近年来,功率电子器件、PWM技能在电子技能方面及电源体系上的使用越来越老练。本文选用SG3525操控器规划电机刹车体系的脉冲电源,其是现在较为抱负的一种电机刹车体系电源。该电路具有体积小、操控便利、体系安稳、功用牢靠等特色。
1 SG3525的结构及主要功用
SG3525是电流操控型PWM脉宽调制操控器,其不只可经过调理外接电阻巨细的方法来调理死区时刻,还具有软起动方法和脉冲操控封闭维护等功用。经过调理SG3525第5脚上CT的电容和第6脚上RT的电阻,便可改动输出操控信号PWM的频率,调理第9脚COMP的电压可改动输出脉宽,经过以上功用可大幅改进开关电源的动态功用,并简化操控电路的规划。其外接电路结构简略且使用便利,输出驱动为拉输出方式,增加了驱动才干。内部含有欠压确定电路、软启动操控电路、锁存器。此外,其还具有过流维护功用,频率可调,一起能约束最大占空比。其内部结构如图1所示。
13脚的输出电压Vc作为基准电压调整器15脚的输入电压。当Vc>8 V时,基准电压调整器的16脚输出幅值为5.1 V、精度为+1%。当Vc8 V时,基准电压调整器的输出下降、精度也会下降。因为芯片内部有欠压确定器的存在,当15引脚呈现欠压时,欠压确定器输出一个高电平。经过一个或非门后变为一个低电平输入到T1和T5的基极,使T1和T5关断,13脚输出为Vc,11脚和14脚脉冲制止。功率驱动电路输出至功率场效应管的操控脉冲消失,变换器无电压输出,然后完成了欠压确定维护的意图。
SG3525内部的晶体管T3基极经过一个电阻与芯片的10脚相连,当体系有过流信号时,输出一个高电平经过电阻与欠压确定的输出端的或非门相连,成果也导致11脚和14脚的输出制止,到达维护的意图。
芯片的软启动功用主要是由8脚的外接电容C3和晶体管T3完成。当体系呈现欠压时,体系的欠压确定器输出一个高电平到T3的基极,使T3导通,此刻C3开端放电。当C3电压放到为零时,PWM比较器输出一个高电平,经过PWM锁存器后,此高电平接到两个或非门,使T1和T5截止,11脚和14脚脉冲制止。当过压信号正常时,欠压确定器输出的低电平使T3截止,C3缓慢充电。当C3充电至高电平常,PWM比较器输出低电平,经PWM锁存器后,使T1和T5康复正常作业状况。
2 体系结构规划
SG3525芯片需求的供电电流较小,为十几mA,所以其供电电源由24 V电源经过稳压芯片78M15由24 V转为15 V供应。经过对5脚、6脚和7脚设置11脚和14脚的输出频率。发生的两路方波信号别离操控两个MOSFET管,接到脉冲变压器的输入两头。脉冲变压器的输入端中心触头接由24 V转化而来的15 V电源,脉冲变压器的两个输出别离接两个IGBT,然后对由380 V沟通电压经整流桥整流后的540 V直流电压进行斩波,构成电机所需的额外电压。电机得电后刹车体系松离,电机运转;失电时呈抱死状况,电机中止运转。体系结构如图2所示。
2.1 驱动规划
如图2所示,体系以SG3525为主操控芯片,经过设置5脚、6脚和7脚的电阻和电容的参数,操控芯片的输出方波频率。11脚和14脚方波输出频率为3脚振动器锯齿波的1/2。振动器输出频率为f,11脚和14输出的频率为f0
f=1/[CT(0.7RT+3RD)] (1)
fo=f/2 (2)
其间,CT,RT和RD别离为5脚外接电容C9,6脚外接电阻R20和5脚与7脚之间跨接的电阻R39。考虑到IGBT的开关损耗和脉冲变压器的体积巨细,选C9=2.4 nF,R20=10 kΩ,R39=100 Ω,可得到11脚和14脚的输出频f0=30 kHz。
电路的软启动电容C10为4.7μF,只要当此电容充电到操控芯片8脚为高电平常,芯片才干正常作业。11脚和14脚构成推挽式输出,两个MOSFET管顺次导通和截止。当Q2门极为高电平常,Q2导通,此刻Q3截止。脉冲变压器中问触头15 V电源经过变压器的上半部分和Q2构成回路。此刻,脉冲变压器的输出端同名端5脚和1脚发生约15 V的电压,此电压经过滤波后可驱动IGBT导通;当Q2门极为低电平常,Q2截止,此刻Q3门极为高电平,Q3导通。脉冲变压器的中心触头15 V电源经过脉冲变压器下半部分和Q3构成回路。此刻,脉冲变压器输出端6脚和2脚发生约15 V的电压,此电压加到IGBT的发射极上,使IGBT可以牢靠截止。
2.2 整流电路
体系整流电路如图3所示,三相沟通电经EMI滤波电感滤波后,大幅减小了沟通成分发生的电磁搅扰,一起也避免发生了谐波搅扰。在EMI输出端接入一个小容量耐高压的无感电容,消除高频搅扰。为了进步电容的容量和耐压值,在整流桥输出端接两个并联的耐高压的大电容,C20和C27的容量要足够大,以减小输出电压的纹波和低频振动。但C20和C27不能无限大,为了到达体系输出电压纹波输出要求,此电容应满意
式中,C为滤波电容,单位为F;f为整流电路脉冲频率,单位Hz;U为整流电路最大输出电压,单位V;I为整流电路最大输出电流,单位A。ACv为纹波系数,单位是%。
2.3 BUCK电路
电机制动体系是在电机的尾部有一个电磁报刹体系,当电磁报刹体系得电时,刹片别离,电机运转;失电时,报刹片在绷簧的效果下使电机制动。所选刹车的励磁线圈的额外电压为直流190 V,额外电流为0.55 A。而体系的电源为AC380V沟通电,所以必需要经过整流和降压后,使输出的电压约为190 V直流电时,才干确保电机能正常运转。
在体系结构图2中,斩波降压电路选用的开关管为IGBT,选用两IGBT,进步了体系的牢靠性。380 V沟通电源经过三相硅桥整流为540 V直流电压后接到IGBT的集电极,发射极接滤波电感和%&&&&&%,门极接脉冲变压器的输出端,作为IGBT的驱动。负载为直流电机的线圈,所选的直流电机的额外电压为190 V,所以要求方波信号的占空比为