sg3525示范电路及详解.doc

基于SG3525电压调节芯片的PWMBuck三电平变换器摘要:阐述了用SG3525电压调节芯片实现PWMBuck三电平变换器的交错控制。相对于采用分立元件实现PWMBuck三电平变换器的交错控制而言,该控制方法电路简单,易于实现,能够较好地解决三电平波形的不对称问题。详细介绍了SG3525电压调节芯片,并给出了基于SG3525电压调节芯片的PWMBuck三电平变换器的具体设计方法。最后对输入电压为120V(90~180V),输出为48V/4A,开关频率50kHz的PWMBuck三电平变换器进行了实验验证。关键词:PWMBuck三电平变换器;SG3525电压调节芯片;分立元件 0   引言   三电平变换器有下列优点:   ——开关管的电压应力为输入电压的一半;   ——能够大大减小储能元件的大小;   ——续流二极管的电压应力为输入电压的一半。   因此,三电平变换器非常适用于高输入电压中大功率的应用场合。文献[1]详细分析了隔离与非隔离的三电平变换器的拓扑结构。   由于三电平变换器的开关数目多,对其实施有效的控制比较复杂。传统上,采用比较器、运算放大器和RS触发器等分立元件实现PWM三电平变换器的控制。但是,由于实现上述控制所需的分立元件众多,两个锯齿波不可能做到完全匹配,同时两个开关管的驱动电路也不可能完全相同,因此,两个开关管的占空比必然存在一定的差异,隔直电容Cb在一个周期内所提供的能量不可能相等,造成了三电平波形不对称。   本文采用电压调节芯片SG3525来实现PWMBuck三电平变换器的控制,能够大大减小由分立元件实现时所带来的三电平波形不对称的问题,实现方法简单有效。1   Buck三电平变换器   三电平两种开关单元   文献[2]分析了三电平DC/DC变换器的推导过程:用两只开关管串联代替一只开关管以降低电压应力,并引入一只箝位二极管和箝位电压源(它被均分为两个相等的电压源)确保两只开关管电压应力均衡。电路中开关管的位置不同,其箝位电压源与箝位二极管的接法也不同。文中提取出两个三电平开关单元如下图1所示。图1(a)中,箝位二极管的阳极与箝位电压源的中点相连,称之为阳极单元;图1(b)中,箝位二极管的阴极与箝位电压源的中点相连,称之为阴极单元。(a)三电平阳极单元   (b)三电平阴极单元图1   两种三电平开关单元   Buck三电平变换器   为了确保两只开关管的电压应力相等,三电平变换器一般由上述两种开关单元共同组成。文献[2]所分析的半桥式三电平变换器的推导思路,能够推广到所有的直流变换器中,由此提出了一族三电平变换器拓扑。图2为Buck三电平变换器主电路拓扑及其4个工作模态。   模态1   如图2(a)所示。在t=0时刻,触发开关管S2,使S2导通,二极管D2则反偏截止,电压源Vin通过隔直电容Cb给电感L充电。   模态2   如图2(b)所示。在t=t1时刻,关断S2,则D2导通,电路由D1及D2续流,电感L放电。   模态3   如图2(c)所示。直至t=t2时刻,控制电路使S1导通,二极管D1则反偏截止,隔直电容Cb向电感L放电。   模态4   如图2(d)所示。当t=t3时刻,关断S1,则D1导通,电路由D1及D2续流,电感L放电,与模态2的工作过程类似。(a)模态1(b)模态2(c)模态3(d)模态4图2