《SG3525在电力电子技术中的应用研究(开放实验)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SG3525在电力电子技术中的应用研究(开放实验)（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、SG3525在电力电子技术中的应用研究实验一、 SG3525A 脉宽调制器控制电路一简介：SG3525A 系列脉宽调制器控制电路可以改进为各种类型的开关电源的控制性能和使用较少的外部零件。在芯片上的5.1V 基准电压调定在1，误差放大器有一个输入共模电压范围。它包括基准电压，这样就不需要外接的分压电阻器了。一个到振荡器的同步输入可以使多个单元成为从电路或一个单元和外部系统时钟同步。 在 CT和放电脚之间用单个电阻器连接即可对死区时间进行大范围的编程。在这些器件内部还有软起动电路，它只需要一个外部的定时电容器。一只断路脚同时控制软起动电路和输出级。只要用脉冲关断，通过PWM（脉宽调制）锁存器瞬时
2、切断和具有较长关断命令的软起动再循环。当VCC低于标称值时欠电压锁定禁止输出和改变软起动电容器。输出级是推挽式的可以提供超过200mA 的源和漏电流。SG3525A 系列的 NOR（或非）逻辑在断开状态时输出为低。2工作范围为8.0V 到 35V；2 5.1V1.0调定的基准电压；2100Hz 到 400KHz 振荡器频率； 2分立的振荡器同步脚；二SG3525A 内部结构和工作特性：（1）基准电压调整器基准电压调整器是输出为5.1V ，50mA，有短路电流保护的电压调整器。它供电给所有内部电路，同时又可作为外部基准参考电压。若输入电压低于6V 时，可把15、16 脚短接，这时5V 电压调整器
3、不起作用。（2）振荡器3525A 的振荡器，除CT、RT端外，增加了放电7、同步端3。RT阻值决定了内部恒流值对CT充电， CT的放电则由5、7 端之间外接的电阻值RD决定。把充电和放电回路分开，有利于通过RD来调节死区的时间，因此是重大改进。这时3525A的振荡频率可表为：)R3R7 .0(C1fDTTS（3.1 ）在 3525A中增加了同步端3 专为外同步用，为多个3525A 的联用提供了方便。同步脉冲的频率应比振荡频率 fS要低一些。-+误 差 器 软起动1082关闭505K5K图3-1同步放电补偿CT19751263 RT15地Vs16放大Vref比较器-+ -振荡器 输 出4振荡器基
4、 准 调整器PWM锁存器 SSR触发器欠压锁定输 出 A输 出 BSG1527A+14输 出 B输 出 A+SG1525A+1411131113(3) 误差放大器误差放大器是差动输入的放大器。它的增益标称值为80dB，其大小由反馈或输出负载决定，输出负载可以是纯电阻，也可以是电阻性元件和电容的元件组合。该放大器共模输入电压范围在1.8 3.4V，需要将基准电压分压送至误差放大器1 脚（正电压输出）或2 脚（负电阻输出）。3524 的误差放大器、电流控制器和关闭控制三个信号共用一个反相输入端，3525A 改为增加一个反相输入端，误差放大器与关闭电路各自送至比较器的反相端。这样避免了彼此相互影响。
5、有利于误差放大器和补偿网络工作精度的提高。(4) 闭锁控制端10 利用外部电路控制10 脚电位，当10 脚有高电平时，可关闭误差放大器的输出，因此，可作为软起动和过电压保护等。(5) 有软起动电路 比较器的反相端即软起动控制端8，端 8 可外接软起动电容。该电容由内部Vref的 50 A恒流源充电。达到 2.5V 所经的时间为8CA50V5.2t。点空比由小到大（50）变化。(6) 增加 PWM 锁存器使关闭作用更可靠比较器（脉冲宽度调制）输出送到PWM 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
6、一周期时钟信号使倘存器复位为止。另外，由于PWM 锁存器对比较器来的置位信号锁存，将误差放大器上的噪音、振铃及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，有利于可靠性提高。(7) 增设欠压锁定电路电路主要作用是当IC 块输入电压小于8V时，集成块内部电路锁定，停止工作（其准源及必要电路除外），使之消耗电流降到很小（约2mA ）。(8) 输出级由两个中功率NPN管构成，每管有抗饱和电路和过流保护电路，每组可输出100mA 。组间是相互隔离的。电路结构改为确保其输出电平或者是高电平或者是低电平的一个电平状态中。为了能适应驱动快速的场效应功率管的需要，末级采用推拉式电路，使关断
7、速度更快。11 端（或 14 端）的拉电流和灌电流，达100mA 。在状态转换中，由于存在开闭滞后，使流出和吸收间出现重迭导通。在重迭处有一个电流尖脉冲，其持续时间约100ns。使用时VC接一个 0.1 f 电容可以滤去尖峰。另一个不足处是吸电流时，如负载电流达到50mA以上时，管饱和压降较高（约1V）。三IC 芯片的工作：直流电源VS从 15 号脚引入分两路：一路加到或非门；另一路送到基准电压稳压器的输入端，产生稳定的 5.1V 基准电压，5.1V 再送到内部（或外部）电路的其它元件作为电源。振荡器5 号脚需外接电容Cr,6号脚需外接电阻Rr。选用不同的Cr、Rr，即可调节振荡器的频率。振荡
8、器的输出分为两路：一路以时钟脉冲形式送至双稳态触发器及二个或非门；另一路以锯齿波形式送至比较器的同相端。比较器的反相端连向误差放大器。误差放大器实际上是个差分放大器，它有两个输入端：1 号脚为反相输入端；2 号脚为同相输入端，这两个输入端可根据应用需要连接。例如，一端可连到开关电源输出电压V0的取样电路上（取样信号电压约2.5V ），另一端连到16 号脚的分压电路上（应取得2.5V 的电压），误差放大器输出9 号脚与地之间可接上电阻与电容，以进行频率补偿。误差放大器的输出与锯齿波电压在比较器中进行比较，从而在比较器的输出端出现一个随误差放大器输出电压的高低而改变宽度的方波脉冲，再将此方波脉冲送
9、到或非门的一个输入端。或非门另二输入端分别为触发器、振荡锯齿波。最后，在晶体管A和 B上分别出现脉冲宽度随V0变化而变化的脉冲波，但两者相位相差180。实验二、直流斩波电路的性能研究一实验目的：熟悉降压斩波电路（Buck Chopper）和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。 二实验内容：1SG3525 芯片的调试。 2降压斩波电路的波形观察及电压测试。3升压斩波电路的波形观察及电压测试。 三实验设备及仪器1电力电子教学实验台主控制屏。2MCL-16组件。 3MEL-03 电阻箱(900/0.41A) 或其它可调电阻盘。 4万用表。
10、5双踪示波器62A 直流安培表 （ MCL- 2A直流毫安表为数字式仪表，MCL- 2A 直流安培表为指针式仪表，其他型号可能为MEL-06 ）。 四实验方法：1SG3525 的调试。原理框图见图5 11。将扭子开关S1打向 “直流斩波”侧，S2 电源开关打向 “ ON”， 将 “3”端和“ 4”端用导线短接，用示波器观察“ 1”端输出电压波形应为锯齿波，并记录其波形的频率和幅值。扭子开关S2扳向“ OFF”，用导线分别连接“5”、“ 6”、“ 9”，用示波器观察“5”端波形，并记录其波形、频率、幅度，调节“脉冲宽度调节”电位器，记录其最大占空比和最小占空比。Dmax= Dmin= 2实验接线
11、图见图512。（1）切断 MCL-16 主电源，分别将“主电源2”的“ 1”端和“直流斩波电路”的“1”端相连，“主电源 2”的“2”端和“直流斩波电路”的“2”端相连， 将“PWM波形发生”的“7”、“ 8”端分别和直流斩波电路VT1的 G1S1端相连，“直流斩波电路”的“4”、“ 5”端串联MEL-03 电阻箱(将两组 900/0.41A 的电阻并联起来，顺时针旋转调至阻值最大约450)，和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。（2）检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源(注意：先接通控制电路99R图511 PWM 波形发生宽度调节脉冲R4RP5.1VR54软起动8 1021关闭 SG3
12、52550uA5.1VS121地B12101411+15v5.1V振荡器直流斩波半桥电源R3C1C22R1S114R2735 635.1V1615OFF欠压锁定Q TQQ基准1A+15VS2VcON11865 +15v7图5-12 直流斩波电路(c) 升压斩波电路VT2G27S2L268C2911VD210(a) 主电源(b) 降压斩波电路G12VT11VD153S1L14C21电源后接通主电路电源)，改变脉冲占空比，每改变一次，分别观察PWM 信号的波形，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压、u0波形，输出电流i0的波形，记录PWM 信号占空比D，ui、u0的平均值Ui 和 U0。（3）改
13、变负载R 的值（注意：负载电流不能超过1A），重复上述内容2。（4）切断主电路电源，断开“主电路2”和“降压斩波电路”的连接，断开“PWM 波形发生”与VT1的连接，分别将“直流斩波电路”的“6”和“主电路2”的“ 1”相连，“直流斩波电路”的“7”和“主电路 2”的“ 2”端相连， 将 VT2的 G2S2分别接至 “ PWM 波形发生” 的“7”和“8”端，直流斩波电路的 “10”、“ 11” 端，分别串联MEL-03 电阻箱（两组分别并联，然后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约900）和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。改变脉冲占空比D，每改变
14、一次，分别：观察PWM信号的波形， MOSFET 的栅源电压波形，输出电压、u0波形，输出电流i0的波形，记录PWM 信号占空比D，ui、u0的平均值 Ui 和 U0。（5）改变负载R 的值（注意：负载电流不能超过1A），重复上述内容4。（6）实验完成后，断开主电路电源，拆除所有导线。五实验报告1分析 PWM波形发生的原理 PWM 控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术。即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。在采样控制理论中有一条重要的结论： 冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即窄脉冲的面积。效果基本相同是指环节的输出响应波形
15、基本相同。上述原理称为面积等效原理以正弦 PWM 控制为例。把正弦半波分成N 等份，就可把其看成是N 个彼此相连的脉冲列所组成的波形。这些脉冲宽度相等，都等于/N，但幅值不等且脉冲顶部不是水平直线而是曲线，各脉冲幅值按正弦规律变化。如果把上述脉冲列利用相同数量的等幅而不等宽的矩形脉冲代替，使矩形脉冲的中点和相应正弦波部分的中点重合，且使矩形脉冲和相应的正弦波部分面积（冲量）相等，就得到PWM 波形。各 PWM 脉冲的幅值相等而宽度是按正弦规律变化的。根据面积等效原理， PWM 波形和正弦半波是等效的。 对于正弦波的负半周， 也可以用同样的方法得到 PWM 波形。可见，所得到的PWM 波形和期望
16、得到的正弦波等效。2记录在某一占空比D 下，降压斩波电路中， MOSFET 的栅源电压波形，输出电压u0波形，并绘制降压斩波电路的Ui/Uo-D 曲线，与理论分析结果进行比较，并讨论产生差异的原因。MOSFET 的栅源电压波形脉宽U. 实验中由于示波器本身的误差和读数的误差，使Ui/Uo-D 曲线存在一定改变 .Ui/Uo-D 曲线实验三、单相正弦波（ SPWM）逆变电源研究一实验目的：1掌握单相正弦波（SPWM ）逆变电源的组成、工作原理、特点、波形分析与使用场合。2熟悉正弦波发生电路、PWM 专用集成电路SG3525 的工作原理与使用方法。 二实验内容：1正弦波发生电路调试。2PWM 专用集成电路SG3525 性能测试。3带与不带滤波环节时的负载两端，MOS 管两端以及变压器原边两端电压波形测试。4滤波环节性能测试。5不同调制度M 时的负载端电压测试。 三实验系统组成及工作原理：能把直流电能转换为交流电能的电路称为逆变电路，或称逆变器。 单相逆变器的结构可分为半桥
