基于SG1525的PFM-PWM控制谐振DC／DC变换器

当由于某种原因(如负载变小或输入电压变高)引起输出电压变高时，Ui变小，ud输入到变频时钟脉冲产生电路中，它与振荡器产生的锯齿波相比较交截产生一个较高频率的窄脉冲T。T经过整形后，生成一个较高频率的窄脉冲clock。由于该频率高于SG1525原先设置的振荡频率，故该窄脉冲送到SG1525的脚3后使其内部振荡器保持同步工作，窄脉冲到来时振荡器立即被复位，即把锯齿波提前拉低，然后进入下一个振荡周期，相当于振荡频率保持与脚3脉冲同步，因此振荡器频率提高。锯齿波的峰值为Ui，由于SG1525脚9电压也为Ui，所以经过SG1525内部比较器交割后始终可得到最大占空比的控制信号，实现PFM控制。PFM控制过程如图5所示。

由图5可知，不同的Ui会通过变频时钟脉冲生成电路产生不同频率的时钟clock脉冲，此时钟clock脉冲控制振荡器的复位，从而产生占空比趋向于0．5的变频输出脉冲，且不同的Ui对应于不同的频率输出时钟clock脉冲，Ui与输出脉冲的频率具有对应关系。通过自动调节Ui可实现变频控制最终实现输出电压的稳定控制。综上所述，SG1525可以实现PFM控制模式。
2．2．2 SG1525的控制原理
在电路实际工作中，当输出轻载或者空载时，Uo为稳定输出电压，所需的开关频率会很大，一方面会增大轻载空载时的损耗，另一方面SG1525能工作的最大振荡频率也有限制(400 kHz)，因此必须解决在空载或者轻载工作条件下Uo的稳定控制问题。这里采用的SG1525在轻载或空载时采用PWM控制模式。对图4中的控制电路进行改进设计，添加一个取较大值的电路，设置一个电压阈值即可实现变换器的PFM模式与PWM模式的切换，该控制策略的原理图如图6所示。随着负载的减小，Uo会升高，ud变小，开关频率会升高使Uo稳定，当Ui进一步减小时，Uref2是PFM输出工作模式与PWM输出工作模式的分界点，此时也是变换器PFM与PWM控制模式的临界点，当Ui继续减小，UiUref2时，这时经过取较大值电路，进入变频脉冲产生电路的电压值为Uref2，保持不变，从而使工作频率也保持不变，工作在希望的最大工作频率保持不变。而输入到SG1525脚2同相端的电压信号值即脚9的电压仍为Ui，这样输出脉冲的占空比由Ui来自动调节，此时就实现了PWM工作模式，控制电路PFM模式切换成PWM模式主要波形图如图7所示。谐振变换器在轻载或者空载工作时采用PWM控制的优点：变换器在PWM控制下工作时，反馈电压能很好地反映负载的变化，能够很好的地调节输出电压。

3 实验结果
DC／DC变换器工程样机主要技术指标为：输入直流电压(270±30)V，输出直流电压340 V，额定功率340 W，工作效率大于90％。具体参数如下：fr=130 kHz，并联谐振频率70 kHz，匝比n=1，Lm=197μH，Lr=55μH，Cr=33nF。

图8a为输出满载340 W时的开关管电压波形和谐振电感电流波形，图8b为输出1．5 W(轻载)时的开关管电压波形和谐振电流波形。空载和轻载时均能保持输出电压的稳定工作。

4 结论
提出一种简单可行的利用SG1525实现变频控制和轻载时PWM控制的方法，并通过实验验证了理论分析的正确性，设计的LLC谐振变换器电路结构简单，工作可靠，可满足宽温电源要求。