SLE4520单片集成电路在SPWM变频电路中的应用.doc

SLE4520单片集成电路在SPWM变频电路中的应用摘要sle4520是德国西门子公司生产的一种cmos大规模专用集成电路。它是一个可编程器件，能把三个8位数字量同时转换成两路相应脉宽的矩形波信号，与单片机及相应的软件结合，能以很简单的方式产生三相逆变器所需的六路控制信号。由于其输出的spwm波的开关频率可达20khz，基波频率可达2600hz，因此，适用于igbt变频器或其他中频电源变频器。本文主要对芯片的结构、功能及其在spwm变频电路中的应用进行了详细的介绍和分析。关键词sle4520spwm变频电路应用一、sle4520的引脚排列及功能sle4520为双列直插式28脚大规模集成电路，如图1所示。它有13个输入端、5个控制端、8个输出端、2个电源端。1输入端(1) xtal1 （引脚2）、xtal2（引脚3）：外接晶振输入端。可外接12mhz晶振，为sle4520内部各单元电路提供一个外接参考时钟。(2) p7p0（引脚411）：8位数据输入端，其功能是将单片机输出的指令或数据送入sle4520，实际接线与单片机cpu的8位数据总线相连。(3) sync（引脚27）：来自微机的触发脉冲信号输入端。该引脚控制着sle4520内部的3个可预置8位计数器是否开始进行递减运算，应用中接单片机的输出。(4) （引脚24）：来自微机的脉冲信号输入端，与单片机的线相连。当该端为低电平时，将单片机输出的地址数据信号写入sle4520内部的锁存器中。(5) ale（引脚25）：地址锁存允许输出端，与单片机的ale线相连。其功能是与来自单片机的wr信号一起决定sle4520内部的三个8位数据寄存器与两个4位控制寄存器根据程序中设定的地址信号进行选择，当ale为高电平时，端写入的是地址信号，否则写入的为数据信号。2控制端(1) clear status（引脚21）、set、status（引脚22）：通断状态触发器的两个输入端，即清零端与置位端，可接保护电路的输出或接微机的输出。清零端有效则开通sle4520的spwm信号输出端；置位端有效则关断spwm信号输出端。(2) res（引脚23）：sle4520的复位端，可与微机复位电路的输出相连。该引脚为高电平时，使sle4520内部各状态锁存器、计数器等复位，保证开机时从相同的状态开始工作。(3) cs（引脚26）：sle4520的片选信号输入端，可与微机系统的译码电路输出端相连。该端为高电平时，sle4520芯片被选通工作；为低电平时，该芯片不工作。(4) inhi bit（引脚19）：脉冲封锁端，接保护电路的输出。该端为高电平时，sle4520的输出全被封锁，可用作变频器各种故障保护的封锁脉冲端。输出端(1) phl/1（引脚18）、phl/2（引脚17）、ph2/1（引脚16）、ph2/2（引脚14），ph3/1（引脚13）、ph3/2（引脚12）：分别为变频器a、b、c三相上、下桥臂开关器件的控制信号输入端，接三相变频器驱动电路的输入端，提供驱动三相变频器的spwm信号。(2) status（引脚20）：通断状态触发器的输出端，可接一个指示器，用以指示slfa520的状态是在输出驱动变频器状态还是在封锁输出状态。(3) clk out、（引脚28）：晶振频率输出端，接微机的时钟信号输入端，使微机系统的时钟与sle4520的时钟保持同步。电源端(1) （引脚1）：电源正端，接+5v电源。(2) （脚15）：电源负端，接地。二、sle4520电路结构及工作原理1电路结构sle4520的内部结构如图2所示。它的内部有一个死区时间形成及封锁单元，一个四位死区（互锁）时间寄存器，三个过零检测器，三个可预置计数器，三个8位数据寄存器，一个4分频锁存器和一个1n预置分频器，一个14地址译码锁存器及一个通断控制触发器等共17个单元线路。这些单元线路分别与sle4520的内部数据或控制总线相连。工作原理当status和inhibit信号无效时，在信号为有效低电平时，单片机输出的地址数据经数据总线p0p7写入 sle4520内部的地址译码寄存器，接着单片机分别输出对应spwm脉冲宽度的数据给a、b、c相的8位数据寄存器。当ale和单片机的有效时，再令a、b、c相中的某个8位寄存器将spwm脉宽数据装入对应的可预置计数器。进而由死区时间生成及输出寄存器根据死区寄存器设置的互锁时间输出该相主开关元件的spwm脉冲控制信号。在实际应用的初始化设置中，inhibit端应置高电平，使六路输出脉冲全被封锁（置1），sle4520的spwm信号有效电平为低电平，最大可提供20ma的输出电流。下面列出sle4520部分应用数据，sle4520各内部寄存器的地址见表1；死区寄存器取值及产生的死区时间见表2；外接晶振为12mhz时，分频控制寄存器的取值见表3。表1sle4520内部寄存器地址表表2sle4520死区寄存器取值及产生的死区时间表3分频控制寄存器的取值表三、sle4520应用举例如上所述，sle4520是一个可编程三相pwm集成电路，与微机配合使用能把三路8位数字量转换成三路脉宽调制信号，形成三相spwm波，驱动三相功率开关器件。下面介绍sle4520与8031微机系统配合使用形成spwm波，驱动igbi、变频器的例子。系统框图如图3所示，电路结构分析如下。(1) 将sle4520的引脚1接+5 v，引脚15接地，引脚2与引脚3间接12 mhz晶振。将sle4520的引脚23与8031的供电复位电路的输出相连，保证开机时以相同的状态开始工作。(2) 8031的p0 8个i/o口与sle4520的p0p7相连，为数据总线。sle4520的六路输出口（引脚18、17，引脚1 6、14，引脚13、12）接到驱动模块的输入端（接光耦合器发光二极管的阴极），以输出spwm脉冲。(3) sle4520的sync端接至8031的p10口，由9031的cpu控制sle4520内部的三个可预置的计数器同时启动。(4) sle4520的set、status接至外部故障电路的输出端，一旦故障出现时，该端口将对sle4520的六路输出进行封锁。(5) 将sle4520的status（20脚）与8031的相连，当保护电路