1引言

在中小容量變頻電源的設(shè)計中，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應用于交流電機調(diào)速、UpS電源以及其他需要pWM脈沖的領(lǐng)域。其外圍電路可對串聯(lián)諧振式逆變電源進行多功能控制，實現(xiàn)H橋式MOSFET脈寬調(diào)制pWM信號的生成和逆變電源的保護功能，以及變頻電源工作過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)時間控制功能，而且還具有可編式軟起動，脈沖控制封鎖保護等功能。通過調(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態(tài)性能和簡化控制電路的設(shè)計。

2.1pWM-SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)

SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1，由基準電壓調(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、軟起動電路、輸出電路構(gòu)成

2.2欠壓鎖定功能

基準電壓調(diào)整器受15腳的外加直流電壓VC的影響，當VC低于7V時，基準電壓調(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，當出現(xiàn)欠電壓時，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)動電路輸出至功率場效應管的控制脈沖消失，逆變器無電壓輸出。

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。過流保護環(huán)節(jié)檢測到的故障信號使10腳為高電平，由于T3基極與A端線相連，故障信號產(chǎn)生的關(guān)閉過程與欠電壓鎖定過程類似。在電路中，過流保護環(huán)節(jié)還輸出一個信號到與門的輸入端，當出現(xiàn)過流信號時，檢測環(huán)節(jié)輸出一低電平信號到與門的輸入端，使脈沖消失，與SG3525的故障關(guān)閉功能一起構(gòu)成雙重保護。

2.4軟起動功能

軟起動功能的實現(xiàn)主要由SG3525內(nèi)部的晶體管T3和外接電容C3及鎖存器來實現(xiàn)的。當出現(xiàn)欠壓或者有過流故障時，A端線高電平傳到T3晶體管基極，T3導通為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端線的高電平不會發(fā)生變化，封鎖輸出。當故障消除后，A端線恢復為低電平正常值，T3截止，C3電容由50ΛA電流源緩慢充電，C3充電對pWM和D端線脈沖寬度產(chǎn)生影響，同時對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。這種軟起動方式，可使系統(tǒng)主回路電機及功率場效應管承受過大的沖擊浪涌電流。

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Ut，外加的給定信號Ug作為調(diào)制信號由9腳輸入，載波信號Ut和給定信號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，由模擬或數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出來控制，可構(gòu)成閉環(huán)自動控制系統(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11腳、14腳與12腳連接時，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)制波的交點比較功能由比較器完成，當Ut》Ur時，比較器輸出的pWM波形由邏輯低電平變?yōu)楦唠娖?，當Ut《Ur時，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脈沖下跳時對鎖存器清零，以進行下一個比較點的鎖存

2.6延時回路

在可逆變換器中，跨接在電源US兩端的上、下兩個功率場效應管交替工作，由于功率場效應管的關(guān)斷要有一定的時間。如果在此期間另一個功率場效應管已經(jīng)導通，則將造成上下兩管直通，從而使電源正負極短路。為了避免發(fā)生這種情況，設(shè)置了由R、C電路構(gòu)成的邏輯延時環(huán)節(jié)。保證在對一個管子發(fā)出關(guān)閉脈沖后，延時2Λs左右的時間后再發(fā)出對另一個管子的開通脈沖。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RC移相后，輸出兩組互為倒相、死區(qū)時間為4Λs左右的脈沖，經(jīng)過驅(qū)動4只MOSFET管，其中VT1，VT4驅(qū)動信號相同，VT2，VT3驅(qū)動信號相同。

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)對輸入交流電進行有源功率因數(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pWM控制技術(shù)進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系統(tǒng)、SG3525和ApFC校正電路以及隔離驅(qū)動等部分組成。由霍爾電壓傳感器LEM1和霍爾電流傳感器LEM2將負載電壓和電流信號進行隔離轉(zhuǎn)換，并由單片機通過AöD進行檢測，作為閉環(huán)系統(tǒng)的反饋信號，單片機控制SG3525發(fā)出的pWM脈沖，來控制逆變器VT1，VT4和VT2，VT3輪流導通，從而控制逆變電壓和逆變頻率。其中VT1～VT4功率場效應管的型號為IRF840，開關(guān)頻率為30MHz，VD1～VD4采用反相恢復時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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