基于SG1525的PFM-PWM控制谐振DC／DC变换器

摘要：设计了基于SG1525宽温度工作范围的340 W LLC谐振DC／DC变换器。介绍了一种利用集成控制芯片SG1525来实现脉冲频率调制(PFM)-脉宽调制(PwM)控制的方法。为解决轻载或空载时LLC谐振变换器工作频率太高、损耗大的问题，提出了在轻载或空载时采用PWM控制的策略，并提出了实现电路。最后在340 W样机上进行了实验验证，证明了利用SG1525可以实现PFM控制和轻载时的PWM控制。该电路结构简单，参数设计灵活，且可以实现变频控制和PWM控制的无缝切换，很好地满足了宽温度要求。
关键词：变换器；参数设计；脉冲频率调制-脉宽调制

1 引言
LLC谐振变换器因其结构简单，输入电压范围宽，工作效率高，无需外加缓冲电路仅依靠自身的谐振特性即可实现初级开关管的零电压转换(ZVS)与次级整流二极管的零电流转换(ZCS)特性，以及磁件集成度较高，电磁干扰水平低等优点在分布式电源系统领域中得到广泛应用。军用环境下对电源变换器的体积重量和电磁干扰水平均有严格的要求，故LLC谐振变换器在军用条件下应具有良好的应用前景。经过分析研究，这里采用SG1525作为腔制芯片来实现调频控制。SG1525是一种性能优良、功能齐全、通用性强的单片集成PWM控制芯片，在开关电源中得到极其广泛的应用，其工作环境温度为：-55～150℃。通过对其外围电路的合理设计，使其实现PFM的功能，且在高压输入轻负载条件下自动进入PWM工作状态改善了该工作条件下的电源性能。

2 主电路拓扑结构及控制原理
2．1 主电路结构
由于输出电压较高，主电路采用次级倍压整流的对称半桥LLC谐振变换器，如图1所示。

LLC谐振变换器采用固定占空比，通过改变开关频率大小来调节输出电压的变频控制模式。相比传统的PWM控制，变频控制由于保持占空比固定更适用于输入电压范围较宽的场合。而且当系统进入闭环时随着输入电压的加大，频率增大，回路电流减小，使得开关管的通态损耗减少。不同频率下变换器的工作性能各不相同。在LLC谐振变换器中，由于该谐振网络非单一的LC构成，固存在不同的特征谐振频率。当变压器向次级传递能量时，其初级电压被输出电压箝位，谐振槽路中只有Lr和Cr发生谐振，其谐振频率为串联谐振频率，其表达式为：