【正文】 。 功能結(jié)構(gòu)電壓調(diào)節(jié)芯片SG3525具體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖21所示。1％）V，采用了溫度補(bǔ)償，而且設(shè)有過(guò)流保護(hù)電路。振蕩器還設(shè)有外同步輸入端(腳3)。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性要求，在誤差放大器的輸出腳9和腳1之間一般要添加適當(dāng)?shù)姆答佈a(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。 SG3525特性1. SG3525基本特點(diǎn)(1) 工作電壓范圍835V。1%。 (4) 內(nèi)置軟啟動(dòng)開關(guān)。 (6) 帶滯回電壓的輸入欠壓鎖定。 2. SG3525各部分功能(1) 基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源是一個(gè)三端穩(wěn)壓電路，其輸入電壓VCC可在(8~35)V內(nèi)變化，通常采用+15V，其輸出電壓VST＝，精度，采用溫度補(bǔ)償，作為芯片內(nèi)部電路的電源，也可為芯片外圍電路提供標(biāo)準(zhǔn)電源[12]，向外輸出電流可達(dá)400mA，沒有過(guò)流保護(hù)電路。(3) 誤差放大器由兩級(jí)差分放大器構(gòu)成，其直流開環(huán)放大倍數(shù)為80dB左右，電壓反饋信號(hào)從端子1接至放大器反相輸入端，放大器同相輸入端接基準(zhǔn)電壓。其結(jié)果是，所有的輸入為負(fù)時(shí)，輸出為正。脈沖很窄的時(shí)鐘信號(hào)輸入到邏輯或非門電路，可使兩個(gè)門的輸出同時(shí)有一段低電平，以產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間。11腳和14腳相位相差180，拉電流和灌電流峰值達(dá)200mA。在重疊處有一個(gè)電流尖脈沖，起持續(xù)時(shí)間約為l00ns。 單極性SPWM調(diào)制電路167?；鶞?zhǔn)50Hz的方波由文氏橋產(chǎn)生正弦波再經(jīng)過(guò)整流生成，用來(lái)控制輸出電壓有效值和基準(zhǔn)值比較所產(chǎn)生的誤差信號(hào)，當(dāng)電源輸出電壓發(fā)生變化時(shí)，會(huì)改變正弦信號(hào)的幅值，使得SG3525輸出脈寬也跟著發(fā)生相應(yīng)的變化。 正弦波發(fā)生器本設(shè)計(jì)采用文氏橋振蕩電路產(chǎn)生50Hz正弦波(圖25)，利用RC串并聯(lián)（圖24）選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性。震蕩頻率： （22）穩(wěn)定振蕩條件189。=1，|F |=1/3，則考慮到起振條件189。1，一般應(yīng)選取RF略大2R1。由式（22）得：由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅，而是通過(guò)在外部引入負(fù)反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)幅的目的。在Rf串聯(lián)兩個(gè)并聯(lián)二極管，利用電流增大時(shí)二極管動(dòng)態(tài)電阻減小、電流減小時(shí)二極管動(dòng)態(tài)電阻增大的特點(diǎn)，加入非線性環(huán)節(jié)，從而使輸入電壓穩(wěn)定。圖25 50Hz文氏振蕩電路圖26 50Hz振蕩電路仿真波形 167。但是本設(shè)計(jì)整流輸出并未經(jīng)過(guò)濾波環(huán)節(jié)，故僅把正弦波整為饅頭波。輸入電壓為正弦波是，輸出電壓波形如圖28中u2所示。圖中R14，R15，R16，R17，R18的阻值一定要一致，否則，出來(lái)的饅頭波會(huì)上下波動(dòng)。輸出50Hz正弦波圖27 精密整流電路圖28 精密整流電路仿真波形 167。U4A是一個(gè)加法電路：從U4B出來(lái)的饅頭波進(jìn)入U(xiǎn)3A的同相端，同時(shí)U3A的同相端也接在一個(gè)直流電位上。 0 圖29 誤差放大及加法電路圖210 誤差放大及加法電路仿真波形167。主芯片SG3525的接法和一般常規(guī)接法有點(diǎn)不同[15]，因?yàn)?525的114腳是圖騰柱輸出，把114腳接地，屏蔽了圖騰柱的下管，并在13腳接一個(gè)上拉電阻做負(fù)載，這樣做的目的是把原114腳的信號(hào)合并在一起輸出，以大幅度地提高最大占空比。但從13腳出來(lái)的脈沖，是反向的SPWM波，所以要用一個(gè)4069把它反回來(lái)。5端與7端直接短接，由式(25)的鋸齒波的頻率為：。167。從文氏橋正弦波振蕩器過(guò)來(lái)的正弦波信號(hào)(約12VPP值)，經(jīng)二個(gè)電壓比較器U1A、U1B后，產(chǎn)生二路帶死區(qū)時(shí)間的低頻同步波，電路中R1，R2決定二路方波的死區(qū)時(shí)間[16]。U1A，U1B用358時(shí)死區(qū)時(shí)間為200μs。由于開關(guān)管在開通和關(guān)斷時(shí)都存在延遲時(shí)間，如果驅(qū)動(dòng)脈沖以嚴(yán)格互補(bǔ)的方式驅(qū)動(dòng)這兩只管子，可能出現(xiàn)兩只管子同時(shí)開通的情況，造成逆變橋橋臂直通短路，燒毀開關(guān)管。獲得死區(qū)時(shí)間的簡(jiǎn)單方法是驅(qū)動(dòng)信號(hào)的下降沿不延時(shí)，僅延時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升沿。高頻波死區(qū)時(shí)間調(diào)整電路，由四組電阻、電容組成，死區(qū)時(shí)間選擇23μs，可以按RC時(shí)間常數(shù)2μs設(shè)置，電阻可選擇47K，電容選擇47pF，電容應(yīng)該選擇低溫度系數(shù)介質(zhì)的，如聚酯電容器、COG介質(zhì)的陶瓷電容器等。這樣經(jīng)過(guò)這種保護(hù)措施的綜合運(yùn)用，就可以防止橋臂短路故障的出現(xiàn)。 IR2110芯片介紹167。具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)500V，dv/dt=177。5V的偏移量；工作頻率高，可達(dá)500KHz；開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；圖騰柱輸出峰值電流為2A。由三個(gè)部分組成：邏輯輸入，電平平移及輸出保護(hù)。尤其是高端懸浮自舉電源的成功設(shè)計(jì)，可以大大減少驅(qū)動(dòng)電源的數(shù)目，三相橋式變換器，僅用一組電源即可。 IR2110特性1. IR2110基本特點(diǎn)(1) 具有獨(dú)立的低端和高端輸入通道；(2) 懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá)500V；(3) 輸出的電源端(腳3)的電壓范圍為1020V；(4) 邏輯電源的輸入范圍(腳9)515V，可方便的與TTL，CMOS電平相；(5) 匹配，而且邏輯電源地和功率電源地之間允許有1V的便移量；(6) 工作頻率高，可達(dá)500KHz；(7) 開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；(8) 圖騰柱輸出峰值電流2A。圖中CVD1分別為自舉電容和二極管，C2為VCC的濾波電容。當(dāng)HIN為高電平時(shí)VM1開通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的門極和發(fā)射極之間，C1通過(guò)VM1，Rg1和S1門極柵極電容Cgc1放電，Cgc1被充電。當(dāng)HIN為低電平時(shí)，VM2開通，VM1斷開，S1柵電荷經(jīng)RgVM2迅速釋放，S1關(guān)斷。如此循環(huán)反復(fù)。 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)采用功率開關(guān)管的變換器電路中，開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路性能的好壞直接關(guān)系到變換器的工作可靠性。與晶體管驅(qū)動(dòng)電路不同，對(duì)功率MOS管的控制實(shí)質(zhì)上是對(duì)MOS管的輸入電容C進(jìn)行充、放電控制，同時(shí)驅(qū)動(dòng)電路還要為MOS管的柵漏電容，亦稱米勒電容提供渡越電流CGDdVGD/dt，所以驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)載為容性網(wǎng)絡(luò)由于電容上的電荷的保持作用，當(dāng)器件開通后驅(qū)動(dòng)電路無(wú)需繼續(xù)提供電流。綜上所述，理想的功率MOS開關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)同時(shí)具備高速開關(guān)和高峰值電流能力?？刹捎霉怆婑詈? 器，但是為了提高驅(qū)動(dòng)電路工作可靠性，采用專用于驅(qū)動(dòng)橋式結(jié)構(gòu)電路的集成電路IR2110可以簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)、提高系統(tǒng)性能。原理圖中MOS管選用耐壓值較高，開關(guān)速度快的IRF540，IRF540的漏源耐壓可達(dá)100V。HO、LO端的二極管使用開關(guān)管1N4148，實(shí)現(xiàn)自舉電路的二極管用快恢復(fù)二極管。 167。當(dāng)逆變器的輸出不加濾波電路時(shí)，其輸出波形只是SPWM調(diào)制波，其中既包含了50Hz基波，又包含了高于50Hz的諧波。圖35 LC濾波器濾波器是一種具有選擇性的四端網(wǎng)絡(luò)，它允許某些頻率信號(hào)通過(guò)，而不允許另一些頻率信號(hào)通過(guò)。從H橋的輸出為高頻交流信號(hào)，要用工頻隔離變壓器對(duì)其進(jìn)行變換，這就需要先將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為50Hz工頻信號(hào)，此部分通過(guò)LC濾波（如圖35）實(shí)現(xiàn)，也可當(dāng)作以低通濾波器，與小信號(hào)電路的低通濾波器不同的是，逆變器的輸出濾波器不僅要濾除不需要的高頻分量，而且還要在濾除不需要的高頻分量的同時(shí)，使通過(guò)的頻帶所傳輸?shù)墓β十a(chǎn)生的損耗盡可能的低。而需要采用幾乎沒有損耗的LC低通濾波器。由傅立葉分析可知： （31）逆變電路輸出的n次諧波有效值Vn經(jīng)LC濾波后在負(fù)載上的n次諧波電壓為： （32） （33）由上此可見n次諧波衰減了倍。選擇截至頻率為開關(guān)頻率的1/10，即150Hz。 保護(hù)電路設(shè)計(jì)為保證電力電子系統(tǒng)正常工作，除了合理設(shè)計(jì)電路之外，增設(shè)電路保護(hù)措施是很有必要的。這些干擾會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)工作不正常，甚至損壞系統(tǒng)。功率開關(guān)管是整個(gè)設(shè)備正常工作的核心部件，同時(shí)也是最容易受損壞的元件。下面針對(duì)本文設(shè)計(jì)的逆變電源，闡述在設(shè)計(jì)中對(duì)開關(guān)管和蓄電池采取的保護(hù)措施。對(duì)于由蓄電池供電的逆變電源而言，蓄電池過(guò)度放電會(huì)損壞蓄電池本身，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)，應(yīng)該相應(yīng)欠壓保護(hù)。短路與過(guò)載是兩種性質(zhì)不同的故障狀態(tài)，短路故障一經(jīng)出現(xiàn)，裝置就應(yīng)該立即停止工作，因?yàn)槎搪冯娏髟诤芏痰臅r(shí)間內(nèi)就會(huì)升到很高的幅值，可在瞬間損壞電路元件。與短路故障不同，系統(tǒng)短時(shí)的過(guò)載屬于正常工作狀態(tài)，如果過(guò)載一發(fā)生就停機(jī)則不利于系統(tǒng)的正常運(yùn)行。圖36 輸入輸出采樣電路如圖36所示，對(duì)于電路過(guò)載，設(shè)計(jì)中將取樣繞組，經(jīng)過(guò)整形、濾波間接檢測(cè)其電流是否過(guò)大，電壓取樣CY2直接輸入到滯環(huán)比較器LM393的同相輸入端（如圖37），其反相端為設(shè)定的參考電壓值。欠壓保護(hù)是為了保護(hù)蓄電池，直接通過(guò)分壓電阻采樣，得到輸入采樣電壓CY1，電壓取樣CY1直接輸入到滯環(huán)比較器LM393的反相輸入端（如圖37），其同相端為設(shè)定的參考電壓值。保護(hù)電路中，采用滯環(huán)比較器叫的作用是防止比較器的輸出在保護(hù)點(diǎn)附近反復(fù)跳動(dòng)。系統(tǒng)才能夠恢復(fù)正常工作。 信號(hào)板電路的調(diào)試在設(shè)計(jì)中存在輸出濾波電感、功率變壓器、隔離變壓器、等磁性元件，隔離變壓器初次級(jí)之間存在寄生電容，高頻干擾信號(hào)通過(guò)寄生電容耦合到次級(jí)；功率變壓器由于繞制工藝等原因，原、次級(jí)耦合不理想而存在漏感，漏感將產(chǎn)生電磁輻射干擾，為了避免這些電磁干擾，我將基于SG3525的SPWM波形調(diào)制電路繪制在一張PCB板，不妨稱之為信號(hào)板；把H橋逆變電路及濾波、升壓繪制在另一張PCB板上。1. 在J1上接上+12V和12V電源，則電源指示發(fā)光二極管D1，D2應(yīng)該亮，測(cè)一下電流，+12V應(yīng)該在50mA左右，12V應(yīng)該在60mA左右，說(shuō)明電路基本正常。圖41 S1測(cè)試點(diǎn)正弦波振蕩器輸出波形3. U3A，U3B組成一個(gè)精密整流電路，其特點(diǎn)是，經(jīng)它整流的正弦饅頭波，失真很小，R15，R16，R17，R18的阻值一定要一致，否則，應(yīng)該看到饅頭波，饅頭波的幅度約在4Vpp（如圖42），一般大于11V就會(huì)出現(xiàn)削頂，這樣精密整流電路就調(diào)好了。圖43 加法電路輸出饅頭波5. 主芯片SG3525的第9引腳輸出為測(cè)試點(diǎn)S4，用示波器觀察S4點(diǎn)的波形，看是否為SPWM波，此測(cè)試點(diǎn)應(yīng)為頻率15K的SPWM信號(hào)。從文氏橋正弦波振蕩器過(guò)來(lái)的正弦波信號(hào)(約12Vpp值)，經(jīng)二個(gè)電壓比較器U1A、U1B后，產(chǎn)生二路帶死區(qū)時(shí)間的低頻同步波，電路中R1，R2決定二路方波的死區(qū)時(shí)間。圖44 SS6測(cè)試點(diǎn)輸出的50Hz同步方波167。2. 這時(shí)用雙通道數(shù)字示波器觀查MOS管IRF540的G極波形（如圖4圖47），是否有高頻波死區(qū)延時(shí)2μs左右（如圖45）。4. 把示波器的探頭打在10：1檔，夾在H橋AC輸出的二個(gè)端子上，再接上一點(diǎn)負(fù)載，接一個(gè)100W的220V的燈泡。6. 細(xì)調(diào)信號(hào)板上的R33，讓正弦波上下二個(gè)半波的過(guò)渡光滑自然，沒有階梯感；再調(diào)R35，慢慢調(diào)大，正弦波會(huì)出現(xiàn)削頂，再稍回調(diào)一點(diǎn)，讓正弦波頂部光滑自然，這樣整個(gè)系統(tǒng)就基本調(diào)試好了，觀察空載與帯載波形（如圖48）。 保護(hù)電路調(diào)試1. 欠壓保護(hù)測(cè)試：(1) 首先接一個(gè)100W的220V的燈泡，讓電路正常工作；(2) 調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流輸出大小，使得直流輸入降為10V，保護(hù)電路動(dòng)作，繼電器打開，燈泡滅；(3) 使實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流輸出恢復(fù)，保護(hù)電路動(dòng)作，繼電器關(guān)閉，燈泡亮。(2) 由于設(shè)定的額定功率為500W，此時(shí)再并聯(lián)一個(gè)100W的燈泡，負(fù)載過(guò)重，電流過(guò)大，快速熔斷器F2燒斷，燈泡熄滅。傳統(tǒng)的逆變器絕大多數(shù)為方波逆變器和準(zhǔn)正弦波逆變器。而數(shù)字化正弦波逆變器成本較高，因此，本文提出的這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，諧波畸變率低的正弦波實(shí)現(xiàn)方案。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光伏電源逆變器輸出波形理想，直流環(huán)電壓波動(dòng)小。由于脈寬調(diào)制芯片SG3525方法生成SPWM控制脈沖，逆變電路工作穩(wěn)定。但是也有不足之處，采用工頻變壓器升壓使得設(shè)備體積重量大、笨重，攜帶不便，功率密度不高。采用高頻升壓變換、然后再全橋逆變是今后研究的方向。在電路測(cè)試過(guò)程中，曾經(jīng)遇到了很多的問(wèn)題，王老師多次在實(shí)驗(yàn)室給我分析指導(dǎo)，經(jīng)常忙到深夜，愛崗敬業(yè)的精神讓我深深的欽佩。附　錄附錄一 基于SG3525的SPWM調(diào)制電路原理圖附錄二 基于IR2110驅(qū)動(dòng)的逆變電路原理圖附錄三 PCB版圖(信號(hào)板)附錄四 PCB版圖(驅(qū)動(dòng)電路及H橋)附錄五 實(shí)物圖英文資料原文INTRODUCTION OF GSM一、 GSM implicationThe GSM full name is: Global System for Mobile Communications, Chinese as the whole world twoway charges for cellular phones sys