基于SG3525的BOOST变换器.docx

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基于SG3525的BOOST变换器

1、目的及要求

（1）目的：

1．熟悉BOOST变换电路工作原理，探究PID闭环调压系统设计方法。

2．熟悉SG3525PWM控制芯片工作原理及探究由运放构成PID闭环控制电路调节规律。

（2）要求：

设计基于SG3525的BOOST变换器，指标参数如下：

⏹输入电压：

10V～30V；

⏹输出电压：

48V，纹波<1%；

⏹输出功率：

100W

⏹开关频率：

40kHz

⏹具有过流、短路保护和过压保护功能，并设计报警电路。

⏹进行Boost变换电路的设计、仿真（选择项）与电路调试

2、设备（环境）及要求

1．示波器、计算机

2．稳压电源（双路输出，有固定5V输出）

3．电烙铁（可调温）

三、内容与步骤

（一）设计内容：

1.主电路设计：

（1）电感设计

（2）电容选取

（3）MOSFET管的选取

（4）二极管的选取

2.控制电路设计

3.MOSFET管的驱动电路设计

4.保护电路设计

（2）设计步骤：

1．设计主电路和控制电路总体方案和原理图。

2．运用MATLAB或SABER仿真软件验证设计电路的正确性和性能，判断系统的稳态特性和动态特性是否满足要求。

3．在多功能印制板上搭建所设计的电路，进行调试实验，进一步验证。

4.设计保护电路

4、结果与数据处理

（1）主电路

1.主电路原理图

Boost型直流变换器的主电路如下图所示,

主电路由全控型器件V、输出滤波电感L、滤波电容C、续流二极管D和负载R组成。

全控型器件的控制脉冲如下图所示。

为分析稳态特性,简化推导公式的过程,特作如下假定:

全控型器件、二极管、电感、电容均是理想元件,输出电压中的纹波电压与输出电压的比值小到允许忽略。

下面将分别讨论电感电流处于不同开关状态时的工作原理。

在0～dTS时段（TS为开关周期,d为占空比）:

电流流过电感,电感两端呈现正电压UL=Ui,在该电压作用下输出滤波电感中电流iL线性增长,电感在储存能量;在dTS～TS时段:

电感释放磁场能量,电感中电流iL线性衰减。

利用稳态条件下电感两端电压在一个开关周期内平均值为零的基本原理,在电感电流连续的条件下,可以推导出输出、输入电压比与开关通断时间的占空比间的关系为:

通过改变开关管的占空比可以控制输出平均电压的大小。

（1）电感

工作在CCM状态，则占空比：

最大临界电流当D=0.5时为最大

（2）电容

（3）MOSFET管

MOSFET承受的最大电压等于输出电压，取2倍的安全裕量，则管子的耐压为：

100V。

最大电流

：

（4）二极管

电压、电流参数通MOSFET，且选快恢复二极管。

（2）控制电路

控制电路由SG3525为核心组成，其内部框图如下

1.Inv.input（引脚1）：

误差放大器反向输入端。

在闭环系统中，该引脚接反馈信号。

在开环系统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。

2.Noninv.input（引脚2）：

误差放大器同向输入端。

在闭环系统和开环系统中，该端接给定信号。

根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型的调节器。

3.Sync（引脚3）：

振荡器外接同步信号输入端。

该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同步。

4.OSC.Output（引脚4）：

振荡器输出端。

5.CT（引脚5）：

振荡器定时电容接入端。

6.RT（引脚6）：

振荡器定时电阻接入端。

7.Discharge（引脚7）：

振荡器放电端。

该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路。

8.Soft-Start（引脚8）：

软启动电容接入端。

该端通常接一只5的软启动电容。

9.Compensation（引脚9）：

PWM比较器补偿信号输入端。

在该端与引脚2之间接入不同类型的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器。

10.Shutdown（引脚10）：

外部关断信号输入端。

该端接高电平时控制器输出被禁止。

该端可与保护电路相连，以实现故障保护。

11.OutputA（引脚11）：

输出端A。

引脚11和引脚14是两路互补输出端。

12.Ground（引脚12）：

信号地。

13.Vc（引脚13）：

输出级偏置电压接入端。

14.OutputB（引脚14）：

输出端B。

引脚14和引脚11是两路互补输出端。

15.Vcc（引脚15）：

偏置电源接入端。

16.Vref（引脚16）：

基准电源输出端。

该端可输出一温度稳定性极好的基准电压。

特点如下：

（1）工作电压范围宽：

8—35V。

（2）5.1（11.0%）V微调基准电源。

（3）振荡器工作频率范围宽：

100Hz¬—400KHz.

（4）具有振荡器外部同步功能。

（5）死区时间可调。

（6）内置软启动电路。

（7）具有输入欠电压锁定功能。

（8）具有PWM琐存功能，禁止多脉冲。

（9）逐个脉冲关断。

（10）双路输出（灌电流/拉电流）：

mA（峰值）。

实际需要的SG3525外围电路如下

注：

此图为指导书给定的，有错误，5脚和6脚所接的电阻和电容位置应调换，接线时注意。

外围电路电容电阻参数（左端由上到下）：

10K30K10410K3.3K103105

（3）MOSFET管的驱动电路

驱动电路设计如上图所示。

注：

实际接线去除了光耦隔离和其两端的电阻直接将二极管输出接至9013和9014的基极

5、仿真及实验

Matlab搭建的仿真图如下

示波器波形如下图

saber仿真图

输出的控制波形

上为输出的方波控制信号

下为5脚输出的锯齿波

PWM波形

实际输出结果

6、分析与讨论

问题讨论：

1.关于三极管9013和9014双电源供电问题：

按照最初的设计，由两个电解电容为9013和9014进行双电源供电，两个电容串联中间点接地，一个电容另一端接15V电压，另一电容一端即为-15V，分别给三极管供电。

但经实验验证，两个电解电容按上述方法串接后，不能平均分压，这就有可能导致三极管的一只管子烧坏，另一只也会随即烧坏，也因此放弃了次双电源供电方法。

2.关于光耦隔离和共地：

由于功率不是很大，指导书中的MOSFET驱动电路可不必加隔离电路，因此系统的所有地线都可共地。

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