1 引言

　　在中小容量變頻電源的設計中， 采用自關斷器件的脈寬調制系統比非自關斷器件的相控系統具有更多的優越性。第二代脈寬調制器SG3525 應用于交流電機調速、U PS 電源以及其他需要PWM 脈沖的領域。其外圍電路可對串聯諧振式逆變電源進行多功能控制， 實現H 橋式M O SFET 脈寬調制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 的結構特性

　　SG3525 脈寬調制控制器，不僅具有可調整的死區時間控制功能，而且還具有可編式軟起動，脈沖控制封鎖保護等功能。通過調節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， 調節第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性能和簡化控制電路的設計。

　　2. 1 PWM -SG3525 內部結構

　　SG3525 的內部結構見圖 1，由基準電壓調整器、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、輸出電路構成

　　2. 2 欠壓鎖定功能

　　基準電壓調整器受15 腳的外加直流電壓V C的影響， 當V C低于7 V 時， 基準電壓調整器的精度值就得不到保證， 由于設置了欠壓鎖定電路， 當出現欠電壓時， 欠壓鎖定功能使A 端線由低電壓上升為邏輯高電平經過或非門輸出轉化為 P 1 = P 2 =ˉA +ˉB +ˉC+ˉD = 0， SG3525 的13 腳輸出為高電平， 功率驅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 系統的故障關閉功能

　　集成控制器SG3525內部的T3晶體管基極經一電阻連接10引腳。過流保護環節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， 故障信號產生的關閉過程與欠電壓鎖定過程類似。在電路中，過流保護環節還輸出一個信號到與門的輸入端， 當出現過流信號時，檢測環節輸出一低電平信號到與門的輸入端， 使脈沖消失，與SG3525 的故障關閉功能一起構成雙重保護。

　　2. 4 軟起動功能

　　軟起動功能的實現主要由SG3525 內部的晶體管T3 和外接電容C3 及鎖存器來實現的。當出現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 導通為8 引腳外接電容C3 提供放電的途徑， C3 經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， T 3 截止， C3 電容由 50 ΛA 電流源緩慢充電， C3 充電對PWM 和D 端線脈沖寬度產生影響， 同時對P 1 和P 2 輸出脈沖產生影響， 其結果是使P 1 和P 2 脈沖由窄緩慢變寬， 只有C3 充電結束后， 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 波形的產生及控制方式分析

　　SG3525 內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， 由模擬或數字調節器的輸出來控制， 可構成閉環自動控制系統。 集成控制器SG3525 的輸出側采用推拉式電路可使關斷速度加快。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 內部的電壓波形如圖2 所示，鋸齒波與調制波的交點比較功能由比較器完成，當U t》 U r時， 比較器輸出的PWM 波形由邏輯低電 平變為高電平， 當 U t 《 U r時， 比較器輸出的PWM 波形由邏輯高電平變為低電平， 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、下兩個功率場效應管交替工作， 由于功率場效應管的關斷要有一定的時間。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。為了避免發生這種情況，設置了由R、C 電路構成的邏輯延時環節。保證在對一個管子發出關閉脈沖后， 延時2 Λs 左右的時間后再發出對另一個管子的開通脈沖。如圖3 所示，

　　U a為SG3525 的13 腳輸出占空比可調的脈沖波形（ 占空比調節范圍不小于0. 1～ 0. 9） ， 經過RC 移相后， 輸出兩組互為倒相、死區時間為4 Λs 左右的脈沖， 經過驅動4 只M O SFET 管， 其中V T 1，V T 4驅動信號相同，V T 2，V T 3驅動信號相同。

　　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 結合， 采用A PFC 控制技術對輸入交流電進行有源功率因數校正的變換， 形成高入端功率因數的整流器。逆變器電路采用M O SFET 和輔助電路構成的H 型橋式結構， 通過PWM 控制技術進行雙極性變頻變壓變換 形成串聯諧振式逆變電源。變頻電源控制器由單片機系統、SG3525 和A PFC 校正電路以及隔離驅動等部分組成。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換， 并由單片機通過A ?D 進行檢測，作為閉環系 統的反饋信號， 單片機控制 SG3525 發出的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 功率場效應管的型號為 IRF840，開關頻率為30 M H z，VD 1～VD 4 采用反相恢復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。