PWM信号是什么信号，SG3525集成芯片构成PWM发生器电路详解

　　脉冲宽度调制（PWM），是英文“Pulse WidthModulation”的缩写，简称脉宽调制，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术就是用一连串的脉冲信号（PWM信号）代替正弦信号。其具有谐波小，响应快的优点。

　　简单的说，比如你有5V电源，要控制一台灯的亮度，有一个传统办法，就是串联一个可调电阻，改变电阻，灯的亮度就会改变。还有一个办法，就是PWM调节。不用串联电阻，而是串联一个开关。假设在1秒内，有0.5秒的时间开关是打开的，0.5秒关闭，那么灯就亮0.5秒，灭0.5秒。这样持续下去，灯就会闪烁。

　　如果把频率调高一点，比如是1毫秒，0.5毫秒开，0.5毫秒灭，那么灯的闪烁频率就很高。我们知道，闪烁频率超过一定值，人眼就会感觉不到。所以，这时你看不到灯的闪烁，只看到灯的亮度只有原来的一半。同理，如果1毫秒内，0.1毫秒开，0.9毫秒灭，那么，灯的亮度就只有原来的10分之一。这就是PWM的基本原理。

　　SG3525集成芯片构成PWM发生器电路详解

　　实验电路中，驱动开关管的PWM信号由专用PWM控制集成芯片SG3525产生（美国Silicon General公司生产），PWM信号发生器电路如图2所示。

　　

　　SG3525采用恒频脉宽调制控制方案，内部包含有精密基准源、锯齿波振荡器、误差放大器、比较器、分频器和保护电路等。调节Ur的大小，在OUTA、OUTB两端可输出两个幅度相等、频率相等、相位相差一个周期、占空比可调的矩形波（即PWM信号）。它适用于各开关电源、斩波器的控制。占空比控制端Ur与输出端OUTA、OUTB两端波形图如图3所示。

　　

　　SG3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照所接反馈电流来调节脉宽的。在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化。由于结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器。

　　

　　SG3525芯片内部功能框图如图4所示。

　　各引脚功能如下所述：

　　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．Output A（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．Output B（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。该端可输出一个温度稳定性极好的基准电压。

　　SG3525芯片特点如下所述： 1．工作电压范围宽：8—35V。 2．5.1（1 1.0%）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）： 200mA（峰值）。

　 SG3525的工作原理

　　SG3525 内置了5.1V精密基准电源，微调至 1.0%，在误差放大器共模输入电压范围内，无须外接分压电组。SG3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性。在CT引脚和Discharge引脚之间加入一个电阻就可以实现对死区时间的调节功能。由于SG3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个外接定时电容。

　　SG3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个软启动电容。上电过程中，由于电容两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的PWM比较器反向输入端处于低电平，PWM比较器输出高电平。此时，PWM琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个或非门加到输出晶体管上，使之无法导通。只有软启动电容充电至其上的电压使引脚8处于高电平时， SG3525才开始工作。由于实际中，基准电压通常是接在误差放大器的同相输入端上，而输出电压的采样电压则加在误差放大器的反相输入端上。当输出电压因输入电压的升高或负载的变化而升高时，误差放大器的输出将减小，这将导致PWM比较器输出为正的时间变长，PWM琐存器输出高电平的时间也变长，因此输出晶体管的导通时间将最终变短，从而使输出电压回落到额定值，实现了稳态。反之亦然。

　　外接关断信号对输出级和软启动电路都起作用。当 Shutdown（引脚10）上的信号为高电平时，PWM琐存器将立即动作，禁止SG3525的输出，同时，软启动电容将开始放电。如果该高电平持续，软启动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程。注意，Shutdown引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响SG3525的正常工作。

　　欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路。如果输入电压过低，在SG3525的输出被关断同时，软启动电容将开始放电。

　　此外，SG3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM脉冲中止，输出都将被中止，直到下一个时钟信号到来，PWM琐存器才被复位。

　　SG3525的震荡频率由下式进行计算：

　　

　　同步端（引脚3）主要用于多只SG3525之间的外部同步，同步脉冲的频率应比震荡频率FOSC略低一些。

　　在单端变换器应用中，SG3525的两个输出端应接地，如图5所示。

　　

　　当输出晶体管开通时，R1上会有电流流过，R1上的压降将使VT1导通。因此VT1是在SG3525内部的输出晶体管导通时间内导通的，因此其开关频率等于SG3525内部振荡器的频率。

　　当采用推挽式输出时，应采用如下结构，如图6所示。VT1和VT2分别由SG3525的输出端A和输出端B输出的正向驱动电流驱动。电阻R2和R3是限流电阻，是为了防止注入VT1和VT2的正向基极电流超出控制器所允许的输出电流。C1和C2是加速电容，起到加速VT1和VT2导通的作用。

　　

　　由于SG3525的输出驱动电路是低阻抗的，而功率MOSFET的输入阻抗很高，因此输出端A和输出端B与VT1和VT2栅极之间无须串接限流电阻和加速电容，就可以直接推动功率MOSFET，如图7所示。

　　

　　另外，SG3525还能够直接驱动半桥变换器中的小功率变压器。如果变压器一次绕组的两端分别直接接到SG3525的两个输出端上，则在死区时间内可以实现变压器的自动复位，如图8所示。