第1卷 第5期

2006 年 12 月

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一种基于 SG3525 的半桥变换器

向 东，尹 斌，王海光 （河海大学，南京 210098）

摘 要：本文介绍一种采用 SG3525 作为控制芯片的半桥变换器；给出其主电路框图和各个功能的实现电路；

并且对其所采用的反馈补偿器进行了详细的分析；最后给出了实验结果。 关键词：SG3525；半桥；变换器；开关电源 中图分类号：TP212 文献标识码：A 文章编号：1673－7180(2006)05－0359－5

0 引言

在 PWM 开关电源的拓扑中,半桥电路具有以下

优点：（1）变压器双向励磁,无变压器偏磁问题,磁心

利用率较高；（2）半桥式变换器电路具有较强的抗不

平衡能力，能够有效地防止变压器在高频下的单向偏

磁；（3）开关管承受压降仅有输入电压的一半，而且

由于变压器尖峰电压被开关管反并二极管钳位，开关

管两端电压不会超过输入电压的一半,所以对开关管

的耐压要求较低。所以在几百瓦至几千瓦的中小功率

下,半桥电路应用相当广泛。 1 芯片介绍

SG3525是 SGS-Thomson公司生产的集成 PWM控制器,它采用精度为 %1± 的 5.1 V 基准稳压电源；

振荡器的振荡频率又外接的电阻 RT 和电容 CT 决定；占空比为 0～100％，考虑到死区时间，最大占空

比[1]通常为 90％～95％。其内部结构框图如图 1：

图 1 SG3525 内部结构图

SG3525 采用了ＤＩＰ16 封装,外型如图 2 所示。各

引脚功能如下:1 脚 IN-、2 脚 IN+分别为误差放大器的

反相输入端和同相输入端，3 脚为同步输出端，4 脚为

振荡器输出，5 脚CT，6 脚RT 分别外接内部振荡器的

时基电容和电阻，7 脚接放电电阻 RD，8 脚 SS 为软启

动，9 脚 COM 为误差放大器的频率补偿端,，10 脚 SD为关断控制端,用于实现限流控制，11 脚 OUTA，12 脚

GND 为接地端，13 脚 VCC 接输出管集电极电源，14脚OUTB 为输出端，15 脚US 接 SG3525 的工作电源，

16 脚Vref 为 5.1Ｖ基准电压引出脚[2]。

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图 2 SG3525 引脚图

2 电路设计 本文用 SG3525 为控制芯片设计了一种 220V

输入，48V20A 输出的 1000W 半桥变换器。本变换

器的技术要求： 输入电压：交流 220±10％V，50Hz。 输出电压：额定直流 48V，调节范围 0～60V。 输出电流：最大 20A。 输出纹波：纹波系数不大于 0.5% 工作温度：0～45OC （1）主电路结构图 本变换器采用半桥拓扑，主电路结构如下： 其中，辅助电源有 5V、14V 两路输出，5V 是

用于给显示面板提供电源；14V 是用来给控制芯片

SG3525 提供工作电压，以及给散热风扇提供电源。

图 3 主电路结构图

（2）控制电路 对于本变换器，控制电路部分主要实现以下五

个功能： ● 输出电压反馈 ● 输出电流限制 ● 输出过压保护 ● 短路保护 ● 过温保护 其中第一、二两个功能是大部分变换器都必须

具备的功能，后面三个功能是为了让本变换器在非

正常工作状态下能够得到可靠的保护。 ① 输出电压反馈 本变换器电压反馈部分采用如图 4 的单零极点

补偿器。

图 4 电压反馈电路

传递函数 SCR

SCRsG

11

12 1)(

+−= （1）

变换器的博德图如图 5 所示。

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图 5 电压型控制正激式变换器零－极点补偿器

图中，fc为系统的穿越频率，fo是从控制到输出

特性的高频主极点 o 1/(2π )f LC= 。当接成负反馈放

大电路时，虽然带宽较大，但是以 40db 穿越，容易

引起自振荡，影响电路稳定。所以加入一个零点-极点 PI 补偿器，使反馈网络以 20db 穿越，并且在 fp

引入一个零点补偿，其中 2 11/(2π )pf R C= ，电路工作

在稳定区间，图 3 显示了 PI 补偿后的效果。 ②输出限流与输出过压保护 采用如图 6 限流电路，通过调节 VR1 来调节 IB

的大小

46 OA BV I R I= × + （2）

其中，I 0为输出分流器的采样电压，为负值。

在正常工作情况下，VA>0；负载电流越大，I 0值越

小，当负载电流大于限流值的时候，VA<0；VA 输入

一个比较器的负端，当 VA<0 时，把 SD 置高，使 PWM输出变载，以此来达到限流的目的。输出过压保护

电路如图 7 所示。 ③短路保护

在图 8 中，T4 为电流互感器，感应电流为 I1。

1 54bV I R= × ，电路短路时，感应电流增大，使

0.7bV V> ，三极管 Q3 导通，使 SS 与接地，PWM输出关断，从而起到对电路短路情况下进行安全保

护的作用。 ④过温保护 在图 9 所示的过温保护电路中，其功能是通

过三极管 PN 结通态压降具有负温度系数的特性

来实现的。具体工作过程如下：在正常温度下，

PN 结的通态压降为 0.7V，作为风扇控制和工作

故障指示两个电路的基准电压，加到两个比较器

的负端。当温度上升，PN 结的通态压降随着降低，

当降低到 0.65V 以下时，风扇控制的比较器正输

入端电压高于负输入端电压，者时比较器输出端

置高，使 Q2 开通，风扇供电，开始工作。如果

变换器散热条件不足，温度进一步升高，PN 结通

态电压也进一步降低，当降低到 0.6V 时，故障指

示电路比较器的正端输入电压也高于负端输入基

准电压，于是输出端置高，在开通故障指示红灯

的同时，也置高 SD，使电路关断，避免温度进一

步上升，对变换器造成损害。

图 6 输出限流电路

图 7 输出过压保护电路

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图 8 短路保护电路

图 9 过温保护电路

3 实验结果

基于以上的设计原则和电路实现，我们制出了

样机。通过严格的实验测试，变换器的输出完全达

到要求。电压从 0-60V 可调，电流 从 0-20A 可调，

输出电压纹波也在要求之内。短路保护，过压保护，

限流及过温保护等功能也得以实现，并且通过了严

格的拷机实验。 4 结论

本文采用 SG3525 构成了一款 1000W 的半桥

变换器，并给除了各种功能的实现电路。该变换

器可用于单独供电的恒压电源，实际工作中电路

性能稳定，工作安全可靠，并在实际应用中得到

检验。

[参考文献] [1] 杨旭，裴云庆，王兆安. 开关电源技术[M]. 北京：机械工

业出版社,2004. [2] 张占松，蔡宣三. 开关电源的原理与设计[M]. 北京：电子

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[3] Marty Brown(著).开关电源设计指南[M]. 徐德鸿,沈旭,杨成

林,周邓燕(译). 北京：机械工业出版社,2004.1 [4] 刘胜利.`现代高频开关电源实用技术[M]. 北京：电子工业

出版社, 2001.9

A half bridge converter based on SG3525

Xiang Dong, Yin Bin, Wang Haiguang

(Hehai University, Nanjing 210098)

Abstract: A novel half bridge converter based on SG3525 is Introduced in this paper. The main circuit is presented as well as each function circuit. And its feedback compensator is analyzed. At last, the experiment result is presented. Key words：SG3525；half bridge；converter；switch power supply