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(yīng)用于交流電機調(diào)速、U PS 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M O SFET 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。

　　2 PWM 2SG3525 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（EAOU T ）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. 1 PWM -SG3525 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

　　SG3525 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖 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V C的影響， 當(dāng)V C低于7 V 時， 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， 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 P 1 = P 2 =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(yīng)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T 3 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(dāng)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(dāng)出現(xiàn)欠壓或者有過流故障時，A 端線高電平傳到T 3 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， T 3 截止， C3 電容由 50 ΛA 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P 1 和P 2 輸出脈沖產(chǎn)生影響， 其結(jié)果是使P 1 和P 2 脈沖由窄緩慢變寬， 只有C3 充電結(jié)束后， P 1 和P 2 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(yīng)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U t， 外加的給定信號U g作為調(diào)制信號由 9 腳輸入， 載波信號U t和給定信號U g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。U g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(dāng)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(dāng)U t》 U r時， 比較器輸出的PWM 波形由邏輯低電 平變?yōu)楦唠娖剑?當(dāng) U t 《 U r時， 比較器輸出的PWM 波形由邏輯高電平變?yōu)榈碗娖剑?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U S兩端的上、下兩個功率場效應(yīng)管交替工作， 由于功率場效應(yīng)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(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2 Λs 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，

　　U a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4 Λs 左右的脈沖， 經(jīng)過驅(qū)動4 只M O SFET 管， 其中V T 1，V T 4驅(qū)動信號相同，V T 2，V T 3驅(qū)動信號相同。

　　變頻電源主電路中的單相整流橋與Boo st 斬波電路V T 0 和VD 0 結(jié)合， 采用A PFC 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M O SFET 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A PFC 校正電路以及隔離驅(qū)動等部分組成。由霍爾電壓傳感器L EM 1 和霍爾電流傳感器LEM 2 將負載電壓和電流信號進行隔離轉(zhuǎn)換， 并由單片機通過A ?D 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V T 1，V T4 和V T 2，V T 3輪流導(dǎo)通， 從而控制逆變電壓和逆變頻率。其中V T 1～V T 4 功率場效應(yīng)管的型號為 IRF840，開關(guān)頻率為30 M H z，VD 1～VD 4 采用反相恢復(fù)時間較快的功率二極管50W F40F， 主電路整流器二極管采用ZP6，反向的峰值電壓為800V。