基于SG1525的PFM-PWM控制諧振DC／DC變換器

摘要：設計了基于SG1525寬溫度工作范圍的340 W LLC諧振DC／DC變換器。介紹了一種利用集成控制芯片SG1525來(lái)實(shí)現脈沖頻率調制(PFM)-脈寬調制(PwM)控制的方法。為解決輕載或空載時(shí)LLC諧振變換器工作頻率太高、損耗大的問(wèn)題，提出了在輕載或空載時(shí)采用PWM控制的策略，并提出了實(shí)現電路。最后在340 W樣機上進(jìn)行了實(shí)驗驗證，證明了利用SG1525可以實(shí)現PFM控制和輕載時(shí)的PWM控制。該電路結構簡(jiǎn)單，參數設計靈活，且可以實(shí)現變頻控制和PWM控制的無(wú)縫切換，很好地滿(mǎn)足了寬溫度要求。
關(guān)鍵詞：變換器；參數設計；脈沖頻率調制-脈寬調制

1 引言
LLC諧振變換器因其結構簡(jiǎn)單，輸入電壓范圍寬，工作效率高，無(wú)需外加緩沖電路僅依靠自身的諧振特性即可實(shí)現初級開(kāi)關(guān)管的零電壓轉換(ZVS)與次級整流二極管的零電流轉換(ZCS)特性，以及磁件集成度較高，電磁干擾水平低等優(yōu)點(diǎn)在分布式電源系統領(lǐng)域中得到廣泛應用。軍用環(huán)境下對電源變換器的體積重量和電磁干擾水平均有嚴格的要求，故LLC諧振變換器在軍用條件下應具有良好的應用前景。經(jīng)過(guò)分析研究，這里采用SG1525作為腔制芯片來(lái)實(shí)現調頻控制。SG1525是一種性能優(yōu)良、功能齊全、通用性強的單片集成PWM控制芯片，在開(kāi)關(guān)電源中得到極其廣泛的應用，其工作環(huán)境溫度為：-55～150℃。通過(guò)對其外圍電路的合理設計，使其實(shí)現PFM的功能，且在高壓輸入輕負載條件下自動(dòng)進(jìn)入PWM工作狀態(tài)改善了該工作條件下的電源性能。

2 主電路拓撲結構及控制原理
2．1 主電路結構
由于輸出電壓較高，主電路采用次級倍壓整流的對稱(chēng)半橋LLC諧振變換器，如圖1所示。

LLC諧振變換器采用固定占空比，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)頻率大小來(lái)調節輸出電壓的變頻控制模式。相比傳統的PWM控制，變頻控制由于保持占空比固定更適用于輸入電壓范圍較寬的場(chǎng)合。而且當系統進(jìn)入閉環(huán)時(shí)隨著(zhù)輸入電壓的加大，頻率增大，回路電流減小，使得開(kāi)關(guān)管的通態(tài)損耗減少。不同頻率下變換器的工作性能各不相同。在LLC諧振變換器中，由于該諧振網(wǎng)絡(luò )非單一的LC構成，固存在不同的特征諧振頻率。當變壓器向次級傳遞能量時(shí)，其初級電壓被輸出電壓箝位，諧振槽路中只有Lr和Cr發(fā)生諧振，其諧振頻率為串聯(lián)諧振頻率，其表達式為：