為了實(shí)現(xiàn)電力電子電源系統(tǒng)的小型化，輕量化，要求開(kāi)關(guān)電源高頻化，這就要使用全控型電力電子器件。而他們的開(kāi)通和關(guān)斷，是采用PWM控制技術(shù)來(lái)控制其導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使主電路輸出電壓穩(wěn)定的一種電源。

開(kāi)關(guān)電源控制電路一般應(yīng)具有以下功能：頻率可在較寬范圍內(nèi)預(yù)調(diào)的固定頻率振蕩器，占空比可調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制功能，死區(qū)時(shí)間校準(zhǔn)器，一路或兩路具有一定驅(qū)動(dòng)功率的輸出圖騰柱式電路，禁止、軟啟動(dòng)和電流、電壓保護(hù)功能等。脈寬控制電路是開(kāi)關(guān)電源的核心部分，目前有多種集成的脈寬控制電路器件，圖1所示是脈寬控制器的基本原理圖。

圖1 脈寬調(diào)制電路原理圖

控制電路主要由電子控制電路和驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，而控制電路中的脈寬調(diào)制電路是整個(gè)電源控制系統(tǒng)的核心，它與控制系統(tǒng)中的其他電路都有直接聯(lián)系，其主要作用是將電壓給定信號(hào)和電壓反饋信號(hào)進(jìn)行比較放大，根據(jù)給定值與反饋值的差值，輸出相應(yīng)寬度的脈沖信號(hào)，以調(diào)整電源輸出電壓的大小。通常采用定頻率調(diào)脈寬的PWM方式來(lái)達(dá)到控制器所需的特性控制。脈寬調(diào)制電路還有欠壓、過(guò)壓、過(guò)流等保護(hù)功能，封鎖輸出脈沖，使電源停止輸出。另外，脈寬調(diào)制電路還具有軟啟動(dòng)、死區(qū)設(shè)定等功能。

本設(shè)計(jì)采用SG3525作為電源的PWM控制芯片。該芯片使用簡(jiǎn)單，只需要外接少量電阻電容，即可構(gòu)成所需的脈寬調(diào)制電路。如圖2所示，芯片內(nèi)部主要由誤差放大器N1、比較器N2、振蕩器、分相器和觸發(fā)器等組成。

圖2 脈寬調(diào)制電路圖

開(kāi)關(guān)頻率由外接定時(shí)電阻Rt和定時(shí)電容Ct決定，振蕩頻率，如公式1所示。

fs=1/（Ct（0.7Rt+3R5））（1）

為了防止橋臂直通，設(shè)有死區(qū)時(shí)間，其值由R5和Ct決定。信號(hào)的占空比隨Ug變化，Ug越高，N1的輸出越大，N2輸出脈沖的占空比也就越大，從而實(shí)現(xiàn)了脈寬調(diào)制。

驅(qū)動(dòng)電路的作用是把脈寬調(diào)制器輸出兩路信號(hào)進(jìn)行功率放大，分別驅(qū)動(dòng)IGBT管，并且實(shí)現(xiàn)主電路和控制電路的隔離。

SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開(kāi)關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。

SG3525內(nèi)置了5.1V精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無(wú)須外接分壓電阻。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。SG3525的軟啟動(dòng)接入端（引腳8）上通常接一個(gè)軟啟動(dòng)電容。上電過(guò)程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的PWM比較器反向輸入端處于低電平，PWM比較器輸出高電平。此時(shí)，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過(guò)兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無(wú)法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電，才使其引腳8處于高電平時(shí)，SG3525才開(kāi)始工作。

由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比較器輸出為正的時(shí)間變長(zhǎng)，PWM鎖存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)無(wú)靜差。反之亦然。外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)Shut?down（引腳10）上的信號(hào)為高電平時(shí)，PWM鎖存器將立即動(dòng)作，禁止SG3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開(kāi)始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程。注意，引腳10不能懸空，應(yīng)通過(guò)接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響SG3525的正常工作。

反饋回路中，對(duì)輸出電壓信號(hào)的取樣，采用在輸出端并聯(lián)電阻。再將高壓經(jīng)電阻串聯(lián)衰減的方法實(shí)現(xiàn)。R3，R4，Rw為電壓取樣反饋電阻，電壓經(jīng)隔離反饋后，從SG3525芯片的1腳輸入，控制占空比，進(jìn)而調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到穩(wěn)壓的目的。其穩(wěn)壓原理是：若輸出電壓偏高，采樣反饋的信號(hào)也偏高，與SG3525中誤差放大器的基準(zhǔn)電壓比較后的電壓偏低，導(dǎo)致占空比的寬度變窄，引起輸出電壓下降；反之亦然。Rw是可調(diào)電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)Rw來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓。

系統(tǒng)的輸出電壓通過(guò)取樣電阻Rw來(lái)調(diào)節(jié)，改變可變電阻的值可以改變輸出電壓，所得實(shí)驗(yàn)波形，如圖3所示。圖3是取樣電阻Rw為20kΩ時(shí)的輸出電壓波形圖。由圖3（a）實(shí)際讀數(shù)可知，輸出電壓從OV上升到5kV的響應(yīng)時(shí)間為0.5s左右。電源系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度，同時(shí)，由圖3（b）中的電壓波形局部放大圖可見(jiàn)，輸出電壓為5000V時(shí)，電壓波動(dòng)在士150V內(nèi)，由V&TImes;100%=3%可知，其最大電壓波動(dòng)小于5%。

圖3 可變電阻為20kΩ時(shí)的電壓輸出波形圖

采用SG352控制芯片所設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源，具有傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源不可比擬的穩(wěn)定性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，能滿足目前精密電子系統(tǒng)中廣泛要求高電壓、低電流的小功率電源，同時(shí)滿足電源系統(tǒng)具有重量輕、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性好、可靠性高等特點(diǎn)的要求。