桥变压器计算 (23)

5.1.2 电感的计算 (25)

5.1.3 驱动变压器和电流互感器 (28)

5.2 辅助电源变压器计算 (28)

5.3 其他电路参数计算 (31)

5.4 主要芯片及元器件选择 (33)

第6章测试数据与分析 (34)

6.1 本设计用到的仪器仪表 (34)

6.2 电源主要技术参数测试 (34)

6.2.1 电压调整率的测试 (34)

6.2.2 电流调整率的测试 (34)

6.2.3 电源效率的测试 (34)

6.3 电源主要波形测试 (35)

6.3.1 输出纹波噪声的波形 (35)

6.3.2 主电路MOSFET的驱动波形 (36)

6.3.3 辅助电源MOSFET的驱动波形 (37)

6.3.4 主变压器原边绕组电压波形 (37)

结论 (38)

致谢 (39)

参考文献 (40)

附录 (41)

CONTENTS

Abstract(chinese) ................................................................................................... I Abstract................................................................................................................ II Chapter 1 Introduction . (1)

1.1 The purpose and significance of the research (1)

1.2 Overview of technology development at home and abroad (1)

1.3 Switching power supply 21 Prospects (2)

1.4 The design of the main contents and objectives (4)

1.5 Demonstration and overall design of the program (4)

1.5.1 Demonstration program (4)

1.5.2 Hardware Architecture Design (6)

Chapter 2 Analysis of half-bridge converter topology (7)

2.1 Half-bridge converter works (7)

2.2 Leakage problem of half-bridge converter (8)

Chapter 3 Control the introduction of chip (9)

3.1 Analysis of work SG3525 (9)

3.2 UC3843 Work Analysis (12)

Chapter 4 Circuit Design (16)

4.1 EMI filter circuit design (16)

4.2 Rectifier filter circuit design (18)

4.3 Half-bridge circuit design (19)

4.4 Control Circuit Analysis (19)

4.5 Drive circuit and over current protection circuit analysis (20)

4.5.1 Driving circuit (20)

4.5.2 Analysis of over-current protection circuit (21)

4.6 Auxiliary power supply design and analysis (21)

Chapter 5 Parameter calculation and major component selection (23)

5.1 Parameter calculation of the main circuit topology (23)

5.1.1 Calculation of half-bridge transformer (23)

5.1.2 Calculation of Inductance (25)

5.1.3 Drive and current transformers (28)

5.2 Calculation of auxiliary power transformer (28)

5.3 Other circuit parameter calculation (31)

5.4 The main chip and component selection (33)

Chapter 6 Test data and analysis (34)

6.1 The design of instrumentation used (34)

6.2 The main technical parameters of the test power (34)

6.2.1 V oltage Regulation Testing (34)

6.2.2 Current regulation test (34)

6.2.3 Power Efficiency test (34)

6.3 The main wave power test (35)

6.3.1 Output ripple and noise waveforms (35)

6.3.2 Driven MOSFET power circuit waveform (36)

6.3.3 Auxiliary power MOSFET driving waveform (37)

6.3.4 Main transformer primary winding voltage waveform (37)

Conclusions (38)

Acknowledgments (39)

References (40)

Appendix (41)

第1章绪论

1.1 本课题研究的目的和意义

电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器。随着电子技术的发展，电子系统的应用领域越来越广泛，我们的衣食住行离不开电源，科学研究、工农业生产、办公学习、文化娱乐、交通、国防建设、教育、环境保护、宇宙探索等等，哪一样也少不了电源。而电子设备的小型化和低成本化使电源以轻、薄、小和高效率为发展方向。传统的晶体管串联调整稳压电源，是连续控制的线性稳压电源，这种传统稳压技术比较成熟。并且已有大量集成化的线性稳压电源模块，具有稳定性好、输出纹波电压小、使用可靠等特点。但调整管工作在线性放大状态，为了保证输出电压稳定，其集电极与发射集之间必须承受较大的电压差，导致调整管功耗较大，电源效率很低，一般只有45%左右，另外，由于调整管上消耗较大的功率，所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器，于是它很难满足电子设备发展的要求。从而促成了高效率、体积小、重量轻的开关电源的迅速发展。开关型稳压电源就是采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。开关电源就是以其效率高、功率密度高而在电源领域中占主导地位。

随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源以其高的性价比得到了广泛的应用。开关电源的电路拓扑结构很多，常用的电路拓扑有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。其中，在半桥电路中，变压器初级在整个周期中都流过电流，磁芯利用充分，且没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小，对输入滤波电容使用电压要求也较低。由于以上诸多原因，半桥式变换器在高频开关电源设计中得到广泛的应用[1]。

1.2 国内外技术发展概况

1955年美国罗耶（GH.Roger)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，1964年美国科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。

1994年我国原邮电部作出重大决策，要求通信领域推广使用开关电源以取代相控电源。开关电源的使用为国家节省了大量铜材、钢材和占地面积。由于变换效率提高，能耗减少，降低了电源周围环境的室温，改善了工作人员的环境。我国邮电通信部门广泛采用开关电源,极大地推动了它在其它领域的广泛应用。值得指出的是，近两年来出现的电力系统直流操作电源，是针对国家投资4000亿元用于城网、农网的供电工程改造、提高输配电供电质量而推出的，它已开始采用开关电源以取代传统的相控电源。

如今，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100KHz、用MOSFET制成的500KHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz 以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。

现在对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。

1.3 21世纪开关电源的发展展望

能源在社会现代化方面起着关键作用。电力电子技术以其灵活的功率变换方式，高性能、高功率密度、高效率，在21世纪必将得到大力发展，而开关电源是电力电子技术中占有很大比重的一个重要方面。

1.半导体和电路器件是开关电源发展的重要支撑

功率半导体器件仍然是电力电子技术发展的“龙头”，电力电子技术的进步必须依靠不断推出的新型电力电子器件[2]。

功率场效应管(MOSFET)由于单极性多子导电，显著地减小了开关时间，

因而很容易地便可达到1MHz的开关工作频率而受到世人瞩目。但是MOSFET，提高器件阻断电压必须加宽器件的漂移区，结果使器件内阻迅速增大，器件的通态压降增高，通态损耗增大，所以只能应用于中小功率产品。为了降低通态电阻，美国IR公司采用提高单位面积内的原胞个数的方法。功率MOSFET，500V、TO220封装的HEXFET自1996年以来，其通态电阻以每年50%的速度下降。对于肖特基二极管的开发，最近利用Trench结构，有望出现压降更小的肖特基二极管，称作TMBS-沟槽MOS势垒肖特基，而有可能在极低电源电压应用中与同步整流的MOSFET竞争。

超容电容器是电容器件近年来的最新进展，美国的麦克韦尔公司一直保持着超容电容技术的世界领先地位。超容电容器采用了独特的金属/碳电极技术和先进的非水电解质，具有极大的电极表面和极小的相对距离。现在已开发生产出多种具有广泛适用范围的超容电容器单元和组件，单元容量小到10F，大到2700F。超容电容器可方便地串联组合成高压组件或并联组合成高能量存储组件。超容电容器组件现可提供650V的高压高能量应用。

超容电容器具有广泛的应用前景。使用超容电容器可以使半导体、造纸、纺织等各种工业高度自动化的制造系统免受电力波动或短暂中断所造成的巨大损失；超容电容器能为医院或公用事业单位等在必须使用应急发电机电源时，提供过渡电源，构成短期不间断电源。对于新型电能车或混合电能车，超容电容器可作为电池的补充甚至替代物。

2.电路集成和系统集成及封装工艺

电力电子产品或电路的发展方向是模块化、集成化。具有各种控制功能的专用芯片，近几年发展很迅速，如功率因数校正(PFC)电路用的控制芯片；软开关控制用的ZVS、ZCS芯片；移相全桥用的控制芯片；ZVT、ZCT PWM专用控制芯片；并联均流控制芯片；电流反馈控制芯片等。功率半导体器件则有功率集成电路(Power IC)和IPM。IPM以IGBT为功率开关，将控制、驱动、保护、检测电路一起封装在一个模块内。由于外部接线、焊点减少，可靠性显著提高。集成化、模块化使电源产品体积小、可靠性高，给应用带来极大方便。

电路集成的进一步发展方向是系统集成。如现在的逆变器是将200～300个零件装配在一起成为一个系统。这样做法要花很多时间和人工，成本也高，也难于做得体积很小。美国VICOR 公司生产的第一代电源模块受生产技术、功率、磁元件体积和封装技术的限制，密度始终未能超过每立方英寸80W。近年来，推出的第二代电源模块，内部结构也改为模块式，达到高度集成化

和全面电脑化。功率密度已经达到了每立方英寸120W。电源模块内含元件只有第一代产品的1/3，由115个减为35个。第二代电源模块的控制电路只含两个元件，被称作“大脑”(Brain)。“大脑”是两片厚膜电路，由VICOR公司自己的无尘室自行开发生产，其总体积很小，取代了第一代产品中的约100个控制元件，体积缩小了60%。第二代产品的另一个突破是变压器的改良，采用屏蔽式结构和镀铜磁芯，把初级和次级线圈分置左右两边而温升很低。寄生电容和共模噪声也很低。变压器处理功率的密度达到了每立方英寸1000W，温升只有3℃。第二代产品功率器件的管芯直接焊接在基板上，以取代第一代TO-200封装，可以提高散热效率，降低寄生电感、电容和热阻。电力电子技术是重要的支撑科技，每一领域无一不和电力电子有关，都在起着重要作用，而开关电源是其中的一个重要方面，有着深远的美好前景[3]。

1.4 本设计的主要内容和目标

设计一个半桥式开关电源变换器，内容包括整个电路框图的确定、主拓扑结构的确定、电路的设计、主要元器件参数的计算与选型、实际电路的制作与调试、各主要参数的测量与数据分析、撰写设计论文。

设计目标：

输入电压范围：AC175～AC245V

输出电压：DC24V

输出电流：Io=10A

输出功率：240W

电源的效率：η≥80%

输出纹波噪声：不大于100mV

电压调整率：S U≤2%

电流调整率：S I≤2%

输出具有过流保护功能，动作电流12A

1.5 方案论证与总体设计

1.5.1 方案论证

1.推挽变换器

适用于低输入电压大功率的场合，广泛应用于功放电路和开关电源中。

变压器带有中心抽头，而且开关管的承受电压较高；由于变压器原边漏

感的存在，功率开关管关断的瞬间，漏源极会产生较大的电压尖峰，另外输入电流的纹波较大，因而输入滤波器的体积较大。

推挽不适用于高电压：其一，对管子要求耐压高，如220V整流电路中，其VCE(VDS)要达到800V以上，其二，因没有隔直电容，容易产生磁偏，其三，推挽一般要对称的双绕组，这样对变压器工，艺要求高制作困难。

2.全桥变换器

全桥变换器适合于较大功率场合，由四个功率晶体管组成，相对于半桥而言，功率晶体管及驱动装置个数要增加一倍，成本较高，导通回路上至少有两个管压降，因此功率损耗也大。

3.正激变换器

正激变换器输出电压受占空比的调至幅度相对于反激来说低很多，因此要求调控占空比的误差信号幅度比较大，误差信号放大器的增益和动态范围也比较大；正激变换器的体积比较大。

正激变换器次级峰值电压比半桥变换器高，初级绕组匝数也是半桥的两倍，因此半桥变换器绕组成本低，寄生电容也更小。

4.反激变换器

反激变换器电路比较简单，体积比较小，多用于功率较小的场合或是多路输出的场合，不需要加磁复位绕组，变压器既有储能的功能，又具有变压和隔离的功能。反激变换器瞬态控制特性较差，它的变压器初级和次级线圈的漏感比较大，所以变压器效率低。

5.半桥式变换器

半桥式变换器开关管的稳态关断电压等于直流输入电压，而不像推挽、单端正激或交错正激拓扑那样为输入电压的两倍。而对于推挽等拓扑来说，两倍的电网整流电压将超过其开关管的安全耐压容限。

与正激变换器和反激变换器相比，半桥式变换器稳压范围宽，更突出的是它在一定范围内输出电压与输入电压变化无关。半桥式拓扑能将变压器初级侧的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，并将漏感储存的能量归还到母线，而不是消耗于电阻元件。

半桥式变换器开关电源两个开关管轮流交替工作，相当于两个开关电源同时输出功率，其输出功率约等于单一开关电源输出功率的两倍。因此，半桥式变压器开关电源输出功率很大（最大输出功率约为400～500W），工作效率很高，经桥式整流或全波整流后，输出电压的电压脉动系数S U和电流脉动系数S I都很小，仅需要很小的滤波电感和电容，其输出电压纹波和电流纹波

就可以达到非常小。

综合以上对各个变换器分析，结合本设计的指标要求，如240W 的输出功率，整流后输出接近310V 直流，效率近80%，低成本目标，半桥式变换器具有绝对优势，因此本设计采用半桥式变换器作为主拓扑[4]。

1.5.2 硬件总体结构设计

EMI 滤波

DC24V 输出

整流滤波电路

过电流检测电路

半桥式电路辅助电源电路

PWM 控制器输出滤波电路驱动电路

输出电压检测电路

AC175V~AC245V

图1-1 原理框图

AC175V~AC245V 交流电进入电源后，首先经过的是EMI 滤波电路，滤除电源线进线引入的外界电网的高频脉冲对电源的干扰，同时还有减少开关电源本身产生并经电源传导出去的电磁干扰。然后进入整流滤波电路，整流部分将交流电变为脉动的直流电，滤波电路将脉动的直流电变成平滑的直流电。过电流检测电路通过电流互感器检测输入电流，作用是起到过流保护。接下来进入半桥式电路，通过PMW 控制器控制开关管导通来控制半桥电路，在半桥高频变压器的作用下，将中间整流电路输出的低频电源转换为高频电源。最后进入输出滤波电路，将脉动的直流电压在经过电感电容滤波就得到平滑的直流电压，经过输出电压检测之后达到稳定直流24V 输出。

第2章半桥变换器拓扑分析

2.1 半桥变换器工作原理

半桥式变换器拓扑结构如图2-1所示，波形图如图2-2所示。其主要的优点是，开关管关断时承受电压Vdc（与双端正激变换器相同），而不是像推挽拓扑或单端正激变换器那样为2Vdc[5]。

图2-1 半桥变换器拓扑

如图2-1不管输入网压是AC120V还是AC220V，该电路整流得到的直流电压均为320V。当输入网压为AC220V时，S1断开；为AC120V时,S1闭合。

S1断开时，输入为220V交流电压，电路为全波整流电路，滤波电容C1和C2串联，整流滤波得到的直流电压峰值约为1.41×220-2=308V；当S1闭合时，输入为120V交流电压，电路相当于一个倍压整流器。在输入电压的正半周，A点相当于B点为正，电源通过D1给C1充电，C1电压为上正下负，峰值约为1.41×220-1=168V；在输入电压的负半周，A点电压相对于B点为负，电源通过D2给C2充电，C2电压为上正下负，峰值也为1.41×220-1=168V，这样两个电容串联的输出为336V。由此可知，当任何一个晶体管导通时，另一个关断的晶体管承受的电压只是最大直流输入电压，而并非其两倍。

假设整流后输入的直流电压为336V，该电路工作情况如下。首先忽略小容量阻断电容Cb，则Np的下端可近似的看做连接到C5与C6的连接点。通

常的做法是在C5、C6两端各并接等值放电电阻来均衡两者的电压，本设计中用到R2、R3,加上C5、C6的容量相等，则连接点处的电压为整流输出电压的一半，约为168V。图中的开关管Q1、Q2轮流导通半个周期。Q1导通Q2关断时，Np同名端电压为+168V，Q2承受电压为336V；同理，Q2导通Q1关断时，Q1承受电压也为336V，此时Np同名端电压为-168V[7]。

开关频率

Q1on

Q2on

+Vdc/2

o初级

电压

-Vdc/2

图2-2 主要波形图

2.2 半桥变换器的漏感问题

半桥变换器不存在像单端正激和推挽拓扑中那样麻烦的漏感尖峰问题，因为开关管Q1、Q2分别并联了二极管D5、D6，它将开关管承受的尖峰电压钳位于Vdc。

Q1导通时，负载电流和励磁电流流过Q1、变压器T1的漏感、N P并联的励磁电感及按匝比平方折算到初级的次级负载等效阻抗，最后流经Cb到达C1、C2接点，N P同名端电压为正；Q1关断时，励磁电感迫使所有绕组电压极性反向，N P同名端电压力图变得很负，使Q1承受远大于Vdc的电压并使Q2承受反压，造成两个开关管的损坏。但由于D6的钳位作用，N P同名端电压就不会低于母线电压。

同理，Q2导通时，励磁电感储存能量，N P同名端电压(该端电压接近Vdc/2)为负；Q2关断时，励磁电感使所有绕组电压极性反向。N P同名端电压力图变得很正，但由于D5的存在，N P同名端电压被钳位于母线电压。这样，到同时间内的漏感储能就会经D5、D6反馈给电源Vdc。

第3章 控制芯片的介绍

3.1 SG3525工作特性分析

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系列PWM 控制器分军品、工业品、民品三个等级。下面我们对SG3525特点、引脚功能、工作原理进行介绍。

SG3525是电流控制型PWM 控制器，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。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器[8]。

一.SG3525引脚功能及特点：

12345678

101112131415169

INV.INPUT NL.INPUT

SYNC

OSC.OUTPUT

C T R T

DISCHARGE SOFT-START

COMP

SHUTDOWN OUTPUT GROUND VC OUTPUT Vi V REF

图3-1 SG3525引脚图

1.Inv.input(引脚1)：误差放大器反向输入端。在闭环系统中，该引脚接反

馈信号。在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。

2.Noninv.input(引脚2)：误差放大器同向输入端。在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。

3.Sync(引脚3)：振荡器外接同步信号输入端。该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。

4.OSC.Output(引脚4)：振荡器输出端。

5.C T (引脚5)：振荡器定时电容接入端。

6.R T （引脚6）：振荡器定时电阻接入端。

7.Discharge(引脚7)：振荡器放电端。该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。

8.Soft-Start(引脚8)：软启动电容接入端。该端通常接一只105的软启动电容。

https://www.360docs.net/doc/547219100.html,pensation(引脚9)：PWM 比较器补偿信号输入端。在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。

10.Shutdown(引脚10)：外部关断信号输入端。该端接高电平时控制器输出被禁止。该端可与保护电路相连，以实现故障保护。 11.Output A （引脚11）：输出端A 。引脚11和引脚14是两路互补输出端。 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 。引脚14和引脚11是两路互补输出端。 15.Vcc （引脚15）：偏置电源接入端。

16.Vref(引脚16)：基准电源输出端。该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。

振荡器

误差放大器基准电源

欠电压锁定

触发器

锁存器

PWM

NOR

NOR

50uA

15

12

3

657

9

1

2

10

13

11

14

Vi

GROUND

SYNC RT

CT

8

DISCHARGE

COMR INV.INPUT

N.INPUT

SOFT-START

SHUTDOWN

Vc

OUTPUT A

OUTPUT B

V REF

4

OSCILATOR OUTPUT

5K

5K

V REF

a

b

TO INTERNAL CIRCUITRY

b

c

f g

d

e

h

i

j

k

16

p

图3-2 SG3525内部框图

a b

c

d

e

f

g

h

i

j

k

图3-3 SG3525内部各点波形

特点如下：

（1）工作电压范围宽：8—35V。（2）5.1（1.0%）V微调基准电源。（3）振荡器工作频率范围宽：100Hz～400KHz。（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）：200mA(峰值)。

二.SG3525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5脚和7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104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，应通过接地电容可靠接地，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。

3.2 UC3843工作原理分析

1.UC3843芯片管脚排列：

4

5678123COMP UFB ISENSE R T /C T Gnd

OUTPUT Vcc V REF

图3- 4 UC3843的引脚图

2.主要特性

用于20-50W 的小功率开关电源，管脚少，电路简单。 (1)单输出级，可以驱动MOS 、晶体管。 (2)PWM 芯片。

(3)工作频率500kHz。

(4)低启动和工作电流，启动电流小于1mA，工作电流15mA。

(5)大电流图腾柱输出，1A。

(6)8.5V开通7.6V关断

(7)带欠压封锁保护

3.引脚及功能：

1脚（COMP）：误差放大器输出。

2脚（UFB）：反馈电压输入端。它与内部2.5VDC基准电源比较，产生误差电压来控制调节脉冲宽度。

3脚（ISENSE）：接电感电流传感器。当采样电压大于1VDC时，缩小脉冲宽度，使电源处于断续工作状态。

4脚（R T/C T）：定时阻容端。频率f=1.8/(C T R T)。

5脚（Gnd）：地。

6脚（OUTPUT）：输出端。

7脚（Vcc）：电源。10-13VDC，关闭电压10VDC。

8脚（V REF）：内部基准电源输出，5VDC+/-0.1VDC，50mA。

4.芯片原理：

UC3843是一种单端输出电流控制型电路，其最大的优点是外接元器件极少，外电路装配非常简单，其原理方框图如下图所示，它有两个控制闭合环路，一个是输出电压反馈回误差放大器，用于同基准电压比较后产生误差电压；另一个是电感(变压器初级)中电流在反馈电阻(R0)上产生的电压与误差电压进行比较产生调制脉冲的脉宽，这些都是在时钟所限定的固定频率下工作。由于误差信号实际控制着峰值电感电流，故称其为电流型脉宽调制器，其优点如下：

1)线性调整率(电压调整率)非常好，可达0.0l％/V。这是由于输入电压的变化立即反映为电感电流的变化，它不经过任何误差放大器就能在比较中改变输出脉冲宽度，再加一级输出电压U。至误差放大器控制，能够使线性调整率更好。

2)明显改善了负载调整率。因为误差放大器可专门用于控制由于负载变化造成的输出电压变化。

3)误差放大器的外补偿电路简化，稳定度提高并改善了频响，这时由于在R0上检测出的峰值电流能代表平均电流，整个电路可看作一个误差电压控制源，变换器(误差放大器)由双极点变为高极点。

4)简化了过流保护电路(电流限制电路)。由于R0上感应出尖峰电感电流，所以自然形成逐个脉冲限流电路，只要Rs 上电平达到lV ，脉宽调制器就立即

关闭，这种峰值电感感应检测技术可以灵敏地精确地限制输出的最大电流。

UC3843设有欠压锁定电路，其开启电压为8.5V ，关闭阀值为7.6V ，UC3843的电源可以由高压直流电通过一个降压电阻R 来提供，0.8V 的启动关闭的差值电压可有效地防止电路在阀值电压附近工作时的振荡。在uC3843的输入端设有一个34V 齐纳管，保证其内部电路绝对在34V 以下工作，防止可能高压带来的损坏，5V 的基准电压由8脚引出，基准电压再降至2.5V ，为误差放大器的同相输入端提供基准。5V 的基准电压同时作内部各部分电路的电源。UC3843的输出为图腾式，输出给开关管的平均电流为±200mA ，最大峰值电流可达±1A ，输出低电平电压为1.5V ，输出高电平电压为13.5V ，故适宜驱动晶体管或MOSFET 管。UC3843内设置有PWM 锁存器，可保证输出端在每一振荡周期内仅出现一个单控制脉冲，防止噪声干扰和功率管的超功耗。

内部包括振荡器、误差放大器、电流比较器、PWM 锁存、5VDC 基准电源、输出电路等。

5V 基准

内部偏置

振荡器

Vref

T

S R

电流取样比较器

PWM 锁存

误差放大器

+-

Ucc

GND

UVLO

2.5VDC

UREF

OUTPUT

2R

R

UFB

COMP ISENSE

图3-5 UC3843的内部框图

5VDC 基准电源：内部电源，经衰减得到2.5VDC 作为误差比较器的比较

基准。该电源还可以提供外部5VDC/50mA 。

振荡器：产生方波振荡。R T 接在4、8（REF ）脚之间，C T 接4、5（GND ）