逆变器IC-KA3525工作原理(新).docx

逆变器专用IC KA3525工作原理1.1 PWM控制芯片KA3525功能简介随着电能变换技术的发展，功率 MOSFET 在开关变换器中开始广泛使用，为此美国硅 通用半导体公司(Silicon General)推出 KA3525KA3525是用于驱动 N 沟道功率 MOSFET其产品一推出就受到广泛好评KA3525系列PWM控制器分军品、工业品、 民品三个等级下面我们对KA3525特点、引脚功能、电气参数、工作原理以及典型应 用进行介绍KA3525是电流控制型PWM控制器，所谓电流控制型脉宽调制器是按照接反馈电流来 调节脉宽的在脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器输出 信号进行比较，从而调节占空比使输出的电感峰值电流跟随误差电压变化而变化由于 结构上有电压环和电流环双环系统，因此，无论开关电源的电压调整率、负载调整率和 瞬态响应特性都有提高，是目前比较理想的新型控制器1.1.1 KA3525 引脚功能及特点简介其原理图如图4.13下：I. Inv.input （引脚1）：误差放大器反向输入端在闭环系统中，该引脚接反馈信号在开环系 统中，该端与补偿信号输入端（引脚9）相连，可构成跟随器。

2.Noninv.input（引脚2）：误差放大器同向输入端在闭环系统和开环系统中，该端接给定信 号根据需要，在该端与补偿信号输入端（引脚9）之间接入不同类型的反馈网络，可以构 成比例、比例积分和积分等类型的调节器3.Sync（引脚3）：振荡器外接同步信号输入端该端接外部同步脉冲信号可实现与外电路同 步4.0SC.0utput（引脚4）：振荡器输出端5. CT（引脚5）：振荡器定时电容接入端6. RT （引脚6）：振荡器定时电阻接入端7. Discharge（引脚7）：振荡器放电端该端与引脚5之间外接一只放电电阻，构成放电回路 8.Soft-Start（引脚8）：软启动电容接入端该端通常接一只5的软启动电容9.Compensation（引脚9）： PWM比较器补偿信号输入端在该端与引脚2之间接入不同类型 的反馈网络，可以构成比例、比例积分和积分等类型调节器10.Shutdown（引脚10）：外部关断信号输入端该端接高电平时控制器输出被禁止该端可 与保护电路相连，以实现故障保护II. 0utput A （引脚11）：输出端A引脚11和引脚14是两路互补输出端12. Ground（引脚12）：信号地。

13. Vc（引脚13）：输出级偏置电压接入端14.0utput B （引脚14）：输出端B引脚14和引脚11是两路互补输出端15. Vcc （引脚15）：偏置电源接入端16. Vref（引脚16）：基准电源输出端该端可输出一温度稳定性极好的基准电压特点如下：（ 1）工作电压范围宽： 8—35V2） 5.1（1 1.0%） V微调基准电源3） 振荡器工作频率范围宽：100Hz-—400KH z.（4） 具有振荡器外部同步功能5） 死区时间可调6） 内置软启动电路7） 具有输入欠电压锁定功能8） 具有PWM琐存功能，禁止多脉冲 9）逐个脉冲关断10）双路输出（灌电流/拉电流）：mA（峰值）1.1.2 KA3525的工作原理KA3525内置了 5.1V精密基准电源，微调至1.0%，在误差放大器共模输入电压范围内，无 须外接分压电组KA3525还增加了同步功能，可以工作在主从模式，也可以与外部系统时 钟信号同步，为设计提供了极大的灵活性在CT引脚和Discharge引脚之间加入一个电阻 就可以实现对死区时间的调节功能由于KA3525内部集成了软启动电路，因此只需要一个 外接定时电容KA3525的软启动接入端（引脚8）上通常接一个5的软启动电容。

上电过程中，由于电容 两端的电压不能突变，因此与软启动电容接入端相连的 PWM 比较器反向输入端处于低电 平，PWM比较器输出高电平此时，PWM琐存器的输出也为高电平，该高电平通过两个 或非门加到输出晶体管上，使之无法导通只有软启动电容充电至其上的电压使引脚8处于 高电平时，KA3525才开始工作由于实际中，基准电压通常是接在误差放大器的同相输入 端上，而输出电压的采样电压则加在误差放大器的反相输入端上当输出电压因输入电压的 升高或负载的变化而升高时，误差放大器的输出将减小，这将导致 PWM 比较器输出为正的 时间变长，PWM琐存器输出高电平的时间也变长，因此输出晶体管的导通时间将最终变短, 从而使输出电压回落到额定值，实现了稳态反之亦然外接关断信号对输出级和软启动电路都起作用当Shutdown （引脚10）上的信号为高电平 时，PWM琐存器将立即动作，禁止KA3525的输出，同时，软启动电容将开始放电如果 该高电平持续，软启动电容将充分放电，直到关断信号结束，才重新进入软启动过程注意， Shutdown 引脚不能悬空，应通过接地电阻可靠接地，以防止外部干扰信号耦合而影响 KA3525 的正常工作。

欠电压锁定功能同样作用于输出级和软启动电路如果输入电压过低，在KA3525的输出被 关断同时，软启动电容将开始放电此外，KA3525还具有以下功能，即无论因为什么原因造成PWM脉冲中止，输出都将被中 止，直到下一个时钟信号到来，PWM琐存器才被复位1.1.3 KA3524 与 KA3524 主要区别作为KA3524的增强版本，KA3525在以下方面进行了改进1增加欠电压锁定电路当KA3525输入电压低于8V时，控制器内部电路锁定，除基准电 源和一些必要电路之外的所有电路停止工作，此时控制器消耗的电流极小2增加了软启动电路引脚8为软启动控制端，该端可外接软启动电容软启动电容由KA3525 内部50 的恒流源进行充电3提高了基准电源的精度KA3525中基准电源的精度提高了 1%,而KA3524中基准电源的 精度只有 8%4去除了限流比较器KA3525去除了 KA3524中的限流比较器，改由外部关断信号输入端 （引脚 10）来实现限流功能，同时还具有逐个脉冲关断和直流输出电流限幅功能实际使 用中，一般在引脚10上接电流检测信号，如果过电流检测信号维持时间较长，软启动电容 将被放电5 PWM比较器的反向输入端增加至两个。

在KA3524中，误差放大器输出端、限流比较器 输出端和外部关断信号输入电路共用PWM比较器的反向输入端在KA3525中对此进行了 改进，使误差放大器输出端和外部关断信号输入电路分别送至PWM比较器的一个反向输入 端这样做的好处在于，避免了误差放大器和外部关断信号输入电路之间相互影响，有利于 误差放大器和补偿网络工作精度提高6增加了 PWM琐存器为了使关断电路更可靠的工作，KA3525在其内部增加了 PWM琐 存器PWM比较器输出信号首先送至PWM琐存器，琐存器由关断电路置位，由振荡器输 出时间脉冲复位当关断电路工作时，即使过电流信号立即消失，琐存器也可以维持一个周 期的关断控制，直到下一周期时钟信号使琐存器复位为止同时，由于PWM琐存器对PWM 比较器的置位信号进行琐存，误差放大器上的噪声信号、振铃及其他信号在此过程中都被消 除了只有在下一个时钟周期才能重新复位，可靠性大大提高7振荡器增加了同步端和放电端KA3524中的振荡器只有CT和RT两个引脚，其充电和 放电回路是相同的在KA3525中的振荡器除了 CT和RT两个引脚外，又增加了一个同步 端（引脚3）和一个放电端（引脚7）RT的阻值决定了内部恒流源对CT充电电流的大小， 而CT的放电则由引脚5和引脚7之间的外接电阻决定。

将充电回路和放电回路分开，有利 于通过引脚5和引脚7之间的外接电阻来调节死区时间这样KA3525的震荡频率由下式进 行计算：FOSC=1/[（0.7*RT+RD）*CT]同步端（引脚3）主要用于多只KA3525之间的外部同步，同步脉冲的频率应比震荡频率FOSC略低一些8改进了输出级的结构KA3525对KA3524输出级进行了改进，以适应功率MOS-FET的 需要，其末级采用了推挽式电路，关断速度更快KA3525的输出级采用图腾柱式结构，其灌电流/拉电流能力超过200mA在单端变换器应用中，KA3525的两个输出端应接地，如图4.14+ Vzupply oVT1IIIR11214 -O1 4. 14单端娈棧器输出结构示意圈当输出晶体管开通时，R1上会有电流流过，R1上的压降将使VT1导通因此VT1是在 KA3525内部的输出晶体管导通时间内导通的，因此其开关频率等于KA3525内部振荡器的 频率当采用推挽式输出时，应采用如下结构，如图4.15VT1和VT2分别由KA3525的输出端A和输出端B输出的正向驱动电流驱动电阻R2和 R3是限流电阻，是为了防止注入VT1和VT2的正向基极电流超出控制器所允许的输出电流。

C1和C2是加速电容，起到加速VT1和VT2导通的作用由于KA3525的输出驱动电路是低阻抗的，而功率MOSFET的输入阻抗很高，因此输出端 A 和输出端 B 与 VT1 和 VT2 栅极之间无须串接限流电阻和加速电容，就可以直接推动功率 MOSFET，如图 4.16分别直接接到 KA3525 的两个输出端上，则在死区时间内可以实现变压器的自动复位，如图。