逆變器專用IC KA3525工作原理1.1 PWM控制芯片KA3525功能簡介 隨著電能變換技術的發展，功率MOSFET在開關變換器中開始廣泛使用，為此美國硅通用半導體公司（Silicon General）推出KA3525。KA3525是用于驅動N溝道功率MOSFET。其產品一推出就受到廣泛好評。KA3525系列PWM控制器分軍品、工業品、民品三個等級。下面我們對KA3525特點、引腳功能、電氣參數、工作原理以及典型應用進行介紹。 KA3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調制器是按照接反饋電流來調節脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差放大器輸出信號進行比較，從而調節占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結構上有電壓環和電流環雙環系統，因此，無論開關電源的電壓調整率、負載調整率和瞬態響應特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。 1.1.1 KA3525引腳功能及特點簡介 其原理圖如圖4.13下： 1.Inv.input(引腳1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環系統中，該引腳接反饋信號。在開環系統中，該端與補償信號輸入端（引腳9）相連，可構成跟隨器。 2.Noninv.input(引腳2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環系統和開環系統中，該端接給定信號。根據需要，在該端與補償信號輸入端（引腳9）之間接入不同類型的反饋網絡，可以構成比例、比例積分和積分等類型的調節器。 3.Sync(引腳3)：振蕩器外接同步信號輸入端。該端接外部同步脈沖信號可實現與外電路同步。 4.OSC.Output(引腳4)：振蕩器輸出端。 5.CT(引腳5)：振蕩器定時電容接入端。 6.RT（引腳6）：振蕩器定時電阻接入端。 7.Discharge(引腳7)：振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構成放電回路。 8.Soft-Start(引腳8)：軟啟動電容接入端。該端通常接一只5 的軟啟動電容。 9.Compensation(引腳9)：PWM比較器補償信號輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反饋網絡，可以構成比例、比例積分和積分等類型調節器。 10.Shutdown(引腳10)：外部關斷信號輸入端。該端接高電平時控制器輸出被禁止。該端可與保護電路相連，以實現故障保護。 11.Output A（引腳11）：輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補輸出端。 12.Ground(引腳12)：信號地。 13.Vc(引腳13)：輸出級偏置電壓接入端。 14.Output B（引腳14）：輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補輸出端。 15.Vcc（引腳15）：偏置電源接入端。 16.Vref(引腳16)：基準電源輸出端。該端可輸出一溫度穩定性極好的基準電壓。 特點如下： （1）工作電壓范圍寬：835V。 （2）5.1（1 1.0%）V微調基準電源。 （3）振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz400KHz. （4）具有振蕩器外部同步功能。 （5）死區時間可調。 （6）內置軟啟動電路。 （7）具有輸入欠電壓鎖定功能。 （8）具有PWM瑣存功能，禁止多脈沖。 （9）逐個脈沖關斷。 （10）雙路輸出（灌電流/拉電流）： mA(峰值)。 1.1.2 KA3525的工作原理 KA3525內置了5.1V精密基準電源，微調至 1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內，無須外接分壓電組。KA3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統時鐘信號同步，為設計提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間加入一個電阻就可以實現對死區時間的調節功能。由于KA3525內部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。 KA3525的軟啟動接入端（引腳8）上通常接一個5 的軟啟動電容。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的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，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個或非門加到輸出晶體管上，使之無法導通。只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時，KA3525才開始工作。由于實際中，基準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。當輸出電壓因輸入電壓的升高或負載的變化而升高時，誤差放大器的輸出將減小，這將導致PWM比較器輸出為正的時間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時間也變長，因此輸出晶體管的導通時間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實現了穩態。反之亦然。 外接關斷信號對輸出級和軟啟動電路都起作用。當Shutdown（引腳10）上的信號為高電平時，PWM瑣存器將立即動作，禁止KA3525的輸出，同時，軟啟動電容將開始放電。如果該高電平持續，軟啟動電容將充分放電，直到關斷信號結束，才重新進入軟啟動過程。注意，Shutdown引腳不能懸空，應通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號耦合而影響KA3525的正常工作。 欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動電路。如果輸入電壓過低，在KA3525的輸出被關斷同時，軟啟動電容將開始放電。 此外，KA3525還具有以下功能，即無論因為什么原因造成PWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個時鐘信號到來，PWM瑣存器才被復位。 1.1.3 KA3524與KA3524主要區別 作為KA3524的增強版本，KA3525在以下方面進行了改進。 1增加欠電壓鎖定電路。當KA3525輸入電壓低于8V時，控制器內部電路鎖定，除基準電源和一些必要電路之外的所有電路停止工作，此時控制器消耗的電流極小。 2增加了軟啟動電路。引腳8為軟啟動控制端，該端可外接軟啟動電容。軟啟動電容由KA3525內部50 的恒流源進行充電。 3提高了基準電源的精度。KA3525中基準電源的精度提高了1%，而KA3524中基準電源的精度只有8%。 4去除了限流比較器。KA3525去除了KA3524中的限流比較器，改由外部關斷信號輸入端（引腳10）來實現限流功能，同時還具有逐個脈沖關斷和直流輸出電流限幅功能。實際使用中，一般在引腳10上接電流檢測信號，如果過電流檢測信號維持時間較長，軟啟動電容將被放電。 5 PWM比較器的反向輸入端增加至兩個。在KA3524中，誤差放大器輸出端、限流比較器輸出端和外部關斷信號輸入電路共用PWM比較器的反向輸入端。在KA3525中對此進行了改進，使誤差放大器輸出端和外部關斷信號輸入電路分別送至PWM比較器的一個反向輸入端。這樣做的好處在于，避免了誤差放大器和外部關斷信號輸入電路之間相互影響，有利于誤差放大器和補償網絡工作精度提高。 6增加了PWM瑣存器。為了使關斷電路更可靠的工作，KA3525在其內部增加了PWM瑣存器。PWM比較器輸出信號首先送至PWM瑣存器，瑣存器由關斷電路置位，由振蕩器輸出時間脈沖復位。當關斷電路工作時，即使過電流信號立即消失，瑣存器也可以維持一個周期的關斷控制，直到下一周期時鐘信號使瑣存器復位為止。同時，由于PWM瑣存器對PWM比較器的置位信號進行瑣存，誤差放大器上的噪聲信號、振鈴及其他信號在此過程中都被消除了。只有在下一個時鐘周期才能重新復位，可靠性大大提高。 7 振蕩器增加了同步端和放電端。KA3524中的振蕩器只有CT和RT兩個引腳，其充電和放電回路是相同的。在KA3525中的振蕩器除了CT和RT兩個引腳外，又增加了一個同步端（引腳3）和一個放電端（引腳7）。RT的阻值決定了內部恒流源對CT充電電流的大小，而CT的放電則由引腳5和引腳7之間的外接電阻決定。將充電回路和放電回路分開，有利于通過引腳5和引腳7之間的外接電阻來調節死區時間。這樣KA3525的震蕩頻率由下式進行計算： FOSC=1/(0.7*RT+RD)*CT 同步端（引腳3）主要用于多只KA3525之間的外部同步，同步脈沖的頻率應比震蕩頻率FOSC略低一些。 8改進了輸出級的結構。KA3525對KA3524輸出級進行了改進，以適應功率MOS-FET的需要，其末級采用了推挽式電路，關斷速度更快。 KA3525的輸出級采用圖騰柱式結構，其灌電流/拉電流能力超過200mA。 在單端變換器應用中，KA3525的兩個輸出端應接地，如圖4.14 當輸出晶體管開通時，R1上會有電流流過，R1上的壓降將使VT1導通。因此VT1是在KA3525內部的輸出晶體管導通時間內導通的，因此其開關頻率等于KA3525內部振蕩器的頻率。 當采用推挽式輸出時，應采用如下結構，如圖4.15 VT1和VT2分別由KA3525的輸出端A和輸出端B輸出的正向驅動電流驅動。電阻R2和R3是限流電阻，是為了防止注入VT1和VT2的正向基極電流超出控制器所允許的輸出電流。C1和C2是加速電容，起到加速VT1和VT2導通