SG3525A开关电源设计

Q
OUTB 14
t
RT
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3 6 5
Q
t /Q
SG3527A的的的的的
CT
7
RD
9 1 2 8 10
S1 Vref
R PWM
或或
VC OUTA
t P
S2 欠锁基 P
OUTA
50uA
或或
t
OUTB
SD 5K
OUTB
5K
t
t
工作电压8.0~35V 基准电压5.1V±1% 振荡频率0.1~400kHz 充电时间~0.7RTCT 放电时间~3RDCT(死 区时间) 锯齿波1.0~3.3V
2.
设计验证
通电前外观检查 空载通电试验
观察有否异常温升 观测输出电压、锯齿波 观测续流管阴极波形，脉冲 过冲是否＜稳态值 改变输入电压，看波形占空 比变化
过载实验
输入电压分别为最小、中等、最大 三种情况，超负载~10%，观测过 载保护是否工作，保护时的工作波 形
工作稳定性
长时间工作情况（30min）
四、SG3525A、3527A的内部结构与功能
15 16
UCT
VCC Vref
基基基基基 欠组欠欠
SG3525A的的的的的 VC
或或
13
OUTOSC
t
GND 12
4
OUTA 11
OSCOUT SYNC RT CT DISC PWM比比基 COMP ININ+ SS
误误误误基 振振基 触触基 Q 或或
4.
七、参数选择
5. 6. 输出电压：VO=5V*(1+R17/R16)~12.1V 电感量：
Lmin (V ) − VSTA − VO ~ IN max (tON ) min 2( I O ) max
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO (VIN)max-VSTA-VO Ipk (IO)max -VF (tON)min (tOFF)max 储能充分 t
3.
4.
5.
三、单端正激式开关电源的工作原理
1. 导通状态 U I −UO UL ∆I ON = t1 = t1 L L 2. 截止状态 UO UL ∆I OFF = t2 = t2 L L 3. 输入输出关系 ∆I ON = ∆I OFF U O = εU I
t1 ε= t1 + t 2
ε
称为占空比
2. 3.
二． 课题的意义
1. 2. 具有实用性：几乎所有的电子设备都涉及电源设计，容 量较大时多采用开关电源。 掌握一种共性技术：脉冲宽度调制技术－PWM是一项共 性技术，应用面广，如硅整流弧焊电源控制、逆变电源 设计、恒温控制、直流电机调速等。 学习集成电路应用方法：TL494、SG3525A是常用的、 典型的固定频率的脉冲宽度调制控制电路，应用方法有 一定代表性。 易于建立工程设计概念：课题涉及多个典型的工程要素， 如：功率器件的最大电流、耐压、开关速度，磁性材料 的选择、功率电感的设计与绕制等。 较典型的设计验证方法和负载实验。
课程设计案例 分析
单端正激式开关稳压电源 或降压型开关稳压电源设计
一． 技术指标
1. 电源容量 输入：交流15~24Vac。 输出：电源电压+12V(不可调)，纹波小于 50mVP-P，最大输出电流0.5A(限流型保护)。 工作频率 开关电源的工作频率为30~40kHz。 控制电路 采用脉冲宽度调制控制集成电路。
九、设计步骤与设计验证
1. 根据技术指标进行理论设计
绘制原理图 器件参数选择 设计PCB 元件检查、焊装
加载实验
半满负载，观察温升情况 中等输入电压/满载，观测温升和 续流情况 最高输入电压/满载，观测温升和 续流情况，判断电感量是否充足； 观测开关管EC极电压，判断其是 否工作在饱和与截止两状态，开关 速度是否满足要求；输出电压纹波 是否满足要求 最小输入电压/满载，观测温升和 续流情况
软启动－－上电时输出电压由低到高建立，需要一定时间。 上电时，C2充电需要一定时间，SS端电压由低逐渐变高，输出管的导 通时间逐渐增大，输出电压逐渐升高。
6
七、参数选择
1. 整流管：桥式整流，整流管电流=0.5负 载电流，最大反向电压=输入交流电压 峰值，IN4007(1A/1kV)可以满足要求。
t
3.
工作频率：音频上限~50kHz， Fosc~41kHz，TOSC=24.4uS， tON=TOSCVO/(VIN-Vsta)=10.5~17.2uS。 开关管：开关速度<1uS，耐压 >2(VIN)max，电流>2(IO)max， TIP127(100V/5A,Darl-L,hFE>1000,tr和 td<1uS)满足要求，需带散热器。
十、设计报告（A4纸打印）
设计题目（2＃黑/居中） 设计人姓名（4＃宋/居中） 指导老师姓名（5＃宋/居中） 设计内容摘要（5＃宋/缩进2字符） 关键词（5＃宋/缩进2字符） 报告正文（标题4＃黑/左对齐，正文5＃宋/单倍行距）
设计指标 设计方案、方案论证 工作原理分析 参数选择（结合设计指标选择） 设计验证
7 3 10 8
OSCOUT /SYNC SD SS
OUTA
OUTB
VCC
VC
COMP ININ+ Vref
4K7 R3 1000u/35V C1 C2 10u/16V
IC1
R7 100K R9 4K7
SG3525
DISC
GND
CT
RT
R11 3K6
12
7
5
R4 200
C3 R5 222 15K
图图：由TL494组组组组组组组组组组组
补偿COMP和软启动SS两端电平较低 者取得控制权，脉宽正比于控制电平。 SS端外接电容设定软启时间，达到 50%占空比TSS＝5*104CSS 关断引脚电压>0.7V时，软启电容以 150uA开始放电，进行限流；>1.4V时， PWM锁存器关断输出。
判断命令很短，放电不 足，逐个脉冲的关断。 输入欠电压锁定(施密特 8.0~7.5V) 锁住PWM防止多重脉冲。 双源/吸流输出±400mA
7 3 10 8
OSCOUT /SYNC SD SS
OUTA
OUTB
VCC
VC
COMP ININ+ Vref
4K7 R3 1000u/35V C1 C2 10u/16V
IC1
R7 100K R9 4K7
SG3525
DISC
GND
CT
RT
R11 3K6
12
7
5
R4 200
C3 R5 222 15K
图图：由TL494组组组组组组组组组组组
趋肤效应：调频电流只分布在导体表面，30kHz时，穿透浓度~0.2mm， 电流密度可按5A/mm2计算。 0.3~0.5mm可满足要求。
3. 4.
磁线截面：L~S*S，截面小必匝数多，匝数过多引起饱和，饱和导 致功率管、电感线圈与磁芯发热，应避免。 匝数：L~N2，设计时先用柒包线绕若干匝，用电感表测量电感量， 按平方正比关系计算，确定匝数，再绕。线端刮柒、引至线架、搪 锡，用电感表验证电感量。
6
六 、 原 理 图
1A/400V T1 TIP127 (100V/5A/Darl-L) R1 4K7
15 13
L1 10mH/0.5A
+12
R2 4K7 104 C4
9 1 2 16 11 14
4K7 R6
104 C4
FR107 D4 104 C6 4K7 R8 C5 470/16V
5K1 R10
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO Ipk=2(IO)max (VIN)max-VSTA-VO (IO)max -VF (tON)min (tOFF)max 临界储能 t
L=50Lmin~10mH。 7. 续流二极管：快恢复二极管，反向偏压＝ (VIN)max-VSTA-VO，峰值电流<2(IO)max， FR103~1A/300V或FR107~1A/1kV 满足 要求。 输出电容：一个工作周期共向输出电容充 电荷⊿Q~0.5(IO)max(0.5TOSC)，纹波 0.5⊿VP-P= ⊿Q/CO， CO>(IO)maxTOSC/2 ⊿VP-P CO=C8=470uH能满足要求 9. 软启时间：~500mS。
稳压原理－－输出电压负反馈。 若某种原因导致输出电压过高，则误差放大器1反向端电位升高，反馈/PWM端电 位降低，输出管导通时间减少，占空比减少，结果输出电压减少。最终使输出电 压保持稳定，R10和R11中点电压为5V。R7/R8为误差放大器的静态放大倍数，影 响控制精度。C4和R6影响误差放大器的动态放大倍数，抑制瞬变。
样品测试波形、数据分析 设计评价
设计总结
参考文献或资料（标题4＃黑/居中，文献列表5＃宋/单倍行距）
[序号]. 作者姓名，书名[M]，出版社，出版时间，页面。 [序号]. 作者姓名，论文题目[J]，杂志名称，出版时间，页面。
附原理图、PCB图
续流管阴极电位VK 、 电感电流IL、负载电流IO Ipk=2(IO)max VO -VF (tON)min (tOFF)max 储能不足 (VIN)max-VSTA-VO (IO)max t
8.
图五：最大输入 满负荷时的续流波形 图五：最大输入/满负荷时的续流波形
IL
八、电感的绕制
t
1. 2.
铁氧体磁芯或磁罐(高频磁性材料、居里温度~230Ｃ）。 漆包线线径：考虑趋肤效应和机械强度，
五、SG3525A推荐的工作条件
条 件 符 号 VCC VC Io Io Iref RT CT RD Fosc TA 最小 8.0 4.5 0 0 0 2.0 0.001 0 0.1 0 最大 35 35 ±100 ±400 20 150 0.2 500 400 ＋70 单位 V V mA mA mA kΩ μF Ω kHz ℃ 电源电压 集电极电压 输出吸入/源电流（待机） 输出吸入/源电流（峰值） 基准输出电流 计时电阻 计时电容 去磁电阻 振荡器频率 工作环境温度范围
六 、 原 理 图
1A/400V T1 TIP127 (100V/5A/Darl-L) R1 4K7
15 13
L1 10mH/0.5A
+12
R2 4K7 104 C4
9 1 2 16 11 14
4K7 R6
104 C4
FR107 D4 104 C6 4K7 R8 C5 470/16V
5K1 R10
IC VEC PT
VIN+VF
2.
IECO VSTA 滤波电容：RLC=(3~5)T，整流滤波后 直流电压VIN=18.0~28.8V， tON tOFF RL~18.0V/0.5A=36Ohm, T＝10mS， 图四： 图四：开关管开关速度与功耗分析 1000uF/35V电解电容可满足要求。最 常用电解电容：1.0、2.2、3.3、4.7、 6.8及相应十百千uF，耐压有6、16、25、 35、50、63、100、120、200、400V。