参考我的论文201001修改的采用脉宽调制器SG3525控制的新型单相交流调压电路.doc

基于全控型器件控制的新型单相交流调压电路 湖南工程学院 刘星平摘要：本文介绍了SG3525的应用特点，分析了由脉宽调制器SG3525产生脉宽调制波的形成过程，以及由SG3525控制的单相交流调压的实现原理。关键词：脉宽调制器 脉宽调制波 单相交流调压1前言图1 单相交流调压主电路图脉宽调制器SG3525是一种性能优良，功能齐全，通用性强的单片集成PWM控制器，由于它简单可靠及使用方便灵活，大大减化了脉宽调制器的设计及调试。本电路是利用SG3525产生的PWM波作为功率场效应管的驱动信号，由功率场效应管通过斩波的方式实现的单相交流调压电路。2本电路的组成如图1所示，本电路采用全控型器件作为自开关器件，利用集成脉宽调制器SG3525产生的脉宽调制信号作为驱动信号。斩控式交流调压电路输入的是正弦交流电压。在交流电源ui的正半周，用V1进行斩波控制，用V3给负载电流提供续流通道；在ui的负半周，用V2进行斩波控制，用V4给负载电流提供续流通道。设斩波器件V1、V2的导通时间为ton，开关周期为T，则导通比为=ton/T，和直流斩波电路一样，通过对的调节可以调节输出电压U0。图2 脉宽控制电路图T1A2A11控制电路如图2所示，主要由同步变压器T与运算放大器A1及A2，专用脉宽调制芯片SG3525及外围电路，脉冲控制及隔离输出等部分组成。同步变压器T与运算放大器A1及A2构成同步检测环节。输入交流电压为220V，经过同步变压器T后，分别形成两路互为倒相的方波，宽度为180，分别对应正弦波的正半周和负半周，由SG3525进行调制后，经过隔离及驱动电路，分别驱动两路功率场效应管。3脉宽调制器SG3525PWM波的形成原理图3 SG3525 内部原理图脉寛调制信号由专用集成芯片SG3525 产生，有关SG3525的内部结构，功能，工作原理与使用方法等说明如下：如图3所示,虚线框内为SG3525的内部结构图, 它主要由以下部分组成。 (1)基准电压调整器 基准电压调整器是输出为5.1V, 50mA，有短路保护的电压调整器。它供给所有内部电路，同时又可作为外部基准参考电压。(2)振荡器 振荡器的充电回路由C2，C3，R4构成，电阻R5作为放电电阻，改变充电电容的大小即可改变锯齿波的频率，此频率也就是振荡器的振荡频率。此电路中，R5放电电阻较小，所以形成的锯齿波波形后沿较陡。(3)误差放大器及补偿输入 误差放大器是差动输入的放大器，本电路可以不用，仅在补偿端9引入幅值可调的直流调制信号Ur。(4)锁存器 比较器的输出送到锁存器。锁存器由关闭电路置位，由振荡器输出时间脉冲复位。这样，当关闭电路动作，即使过流信号立即消失，锁存器也可维持一个周期的关闭控制，直到下一周期时钟信号使锁存器复位为止。另外，由于PWM锁存器对比较器来的置位信号锁存，将系统所有的跳动和振荡信号消除了。只有在下一个时钟周期才能重新置位，有利于提高可靠性，经过锁存器后的输出为PWM。(5)输出11端，12端，14端连结在一起，由13端输出信号。这样，能保证13端的输出与锁存器的输出一致。 此外，SG3525还有欠压锁定电路，闭锁控制电路，软起动电路。本电路不须使用闭锁控制和软起动。波形的形成过程如图4所示，PWM为SG3525输出的脉宽调制波。图4 PWM波形的产生及输出电压的波形4主电路工作过程当输入交流电处于正半波时，经调解制的方波信号施加于VT2的栅极和源极，VT1的控制电压为佳0V，交流电经L，R，VT2，VD1构成回路。当输入交流电处于负半周时，方波信号加于VT1，VT2控制电压为0，交流电经过VT1，VT2，R，L构成回路，从而在RL上得到一完整的经过调制的单相正弦波交流电，有效值通过调节脉冲的占空比进行改变，则负载电阻RL上的电压波形如图5所示（输出端不带滤波环节时），显然，负载上的电压有效值随脉寬信号的占空比而变。图5 负载为电阻时的输出电压电流波形5输出电压大小调节的实现输出交流电压大小的调节是通过调节可变电阻RP来完成的。调节RP即可改变调制信号的电压Ur（参考信号），当Ur增大时，由SG3525的13脚输出的PWM波的占空比减小，但经过或非门D1或D2之后，在c点或d点的PWM波的占空比相应的增大。（经过隔离及驱动电路后e点和c点的波行一致，g点和d点的波形一致）。则交流电压的负半周或正半周经过VT1或VT2导通的部分也就相应的增大，负上RL上的电压也就增大了。6输出波形的进一步改善 从图5的输出电压波形可以看出，输出的交流电压波形为一系列有缺口的正弦波，这会引起高次谐波。但只要在RL前接入电感电容滤波回落，则在负载RL上便可获得比较理想的正弦波，如图4所示URL为输出端带有滤波环节时的负载端电压波形。另外，由于URL的相位与交流电压的相位保持一致，所以此交流调压的功率因素可以达到1。7结论图5给出了电阻负载时负载电压U0和电源电流i1(也就是负载电源)的波形。可以看出电源电流的基波分量是与电源电压同相位的。即位移因数为1。电源电流不含低次谐波，只含和开关周期T有关的高次谐波，这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除，这时电路的功率因数接近于1。采用由SG3525控制的单相交流调压电路具有下列优点： （1） 谐波幅值小，且最低次谐波频率