SG3525调频控制的感应加热电源
(完整word版)SG3525说明书
SG3525说明书SG3525脉宽调制型控制器是美国通用电气公司的产品，作为SG3524的改进型，更适合于运用MOS 管作为开关器件的DC/DC变换器，它是采用双级型工艺制作的新型模拟数字混合集成电路，性能优异,所需外围器件较少。
它的主要特点是：输出级采用推挽输出，双通道输出，占空比0—50%可调.每一通道的驱动电流最大值可达200mA,灌拉电流峰值可达500mA.可直接驱动功率MOS管，工作频率高达400KHz，具有欠压锁定、过压保护和软启动等功能。
该电路由基准电压源、震荡器、误差放大器、PWM比较器与锁存器、分相器、欠压锁定输出驱动级，软启动及关断电路等组成，可正常工作的温度范围是0-700C。
基准电压为5.1 V士1％，工作电压范围很宽，为8V到35V。
一、引脚功能SG3525采用16端双列直插DIP封装,引脚图及各端子功能介绍如下：(图形如图１）图１错误!INV。
INPUT(反相输入端、１脚）：误差放大器的反相输入端，该误差放大器的增益标称值为80db,其大小由反馈或输出负载来决定，输出负载可以是纯电阻，也可以是电阻性元件和电容元件的组合。
该误差放大器共模输入电压范围是1. 5V—5。
2V。
此端通常接到与电源输出电压相连接的电阻分压器上.负反馈控制时，将电源输出电压分压后与基准电压相比较.错误!NI。
INPUT（同相输入端、２脚):此端通常接到基准电压16脚的分压电阻上，取得2。
5V的基准比较电压与错误!INV. INPUT端的取样电压相比较。
错误!SYNC(同步端、３脚):为外同步用。
需要多个芯片同步工作时，每个芯片有各自的震荡频率，可以分别他们的4脚和3脚相连,这时所有芯片的工作频率以最快的芯片工作频率同步。
也可以使单个芯片以外部时钟频率工作。
错误!OSC。
OUTPUT(同步输出端、４脚):同步脉冲输出。
作为多个芯片同步工作时使用.但几个芯片的工作频率不能相差太大，同步脉冲频率应比震荡频率低一些.如不需多个芯片同步工作时，3脚和4脚悬空。
基于SG3525调频控制的半桥串联感应加热电源
基于SG3525调频控制的半桥串联感应加热电源
引言
传统的注塑机加热方法是利用电阻丝加热，这种方法的特点是通过热传递加热，热量损耗大，热效率低。
中频感应加热技术是利用被加热工件在
交变磁场中产生的涡流进行加热，使得在感应磁场范围内的工件温度急速上升，达到快速加热的目的。
该技术的特点是：温控区精确、热量损耗小、热
效率高、加热时间短、功率密集和容易控制，节约电能。
1 桥感应加热主电路拓扑结构及控制原理
1.1 主电路拓扑
本文所述中频感应加热电源采用交直交的变频原理，三相50Hz的正
弦交流输入电压经过整流滤波为540V平滑直流电压，再经逆变器将直流电
压变成不同频率的交流电压供负载使用。
本文采用半桥串联谐振逆变结构，
与全桥串联谐振相比，简单可靠。
半桥感应加热电源为串联谐振型逆变电源，其主电路结构如图1所示。
输入采用三相AC/DC不可控整流，输出采用半桥逆变电路，负载回路采用
LC串联谐振电路。
SG3525功能简介和典型应用电路
PWM控制芯片SG3525功能简介1.1 PWM控制芯片SG3525功能简介随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司（Silicon General）推出SG3525。
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、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。
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。
1.1.1 SG3525引脚功能及特点简介其原理图如图4.13下：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.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。
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5 的软启动电容。
SG3525中文资料引脚功能应用电路
SG3525中文资料引脚功能应用电路1.引脚功能：引脚1（VREF）：电压基准引脚，用于设定输出的参考电平。
引脚2（COMP）：补偿引脚，用于控制死区时间。
引脚3（OUTPUT）：输出引脚，接通开关管的输出。
引脚4（INVERT）：反相输入引脚，用于控制输出的相位。
引脚5（Vc）：电源引脚，提供电源电压。
引脚6（CC）：电流控制引脚，用于设置电流限制。
引脚7和8（Ct）：时间常数引脚，用于设置振荡频率。
引脚9和10（Vref-）：负基准引脚，与VREF一起用于设定输出的参考电平。
引脚11（GND）：接地引脚。
引脚12（ERROR）：误差放大器的输出引脚。
引脚13（DISCHARGE）：放电引脚，用于快速放电。
引脚14（VIN）：输入电压引脚。
引脚15（GND）：接地引脚。
引脚16（VCC）：电源引脚，提供电源电压。
2.应用电路：(1)开关电源电路：SG3525可以作为PWM控制器来实现开关电源的设计。
在此电路中，将输入电压经过变压器降压后，通过整流电路得到直流电压。
然后，通过SG3525来控制功率开关管的开关时间和占空比，进而实现输出电压的稳定调节。
(2)逆变器电路：逆变器用于将直流电压转换成交流电压。
SG3525可以通过调节其引脚的频率和占空比，来实现不同输出频率和电压的逆变器设计。
此电路使用SG3525控制功率开关管驱动变压器，将直流电压转换成多种不同的交流电压。
(3)电动车充电器：SG3525可以作为电动车充电器的控制器，通过调节输入电压和电流，来实现对电动车的充电。
此电路使用SG3525控制功率开关管的开关时间和占空比，来调节输出电压和电流，并实现对电动车电池的快速和安全充电。
温度传感器 以及sg3525
温度测量控制仪（用模拟表头显示）1.目的掌握温度传感器的选择和接口电路的设计，能够针对被测信号的特点设计相应的信号处理电路，理解对测量系统的一般要求（精度、测量范围、响应速度），了解闭环（反馈）控制原理与应用。
2.考核要求测量：（1）测量范围：0~100℃；（2）测量精度：±1℃；（3）响应速度：> 1 SPS；控制：（4）加热容量：100ml水；（5）速度：10℃/10 min（6）可以用电位器（数码电位器更好）设定温度值。
3.提示（1）需要选择线性良好的传感器，或者通过电路将其线性化；（2）需要一支高精度的温度计来调试和校准电路（3）允许采用搅拌结构；（4）注意传感器与加热元件的隔离；（5）需要采用PID控制，至少需要采用P控制；所谓P方式是将温度测量值与设定温度的差值来控制加热的功率，即PWM的脉冲宽度与温度差值成正比。
（6）鼓励采用单片机来控制，但需要注意自己的时间与精力是否足够！水温自动控制系统【设计任务】设计一个水温自动控制系统，控制对象为一容器内的净水。
水温在一定范围内由人工设定，受环境影响降低时可以自动调整并保持温度基本不变。
【要求】1．基本要求（1）稳定温度点为60℃，误差±3℃。
（2）显示温度，误差±2℃。
2．提高部分（1）温度过高（>70℃）或过低（<40℃）时分别声光提示。
（2）加热时有工作状态灯显示。
（3）提高显示精度（4）改善控制方法，提高控制精度。
（5）自由发挥。
【系统设计】一、系统设计方案。
（1）温度检测模块：使用AD590做为温度传感器进行温度检测。
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源，流过器件的电流（uA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：灵敏度为1uA/K。
其测温范围为-55℃~+150℃，电源电压范围为4V~30V。
（2）处理计算模块：使用运算放大器组成的最基本的加减运算电路实现信号的处理。
基于SG3525的DCDC开关电源设计
... 基于SG3525的DC/DC开关电源设计The Design of DC/DC Switching PowerSupply Based on SG3525... 毕业设计任务书题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、设计内容设计一个基于SG3525可调占空比的推挽式DC/DC开关电源，给出系统的电路设计方法以及主要单元电路的参数计算。
二、基本要求1. 系统工作原理及设计思路。
2. 设计开关电源主电路。
3. 选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路。
4. 主要元器件的选择。
5. 利用saber进行系统仿真。
三、主要技术指标输入电压为DC10—35V，输入额定电压为12V，输出为360V，额定功率为500W。
电路以SG3525为控制芯片，使电源工作性能稳定，电源效率高。
四、应收集的资料及参考文献[1] 邹怀虚. 电源应用技术[M]. 北京：科学出版社.1998[2] 刘胜利. 现代高频开关电源实用技术[M]. 北京：电子工业出版社，2001五、毕业设计进度计划第1—2周：收集资料，完成系统工作原理及设计思路开题报告。
第3周：设计开关电源主电路。
第4—6周：选择电源变压器，设计开关管的驱动控制电路及主要元器件的选择。
第7周：中期检查。
第8—11周：利用saber进行系统仿真。
第12—13周：论文审核定稿。
第14—15周：答辩。
...毕业设计开题报告题目基于SG3525的DC/DC开关电源设计一、研究背景21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电子设备、产品都离不开电源。
开关电源相对于线性电源具有效率、体积、重量等方面的优势，尤其是高频开关电源正变得更轻，更小，效率更高，也更可靠，这使得高频开关电源成为了应用最广泛的电源。
从开关电源的组成来看，它主要由两部分组成：功率级和控制级。
功率级的主要任务是根据不同的应用场合及要求，选择不同的拓扑结构，同时兼顾半导体元件考虑设计成本；控制级的主要任务则是根据电路电信号选择合适的控制方式，目前的开关电源以PWM控制方式居多。
SG3525-中文资料-引脚功能-应用电路
SG3525 中文资料引脚功能应用电路1 PWM控制芯片SG3525功能简介随着电能变换技术的发展，功率MOSFET在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅通用半导体公司（Silicon General）推出SG3525。
SG3525是用于驱动N沟道功率M OSFET。
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、民品三个等级方面。
下面我们对SG3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应用进行介绍。
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。
2 SG3525引脚功能及特点简介其原理图如图1下：图1 SG3525内部电路图图2 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.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。
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。
利用sg3525实现调频控制的感应加热电源
利用SG3525实现调频控制的感应加热电源1.引言：感应加热技术具有加热温度高、加热效率高、速度快、加热温度容易控制、易于实现机械化、自动化、无空气污染等优点，现在感应加热电源已广泛用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业过程。
根据功率调节量的不同感应加热电源有多种调功方式，调频调功是通过改变逆变器工作频率从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的[1]。
这种调功方式控制比较简单，可以对电路的工作频率进行直接控制，而且能对功率连续调整。
本文正是基于调频调功这种方式，由PWM控制芯片SG3525控制实现的加热电源。
2.主电路拓扑结构和控制原理：2.1 主电路结构：本文设计的感应加热电源为串联谐振式全桥IGBT逆变电源，其逆变主电路结构如图1所示。
输入采用三相AC/DC不控整流，输出采用负载串联谐振式全桥DC/AC逆变电路。
整流输出的电压经高压大电容C1滤波，逆变器主开关器件Q1、Q2、Q3、Q4为IGBT,D1、D2、D3、D4为反并联二极管。
图1 主电路结构图2.2控制原理调频控制的原理就是：通过改变逆变器开关频率来改变输出阻抗以达到调节输出功率的目的。
串联谐振等效电路图如图2所示。
图2 负载等效电路图负载等效阻抗为Z=1/jωC +jωL+R ；则|Z|= =，其中f=1/（2π）谐振频率。
f=f0时，负载等效阻抗最小，|Z| =R，此时功率输出最大；f >f0时，负载呈感性，且频率越大感抗越大，功率减小；f<F0时，负载呈容性，且频率越小容抗越大，功率减小[2]。
图3为负载功率随频率变化的曲线(图中f0为负载谐振频率；f为负载工作频率；P0为负载谐振状态下的功率；P为负载工作时的功率。
图3 负载功率虽负载工作频率变化的曲线3 控制电路设计3.1 SG3525简介SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片。
其输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器；有过流保护功能；频率可调，同时能限制最大占空比[3]。
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SG3525调频控制的感应加热电源
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感应加热技术具有加热温度高、加热效率高、速度快、加热温度容易控制、易于实现机械化、自动化、无空气污染等优点，现在感应加热电源已广泛用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业过程。
根据功率调节量的不同感应加热电源有多种调功方式，调频调功是通过改变逆变器工作频率从而改变负载输出阻抗以达到调节输出功率的目的[1]。
这种调功方式控制比较简单，可以对电路的工作频率进行直接控制，而且能对功率连续调整。
本文正是基于调频调功这种方式，由PWM控制芯片SG3525控制实现的加热电源。
2.主电路拓扑结构和控制原理：
2.1 主电路结构：
本文设计的感应加热电源为串联谐振式全桥IGBT逆变电源，其逆变主电路结构如图1所示。
输入采用三相AC/DC不控整流，输出采用负载串联谐振式全桥DC/AC逆变电路。
整流输出的电压经高压大电容C1滤波，逆变器主开关器件Q1、Q2、Q3、Q4为IGBT,D1、D2、D3、D4为反并联二极管。
图1 主电路结构图
2.2控制原理
调频控制的原理就是：通过改变逆变器开关频率来改变输出阻抗以达到调节输出功率的目的。
串联谐振等效电路图如图2所示。
图2 负载等效电路图
负载等效阻抗为Z=1/jωC +jωL+R ；则|Z|= = ，其中f=1/（2
π）谐振频率。
f=f0时，负载等效阻抗最小，|Z|=R，此时功率输出最大；f >f0时，负载呈感性，且频率越大感抗越大，功率减小；f<F0时，负载呈容性，且频率越小容抗越大，功率减小[2]。
图3为负载功率随频率变化的曲线(图中f0为负载谐振频率；f为负载工作频率；P0为负载谐振状态下的功率；P为负载工作时的功率。
图3 负载功率虽负载工作频率变化的曲线
3 控制电路设计
3.1 SG3525简介
SG3525是一种性能优良、功能齐全和通用性强的单片集成PWM控制芯片。
其输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力；内部含有欠压锁定电路、软启动控制电路、PWM锁存器；有过流保护功能；频率可调，同时能限制最大占空比[3]。
3.2控制电路设计
控制电路原理框图如图4所示,控制电路采用负载电流闭环控制。
正常工作时，负载电流跟踪电流给定值，经过PI调节器产生电压信号，该电压信号控制3525改变驱动频率从而改变负载电流频率，使负载电流跟踪电流给定。
为了防止开关器件换流开通时造成较大的尖峰电流，控制逆变器开关工作频率略大于负载固有谐振频率，为此在控制电路中还增加了相位限制电路，以保证加热电源工作在弱感性状态。
图4 控制电路原理图
3.2.1电源的启动
电源稳态运行时的状态和启动时是不同的，在电路刚启动时，希望负载的工作功率从小到大逐渐增大，这样就需要软启动[4]。
软启动的实现是通过缓慢调整负载工作频率来实现的，具体电路如图5所示。
图5 电源启动电路图
3525形成的控制脉冲信号频率f由下式决定：f=1/ C T*(0.7*R T+3*R D) ；式中C T是5脚上的连接电容, R T是6脚上的连接电阻，R D是5脚和7脚之间的连接电阻。
通过改变6号脚的电流大小，实际上就等效于改变R T的大小，由公式可知，这样就也就调节了SG3525输出的控制信号频率。
如图5所示，当三极管T导通时，电容C接地，这时6号脚电流最大，输出的控制信号频率最高，功率最小；当T由导通变为截至时，电容C开始充电，流经6号脚的电流开始减小，频率降低，输出功率开始增大，这样就实现了电源的启动。
3.2.2 相位限制
图6为相位限制电路，3525输出的两路电压驱动信号与电流反馈信号进行相位比较，当提前检测到负载电流超前负载电压时，输出同步信号送3525的3号脚，这时强制使驱动脉冲关断，从而保证负载工作在弱感性状态。
3.2.3 PI调节电路
控制电路是以负载电流作为反馈量的，通过改变电流给定值可以改变负载电流，从而实
图6 相位限制电路
现功率调节。
当负载电流小于电流给定时，PI调节电路输出电压增加，3525的6号脚电流减小，频率减小，功率增大，负载电流增大；反之，当负载电流大于电流给定时，PI 调节电路输出电压减小，3525的6号脚电流增大，频率提高，功率减小，负载电流减小。
图7为PI调节电路
图7 PI调节电路
4.实验结果
基于以上理论分析和控制电路的设计，设计了一台50KHZ/30KW的感应加热电源实验样机。
图8a为Q1（Q4）的驱动电压和输出电流波形，图8b为Q2（Q3）的驱动电压和输出电流波形。
从图中可知输出电流为标准正弦波，且保持连续，同时两路驱动脉冲信号超前负载电流，表明实测结果与理论设计的要求相符合。
a. 输出电流和Q 1（Q4）驱动电压波形
b. 输出电流和Q2（Q3）驱动电压波形图8 负载工作在52K时的波形图
6.结论：
实验表明，利用SG3525设计的调频控制的感应加热电源电路结构简单，工作可靠，输出电流波形好。
根据SG3525的特点设计的启动电路和PI调节电路设计新颖，能够实现加热电源的可靠启动和负载功率的连续调节。
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