基于SG3525的单相AC—DC变换电路的设计与制作
【摘要】随着电力电子技术的飞速发展，非线性高效率开关电源得到了广泛应用，交流变直流的变化成为变换电源技术的重要方法。本文采用SG3525脉宽调制芯片设计电源变换电路，TL431与光耦PC817作为输入电路、输出电路、过压保护电路和过流保护四大部分组成主控电路。经过系统调试后测试得到，当输入交流电压为24A时，输出直流电流2A，直流电压36V。
【关键词】SG3525;开关电源;AC-DC变换;设计
1.引言
SG3525能输出稳定PWM脉冲，采用场效应管来作为交流变成直流的控制器件，所用到的其他元器件较少。它简单可靠及使用方便，其芯片内部含有电压过小时可以将其锁定的电路、脉宽锁存器、具有电压电流过大时能够保护的功能，可以调节输出频率、占空比等电路。
2.系统结构设计
本设计采用市电供电，中间插入了一个电源变压器，将220V市电变换成24V电压，通过整流、滤波，变换成开关电源所需要的直流电源，系统总体框图如图2-1所示[1]。电路主要包括隔离降压电路、整流滤波电路、驱动电路、输出电路、稳压电路、过流保护电路以及辅助电源电路等[2]。
图2-1 系统总体框图
3.硬件设计
硬件部分主要由整流电路、升压斩波电路、PWM波形调制、过流过压保护等模块组成，各个部分的工作原理及设计如下。
3.1 脉宽调制器的设计
本设计脉宽调制器采用SG3525，它性能优良、功能齐全和通用性比较强的单片集成脉宽调制控制的芯片，它简单可靠及使用方便灵活，输出驱动为推拉输出形式，增加了驱动能力[3];当内部电压过小的时候，它可以将其锁定的电路、脉宽调制锁存器，电流过大时可以起到一定保护的功能，而且频率的范围也可以进行调整等诸多优点。
3.2 SG3525内部结构及电路组成
SG3525的内部有基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软启动电路和输出电路构成[4]。控制芯片采用
脉宽调制控集成电路SG3525产生PWM波形，控制开关管的通断、选择为1000pF和24K;开关频率选44kHz;采用SG3525可推直接驱动MOSFET开关管。
3.2.1 频率可调
如下公式所述，改变电阻和电容的值来调节PWM波的输出频率，频率等于1除以RT乘以0.7加上RD乘以0.3在乘以CT的乘积，其频率的计算公式为：
（3-1）
3.2.2 死区时间可调
为了防止逆变桥的上下桥臂在强电流的情况下直通，可以通过调节SG3525的5脚外接可变电阻从而可以改变死区时间的大小。
3.2.3 具有PWM脉冲信号封锁功能
在SG3525脉宽调制芯片中，10脚功能用于电压或者电流过大时的故障保护电路，当该脚为高电平的时候将会封锁输出驱动脉冲信号。当10脚电压低于2.5V时（即为低电平时），可以及时地封锁输出脉冲，这是为了防止出现过压、过流故障时对电路产生的一系列危害。
3.2.4 芯片内振荡器
工作频率为100Hz～400KHz。设有引脚3为同步端，为多个SG3525连用提供方便。
3.2.5 具有软启动电路
SG3525内置了PWM锁存器，它可以将送来的置位信号进行比较之后再进行锁存，并且可以将噪声、振铃等诸多信号全部滤除，该系统的可靠性提高，这是因为仅在下一个时钟脉冲信号到来的时候，PWM锁存器才能重新置位[5]。
3.3 SG3525的工作原理
SG3525内部设置有5.1V精密基准电源，还设有同步功能，为了对死区时间的调节，可变电阻加在第5引脚和第7引脚之间，以便有效的调节死区时间的大小，SG3525集成一个电路，该电路具有软启动功能，通过外接一个定时电容便可以对该电路进行有效的控制调节，图3-1为其外围电路接线图[6]。
图3-1 SG3525的外围电路接线图
当输入电压升高或负载发生变化时输出电压便会增加，而且误差放大器的输出会降低，从而使得PWM比较器的输出的正脉冲的宽度增加，PWM锁存器输
出高电平的时间增加，输出晶体管的导通时间会变短，最终使得输出电压降为额定值，完成了稳定电压的状态变化过程，反之亦然。电压过小时具有欠电压锁定功能，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[7]。此外，SG3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM脉冲信号中止，输出都将被中止，直到下一个时钟信号到来，PWM脉宽调制锁存器才被复位[8]。
3.4 工作频率及功率开关管的选取
由于开关电源对开关二极管的开关速度及频率要求是非常的高，一般在快速恢复二极管和肖特基二极管中进行选择，选取两者中的最优者最为开关管。由于肖特基二极管的正向导通压降比较小，恢复时间较短等优点，因此选择肖特基二极管。
4.系统电路设计
4.1 整流电路
整流电路是将50Hz单相交流220V的交流市电电压经过变压器降压之后，变成24V/2A的交流电压，通常采用电容性负载以及二极管IN4007作为整流电路，其电路图如图4-1所示。
图4-1 整流电路
4.2 开关稳压转换电路
开关稳压转换电路主要包括SG3525 PWM波形控制电路和升压斩波电路，以及还有周围的辅助电路，例如过流过压保护电路，反馈稳压电路等[9]。
4.3 SG3525 PWM波形调制电路
在图4-2所示的PWM波形控制电路中，集成控制器SG3525的振荡频率由7脚的电阻，振荡器频率由外接电阻、和电容决定，频率等于1除以RT乘以0.7加上RD乘以0.3在乘以CT的乘积，其振荡频率的计算公式为：（4-1）
SG3525管脚1与9相连接相当于给该芯片构成了一个可反馈补偿的网络，2脚接基准电源和开关稳压输出端，将得到的取样电压值作为其设定的初始电压值，8脚可接一个无极性小于1uF的电容，其电容是用来在软启动时减少功率开关管的冲击力而设置，管脚11和14采用的是并联单端输出的方式连接，其外部加一个驱动电路，增强了其电源输出电压的可靠性与稳定性[10]。
4.4 过压过流保护电路（见图4.3）
SG3525有关断保护功能，可用于过流保护，采样电阻（0.1Ω），若电流过大，
基于SG3525的单相AC—DC变换电路的设计与制作
