電機控制集成電路的選用第十一講PWM大規(guī)模集成電路HEF4752V的應(yīng)用

1、技術(shù)講座TECHN I CAL L ECTURE電機控制集成電路的選用第十一講PWM 大規(guī)模集成電路H EF 4752V 的應(yīng)用吳紅星1,鄒繼明1,王悅2(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué),黑龍江哈爾濱150001摘要:敘述了用于逆變器交流電動機調(diào)速系統(tǒng)的P WM 大規(guī)模集成電路H EF 4752V 工作特點以及典型應(yīng)用,在應(yīng)用中的注意事項。關(guān)鍵詞:交流調(diào)速;逆變橋;雙緣調(diào)制中圖分類號:TM 382文獻標識碼:C 文章編號:1001-6848(200101-0044-02收稿日期:2000-01-081概述目前,在市場上出售的交流調(diào)速集成電路主要有兩種類型:產(chǎn)生逆變器驅(qū)動脈沖的集成電路和把主電路的功率期間和

2、外圍電路集成在一起的模塊。M EF 4752V 在交流調(diào)速方面有廣泛的應(yīng)用,它產(chǎn)生的是PWM 信號,其價格適中,結(jié)構(gòu)簡單,性能較好。2H EF 4752V 的引腳說明H EF 4752V 的引腳為28個引腳,它有12個逆變器驅(qū)動輸出,3個控制輸出,4個時鐘輸入,7個控制輸入。表1說明了芯片的引腳編號及意義。表1H EF 4752V 引腳說明引腳編號說明2,3,8,9,21,22OBM i ,ORM i ,O Y Mi分別為R 、B 、Y 相1,27,10,11,19,20OBC i ,ORC i ,O YC i各相的換相7K 控制B 相輸入信號24L 控制Y 相輸入信號25I控制R 相輸入信號

3、18CSP 電流采樣脈沖26VAV 平均電壓5C W 控制譯碼器信號12FCT 頻率時鐘17V CT 電壓時鐘4RCT 最高開關(guān)頻率基準時鐘6OCT 輸出延遲時鐘13,15,16A 、B 、C 試驗電路輸入23R SYNR 相同步信號H EF 4752V 內(nèi)部由3個計數(shù)器、1個譯碼器、3個輸出和1個試驗線路組成,試驗線路在使用過程中不起作用。3個輸出口分別對應(yīng)逆變器的R 、Y 、B 三相,每個輸出口有4個輸出,2個主輸出,用于觸發(fā)逆變電路中的換相晶閘管?；ユi延遲間隔長短有輸入時鐘O CT 和K 控制;上下主輸出的切換由內(nèi)部產(chǎn)生的控制信號控制,這個控制信號是從調(diào)制后的載波脈沖得到的,這就需要知道

4、載波脈沖頻率和相應(yīng)的調(diào)制值。計數(shù)器FCT 、RCT 分別決定了輸出頻率和頻率比,從而決定了載波頻率。計數(shù)器V CT 決定了相應(yīng)的調(diào)制寬度,從而決定了譯碼器對應(yīng)的值。3H EF 4752V 功能說明控制輸入信號I 、K 、L 是由0、1組成。輸入I 的功能決定逆變器輸出用于晶體管模式還是用于晶閘管模式。在晶體管模式下,逆變器每相中的上下主開關(guān)元件被交替導(dǎo)通,中間夾有互鎖推遲間隔;輸入L 用來控制起動 停止,在晶體管模式下,L 置低電平時,所有主輸出和換相輸出封鎖,當(dāng)L 置高電位時,產(chǎn)生的輸出信號的內(nèi)部電路繼續(xù)運行。在晶閘管模式下,輸入K 的邏輯電平的O CT 時鐘輸入的頻率控制主輸出觸發(fā)脈沖的頻

5、率。選擇互鎖推遲間隔的長短,以保證有足夠的換相時間或者為6晶閘管自換相電路設(shè)置最小脈沖寬度。在晶閘管模式下,置L 低電位,逆變橋中的3個下開關(guān)元件被連續(xù)的觸發(fā),而上開關(guān)元件的觸發(fā)信號被封鎖。圖1表示了對于晶體管模式典型的輸出波形。相序輸入C W 用于控制電動機的旋轉(zhuǎn)方向:低電平時,相序R 、B 、Y ;高電平時,相序R 、Y 、B 。集成電路中共有4個時鐘輸入,用來控制輸出波形。時鐘輸入FCT 控制逆變輸出f OU T ,從而控制電機的轉(zhuǎn)速。在系統(tǒng)運行期間允許停止FCT 時鐘輸入,它與輸入I 的狀態(tài)無關(guān)。f FCT 與f OU T 的關(guān)系由式(1決定:44微電機2001年第34卷第1期(總第1

6、18期 圖1晶體管模式下R 相典型輸出波形fFCT=3360f OU T (14H EF 4752V 典型應(yīng)用電路圖圖2表示了一個用H EF 4752V 集成電路組成的PWM 交流電動機控制系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中從逆變器輸出的三相R 、Y 、B 波形由正弦調(diào)寬的脈沖組成,每一個脈沖被雙緣調(diào)制,結(jié)果在輸出的任意兩相間形成了正弦變化的平均電壓。圖3說明了載波脈沖雙緣調(diào)制波形,載波脈沖的兩邊緣各用一個可變的時間間隔調(diào)制,這里值正比于sin a ,a 是未被調(diào)制時的邊緣角位置,頻率比為n 的調(diào)制要求總有2n 個值。通過開、閉逆變器的每一相上、 下開關(guān)元件實現(xiàn)輸出波形的調(diào)制。閉合上開關(guān)元件輸出一個低電平。圖

7、2用H EF 4752V 產(chǎn)生P WM 驅(qū)動交流電機典型應(yīng)用框圖PWM 集成電路的基本功能就是提供3對互補的輸出驅(qū)動波形,去驅(qū)動6個元件組成的逆變橋,以產(chǎn)生對稱的三相輸出。PWM 波形通過功率放大電路,進行功率放大,有時也需要隔離電路對信號進行隔離。H EF 4752V 能在頻率從4H z 到71H z 的范圍內(nèi)充分控制逆變器的開關(guān)頻率在675H z 到1070H z 的范圍內(nèi),但是輸出頻率超過71H z 時,開關(guān)頻率超過1070H z 直到過調(diào)制發(fā)生。過調(diào)制意味著相鄰的被調(diào)寬脈沖發(fā)生合并,從降低開關(guān)頻率, 直到得到一個方波輸出。在實際應(yīng)用中,輸出頻率的上限被電動機的額定值、逆變器的設(shè)計以及集

8、成線路的性能所限制。圖3雙緣調(diào)制波形5使用H EF 4752V 注意事項(1為了使H EF 4752V 能正常工作,對頻率比fFCTf V CT ,以及fFCT有一定的限制。(2如果輸入信號L 用在晶閘管模式中,注意確保開關(guān)緣“干凈”。例如,在置低電平時,如果發(fā)生開關(guān)反彈,就有可能導(dǎo)致一個或多個M 1導(dǎo)通,而不是所有的M 2導(dǎo)通。(3為了安全運行,在合閘通電時需要一個初始化過程。在這個期間,晶閘管觸發(fā)電路,晶體管驅(qū)動線路被封鎖,正確的時鐘和輸入條件被建立。(4要確保最小脈沖寬度,脈沖寬度等于或小于互鎖推遲間隔,相應(yīng)的主輸出縮短為一個窄脈沖,它的寬度等于1 f OU T 。(待續(xù)作者簡介:吳紅星(1975,男,助研,主要從事電機驅(qū)動及電動車驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究。(上接第43頁壓焊質(zhì)量保證的一部分。良好的質(zhì)量保證,仍有待于全面的質(zhì)量控