基于SG3525的开关电源设计

2．2 过流保护
如图3所示，过流保护是通过在电压输出端串接一个0．33 Ω／5W的精密电阻作为电流检测元件，再将其采样到的信号输送到线性光耦PC817中，假如流过采样电阻的电流过大，将导致光耦的发光二极管导通，进而使光耦输送给SG3525的脚10一个高电平，使得其11脚和14脚输出的PWM波立即消失，开关管停止工作，变压器无输出，达到过流保护的目的。设计省去了传统的电流检测元件：电流互感器，采用线性光耦进行输入和输出的隔离，使电路结构简单可靠，降低了误报率。

2．3 变压器设计
2．3．1 最大磁通变化选择
对于大部分的铁氧体材料，磁感应强度在±0．2T范围内时，磁滞回线的变化可近似等于线性变化，如果超出了这个范围，铁氧体磁芯的磁滞回线就进入了弯曲部分，此时当开关管导通结束时，励磁电流将会增大，线圈损耗不可避免的会增大。但是对于大多数铁氧体来说，选择峰值磁感应强度为0．2 T仍然很危险，因为当供电电压或者负载快速变化时，如果误差反馈放大器在某些开关周期内变化没有这么快速的话，那么磁感应强度就会达到饱和值，进而损坏开关管，因此，选择峰值磁感应强度为0.16T。
2．3．2 磁芯选择
假设变压器效率为80％，窗口使用系数为0．4，当输入电压为最小值Vin(min)=10 V时，每个开关管在其半周期内的占空比最大，假设为0．8 T／2，则变压器的磁芯

式中，Bmax为最大磁感应强度；f为变压器工作频率；Ae为变压器磁芯的有效截面积；Ab为变压器磁芯的窗口面积；Dcma为绕线电流密度，取500圆密尔每有效值安培。
选取的磁芯材料为PC40，磁芯型号为EE42／21／20，该磁芯的有效截面积Ae=2.35cm2，窗口面积Ab=2.75cm2，代人上式得PD=620.4W，远大于设计目标500 W，所以选用该磁芯已经足够。
2．3．3 变压器匝数的选择
初级匝数NP可由法拉第定律得

式中，Vin(min)为输入电压的最小值；T为周期；Ae为磁芯有效截面积；△B为0．8 T／2时间内的磁通
变化。
取NP=2匝，次级绕组匝数

在变压器的绕制过程中，为减少漏感，要将初级绕组和次级绕组紧密耦合。
2．4 输出滤波器的设计
2．4．1 输出电感的设计
输出电感不允许进入不连续工作模式，否则反馈环对负载变化的调节性能将严重下降，于是

经过实验，取L0=4mH已经足够，上式中L0、V0和T的单位分别为H、V、和s；Idc(min)为最小输出电流；Io为额定输出电流，单位均为A。
2．4．2 输出电容的设计
输出电容C0的选择应满足最大输出纹波电压的要求，输出纹波电压由滤波电容的ESR的大小决定，纹波电压峰峰值Vr为

式中，dI是所选的电感电流纹波的峰峰值。
另外，对于铝电解电容，在很大容值及额定电压范围内，其R0C0的值基本不变，范围是50×10-6～80×10-6。因此C0可选为

假设Vr=V0／5 000，dI=2Io／10，代入数据得C0≈310 μF，实际当中选用的是330 μF／450 V的铝电解电容。

3 设计验证
参照以上分析所得到的参数设计了一款基于SG3525控制芯片的推挽式DC／DC直流升压变换器，经过测试，满载时，最大占空比接近0．5，电源效率为85％。图4和图5给出了电源正常工作时相关点的实测波形。