原创 一种基于SG3525的半桥高频开关电源

摘 要：文中简要介绍了SG3525芯片的功能及内部结构，介绍了一款基于SG3525芯片的半桥高<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

频开关电源。给出了高频变压器、PWM 控制电路的设计方法，并给出了实验结果。

关键词： SG3525、开关电源、半桥、高频变压器

1. 引言

随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源以其高的性价比得到了广泛的应用。开关电源

的电路拓扑结构很多, 常用的电路拓扑有推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等形式。其

中, 在半桥电路中, 变压器初级在整个周期中都流过电流, 磁芯利用充分，且没有偏磁的问题，

所使用的功率开关管耐压要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小，对输入滤波电容使用电

压要求也较低。由于以上诸多原因, 半桥式变换器在高频开关电源设计中得到广泛的应用。

2. SG3525芯片的工作原理

PWM控制芯片SG3525 具体的内部引脚结构如图1及图2所示。其中，脚16 为SG3525 的基

准电压源输出，精度可以达到（5.1±1％）V，采用了温度补偿，而且设有过流保护电路。脚5、

脚6、脚7 内有一个双门限比较器，内设电容充放电电路，加上外接的电阻电容电路共同构成

SG3525 的振荡器。振荡器还设有外同步输入端(脚3)。脚1 及脚2 分别为芯片内部误差放大器

的反相输入端、同相输入端。该放大器是一个两级差分放大器，直流开环增益为70dB 左右。

根据系统的动态、静态特性要求，在误差放大器的输出脚9 和脚1 之间一般要添加适当的反馈

补偿网络。

3. 电源系统介绍
本文设计的是250v/3A 的半桥高频开关电源，电路由主电路和控制电路组成。
3.1 主电路结构及其工作原理
半桥式开关电源主电路如图3 所示。图中开关管Q1、Q2 选用MOSFET, 因为它是电压驱动
全控型器件,具有驱动电路简单、驱动功率小、开关速度快及安全工作区大等优点。半桥式逆变
电路一个桥臂由开关管Q1、Q2 组成, 另一个桥臂由电容C6、C7 组成。高频变压器初级一端接
在C6、C7 的中点, 另一端接在Q1、Q2 的公共连接端, Q1、Q2 中点的电压等于整流后直流电
压的一半,开关Q1、Q2 交替导通就在变压器的次级形成幅值为V i/2的交流方波电压。通过调节
开关管的占空比, 就能改变变压器二次侧整流输出平均电压V o。Q1、Q2断态时承受的峰值电压
均为V i，由于电容的隔直作用，半桥型电路对由于两个开关管导通时间不对称而造成的变压器
一次电压的直流分量具有自动平衡作用，因此该电路不容易发生变压器偏磁和直流磁饱和的问
题，无须另加隔直电容。变压器原边并联的R2、C5组成RC吸收电路，用来吸收高频尖峰。值得
注意的是，在半桥电路中，占空比定义为[2]：
D=2ton/Ts

3.2 控制电路
控制电路是开关电源的核心部分，控制环节的好坏直接影响电路的整体性能，在这个电路
中采用的是以SG3525芯片为核心的控制电路。如图4 所示,采用恒频脉宽调制控制方式。误差放
大器的输入信号是电压反馈信号,是由输出电压经分压电路获取,与普通误差放大器的接法不同
的是该电压反馈接成射极跟随器形式，反馈信号比较精确，因而可以精确地控制占空比调节输
出电压，提高了稳压精度。SG3525芯片振荡频率的设定范围为100～ 500 kHz, 芯片的脚5 和脚
7 间串联一个电阻Rd 就可以在较大范围内调节死区时间。 SG3525的振荡频率可表示为[2]：
f s =1/(CT (0.7RT + 3R d))
式中: CT , RT 分别是与脚5、脚6 相连的振荡器的电容和电阻; R d 是与脚7 相连的放电端
电阻值。此处CT 、 RT 、R d分别为图中的C53、R47、R48，取值分别为2200p、10k、100，即
频率为62khz。管脚8 接一个电容的作用是用来软启动，减少功率开关管的开机冲击。11 和14 脚
输出采用图腾柱输出,本电路采用外加驱动隔离电路，增强了驱动能力和电源的可靠性。驱动隔
离电路如图5 所示。
保护电路是开关电源中必不可少的补充，在这个电路中采用了输入过流保护、输出过流保
护、过热保护等。输入过流保护是通过在原边主电路中串入小磁环，小磁环感应电压输出经过
整流桥将电流信号转为电压信号（plp）经一个三极管接至软启动8脚，当原边电流大于设定值
即plp高于0.7v时则将8脚电压拉低， 关断3525的PWM的输出从而保护电路。 输出过流保护