基于SG3525斬控式單相交流調(diào)壓電路設(shè)計

目錄第1章概述21.1課題設(shè)計目的及意義21.2優(yōu)勢4第２章設(shè)計總體思路52.1系統(tǒng)總體方案確定52.2交流斬波調(diào)壓的根本原理9第3章主電路設(shè)計與分析113.1主要技術(shù)條件及要求113.2開關(guān)器件的選擇11開關(guān)管IGBT的選擇11續(xù)流二極管的選擇11具體參數(shù)計算123.3主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計133.5主電路保護設(shè)計14第4章控制及驅(qū)動電路設(shè)計164.1主控制芯片的詳細說明16芯片的選擇16芯片的詳細介紹164.1.3芯片的工作原理184.2驅(qū)動電路設(shè)計19第5章保護電路及設(shè)計215.1過零檢測及續(xù)流觸發(fā)電路215.2輸出限流電路225.3輸入過壓電路225.4結(jié)果分析23第6章總結(jié)與體會26附錄27參考文獻28第1章概述1.1課題設(shè)計目的及意義單相交流電源的應(yīng)用是非常廣泛的。比方在農(nóng)村、輕工業(yè)、家用電器等小功率傳動領(lǐng)域以及電力機車供電系統(tǒng)。對于單相交流電源，調(diào)壓和穩(wěn)壓是最為普遍的要求。目前能夠?qū)崿F(xiàn)這一要求的調(diào)壓器有下面三種：1)磁飽和式調(diào)壓器該調(diào)壓器通過控制主電路中電感的飽和程度，以改變電抗值以及其上的電壓，實現(xiàn)對輸出電壓的調(diào)節(jié)。這種調(diào)壓器具有一定的動態(tài)性能，但輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍小，體積和重量較大。2)機械式調(diào)壓器機械式調(diào)壓器由電動機帶動碳刷實現(xiàn)輸出電壓的調(diào)節(jié)。這種調(diào)壓器輸出波形較好，但體積、重量大，動態(tài)性能差。3)電子式調(diào)壓器這種調(diào)壓器采用電力電子器件實現(xiàn)。目前有晶閘管凋壓器和逆變式調(diào)壓器兩種。晶閘管調(diào)壓器采用的是相控方式，因此其輸出波形差；逆變式調(diào)壓器采用的是斬波控制方式，其輸出波形和動態(tài)響應(yīng)較好。在工業(yè)生產(chǎn)及日用電氣設(shè)備中，有不少交流供電的設(shè)備采用控制交流電壓來調(diào)節(jié)設(shè)備的工作狀態(tài)，如加熱爐的溫度、電源亮度、小型交流電機的轉(zhuǎn)速等。這樣就需要設(shè)計一種交流調(diào)壓電路來控制，其根本原理是把兩個晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中,通過對晶閘管的控制就可以控制交流電力。在每一個周波內(nèi)通過對晶閘管開通相位的控制，可以方便地調(diào)節(jié)輸出電壓的有效值，這種電路稱為交流調(diào)壓電路。用在電熱控制、交流電動機速度控制、燈光控制和交流穩(wěn)壓器等場合。采用晶閘管作為開關(guān)元件的典型單相交流調(diào)壓電路如圖1所示。常用通斷控制或相位控制方法來調(diào)節(jié)輸出電壓。交流調(diào)壓電路也廣泛用于燈光控制〔如調(diào)光臺燈和舞臺燈光控制〕及異步電動機的軟起動，也用于異步電動機調(diào)速。在供用電系統(tǒng)中，這種電路還常用于對無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。此外，在高壓小電流或低壓大電流中，也常采用交流調(diào)壓電路調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。如采用晶閘管相控整流電路，高電壓小電流可控直流電源就需要很多晶閘管串聯(lián)，同時，低電壓大電流直流電源需要很多晶閘管并聯(lián)。這都是十分不合理的。采用交流調(diào)壓電路在變壓器一次側(cè)調(diào)壓，其電壓電流值都不太大也不太小，在變壓器二次側(cè)只要用二極管整流就可以了。這樣的電路體積小、本錢低、易于設(shè)計制造。1.2優(yōu)勢交流調(diào)壓是指把一種交流電變成另一種同頻率，不同電壓交流電的變換。按所變換的相數(shù)不同交流調(diào)壓電路可分為單相交流調(diào)壓電路和三相交流調(diào)壓電路。前者是后者的根底。與自耦變壓器調(diào)壓方法相比，交流調(diào)壓電路控制方便，調(diào)節(jié)速度快，裝置的重量輕、體積小，有色金屬消耗也少。第２章設(shè)計總體思路2.1系統(tǒng)總體方案確定交流調(diào)壓的控制方式有三種：1磁飽和式調(diào)壓器；2機械式調(diào)壓器；3電子式調(diào)壓器。整周波控制調(diào)壓——適用于負載熱時間常數(shù)較大的電熱控制系統(tǒng)。電子式調(diào)壓器這種調(diào)壓器采用電力電子器件實現(xiàn)。目前有晶閘管凋壓器和逆變式調(diào)壓器兩種。晶閘管調(diào)壓器采用的是相控方式，因此其輸出波形差；逆變式調(diào)壓器采用的是斬波控制方式，其輸出波形和動態(tài)響應(yīng)較好。晶閘管導(dǎo)通時間與關(guān)斷時間之比，使交流開關(guān)在某幾個周波連續(xù)導(dǎo)通，某幾個周波連續(xù)關(guān)斷，如此反復(fù)循環(huán)地運行，其輸出電壓的波形如圖2所示。改變導(dǎo)通的周波數(shù)和控制周期的周波數(shù)之比即可改變輸出電壓。為了提高輸出電壓的分辨率，必須增加控制周期的周波數(shù)。為了減少對周圍通信設(shè)備的干擾，晶閘管在電源電壓過零時開始導(dǎo)通。在負載容量很大時，開關(guān)的通斷將引起對電網(wǎng)的沖擊，產(chǎn)生由控制周期決定的分數(shù)次諧波，這些分數(shù)次諧波引起電網(wǎng)電壓閃變。這是其缺陷。相位控制調(diào)壓——利用控制觸發(fā)滯后角α的方法,控制輸出電壓。晶閘管承受正向電壓開始到觸發(fā)點之間的電角度稱為觸發(fā)滯后角α。在有效移相范圍內(nèi)改變觸發(fā)滯后角，即能改變輸出電壓。有效移相范圍隨負載功率因數(shù)不同而不同，電阻性負載最大,純感性負載最小。圖3是阻性負載時相控方式的交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形。相控交流調(diào)壓電路輸出電壓包含較多的諧波分量，當負載是電動機時，會使電動機產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩和附加諧波損耗。另外它還會引起電源電壓畸變。為減少對電源和負載的諧波影響，可在電源側(cè)和負載側(cè)分別加濾波網(wǎng)絡(luò)。斬波控制調(diào)壓——使開關(guān)在一個電源周期中屢次通斷，將輸入電壓切成幾個小段，用改變小段的寬度或開關(guān)通斷的周期來調(diào)節(jié)輸出電壓。斬控調(diào)壓電路輸出電壓的質(zhì)量較高,對電源的影響也較小。圖4是斬波控制的交流調(diào)壓電路的輸出電壓波形。在斬波控制的交流調(diào)壓電路中，為了在感性負載下提供續(xù)流通路，除了串聯(lián)的雙向開關(guān)S1外，還須與負載并聯(lián)一只雙向開關(guān)S2。當開關(guān)S1導(dǎo)通，S2關(guān)斷時，輸出電壓等于輸入電壓；開關(guān)S1關(guān)斷，S2導(dǎo)通時,輸出電壓為零?？刂崎_關(guān)導(dǎo)通時間與關(guān)斷時間之比即能控制交流調(diào)壓器的輸出電壓。開關(guān)S1、S2動作的頻率稱斬波頻率。斬波頻率越高,輸出電壓中的諧波電壓頻率越高,濾波較容易。當斬波頻率不是輸入電源頻率的整數(shù)倍時，輸出電壓中會產(chǎn)生分數(shù)次諧波。當斬波頻率較低時，分數(shù)次諧波較大，對負載產(chǎn)生惡劣的影響。將斬波信號與電源電壓鎖相，可消除分數(shù)次諧波。斬波控制的交流調(diào)壓電路的功率開關(guān)元件必須采用功率晶體管或其他自關(guān)斷元件，所以本錢較高。斬波控制方式時，晶閘管要帶有強迫關(guān)斷電路或采用IGBT、MOSFIT等可自關(guān)斷器件，在每個電壓周波中，開關(guān)元件屢次通斷，使電壓斬波成多個脈沖，改變導(dǎo)通比即可實現(xiàn)調(diào)壓。本次課程設(shè)計采用斬波控式制單相交流調(diào)壓。圖5圖5晶閘管斬控式調(diào)壓電路圖5斬控式交流調(diào)壓電路斬控式交流調(diào)壓電路的原理圖如圖5所示，一般采用全控型器件作為開關(guān)器件。其根本原理和直流斬波電路有類似之處，只是直流斬波電路的輸入是直流電壓，而斬控式交流調(diào)壓電路的輸入是正弦交流電壓。在交流電源u1的正半周，用V1進行斬波控制，用V3給負載電流提供續(xù)流通道；在u1的負半周，用V2進行斬波控制，用V4給負載電流提供續(xù)流通道。設(shè)載波器件〔V1或V2〕導(dǎo)通時間為ton，開關(guān)周期為T，那么導(dǎo)通比a=ton/T。和直流斬波電路一樣，也可以通過改變a來調(diào)節(jié)輸出電壓。圖5給出了電阻性負載時負載電壓u0和電源電流i1(也就是負載電流)的波形?？梢钥闯?，電源電流的基波分量是和電源電壓同相位的，即位移因數(shù)為1。另外，通過傅里葉分析可知，電源電流中不含低次諧波，只含和開關(guān)周期T有關(guān)的高次諧波。這些高次諧波用很小的濾波器即可濾除。這時電路的功率因數(shù)接近1。本次課程設(shè)計所用的斬控式單相交流調(diào)壓電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖6所示，首先是交流輸入電壓為220V，經(jīng)濾波后用全控型開關(guān)器件進行斬波，輸出電壓為0～160V，然后在其輸出取樣電流，進行過壓檢測保護。時鐘震蕩器及脈寬PWM調(diào)制均由芯片形成控制局部。圖6電路的結(jié)構(gòu)框圖2.2交流斬波調(diào)壓的根本原理交流斬波調(diào)壓的原理波形如圖7所示。由圖可知，它是用一組頻率恒定、占空比可調(diào)的脈沖，對正弦波電壓進行調(diào)制后，得到邊緣為正弦波、占空比可調(diào)的電壓波形。該電壓的調(diào)制頻率f0，其根本諧波頻率為土50Hz。改變占空比，即可改變輸出電壓。利用具有自關(guān)斷能力的電力半導(dǎo)體器件就可方便地構(gòu)成交流斬波調(diào)壓電路。圖7交流斬波調(diào)壓原理波形第3章主電路設(shè)計與分析3.1主要技術(shù)條件及要求要求用斬波控制的方式實現(xiàn)單相交流調(diào)壓，功率因數(shù)好，諧波小，輸出的波形要好。輸入電壓是交流220V，輸出電壓要求是0～160V，最大輸出電流為200A，功率因數(shù)大于或等于0.7。能同時實現(xiàn)電壓電流的檢測及過壓過流等一些故障的保護。3.2開關(guān)器件的選擇開關(guān)管IGBT的選擇開關(guān)管IGBT的耐壓值，當開關(guān)管截止時，續(xù)流二極管導(dǎo)通，穩(wěn)壓電源的全部輸入電壓都加在開關(guān)管的集射極間，因此，開關(guān)管的耐壓值VCBO必須大于交流電路的輸出電壓Uwi，考慮到其他因素的影響，開關(guān)管集射級間電壓U’按下式選?。寒旈_關(guān)管導(dǎo)通時，負載電流及電容充電電流都通過開關(guān)管，因此開關(guān)管的集電極電流必須大于負載電流，開關(guān)管的最大集電極IB可由下式求得，取開關(guān)管的截止時間為2S：=21A式中I0為負載的電流，Uwi為整流輸出電壓，toff為開關(guān)管的截止時間。續(xù)流二極管的選擇當開關(guān)管截止時，續(xù)流二極管導(dǎo)通，通過續(xù)流二極管傳輸?shù)截撦d．由此可知，續(xù)流二極管的正向額定電流必須大于開關(guān)管的最大集電極電流．當開關(guān)管飽和時，集電極間的電壓可以忽略不記，續(xù)流二極管的耐壓值必須大于前級整流電路的輸出電壓Uwi。本實驗續(xù)流管仍然選用的是IGBT。電感的選取電感可以由下式求得：〔1.4〕式中U0為輸出電壓，Ui是輸入電壓，Ｉomin為電感續(xù)流的臨界負荷電流。輸出電容可以按照經(jīng)驗值取1000μF/A。具體參數(shù)計算給定參數(shù)為U1=200V,Id=18AU0的計算U0最小值為0，最大值為220V。這里選取200V。那么電阻為R=U0/Id=10功率因素=U0/U1=0.992、二極管參數(shù)計算二極管承受反向最大電壓Udm=1.414U1=282V，考慮2倍裕量，那么Uvd=2*282=564V取600V。VD1、VD2的有效電流IVT=0.5*Id=9A，考慮2倍裕量，因此取Id=18VD3、VD4的有效電流為0，因為VD3、VD4屬于續(xù)流局部，此局部輸出電壓為0，固電流也為0。4、IGBT及續(xù)流管的選擇因為U1=200V，取3倍裕量，選耐壓為600V以上的IGBT。由于IGBT是以最大標注且穩(wěn)定電流與峰值電流間大致為四倍關(guān)系，故應(yīng)選用大于4倍額定負載電流的IGBT為宜，因此選用72A,額定電壓600V左右的IGBT。因為續(xù)流管也是IGBT，固可以同上。3.3主電路結(jié)構(gòu)設(shè)計在考慮到減少電路誤差的情況下，我們采用了如圖8所示的主電路，主回路由Ql—Q3三個VMOS管和D1—D3三個二極管組成的全控整流電路實現(xiàn)對交流輸入電壓的斬波調(diào)壓。當交流輸入電壓在正半周時，電流流經(jīng)VD1、Q3、VD3；當交流輸入處于負半周時，電流流經(jīng)VD2、Q3、VD4、；Q3始終處于正向電壓作用下，當在Q3源柵極之間參加觸發(fā)信號時，Q3處于開關(guān)狀態(tài)。調(diào)整加在柵極上的脈沖寬度即可調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。由于Q3處于開關(guān)狀態(tài)，且VMOS管具有很小的關(guān)斷時間，只要適中選擇較低的飽和壓降，Q3的功耗可以做得很小，所以該斬波調(diào)壓具有較高的效率?？紤]到負載可能為感性的，加了由Q1、Q2及D1、D2組成的續(xù)流環(huán)節(jié)。當Q3關(guān)斷時，在電壓處于正半周時，Q2導(dǎo)通，Q1關(guān)斷，流經(jīng)負載的電流通過Q2、D1續(xù)流。在電壓負半周，Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷，流經(jīng)負載的電流通過Q1、D2續(xù)流。為防止Q1、Q2、Q3同時導(dǎo)通而引起較大的短路電流，對加在Q1和Q2上的觸發(fā)信號有一定要求，這在過零觸發(fā)電路中討論。圖中L1、C1為電源濾波網(wǎng)，以吸收瞬態(tài)過程中的過電壓，并減少對外線路的干擾。L2、C2為輸出濾波環(huán)節(jié)，由于本機調(diào)制頻率取得較高，所以L2和C2只需很小值即可。其中每個VMOS管都有保護裝置如下圖。圖8主電路圖其中Q3的PWM波控制由PWM波發(fā)生器通過對給定的調(diào)整產(chǎn)生，輸出占空比一定的PWM波。3.5主電路保護設(shè)計為使主電路長期穩(wěn)定、平安可靠地工作，必須設(shè)計各種類型的保護電路，防止因電路出現(xiàn)故障、使用不當或條件發(fā)生變化而損壞電路上的零器件。主電路的保護分為兩大類：第一類是芯片內(nèi)部的保護電路。上面的主電路圖設(shè)計中，在開關(guān)器件Q3的觸發(fā)控制電路中將提供過流保護，在后面的控制電路中將會介紹。第二類是外部保護電路，主要包括過流保護裝置〔如保險管、自恢復(fù)保險絲、熔斷電阻器等〕、啟動限流保護電路、漏極鉗位保護電路〔或R、C、VD型吸收電路〕、輸入欠壓保護電路、輸入過壓保護電路。本次外部電路過壓保護的設(shè)計采用接觸器的方式，具體電路如下列圖所示。圖9主電路保護在主電路上有一個線圈KM的常閉觸點，在電路的輸出端用一變壓器進行降壓然后再用整流橋進行整流使之變成直流電，輸出電壓與比擬器上設(shè)定的正5伏電壓相比擬，如果電路出現(xiàn)了過電壓的現(xiàn)象，輸出電壓就會高于設(shè)定值，比擬器就會輸出電壓，使三極管導(dǎo)通，這樣就會使線圈KM的保護電路接通，線圈就會被通電，KM在主電路的常閉觸點就會斷開，從而到達保護主電路的作用。第4章控制及驅(qū)動電路設(shè)計4.1主控制芯片的詳細說明芯片的選擇本次課程設(shè)計由芯片SG3525產(chǎn)生脈沖，來控制MOSFET來實現(xiàn)斬波調(diào)壓，它具有管腳數(shù)量少，外圍電路簡單等特點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。芯片的詳細介紹隨著電能變換技術(shù)的開展，功率MOSFET在開關(guān)變換器中開始廣泛使用，為此美國硅通用半導(dǎo)體公司〔SiliconGeneral〕推出SG3525。SG3525是用于驅(qū)動N溝道功率MOSFET。其產(chǎn)品一推出就受到廣泛好評。SG3525系列PWM控制器分軍品、工業(yè)品、民品三個等級。下面我們對SG3525特點、引腳功能、電氣參數(shù)、工作原理以及典型應(yīng)用進行介紹。

SG3525是電流控制型PWM控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反應(yīng)電流來調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比擬器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差放大器輸出信號進行比擬，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比擬理想的新型控制器。

SG3525引腳功能及特點簡介其原理圖如圖4.13下：

1.Inv.input(引腳1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反應(yīng)信號。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補償信號輸入端〔引腳9〕相連，可構(gòu)成跟隨器。

2.Noninv.input(引腳2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號。根據(jù)需要，在該端與補償信號輸入端〔引腳9〕之間接入不同類型的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。

3.Sync(引腳3)：振蕩器外接同步信號輸入端。該端接外部同步脈沖信號可實現(xiàn)與外電路同步。

4.OSC.Output(引腳4)：振蕩器輸出端。

5.CT(引腳5)：振蕩器定時電容接入端。

6.RT〔引腳6〕：振蕩器定時電阻接入端。

7.Discharge(引腳7)：振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。

8.Soft-Start(引腳8)：軟啟動電容接入端。該端通常接一只5的軟啟動電容。

9.Compensation(引腳9)：PWM比擬器補償信號輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。

10.Shutdown(引腳10)：外部關(guān)斷信號輸入端。該端接高電平時控制器輸出被禁止。該端可與保護電路相連，以實現(xiàn)故障保護。

11.OutputA〔引腳11〕：輸出端A。引腳11和引腳14是兩路互補輸出端。

12.Ground(引腳12)：信號地。

13.Vc(引腳13)：輸出級偏置電壓接入端。

14.OutputB〔引腳14〕：輸出端B。引腳14和引腳11是兩路互補輸出端。

15.Vcc〔引腳15〕：偏置電源接入端。

16.Vref(引腳16)：基準電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性極好的基準電壓。

特點如下：

〔1〕工作電壓范圍寬：8—35V。

〔2〕5.1〔11.0%〕V微調(diào)基準電源。

〔3〕振蕩器工作頻率范圍寬：100Hz?—400KHz.

〔4〕具有振蕩器外部同步功能。

〔5〕死區(qū)時間可調(diào)。

〔6〕內(nèi)置軟啟動電路。

〔7〕具有輸入欠電壓鎖定功能。

〔8〕具有PWM瑣存功能，禁止多脈沖。

〔9〕逐個脈沖關(guān)斷。

〔10〕雙路輸出〔灌電流/拉電流〕：mA(峰值)。芯片的工作原理SG3525內(nèi)置了5.1V精密基準電源，微調(diào)至1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無須外接分壓電組。SG3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時鐘信號同步，為設(shè)計提供了極大的靈活性。在CT引腳和Discharge引腳之間參加一個電阻就可以實現(xiàn)對死區(qū)時間的調(diào)節(jié)功能。由于SG3525內(nèi)部集成了軟啟動電路，因此只需要一個外接定時電容。

SG3525的軟啟動接入端〔引腳8〕上通常接一個5的軟啟動電容。上電過程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動電容接入端相連的PWM比擬器反向輸入端處于低電平，PWM比擬器輸出高電平。此時，PWM瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過兩個或非門加到輸出晶體管上，使之無法導(dǎo)通。只有軟啟動電容充電至其上的電壓使引腳8處于高電平時，SG3525才開始工作。由于實際中，基準電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓那么加在誤差放大器的反相輸入端上。當輸出電壓因輸入電壓的升高或負載的變化而升高時，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致PWM比擬器輸出為正的時間變長，PWM瑣存器輸出高電平的時間也變長，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。

外接關(guān)斷信號對輸出級和軟啟動電路都起作用。當Shutdown〔引腳10〕上的信號為高電平時，PWM瑣存器將立即動作，禁止SG3525的輸出，同時，軟啟動電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動電容將充分放電，直到關(guān)斷信號結(jié)束，才重新進入軟啟動過程。注意，Shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號耦合而影響SG3525的正常工作。

欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級和軟啟動電路。如果輸入電壓過低，在SG3525的輸出被關(guān)斷同時，軟啟動電容將開始放電。

此外，SG3525還具有以下功能，即無論因為什么原因造成PWM脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個時鐘信號到來，PWM瑣存器才被復(fù)位。4.2驅(qū)動電路設(shè)計采用自關(guān)斷器件的單相交流調(diào)壓電路和采用傳統(tǒng)的可控硅組成的調(diào)壓電路相比，具有功率因數(shù)高、電網(wǎng)污染少、波形畸變小等優(yōu)點。其原理框圖如圖1—21。輸入交流電壓為220V，經(jīng)過同步變壓器T后，分別形成兩路互為倒相的方波，寬度為180°，分別對應(yīng)正弦波的正半周和負半周，由3525進行調(diào)制〔調(diào)制頻率約為2.5kHz〕后，經(jīng)過隔離及驅(qū)動電路，分別驅(qū)動兩路功率場效應(yīng)管。工作過程為：當輸入交流電處于正半波時，經(jīng)調(diào)解制的方波信號施加于VT2的柵極和源極，VT1的控制電壓為0V，交流電經(jīng)L、R、VT2、VD1構(gòu)成回路；當輸入交流電處于負半周時，方波信號加于VT1、VT2控制電壓為0，交流電經(jīng)過VT1、VD2、R、L構(gòu)成回路，從而在R上得到一完整的經(jīng)過調(diào)制的單相正弦波交流電，有效值通過調(diào)節(jié)脈沖的占空比進行改變。第5章保護電路及設(shè)計5.1過零檢測及續(xù)流觸發(fā)電路當負載為阻感負載時，電路必須有續(xù)流環(huán)節(jié)，續(xù)流環(huán)節(jié)由Q1和Q2兩個MOSFET來控制，當電壓處于正半周時通過Q2,在負半周時通過Q1,但Q1與Q2之間如何進行轉(zhuǎn)變這必須有一個正確的判斷，這就需要過零檢測電路。如下列圖所示，交流電壓經(jīng)過變壓器變壓，因交流信號有正向過零點和負向過零點，故運用一個正向比例器與反向比例器進行兩零點與標準零點電壓的比擬，其輸出信號經(jīng)過光控隔離進行穩(wěn)壓和放大后，分別控制續(xù)流裝置中的Q1和Q2兩個MOSFET管控制端。圖5.1過零檢測及續(xù)流觸發(fā)電路為了防止Q1、Q2兩個同時開通，我們采用了互鎖，就是說Q1、Q2管不可以同時導(dǎo)通，在正半波，開通Q2管續(xù)流；在負半波，開通Q1管續(xù)流。5.2輸出限流電路到到COMP端圖圖5.2輸出限流電路為了防止輸出電流超過額定電流，控制電路中設(shè)置了輸出限流電路，如上圖所示，該電路采用PI調(diào)節(jié)器。5V基準電壓經(jīng)電位器RV2分壓后作為輸出電流限制值給定。輸出電流由磁環(huán)構(gòu)成的電流互感器T201檢測。5.3輸入過壓電路VVIN端到到電流檢測端圖圖5.3輸入過壓保護電路同輸入欠壓一樣，當發(fā)生輸入過壓時，比擬器輸出高電平。經(jīng)二極管接到同輸入欠壓電路一樣，當發(fā)生過壓時，比擬器輸出高電平，通過二極管接至CS端，關(guān)斷所有輸出。總電路中，輸入欠壓、過壓經(jīng)與非門“或〞后，再接到CS端，當任一故障發(fā)生時，都可以進行保護。5.4結(jié)果分析鋸齒波與調(diào)制波的交點比擬功能由比擬器完成，Ut〉Ur時，比擬器輸出的PWM′波形由邏輯低電平變?yōu)楦唠娖?，Ut〈Ur時，比擬器輸出的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，以進行下一個比擬點的鎖存。如下圖，要改變輸出脈沖PWM的占空比，只要改變調(diào)制信號Ur的電壓大小即可實現(xiàn)。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(yīng)管經(jīng)常交替工作，由于功率場效應(yīng)管的關(guān)斷要有一定的時間。在這段時間內(nèi)功率場效應(yīng)管并未完全關(guān)斷。如果在此期間另一個功率場效應(yīng)管已經(jīng)導(dǎo)通，那么將造成上下兩管直通，從而使電源正負極短路。為了防止發(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2μS左右的時間后再發(fā)出對另一個管子的開通脈沖。如圖4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，輸出兩組互為到相、死區(qū)時間為4μS左右的脈沖，經(jīng)過光耦隔離后，分別驅(qū)動四只MOSFET管，其中VT1、VT4驅(qū)動信號相同，VT2、VT3驅(qū)動信號相同。當負載接電阻負載〔即燈泡〕，占空比從0°到90°，其燈泡的亮度為從亮變暗，因為站空比為0°時，其輸出電壓U0為最大，當占空比為90°時，其輸出電壓U0為最小，因此燈泡為暗。其斬波電路波形圖如圖3.1所示。但是波形不是連續(xù)的。當負載為電感負載，站空比為