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SG3525调节占空比及脉宽

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  • 2020年09月20日
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SG3525的结构特性

SG3525脉宽调制控制器,不仅具有可调整的死区时间控制功能,而且还具有可编式软起动,脉冲控制封锁保护等功能。通过调节SG3525第6脚(RT)上的电流大小可以改变输出控制信号PWM的频率,调节第9脚(EAOUT)的电压可以改变输出脉宽,这些功能可以改善变频电源的动态性能和简化控制电路的设计。

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SG3525内部结构**

SG3525的内部结构见图1,由基准电压调整器、振荡器、误差放大器、比较器、锁存器、欠压锁定电路、闭锁控制电路、软起动电路、输出电路构成。

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欠压锁定功能**

基准电压调整器受15脚的外加直流电压VC的影响,当VC低于7V时,基准电压调整器的精度值就得不到保证,由于设置了欠压锁定电路,当出现欠电压时,欠压锁定功能使A端线由低电压上升为逻辑高电平经过或非门输出转化为P1=P2=ˉA+ˉB+ˉC+ˉD=0,SG3525的13脚输出为高电平,功率驱动电路输出至功率场效应管的控制脉冲消失,逆变器无电压输出。

系统的故障关闭功能**

集成控制器SG3525内部的T3晶体管基极经一电阻连接10引脚。过流保护环节检测到的故障信号使10脚为高电平,由于T3基极与A端线相连,故障信号产生的关闭过程与欠电压锁定过程类似。在电路中,过流保护环节还输出一个信号到与门的输入端,当出现过流信号时,检测环节输出一低电平信号到与门的输入端,使脉冲消失,与SG3525的故障关闭功能一起构成双重保护。

软起动功能**

软起动功能的实现主要由SG3525内部的晶体管T3和外接电容C3及锁存器来实现的。当出现欠压或者有过流故障时,A端线高电平传到T3晶体管基极,T3导通为8引脚外接电容C3提供放电的途径,C3经T3放电到零电压后,限制了比较器的PWM脉冲电压输出,电压上升为恒定的逻辑高电平,PWM高电平经PWM锁存器输出至D端线仍为恒定的逻辑高电平,C3电容重新充电之前,D端线的高电平不会发生变化,封锁输出。当故障消除后,A端线恢复为低电平正常值,T3截止,C3电容由50ΛA电流源缓慢充电,C3充电对PWM和D端线脉冲宽度产生影响,同时对P1和P2输出脉冲产生影响,其结果是使P1和P2脉冲由窄缓慢变宽,只有C3充电结束后,P1和P2的脉冲宽度才不受C3充电的影响。这种软起动方式,可使系统主回路电机及功率场效应管承受过大的冲击浪涌电流。

波形的产生及控制方式分析**

SG3525内部的锯齿波作为载波信号Ut,外加的给定信号Ug作为调制信号由9脚输入,载波信号Ut和给定信号Ug叠加用于确定脉宽调制波的初始占空比,可控制逆变器输出电压的大小和极性。Ug可正可负,由模拟或数字调节器的输出来控制,可构成闭环自动控制系统。集成控制器SG3525的输出侧采用推拉式电路可使关断速度加快。当11脚、14脚与12脚连接时,PWM脉冲由13脚输出,这样能够保证13脚的输出与锁存器的输出一致。SG3525内部的电压波形如图2所示,锯齿波与调制波的交点比较功能由比较器完成,当Ut》Ur时,比较器输出的PWM波形由逻辑低电平变为高电平,当Ut《Ur时,比较器输出的PWM波形由逻辑高电平变为低电平,为保证PWM波宽不至于太窄,用PWM锁存器锁存高电平值,并在CP脉冲下跳时对锁存器清零,以进行下一个比较点的锁存。

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延时回路**

在可逆变换器中,跨接在电源US两端的上、下两个功率场效应管交替工作,由于功率场效应管的关断要有一定的时间。如果在此期间另一个功率场效应管已经导通,则将造成上下两管直通,从而使电源正负极短路。为了避免发生这种情况,设置了由R、C电路构成的逻辑延时环节。保证在对一个管子发出关闭脉冲后,延时2Λs左右的时间后再发出对另一个管子的开通脉冲。如图3所示。

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Ua为SG3525的13脚输出占空比可调的脉冲波形(占空比调节范围不小于0.1~0.9),经过RC移相后,输出两组互为倒相、死区时间为4Λs左右的脉冲,经过驱动4只MOSFET管,其中VT1,VT4驱动信号相同,VT2,VT3驱动信号相同。

变频电源主电路中的单相整流桥与BooST斩波电路VT0和VD0结合,采用APFC控制技术对输入交流电进行有源功率因数校正的变换,形成高入端功率因数的整流器。逆变器电路采用MOSFET和辅助电路构成的H型桥式结构,通过PWM控制技术进行双极性变频变压变换形成串联谐振式逆变电源。变频电源控制器由单片机系统、SG3525和APFC校正电路以及隔离驱动等部分组成。

由霍尔电压传感器LEM1和霍尔电流传感器LEM2将负载电压和电流信号进行隔离转换,并由单片机通过A/D进行检测,作为闭环系统的反馈信号,单片机控制SG3525发出的PWM脉冲,来控制逆变器VT1,VT4和VT2,VT3轮流导通,从而控制逆变电压和逆变频率。其中VT1~VT4功率场效应管的型号为IRF840,开关频率为30MHz,VD1~VD4采用反相恢复时间较快的功率二极管50WF40F,主电路整流器二极管采用ZP6,反向的峰值电压为800V。

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