基于SG3525电压调节芯片的PWM Buck三电平变换器

频率较高时，一般要将控制电路与主电路隔离。所以，本文采用隔离变压器来实现隔离。MC34152的输出经一隔直电容后直接可以输入到隔离变压器的原边。

　　本文所设计的驱动电路简单可行，驱动波形比较理想：有快速的上升沿，并有一定的过冲，以加速开通，减小了开通损耗；同时，有反偏截止电压，提供了足够的反相门极驱动，减小了下降时间。

　　2.3 基于SG3525的PWMBuck三电平变换器

　　基于SG3525的PWMBuck三电平变换器的系统框图如图5所示。

图5 基于SG3525的PWMBuck三电平变换器

　　3 实验结果和分析

　　为验证基于SG3525的PWM Buck三电平变换器的控制可行性，选择合适的器件参数对电路进行了实验验证。输入电压为DC90～180V，输出电压为DC48V，额定输出电流为4A，开关频率为50kHz。

　　图6所示的即为基于SG3525的PWM Buck三电平变换器的实验波形。

(a)ch1－死区波形；ch2－vgs1；ch3－vgs2

(b)ch4－vcd；ch2－vgs1；ch1－vds1

(c)ch1－vds2；ch2－vgs2；ch3－vab；ch4－vds1

(d)ch1－Io；ch2－Vo

图6 PWM Buck三电平变换器实验结果

　　从图6中可以看出，采用SG3525来实现PWM Buck三电平变换器的控制是可行的。

　　图6(a)中，SG3525的两路输出vgs1及vgs2的最大占空比约为48.5％。死区时间可以根据电路需要任意调节。在PWM Buck三电平变换器中，开关频率为50kHz，从图中可以看出驱动信号的频率即为所需。要实现对驱动信号频率的调节也变得非常简单，只需要调节SG3525的振荡器频率即可。

　　图6(b)中，输入电压Vin为DC120V，恒流电子Io负载为4A。vcd为隔直电容Cb两端的电压波形，其平均值为Vin/2，即为输入电压的一半。实验中，vcd的波形有微小的尖峰。这是由开关管S2的开通和关断所引起的。vgs1为开关管S1的驱动波形。vds1为开关管S1工作时的漏源极电压波形，开通及关断时刻没有大的尖峰，对开关管而言是比较理想的波形。

　　图6(c)中，输入电压Vin为DC 120V，恒流电子负载Io为4A。由vds1和vds2的波形可以明显看出两个开关管的工作情况：开关管S1和S2互补导通，而且有共同关断的时段，此间由二极管D1和D2续流，很好地验证了本文中所分析的4个模态的工作情况。vgs2即为开关管S2的驱动波形。vab为三电平波形，可见其频率为开关频率的2倍。从而大大减小了滤波元件的大小。文献[3][4]详细分析了一类零电压零电流开关复合式全桥三电平DC/DC变换器，该变换器的输出整流电压高频交流分量很小，可以减小输出滤波器，改善变换器的动态性能；同时其输入电流脉动很小，可以减小输入滤波器。文献[1]详细论述了Buck三电平变换器和传统的Buck变换器中滤波器的参数设计的分析和比较。

　　图6(d)中，输入电压为DC 120V。图中示意了恒流电子负载Io从2A跳变到4A时，输出电压Vo的瞬态响应曲线。可以看出该PWM Buck三电平变换器电路的抗负载扰动能力比较强，可以较快地稳定在额定输出的电压值Vo=48V上。

　　4 结语

　　本文首先简要论述了三电平变换器拓扑的推导过程；接着介绍了Buck三电平变换器的主电路拓扑及其在占空比小于50％时的4个工作模态。详细分析了如何基于电压调节芯片SG3525来实现PWM Buck三电平变换器的控制。最后用实验证明了基于SG3525来实现对PWM Buck三电平变换器的控制是行之有效的，可以大大减小由分立元件实现所带来的三电平波形不对称的问题，方法简单。同样，基于SG3525的电压控制方法可以推广到其它非隔离型的PWM三电平变换器中。