基于SG3525的開關(guān)電源設(shè)計(2)

　　4　SG3525 的應(yīng)用電路及工作原理

　　利用SG3525 建立的大功率直流開關(guān)電源控制電路如圖3 所示， 下面主要介紹調(diào)壓和限流模塊。

圖3　SG3525 外圍控制電路

　　如圖3, 電壓反饋電路通過光電耦合器實現(xiàn)了強(qiáng)電輸出部分與弱電控制部分的隔離。光電耦合器采用的是Hp 4504, 當(dāng)輸入端電流在0～ 4mA 之間的時候， 輸入與輸出之間的電流傳遞比呈線性關(guān)系， 設(shè)計的時候選擇合適的限流電阻， 控制輸入端電流在0～ 3mA 之間變化。當(dāng)輸出電壓U out升高時， 光電耦合器的輸出端發(fā)射極電流I e 呈線性增大， 使發(fā)射極電壓V e 增大， 通過C2、C3、R 4、R 5 的濾波穩(wěn)壓后輸入到引腳1 的V 1 也隨之增大。當(dāng)V 1 增大時， 經(jīng)誤差放大9 腳電壓下降， 比較器輸出的脈沖寬度變寬， 11 和14 腳輸出的PWM 脈沖寬度反而變窄， 從而使輸出電壓U out降低； 反之， 當(dāng)U out下降使1 腳電壓減小， 9 腳電壓升高， 11 和14 腳輸出的PWM 脈沖寬度變寬。總之， 1 腳電壓V 1 的增大與減小反映了輸出電壓U out的上升與下降， 最終都表現(xiàn)在11、14 腳輸出PWM 脈沖的寬窄變化上， 以實現(xiàn)電路的自動穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。

　　利用光耦電流傳輸比的線性段， 可以做到輸入輸出的線性變化， 用在反饋電路當(dāng)中， 不僅降低了成本，而且使輸入與輸出隔離， 同時在穩(wěn)壓效果上也能與電壓傳感器相媲美， 在實際應(yīng)用當(dāng)中， 不失為一種可取的方法。

　通過輸出端電流傳感器得到的電流采樣信號V i與給定的限流基準(zhǔn)電壓U refi作比較， 外接負(fù)載變化使輸出電流U out變化時，V i 也會相應(yīng)的改變。當(dāng)Iout增大使V i 大于V refi時， 運算放大器L 1A 的輸出端V b 為低電平。此時，L 2A 的輸出端V 2 將被直接拉低為低電平， 2腳相當(dāng)于接地， 輸出端11 和14 腳無脈沖輸出， 開關(guān)電源出現(xiàn)“打嗝”現(xiàn)象， 起到了限流作用。與此同時， 輸出電流Iout減小使得V 2 再次被拉高， 11 和14 腳恢復(fù)脈沖輸出， 開關(guān)電源正常工作， 以此達(dá)到輸出電流的動態(tài)平衡過程。

圖4　賽米控SKYPER32PRO 驅(qū)動模塊

　　5　IGBT 的驅(qū)動電路

　　IGBT 的觸發(fā)和關(guān)斷要求給其柵極和發(fā)射極之間加上正向和反向電壓， 并且需要一定的動態(tài)驅(qū)動功率，才能保證IGBT 的及時觸發(fā)和關(guān)斷。

　　本電源的IGBT 驅(qū)動采用賽米控（Sem ik ron ）SKYPER32PRO 驅(qū)動模塊。該控制核是一個半橋式驅(qū)動模塊， 集驅(qū)動、內(nèi)部隔離、電氣保護(hù)于一體。與同類型的產(chǎn)品相比， SKYPER32PRO 具有許多特點。

　　（1） 采用具有雙向傳輸功能的脈沖變壓器， 通過這種方法在原邊與副邊之間傳輸驅(qū)動信號和狀態(tài)信號，并將能量傳遞到副邊。

　?。?） 該組件設(shè)計為即插即用， 使用方便， 并且已經(jīng)進(jìn)行了全面的電測試和溫度測試。

　?。?） 采用單電源供電模式， 同時對驅(qū)動橋臂的雙邊供電。

　　（4） 具有短脈沖抑制功能， 能自動修復(fù)由SG3525送出的雙路PWM 波， 使波形更加平穩(wěn)。

　?。?） 具有VCE 監(jiān)測、欠壓監(jiān)測、欠壓復(fù)位和死區(qū)互鎖功能等。

　　6　樣機(jī)研制

　　主要技術(shù)指標(biāo)：

　　輸入電壓： 三相AC380V ±5%

　　輸出電壓：DC220V ±2%

　　輸出電流： 50A

　　額定功率： 11kW

　　所得試驗樣機(jī)額定負(fù)載時的輸出波形如圖5 （a） 所示。由圖5 （a） 實際讀數(shù)可知， 輸出電壓從0V 上升到220V 的響應(yīng)時間為1s 左右， 電源系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度。同時， 由圖5 （b） 中的電壓波形局部放大圖可見， 輸出電壓為220V 時， 電壓波動在2V 左右， 其最大電壓波動小于1%。

　圖5

　　7　結(jié)論

　　利用SG3525 和SKYPER32PRO 的強(qiáng)大功能設(shè)計了一臺11kW、220V 的直流開關(guān)電源。本電源設(shè)計簡單， 調(diào)試方便， 所需元器件較少， 體積小， 成本低。負(fù)載在全范圍內(nèi)變化時， 本電源均能夠保持良好的輸出性能。試驗數(shù)據(jù)表明指標(biāo)滿足設(shè)計要求， 輸出紋波系數(shù)控制在小于1% 的范圍內(nèi)。