大功率電源在最近幾年中，研發速度有了明顯的加快和提升。為了方便各位工程師在進行大功率電源新產品研發時的參考，我們今天將會為大家分享一種基于SG3525的大功率開關電源研發方案，大家一起來看看吧。

在這種基于SG3525的大功率電源設計方案中，電源模塊采用半橋式功率逆變電路，其功率主電路如下圖圖1所示：

圖1 功率主電路原理圖

從圖1所提供的大功率開關電源功率主電路原理圖中，我們可以看到，在該電路系統中主要采用了三相交流電經EMI濾波器濾波方案，這種設計大大減少了交流電源輸入的電磁干擾，同時還防止開關電源產生的諧波串擾到輸入電源端。再經過橋式整流電路、濾波電路變成直流電壓加在P、N兩點間。P、N之間接入一個小容量、高耐壓的無感電容，起到高頻濾波的作用。半橋式功率變換電路與全橋式功率變換電路類似，只是其中兩個功率開關器件改由兩個容量相等的電容C1和C2代替。

在實際的應用和調試過程中，為了能夠進一步提高該電源系統中的電容容量以及耐壓程度，該系統中的電容C1和C2往往采用由多個等值電容并聯組成的電容組。C1、C2的容量選值應盡可能大，以減小輸出電壓的紋波系數和低頻振蕩。由于對體積和重量的限制，C1和C2的值不可能無限大，為使輸出電壓的紋波達到規定的要求，該電容值有一個計算公式，即：

在上述計算電容值的公式中，參數IL為輸出負載電流，參數VL為輸出負載電壓，參數VM為輸入交流電壓幅值，f為輸入交流電頻率，參數VU為輸出的紋波電壓值。當然了，這僅僅是一個理論上的計算公式，得到的滿足要求的電容計算值比較大，實際取的電容應盡量大一些，由于輸出端電壓較小，也可以在二次整流濾波時加大電容，這樣折算到該公式的電容值也不小。C1和C2在這里實現了靜態時分壓，可使VA=Vin/2。

在這種大功率電源的主電路系統中，我們可以看到，這種主電路系統的工作狀態是非常清晰的。當VT1導通、VT2截止時，則系統的輸入電流方向為圖中虛線方向，此時電流將會向電容C2充電，同時C1通過VT1放電。當VT2導通、VT1截止時，輸入電流方向為圖中實線方向，向電容C1充電，同時C2通過VT2放電。當VT1導通、VT2截止時，VT2兩端承受的電壓為輸入直流電壓Vin。IGBT的集-射極間并接RC吸收網絡，降低開關管的開關應力，減小IGBT關斷產生的尖峰電壓。并聯二極管在該電路系統中，除妖實現了續流的作用。二次整流采用單相橋式整流電路，通過后續的LC濾波電路，消除高頻紋波，減小輸出直流電壓的低頻振蕩。LC濾波電路中的電容由多個高耐壓、大容量的電容并聯組成，以提高電源的可靠性，使輸出直流電壓更加平穩。

在進行設計之前，我們需要對即將應用在大功率開關電源主電路系統中的SG3525芯片，進行一個大致的了解。這種SG3525芯片是一款功能齊全、通用性強的單片集成PWM芯片。它采用恒頻脈寬調制控制方案，適合于各種開關電源、斬波器的控制。其主要功能包括基準電壓產生電路、振蕩器、誤差放大器、PWM比較器、欠壓鎖定電路、軟啟動控制電路、推拉輸出形式。SG3525的基本外圍電路接線圖如圖2所示。

圖2 SG3525的基本外圍接線圖

這種應用了SG3525芯片的電路擁有很多獨特優勢，最大的優點在于其本身的頻率可調，一般通過改變CT和RT（見圖2）的值來調節PWM波的輸出頻率，頻率的計算公式為：

除了頻率可調的優勢外，SG3525芯片的應用的過程中，還具有死區時間可調的優勢，通過調節RD即可改變死區時間的大小，防止逆變橋的上下橋臂直通。其本身具有PWM脈沖信號封鎖功能也是一大特色，當10腳電壓高于2.5V時，可及時封鎖脈沖輸出，防止出現過壓、過流、過熱故障時對電路產生危害，所設計的系統可靠性高。

這種利用SG3525芯片所建立的大功率直流開關電源控制電路，如下圖圖3所示，下面主要介紹調壓和限流模塊。

圖3 SG3525外圍控制電路

如上圖圖3所展示的基于SG3525而設計的大功率開關電源外圍控制電路圖，在該控制電路系統中，我們可以看到，電壓反饋電路通過光電耦合器實現了強電輸出部分與弱電控制部分的隔離。光電耦合器采用的是Hp4504，當輸入端電流在0～4mA之間時，輸入與輸出之間的電流傳遞比呈線性關系，因此在工程師進行設計的時候，應當選擇合適的限流電阻，控制輸入端電流在0～3mA之間變化。

在該外圍控制電路系統中，當輸出電壓升高時，系統中的光電耦合器輸出端發射極電流Ie將會呈現線性增大的趨勢，使發射極電壓Ve增大，通過C2、C3、R4、R5的濾波穩壓后輸入到引腳1的V1也隨之增大。當V1增大時，經誤差放大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Uout降低。反過來講，當輸出電壓Uout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。

此時我們將通過輸出端電流傳感器得到的電流采樣信號，與給定的限流基準電壓Urefi進行比較，可以發現一個規律，那就是：當外接負載變化使輸出電流Uout變化時，Vi也會相應的改變。當輸出電流增大使Vi大于Vrefi時，運算放大器L1A的輸出端Vb為低電平。此時，L2A的輸出端V2將被直接拉低為低電平，2腳相當于接地，輸出端11和14腳無脈沖輸出，開關電源出現“打嗝”現象，起到了限流作用。與此同時，輸出電流Iout減小使得V2再次被拉高，此時SG3525的11腳和14腳恢復脈沖輸出，開關電源正常工作，以此達到輸出電流的動態平衡過程。

在本次基于SG3525芯片所設計的大功率電源方案中，我們所設計的IGBT驅動部分主要采用的是賽米控SKYPER32PRO驅動模塊。該控制核是一個半橋式驅動模塊，集驅動、內部隔離、電氣保護于一體。在實驗中，測出的額定負載時的輸出波形如圖4（a）所示。由圖4（a）實際讀數可知，輸出電壓從0V上升到220V的響應時間為1s左右，電源系統具有較快的響應速度。同時，由圖4（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%。

（a）

（b）
圖4

以上就是本文在這里為大家分享的一種基于SG3525所設計的大功率電源設計方案，希望能對各位工程師的設計研發工作有所幫助。