1、1PWM信號概述脈沖寬度調制（PWM）信號廣泛使用在電力變流技術中，以其作為控制信號可完成DC-DC變換（開關電源）、DC-AC變換（逆變電源）、AC-AC變換（斬控調壓）和AC-DC變換（功率因數校正）。產生PWM信號的方法有多種，現分別論述如下： 1）普通電子元件構成PWM發生器電路基本原理是由三角波或鋸齒波發生器產生高頻調制波，經比較器產生PWM信號。三角波或鋸齒波與可調直流電壓比較，產生可調占空比PWM信號；與正弦基波比較，產生占空比按正弦規律變化的SPWM信號。此方法優點是成本低、各環節波形和電壓值可觀測、易于擴展應用電路等。 缺點是電路集成度低，不利于產品化。2）單片機自動生成PW

2、M信號基本原理是由單片機內部集成PWM發生器模塊在程序控制下產生PWM信號。優點是電路簡單、便于程序控制。缺點是不利于學生觀測PWM產生過程，閉環控制復雜和使用時受單片機性能制約。3）可編程邏輯器件編程產生PWM信號基本原理是以復雜可編程邏輯器件（CPLD）或現場可編程門陣列器件（FPGA）為硬件基礎，設計專用程序產生PWM信號。優點是電路簡單、PWM頻率和占空比定量準確。缺點是閉環控制復雜，產生SPWM信號難度大。4）專用芯片產生PWM信號是生產廠家設計、生產的特定功能芯片。優點是使用方便、安全，便于應用到產品設計中。缺點是不利于學生觀測PWM產生過程和靈活調節各項參數。2電子元件構成PWM

3、發生器電路圖1電子元件構成PWM發生器電路3集成芯片SG3525構成PWM發生器電路一、PWM信號發生電路說明實驗電路中，驅動開關管的PWM信號由專用PWM控制集成芯片SG3525產生（美國Silicon General公司生產），PWM信號發生器電路如圖2所示。圖2 PWM信號發生器電路圖SG3525采用恒頻脈寬調制控制方案，內部包含有精密基準源、鋸齒波振蕩器、誤差放大器、比較器、分頻器和保護電路等。調節Ur的大小，在OUTA、OUTB兩端可輸出兩個幅度相等、頻率相等、相位相差一個周期、占空比可調的矩形波（即PWM信號）。它適用于各開關電源、斬波器的控制。占空比控制端Ur與輸出端OUTA、O

4、UTB兩端波形圖如圖3所示。圖3 Ur與OUTA、OUTB波形圖SG3525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所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。SG3525芯片內部功能框圖如圖4所示。圖4 SG3525芯片內部功能框圖各引腳功能如下所述：1Inv.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

5、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。2Noninv.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。3Sync(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。4OSC.Output(引腳4)：振蕩器輸出端。5CT(引腳5)：振蕩器定時電容接入端。6RT(引腳6)：振蕩器定時電阻接入端。7Discharge(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。8So

6、ft-Start(引腳8)：軟啟動電容接入端。該端通常接一只軟啟動電容。9Compensation(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。10Shutdown(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。11Output A（引腳11）：輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補輸出端。12Ground(引腳12)：信號地。13Vc(引腳13)：輸出級偏置電壓接入端。14Output B（引腳14）：輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補輸出端。15Vcc（

7、引腳15）：偏置電源接入端。16Vref(引腳16)：基準電源輸出端。該端可輸出一個溫度穩定性極好的基準電壓。SG3525芯片特點如下所述：1工作電壓范圍寬：835V。25.1（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）： 200mA(峰值)。二、 SG3525的工作原理SG3525 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。SG3525還增

8、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SG3525內部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。SG3525的軟啟動接入端（引腳8）上通常接一個軟啟動電容。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， SG3525才開始工作。由于實際

9、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SG3525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，Shutd

10、own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SG3525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SG3525的輸出被關斷同時，軟啟動電容將開始放電。此外，SG3525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。SG3525的震蕩頻率由下式進行計算：同步端（引腳3）主要用于多只SG3525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。在單端變換器應用中，SG3525的兩個輸出端應接地，如圖5所示。圖6單端變換器中的應用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SG3525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SG3525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6所示。VT1和VT2分別由SG3525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導通的作用。圖6采用推挽式輸出時電路結構圖由于SG3525的輸出驅動電路是低阻抗的，而功率MOSFET的輸入阻抗很高，因此輸出端A和輸出端B與VT1和