利用SG3525实现调频控制的感应加热电源
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。
一种使用SG3525芯片实现的调频控制电路[实用新型专利]
![一种使用SG3525芯片实现的调频控制电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/a1fc81cd05a1b0717fd5360cba1aa81144318f15.png)
(10)授权公告号 CN 202617008 U(45)授权公告日 2012.12.19C N 202617008 U *CN202617008U*(21)申请号 201220231842.4(22)申请日 2012.05.22H02M 3/338(2006.01)(73)专利权人许继集团有限公司地址461000 河南省许昌市许继大道1298号专利权人许继电源有限公司山东电力集团公司山东电力集团公司青岛供电公司(72)发明人罗治军 尹强 熊泽成 于海斌李彩生 霍军超 薛亮 李晓武吴观斌(74)专利代理机构郑州睿信知识产权代理有限公司 41119代理人胡泳棋(54)实用新型名称一种使用SG3525芯片实现的调频控制电路(57)摘要本实用新型涉及一种使用SG3525芯片实现的调频控制电路，包括一个LLC 谐振H 桥逆变器，其输出变压器副边连接一个全波整流电路，所述全波整流电路的输出端设有串联分压采样电路，分压点信号通过一个PI 调节电路控制一个隔离驱动电路，该隔离驱动电路的输出端连接到一个PWM 控制芯片的调频输入端，PWM 控制芯片的输出端通过驱动电路控制连接所述LLC 谐振H 桥逆变器的各功率管；所述PWM 控制芯片为SG3525。
能够解决现有技术LLC 谐振变换器功能不够完善的问题。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书2页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页1/1页1.一种使用SG3525芯片实现的调频控制电路，包括一个LLC 谐振H 桥逆变器，其输出变压器副边连接一个全波整流电路，其特征在于，所述全波整流电路的输出端设有串联分压采样电路，分压点信号通过一个PI 调节电路控制一个隔离驱动电路，该隔离驱动电路的输出端连接到一个PWM 控制芯片的调频输入端，PWM 控制芯片的输出端通过驱动电路控制连接所述LLC 谐振H 桥逆变器的各功率管；所述PWM 控制芯片为SG3525。
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。
PI调节逆变式IGBT感应加热电源频率自动跟踪技术
PI 调节逆变式IGBT 感应加热电源频率自动跟踪技术赵 晶,齐铂金,张 伟,吴红杰(北京航空航天大学,北京 100083) 摘要:针对感应加热过程中谐振频率不断变化的问题,采用以SG 3525A 为核心的感应加热电源,检测电源输出电压与输出电流之间的相位差大小,并以此信号作为PI 调节的输入,通过该调节器控制感应加热电源的工作频率,实现了系统谐振频率的自动跟踪。
该方法具有跟随速度快、频率跟踪准确、电路设计简单、工作可靠等优点。
对上述方法的原理、电路设计以及实验结果等做了详细的分析和介绍。
关键词:感应加热;调节/频率跟踪中图分类号:TN86;TM924.5 文献标识码:A 文章编号:1000-100X (2003)02-0012-03R esonance Frequency Auto 2tracing T echnology B ased on PI Control for IGBT Induction H eating Pow er SourceZHAO Jing ,Q I Bo 2jin ,ZHAN G Wei ,WU Hong 2jie(Beijing U niversity of Aeronautics and Ast ronautics ,Beijing 100083,China )Abstract :In order to solve the problem about the variety of resonance frequency ,an induction heating power source is designed based on SG 3525A PWM control circuit ,which detects the phasic difference of output voltage and current.A PI control circuit which adjusts the power operation frequency based on the phasic difference is designed ,and it can trace the resonance frequency autometicly.The operating principle ,circuit design and experiment results are introduced.K eyw ords :induction heating ;adjustment ;frequency Tracing1 引 言感应加热技术具有升温快、功率高、易于控制、工艺质量可靠、氧化脱碳少,环境和作业条件良好等优点,因此其应用已涉及黑色或有色金属的熔炼、加热、淬火及回火等多种处理,钎焊、直缝管材高速焊接、电真空器件排气加热等领域。
用SG3525来设计的半桥高频开关电源..甄选
用SG3525来设计的半桥高频开关电源...（优选）毕业论文题目基于SG3525的半桥高频开关电源设计专业班级学生姓名指导教师答辩日期学院毕业论文任务书系：机电工程系专业：电气自动化技术班学号：姓名：指导教师：教研室主任：目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1开关电源原理 (1)一、开关电源的电路组成： (1)二、输入电路的原理及常见电路： (2)2、DC输入滤波电路原理： (3)第2章SG3525芯片的工作原理 (4)2.1 本章PWM控制芯片SG3525功能简介： (4)2.1.1 SG3525引脚功能及特点简介： (4)2.1.2 SG3525的工作原理 (6)第3章电源系统介绍 (7)3.1 主电路结构及其工作原理 (7)3.2 控制电路 (8)第4章高频变压器的设计 (9)4.1 原副边电压比n (9)4.2 磁芯的选取及变压器的结构 (9)4.3 变压器初、次级匝数 (9)4.4 确定绕组的导线线径和导线股数 (10)结论 (10)致谢： (13)参考文献： (14)第1章绪论1.1 课题背景随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源具有体积小、效率高等一系列优点，在各类电子产品中得到广泛的应用。
但由于开关电源的控制电路比较复杂、输出纹波电压较高，所以开关电源的应用也受到一定的限制。
电子装置小型轻量化的关键是供电电源的小型化，因此需要尽可能地降低电源电路中的损耗。
开关电源中的调整管工作于开关状态，必然存在开关损耗，而且损耗的大小随开关频率的提高而增加。
另一方面，开关电源中的变压器、电抗器等磁性元件及电容元件的损耗，也随频率的提高而增加。
目前市场上开关电源中功率管多采用双极型晶体管，开关频率可达几十kHz；采用MOSFET的开关电源转换频率可达几百kHz。
为提高开关频率必须采用高速开关器件。
对于兆赫以上开关频率的电源可利用谐振电路，这种工作方式称为谐振开关方式。
它可以极大地提高开关速度，原理上开关损耗为零，噪声也很小，这是提高开关电源工作频率的一种方式。
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。
基于SG3525的开关电源设计[精选合集]
![基于SG3525的开关电源设计[精选合集]](https://img.taocdn.com/s3/m/e59d9d960129bd64783e0912a216147917117ed5.png)
基于SG3525的开关电源设计[精选合集]第一篇：基于SG3525的开关电源设计引言随着电子技术的高速发展，电子设备的种类与日俱增。
任何电子设备都离不开可靠的供电电源，对电源供电质量的要求也越来越高，而开关电源在效率、重量、体积等方面相对于传统的晶体管线性电源具有显着优势。
正是由于开关电源的这些特点，它在新兴的电子设备中得到广泛应用，已逐渐取代了连续控制式的线性电源。
图1 功率主电路原理图功率主电路本电源模块采用半桥式功率逆变电路。
如图1 所示，三相交流电经EM I 滤波器滤波，大大减少了交流电源输入的电磁干扰，同时防止开关电源产生的谐波串扰到输入电源端。
再经过桥式整流电路、滤波电路变成直流电压加在P、N 两点间。
P、N 之间接入一个小容量、高耐压的无感电容，起到高频滤波的作用。
半桥式功率变换电路与全桥式功率变换电路类似，只是其中两个功率开关器件改由两个容量相等的电容C1 和C2代替。
在实际应用中为了提高电容的容量以及耐压程度，C1 和C2 往往采用由多个等值电容并联组成的电容组。
C1、C2 的容量选值应尽可能大，以减小输出电压的纹波系数和低频振荡。
由于对体积和重量的限制，C1和C2 的值不可能无限大，为使输出电压的纹波达到规定的要求，该电容值有一个计算公式 , 即：式中，IL 为输出负载电流，V L 为输出负载电压，V M 为输入交流电压幅值，f 为输入交流电频率，VU为输出的纹波电压值。
这是一个理论上的计算公式，得到的满足要求的电容计算值比较大，实际取的电容应尽量大一些，由于输出端电压较小，也可以在二次整流滤波时加大电容，这样折算到该公式的电容值也不小。
C1 和C2 在这里实现了静态时分压，使V A= V in/2。
当VT1导通、VT2截止时，输入电流方向为图中虚线方向，向C2 充电，同时C1通过V T1 放电；当V T 2 导通、V T 1 截止时，输入电流方向为图中实线方向，向C1 充电，同时C2 通过V T 2 放电。
PWM控制芯片SG3525功能简介
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。
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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]。
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。