1引言

在中小容量變頻電源的設(shè)計(jì)中，采用自關(guān)斷器件的脈寬調(diào)制系統(tǒng)比非自關(guān)斷器件的相控系統(tǒng)具有更多的優(yōu)越性。第二代脈寬調(diào)制器SG3525應(yīng)用于交流電機(jī)調(diào)速、UpS電源以及其他需要pWM脈沖的領(lǐng)域。其外圍電路可對(duì)串聯(lián)諧振式逆變電源進(jìn)行多功能控制，實(shí)現(xiàn)H橋式MOSFET脈寬調(diào)制pWM信號(hào)的生成和逆變電源的保護(hù)功能，以及變頻電源工作過(guò)程中諧振頻率的跟蹤控制。

2pWM2SG3525的結(jié)構(gòu)特性

SG3525脈寬調(diào)制控制器，不僅具有可調(diào)整的死區(qū)時(shí)間控制功能，而且還具有可編式軟起動(dòng)，脈沖控制封鎖保護(hù)等功能。通過(guò)調(diào)節(jié)SG3525第6腳（RT）上的電流大小可以改變輸出控制信號(hào)pWM的頻率，調(diào)節(jié)第9腳（EAOUT）的電壓可以改變輸出脈寬，這些功能可以改善變頻電源的動(dòng)態(tài)性能和簡(jiǎn)化控制電路的設(shè)計(jì)。

2.1pWM-SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，由基準(zhǔn)電壓調(diào)整器、振蕩器、誤差放大器、比較器、鎖存器、欠壓鎖定電路、閉鎖控制電路、軟起動(dòng)電路、輸出電路構(gòu)成

2.2欠壓鎖定功能

基準(zhǔn)電壓調(diào)整器受15腳的外加直流電壓VC的影響，當(dāng)VC低于7V時(shí)，基準(zhǔn)電壓調(diào)整器的精度值就得不到保證，由于設(shè)置了欠壓鎖定電路，當(dāng)出現(xiàn)欠電壓時(shí)，欠壓鎖定功能使A端線由低電壓上升為邏輯高電平經(jīng)過(guò)或非門輸出轉(zhuǎn)化為p1=p2=ˉA+ˉB+ˉC+ˉD=0，SG3525的13腳輸出為高電平，功率驅(qū)動(dòng)電路輸出至功率場(chǎng)效應(yīng)管的控制脈沖消失，逆變器無(wú)電壓輸出。

2.3系統(tǒng)的故障關(guān)閉功能

集成控制器SG3525內(nèi)部的T3晶體管基極經(jīng)一電阻連接10引腳。過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)檢測(cè)到的故障信號(hào)使10腳為高電平，由于T3基極與A端線相連，故障信號(hào)產(chǎn)生的關(guān)閉過(guò)程與欠電壓鎖定過(guò)程類似。在電路中，過(guò)流保護(hù)環(huán)節(jié)還輸出一個(gè)信號(hào)到與門的輸入端，當(dāng)出現(xiàn)過(guò)流信號(hào)時(shí)，檢測(cè)環(huán)節(jié)輸出一低電平信號(hào)到與門的輸入端，使脈沖消失，與SG3525的故障關(guān)閉功能一起構(gòu)成雙重保護(hù)。

2.4軟起動(dòng)功能

軟起動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)主要由SG3525內(nèi)部的晶體管T3和外接電容C3及鎖存器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)出現(xiàn)欠壓或者有過(guò)流故障時(shí)，A端線高電平傳到T3晶體管基極，T3導(dǎo)通為8引腳外接電容C3提供放電的途徑，C3經(jīng)T3放電到零電壓后，限制了比較器的pWM脈沖電壓輸出，電壓上升為恒定的邏輯高電平，pWM高電平經(jīng)pWM鎖存器輸出至D端線仍為恒定的邏輯高電平，C3電容重新充電之前，D端線的高電平不會(huì)發(fā)生變化，封鎖輸出。當(dāng)故障消除后，A端線恢復(fù)為低電平正常值，T3截止，C3電容由50ΛA電流源緩慢充電，C3充電對(duì)pWM和D端線脈沖寬度產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)p1和p2輸出脈沖產(chǎn)生影響，其結(jié)果是使p1和p2脈沖由窄緩慢變寬，只有C3充電結(jié)束后，p1和p2的脈沖寬度才不受C3充電的影響。這種軟起動(dòng)方式，可使系統(tǒng)主回路電機(jī)及功率場(chǎng)效應(yīng)管承受過(guò)大的沖擊浪涌電流。

2.5波形的產(chǎn)生及控制方式分析

SG3525內(nèi)部的鋸齒波作為載波信號(hào)Ut，外加的給定信號(hào)Ug作為調(diào)制信號(hào)由9腳輸入，載波信號(hào)Ut和給定信號(hào)Ug疊加用于確定脈寬調(diào)制波的初始占空比，可控制逆變器輸出電壓的大小和極性。Ug可正可負(fù)，由模擬或數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出來(lái)控制，可構(gòu)成閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)。集成控制器SG3525的輸出側(cè)采用推拉式電路可使關(guān)斷速度加快。當(dāng)11腳、14腳與12腳連接時(shí)，pWM脈沖由13腳輸出，這樣能夠保證13腳的輸出與鎖存器的輸出一致。SG3525內(nèi)部的電壓波形如圖2所示，鋸齒波與調(diào)制波的交點(diǎn)比較功能由比較器完成，當(dāng)Ut》Ur時(shí)，比較器輸出的pWM波形由邏輯低電平變?yōu)楦唠娖?，?dāng)Ut《Ur時(shí)，比較器輸出的pWM波形由邏輯高電平變?yōu)榈碗娖?，為保證pWM波寬不至于太窄，用pWM鎖存器鎖存高電平值，并在Cp脈沖下跳時(shí)對(duì)鎖存器清零，以進(jìn)行下一個(gè)比較點(diǎn)的鎖存

2.6延時(shí)回路

在可逆變換器中，跨接在電源US兩端的上、下兩個(gè)功率場(chǎng)效應(yīng)管交替工作，由于功率場(chǎng)效應(yīng)管的關(guān)斷要有一定的時(shí)間。如果在此期間另一個(gè)功率場(chǎng)效應(yīng)管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成上下兩管直通，從而使電源正負(fù)極短路。為了避免發(fā)生這種情況，設(shè)置了由R、C電路構(gòu)成的邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)。保證在對(duì)一個(gè)管子發(fā)出關(guān)閉脈沖后，延時(shí)2Λs左右的時(shí)間后再發(fā)出對(duì)另一個(gè)管子的開(kāi)通脈沖。如圖3所示，

Ua為SG3525的13腳輸出占空比可調(diào)的脈沖波形（占空比調(diào)節(jié)范圍不小于0.1～0.9），經(jīng)過(guò)RC移相后，輸出兩組互為倒相、死區(qū)時(shí)間為4Λs左右的脈沖，經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)4只MOSFET管，其中VT1，VT4驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，VT2，VT3驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同。

變頻電源主電路中的單相整流橋與Boost斬波電路VT0和VD0結(jié)合，采用ApFC控制技術(shù)對(duì)輸入交流電進(jìn)行有源功率因數(shù)校正的變換，形成高入端功率因數(shù)的整流器。逆變器電路采用MOSFET和輔助電路構(gòu)成的H型橋式結(jié)構(gòu)，通過(guò)pWM控制技術(shù)進(jìn)行雙極性變頻變壓變換形成串聯(lián)諧振式逆變電源。變頻電源控制器由單片機(jī)系統(tǒng)、SG3525和ApFC校正電路以及隔離驅(qū)動(dòng)等部分組成。由霍爾電壓傳感器LEM1和霍爾電流傳感器LEM2將負(fù)載電壓和電流信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換，并由單片機(jī)通過(guò)AöD進(jìn)行檢測(cè)，作為閉環(huán)系統(tǒng)的反饋信號(hào)，單片機(jī)控制SG3525發(fā)出的pWM脈沖，來(lái)控制逆變器VT1，VT4和VT2，VT3輪流導(dǎo)通，從而控制逆變電壓和逆變頻率。其中VT1～VT4功率場(chǎng)效應(yīng)管的型號(hào)為IRF840，開(kāi)關(guān)頻率為30MHz，VD1～VD4采用反相恢復(fù)時(shí)間較快的功率二極管50WF40F，主電路整流器二極管采用Zp6，反向的峰值電壓為800V。

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