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sg3525 示范电路及详解基于 SG3525 电压调节芯片的 PWM Buck 三电平变换器摘要:阐述了用 SG3525 电压调节芯片实现 PWM Buck 三电平变换器的交错控制。相对于采用分立元件实现 PWM Buck 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, 可以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 PWM Buck 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 PWM Buck 三电平变换器进行了实验验证。关键词: PWM Buck 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; ——可以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 PWM Buck 三电平变换器的控制,可以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,可以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