單片機(jī)調(diào)頻逆變系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

1、調(diào)頻逆變系統(tǒng) 單片機(jī)調(diào)頻逆變系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)2008年11月25日·成都目錄1設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)311逆變核心元件介紹312脈沖寬度調(diào)制（pwm）原理613 pid控制原理7131 pid控制原理與程序流程7132標(biāo)準(zhǔn)pid算法的改進(jìn)11133數(shù)字pid參數(shù)的選擇15134數(shù)字pid控制的工程實(shí)現(xiàn)162調(diào)頻逆變?cè)?03單片機(jī)調(diào)頻逆變?cè)O(shè)計(jì)2131設(shè)計(jì)功能圖2132 ipm介紹2133 pwm發(fā)生器sg3525介紹251設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ) 電力逆變，就是一種將直流變成工頻交流或?qū)⒐ゎl交流變成可以改變頻率的交流電源系統(tǒng)。對(duì)于電力逆變來(lái)說(shuō)，主要應(yīng)用到應(yīng)急電源及電機(jī)軟啟動(dòng)等方面。本詳細(xì)設(shè)計(jì)主要針對(duì)應(yīng)急電源系

2、統(tǒng)，應(yīng)急電源系統(tǒng)分工頻逆變和變頻逆變，所以我們的設(shè)計(jì)是變頻逆變，同時(shí)也可設(shè)置為工頻逆變，就是頻率固定不變。在設(shè)計(jì)前我們首先要明確逆變技術(shù)中的幾個(gè)原理理論。11逆變核心元件介紹現(xiàn)在逆變應(yīng)用的核心元件是大功率場(chǎng)效應(yīng)管igbt，igbt以其輸入阻抗高、開關(guān)速度快、通態(tài)電壓低、阻斷電壓高、承受電流大等特點(diǎn)，已成為當(dāng)今功率半導(dǎo)體器件發(fā)展的主流器件。igbt已由第三代、第四代發(fā)展到了第五代，由穿通型（pt型）發(fā)展到非穿通型（npt型），其電性能參數(shù)日趨完善。igbt模塊也在此基礎(chǔ)上同步發(fā)展，有單管模塊、半橋模塊、高端模塊、低端模塊、6單元模塊等。合理的驅(qū)動(dòng)保護(hù)是igbt安全工作的前提條件，特別是選擇合理的

3、柵極驅(qū)動(dòng)電壓uge和合理的柵極串聯(lián)電阻rg，以及過(guò)電壓過(guò)電流保護(hù)尤為重要。igbt模塊的應(yīng)用電路有半橋電路逆變、全橋電路逆變、三相逆變、斬波應(yīng)用等。igbt模塊已被廣泛應(yīng)用于ups、感應(yīng)加熱電源、逆變焊機(jī)電源和電機(jī)變頻調(diào)速等電源領(lǐng)域。1、igbt模塊電路結(jié)構(gòu)1）單管模塊 一般說(shuō)來(lái)，單管igbt模塊其額定電流比較大，是由多個(gè)igbt芯片和快恢復(fù)二極管（frd）芯片在模塊內(nèi)部并聯(lián)而成，其電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 單管電路結(jié)構(gòu) 圖2 半橋電路結(jié)構(gòu)2）半橋模塊 半橋igbt模塊也稱為2單元模塊，是一個(gè)橋臂，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。兩只半橋igbt模塊可組成全橋（h橋）逆變電路。 3）高端模塊 高端i

4、gbt模塊其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖3（a）和圖3（b）所示。圖3（a）為斬波器應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)，圖3（b）為感應(yīng)加熱應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)。圖3(a) 高端電路結(jié)構(gòu) 圖3(b) 高端電路結(jié)構(gòu)4）低端模塊 低端igbt模塊其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖4（a）圖4（b）所示。圖4（a）為斬波器應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)，圖4（b）為感應(yīng)加熱應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)。圖4(a) 低端電路結(jié)構(gòu) 圖4(b) 低端電路結(jié)構(gòu)2、igbt模塊驅(qū)動(dòng)保護(hù)要點(diǎn) 1）igbt柵極驅(qū)動(dòng)電壓uge 理論上ugeuge(th)，即柵極驅(qū)動(dòng)電壓大于閾值電壓時(shí)igbt即可開通，一般情況下閾值電壓uge(th)56v。為了使igbt開通時(shí)完全飽和，并使通態(tài)損耗最小，又具有限制短路電流

5、能力，柵極驅(qū)動(dòng)電壓uge需要選擇一個(gè)合適的值。當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓uge增加時(shí)，通態(tài)壓降減小，通態(tài)損耗減小，但igbt承受短路電流能力減??；當(dāng)uge太大時(shí)，可能引起柵極電壓振蕩，損壞柵極。當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)電壓uge減小時(shí)，通態(tài)壓降增加，通態(tài)損耗增加，但igbt承受短路電流能力提高。為獲得通態(tài)損耗最小，同時(shí)igbt又具有較好的承受短路電流能力，通常選取柵極驅(qū)動(dòng)電壓uged*uge(th)，系數(shù)d1.5、2、2.5、3。當(dāng)閾值電壓uge(th)為6v時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)電壓uge則分別為9v、12v、15v、18v；柵極驅(qū)動(dòng)電壓uge折中取12v15v為宜，12v最佳。igbt關(guān)斷時(shí)，柵極加負(fù)偏壓，提高抗干撓能力，提

6、高承受dv/dt能力，柵極負(fù)偏壓一般為10v。 2）igbt柵極電阻rg 選擇適當(dāng)?shù)臇艠O串聯(lián)電阻rg對(duì)igbt驅(qū)動(dòng)相當(dāng)重要。 當(dāng)rg增大時(shí)，可抑制柵極脈沖前后沿陡度和防止振蕩，減小開關(guān)di/dt,限制igbt集電極尖峰電壓；但rg增大時(shí)，igbt開關(guān)時(shí)間延長(zhǎng)，開關(guān)損耗加大。當(dāng)rg減小時(shí)，減小igbt開關(guān)時(shí)間，減小開關(guān)損耗；但rg太小時(shí)，可導(dǎo)致ge之間振蕩，igbt集電極di/dt增加，引起igbt集電極尖峰電壓，使igbt損壞。因此，應(yīng)根據(jù)igbt電流容量和電壓額定值以及開關(guān)頻率選取rg值，如10、15、27等，并建議ge之間并聯(lián)一數(shù)值為10k左右的rge，以防止柵極損壞。 3）igbt過(guò)電壓

7、過(guò)電流保護(hù) 過(guò)電壓過(guò)電流是造成igbt損壞的兩大主要因素，應(yīng)加以有效的保護(hù)。對(duì)于過(guò)電流，如果采用電流傳感器保護(hù)，首先應(yīng)考慮電流傳感器的響應(yīng)時(shí)間，建議過(guò)電流保護(hù)點(diǎn)設(shè)定為模塊額定電流的1.52倍為宜；如ga100ts120k的模塊電流額度值為100a，電流傳感器設(shè)定為150a200a；如ga200td120k的模塊電流額度值為200a，電流傳感器設(shè)定為300a400a。如果采用通態(tài)電壓vce(on)來(lái)保護(hù)，建議vce(on)設(shè)定為56v，這時(shí)模塊的峰值電流約為額度值的22.5倍。 對(duì)于過(guò)電壓，通常采用rcd吸收過(guò)電壓尖峰，最好是采用無(wú)感電阻和無(wú)感電容。同時(shí)，必須盡量減少或者消除布線時(shí)的雜散電感，可

8、以通過(guò)減小整個(gè)電路有效回路面積來(lái)減小雜散電感。另外，還可以通過(guò)適當(dāng)增加?xùn)艠O串聯(lián)電阻rg來(lái)抑制過(guò)電壓尖峰。3、igbt模塊典型應(yīng)用 1）感應(yīng)加熱電源 圖5 為并聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源主電路，由兩只低端igbt模塊和兩只高端igbt模塊組成，也可由四只單管igbt模塊和四只快恢復(fù)二極管模塊組成，視感應(yīng)加熱電源功率而定。對(duì)管g1、g4和g2、g3輪流開通關(guān)斷工作，輸出電壓和電流分別為正弦波和方波。圖5 igbt感應(yīng)加熱電源主電路 2）逆變焊機(jī)電源 圖6 為一全橋式逆變電路，由兩只半橋igbt模塊組成，采用pwm控制，對(duì)管g1、g4和g2、g3輪流開通關(guān)斷工作，輸出電壓為交變方波。此電路廣泛應(yīng)用于電焊機(jī)電

9、源。圖6 igbt逆變焊機(jī)電源主電路 3）變頻調(diào)速電源 圖7為igbt三相pwm逆變電路，由三只半橋igbt模塊組成，用于變頻調(diào)速電源和ups電源。圖7 igbt變頻調(diào)速電源主電路4、igbt及快恢復(fù)二極管模塊的使用1）防止靜電 igbt是靜電敏感器件，為了防止器件受靜電危害，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： （1）igbt模塊驅(qū)動(dòng)端子上的銅環(huán)是防靜電導(dǎo)電管，用戶用接插件引線時(shí)取下套管立即插上引線；在無(wú)防靜電措施時(shí)，不要用手觸摸驅(qū)動(dòng)端子。 （2）焊接器件時(shí)，設(shè)備或電烙鐵一定要接地。2）選擇和使用 請(qǐng)?jiān)诋a(chǎn)品的絕對(duì)最大額定值（電壓、電流、溫度等）范圍內(nèi)使用，一旦超出絕對(duì)最大額定值，可能損壞產(chǎn)品，特別是igbt外加

10、超出vces的電壓時(shí)可能發(fā)生雪崩擊穿現(xiàn)象從而使元件損壞，請(qǐng)務(wù)必在vces的絕對(duì)額定值的范圍內(nèi)使用！工作頻率愈高，工作電流愈??；基于可靠性的原因，必須考慮安全系數(shù)。如果使用前需要測(cè)試請(qǐng)務(wù)必使用適當(dāng)?shù)臏y(cè)試設(shè)備，以免測(cè)試損壞（特別是igbt和fred模塊需要專業(yè)的測(cè)試設(shè)備，請(qǐng)勿使用非專業(yè)的設(shè)備測(cè)試其電壓的最大值）。 （1）驅(qū)動(dòng)電路：由于igbt vce(sat) 和短路耐量之間的折衷關(guān)系，建議將柵極電壓選為+vg=13±10%v，-vg=510v，要確保在模塊的驅(qū)動(dòng)端子的驅(qū)動(dòng)電壓和波形達(dá)到驅(qū)動(dòng)要求；柵極電阻與igbt 的開通和關(guān)斷特性密切相關(guān)，rg小時(shí)開關(guān)損耗減少，開關(guān)時(shí)間減少，關(guān)斷脈沖電

11、壓增加；應(yīng)根據(jù)浪涌電壓和開關(guān)損耗間最佳折衷(與頻率有關(guān))選擇合適的rg 值，一般選為至之間。為防止柵極開路，建議靠近柵極與發(fā)射極間并聯(lián)20k30k電阻。驅(qū)動(dòng)布線要盡量短且采用雙絞線；在電源合閘時(shí)請(qǐng)先投入驅(qū)動(dòng)控制部分的電源，使其完全動(dòng)作后再投入主電路電源。 （2）保護(hù)電路：igbt 模塊使用在高頻時(shí)布線電感容易產(chǎn)生尖峰電壓，必須注意減少布線電感和元件的配置，應(yīng)注意以下保護(hù)項(xiàng)目：過(guò)電流保護(hù) 過(guò)電壓保護(hù) 柵極過(guò)壓及欠壓保護(hù) 安全工作區(qū) 過(guò)熱保護(hù)。 （3）吸收電路：由于igbt開關(guān)速度快，容易產(chǎn)生浪涌電壓，所以必須設(shè)有浪涌鉗位電路。 （4）并聯(lián)使用：應(yīng)考慮柵極電路、線路布線、電流不平衡和器件之間的溫度

12、不平衡等問(wèn)題。 （5）其它事項(xiàng)，使用時(shí)請(qǐng)避開產(chǎn)生腐蝕氣體和嚴(yán)重塵埃的場(chǎng)所。5、igbt安裝 散熱器應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境及模塊參數(shù)進(jìn)行匹配選擇，以保證模塊工作時(shí)對(duì)散熱器的要求。散熱器表面的光潔度應(yīng)小于10mm，每個(gè)螺絲之間的平面扭曲小于10mm。為了減少接觸熱阻，推薦在散熱器與模塊之間涂上一層很薄的導(dǎo)熱硅脂，模塊均勻受力后，從模塊邊緣可看出有少許導(dǎo)熱硅脂擠出為最佳。如果散熱器表面的光潔度或是安裝力矩和方法不當(dāng)，尤其是底板為dbc基板（無(wú)銅板）的模塊可能會(huì)造成模塊的內(nèi)部芯片與外部散熱器絕緣的陶瓷基板破裂，從而使模塊絕緣破壞。 模塊安裝在散熱器上時(shí)，螺釘需用說(shuō)明書中給出的力矩?cái)Q緊。力矩不足導(dǎo)致熱阻增加或運(yùn)

13、動(dòng)中出現(xiàn)螺釘松動(dòng)。力矩過(guò)大可能損壞模塊外殼或是破壞模塊絕緣。 僅安裝一個(gè)模塊時(shí)，裝在散熱器中心位置，使熱阻效果最佳。安裝幾個(gè)模塊時(shí)，應(yīng)根據(jù)每個(gè)模塊發(fā)熱情況留出相應(yīng)的空間，發(fā)熱大的模塊應(yīng)留出較多得空間。兩點(diǎn)安裝緊固螺絲時(shí)，先依次緊固額定力矩的1/3，然后反次達(dá)到額定力矩。四點(diǎn)安裝和兩點(diǎn)安裝類似，igbt長(zhǎng)的方向順著散熱器的紋路。緊固螺絲時(shí)，依次對(duì)角緊固1/3額定力矩，然后反次達(dá)到額定力矩。 使用帶紋路的散熱器時(shí)，igbt長(zhǎng)的方向順著散熱器的紋路，以減少散熱器的變形。兩只模塊在一個(gè)散熱器上安裝時(shí)，短的方向并排擺放，中間留出足夠的距離，主要是風(fēng)機(jī)散熱時(shí)減少熱量迭加，容易散熱，最大限度發(fā)揮散熱器的效率

14、。二是模塊端子容易連接，有利于減少雜散電感，尤其高頻使用時(shí)更重要。在連接器件時(shí)，連接模塊的母線排不能給模塊主端子電極造成過(guò)大的機(jī)械和熱應(yīng)力，以免模塊電極的內(nèi)部焊接斷裂或電極端子發(fā)熱在模塊上產(chǎn)生過(guò)熱。12脈沖寬度調(diào)制（pwm）原理pwm（脈沖寬度調(diào)制pulse width modulation）脈沖寬度調(diào)制波通常由一列占空比（有效脈沖與周期之比）不同的矩形脈沖構(gòu)成，其占空比與信號(hào)的瞬時(shí)采樣值成比例。圖1所示為脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)的原理框圖和波形圖。該系統(tǒng)有一個(gè)比較器和一個(gè)周期為ts的鋸齒波發(fā)生器組成。輸入信號(hào)如果大于鋸齒波信號(hào)，比較器輸出正常數(shù)a，否則輸出0。因此，從圖1中可以看出，比較器輸出一列下

15、降沿調(diào)制的脈沖寬度調(diào)制波。通過(guò)圖1 b的分析可以看出，生成的矩形脈沖的寬度取決于脈沖下降沿時(shí)刻t k時(shí)的輸入信號(hào)幅度值。因而，采樣值之間的時(shí)間間隔是非均勻的。在系統(tǒng)的輸入端插入一個(gè)采樣保持電路可以得到均勻的采樣信號(hào)，但是對(duì)于實(shí)際中tk-kts<<ts的情況，均勻采樣和非均勻采樣差異非常小。如果假定采樣為均勻采樣，第k個(gè)矩形脈沖可以表示為：其中，xt是離散化的輸入信號(hào)；ts是采樣周期； 是未調(diào)制寬度；m是調(diào)制指數(shù)。然而，如果對(duì)矩形脈沖作如下近似：脈沖幅度為a，中心在t = k ts處，在相鄰脈沖間變化緩慢，則脈沖寬度調(diào)制波xp(t)可以表示為：其中， 。無(wú)需作頻譜分析，由上式可以看出

16、脈沖寬度信號(hào)由語(yǔ)音信號(hào)x(t)加上一個(gè)直流成分以及相位調(diào)制波構(gòu)成。當(dāng)時(shí)，相位調(diào)制部分引起的信號(hào)交迭可以忽略，因此，脈沖寬度調(diào)制波可以直接通過(guò)低通濾波器進(jìn)行解調(diào)。13 pid控制原理131 pid控制原理與程序流程1、過(guò)程控制的基本概念過(guò)程控制，就是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的某一或某些物理參數(shù)進(jìn)行的自動(dòng)控制。1）模擬控制系統(tǒng)圖1 基本模擬反饋控制回路被控量的值由傳感器或變送器來(lái)檢測(cè)，這個(gè)值與給定值進(jìn)行比較，得到偏差，模擬調(diào)節(jié)器依一定控制規(guī)律使操作變量變化，以使偏差趨近于零，其輸出通過(guò)執(zhí)行器作用于過(guò)程?？刂埔?guī)律用對(duì)應(yīng)的模擬硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制規(guī)律的修改需要更換模擬硬件。2）微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)圖2 微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)基本

17、框圖以微型計(jì)算機(jī)作為控制器。控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)軟件來(lái)完成的。改變控制規(guī)律，只要改變相應(yīng)的程序即可。3）數(shù)字控制系統(tǒng)ddc圖3 ddc系統(tǒng)構(gòu)成框圖ddc(direct digital congtrol)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)用于過(guò)程控制的最典型的一種系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)通過(guò)過(guò)程輸入通道對(duì)一個(gè)或多個(gè)物理量進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)確定的控制規(guī)律（算法）進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)輸出通道直接去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使各被控量達(dá)到預(yù)定的要求。由于計(jì)算機(jī)的決策直接作用于過(guò)程，故稱為直接數(shù)字控制。2、模擬pid調(diào)節(jié)器1）模擬pid控制系統(tǒng)組成圖4 模擬pid控制系統(tǒng)原理框圖2）模擬pid調(diào)節(jié)器的微分方程和傳輸函數(shù)pid調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它

18、將給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)的偏差的比例(p)、積分(i)、微分(d)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。 （1）pid調(diào)節(jié)器的微分方程式中 （2）pid調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)3）pid調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用（1）比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。（2）積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)ti，ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。（3）微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減

19、小調(diào)節(jié)時(shí)間。3、數(shù)字pid控制器1）模擬pid控制規(guī)律的離散化模擬形式離散化形式2）數(shù)字pid控制器的差分方程式中 稱為比例項(xiàng)； 稱為積分項(xiàng)； 稱為微分項(xiàng)。3）常用的控制方式（1）p控制 （2）pi控制 （3）pd控制 （4）pid控制 4）pid算法的兩種類型 （1）位置型控制，例如圖5調(diào)節(jié)閥控制： （2）增量型控制，例如圖6步進(jìn)電機(jī)控制：【例1】設(shè)有一溫度控制系統(tǒng)，溫度測(cè)量范圍是0600，溫度采用pid控制，控制指標(biāo)為450±2。已知比例系數(shù),積分時(shí)間，微分時(shí)間，采樣周期。當(dāng)測(cè)量值，時(shí)，計(jì)算增量輸出。若，計(jì)算第n次閥位輸出。解：將題中給出的參數(shù)代入有關(guān)公式計(jì)算得，由題知，給定值，

20、將題中給出的測(cè)量值代入公式計(jì)算得：代入公式計(jì)算得：代入公式計(jì)算得：4、pid算法的程序流程1）增量型pid算法的程序流程（1）增量型pid算法的算式式中，（2）增量型pid算法的程序流程2）位置型pid算法的程序流程（1）位置型的遞推形式（2）位置型pid算法的程序流程只需在增量型pid算法的程序流程基礎(chǔ)上增加一次加運(yùn)算u(n)+u(n-1)=u(n)和更新u(n-1)即可。流程如上面所示。3）對(duì)控制量的限制（1）控制算法總是受到一定運(yùn)算字長(zhǎng)的限制。（2）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際位置不允許超過(guò)上(或下)極限 132標(biāo)準(zhǔn)pid算法的改進(jìn)1、微分項(xiàng)的改進(jìn)1）不完全微分型pid控制算法（1）不完全微分型pid

21、算法傳遞函數(shù)圖1 不完全微分型pid算法傳遞函數(shù)框圖（2）完全微分和不完全微分作用的區(qū)別圖2 完全微分和不完全微分作用的區(qū)別（3）不完全微分型pid算法的差分方程2）微分先行和輸入濾波（1）微分先行微分先行是把對(duì)偏差的微分改為對(duì)被控量的微分，這樣，在給定值變化時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生輸出的大幅度變化。而且由于被控量一般不會(huì)突變，即使給定值已發(fā)生改變，被控量也是緩慢變化的，從而不致引起微分項(xiàng)的突變。微分項(xiàng)的輸出增量為：（2）輸入濾波輸入濾波就是在計(jì)算微分項(xiàng)時(shí)，不是直接應(yīng)用當(dāng)前時(shí)刻的誤差e(n)，而是采用濾波值e(n)，即用過(guò)去和當(dāng)前四個(gè)采樣時(shí)刻的誤差的平均值，再通過(guò)加權(quán)求和形式近似構(gòu)成微分項(xiàng)：2、積分項(xiàng)的改

22、進(jìn)1）抗積分飽和積分作用雖能消除控制系統(tǒng)的靜差，但它也有一個(gè)副作用，即會(huì)引起積分飽和。在偏差始終存在的情況下，造成積分過(guò)量。當(dāng)偏差方向改變后，需經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，輸出u(n)才脫離飽和區(qū)。這樣就造成調(diào)節(jié)滯后，使系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的超調(diào)，惡化調(diào)節(jié)品質(zhì)。這種由積分項(xiàng)引起的過(guò)積分作用稱為積分飽和現(xiàn)象?？朔e分飽和的方法：（1）積分限幅法積分限幅法的基本思想是當(dāng)積分項(xiàng)輸出達(dá)到輸出限幅值時(shí)，即停止積分項(xiàng)的計(jì)算，這時(shí)積分項(xiàng)的輸出取上一時(shí)刻的積分值。其算法流程如下所示。（2）積分分離法積分分離法的基本思想是在偏差大時(shí)不進(jìn)行積分，僅當(dāng)偏差的絕對(duì)值小于一預(yù)定的門限值時(shí)才進(jìn)行積分累積。這樣既防止了偏差大時(shí)有過(guò)大的控制量，

23、也避免了過(guò)積分現(xiàn)象。其算法流程如下所示。 積分限幅法程序流程 積分分離法程序流程（3）變速積分法變速積分法的基本思想是在偏差較大時(shí)積分慢一些，而在偏差較小時(shí)積分快一些，以盡快消除靜差。即用代替積分項(xiàng)中的 式中 為一預(yù)定的偏差限。2）消除積分不靈敏區(qū)（1）積分不靈敏區(qū)產(chǎn)生的原因當(dāng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行字長(zhǎng)較短，采樣周期t也短，而積分時(shí)間ti又較長(zhǎng)時(shí)，)容易出現(xiàn)小于字長(zhǎng)的精度而丟數(shù)，此積分作用消失，這就稱為積分不靈敏區(qū)。【例2】某溫度控制系統(tǒng)的溫度量程為0至1275，a/d轉(zhuǎn)換為8位，并采用8位字長(zhǎng)定點(diǎn)運(yùn)算。已知，試計(jì)算，當(dāng)溫差達(dá)到多少時(shí)，才會(huì)有積分作用？解：因?yàn)楫?dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)就作為“零”將此數(shù)丟掉，控制器就沒(méi)

24、有積分作用。將，代入公式計(jì)算得而0至1275對(duì)應(yīng)的a/d轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)為0255，溫差對(duì)應(yīng)的偏差數(shù)字為令上式大于1，解得。可見(jiàn)，只有當(dāng)溫差大于50時(shí)，才會(huì)有，控制器才有積分作用。（2）消除積分不靈敏區(qū)的措施：增加a/d轉(zhuǎn)換位數(shù)，加長(zhǎng)運(yùn)算字長(zhǎng)，這樣可以提高運(yùn)算精度；當(dāng)積分項(xiàng)小于輸出精度的情況時(shí)，把它們一次次累加起來(lái)，即：其程序流程如下所示。133數(shù)字pid參數(shù)的選擇1、采樣周期的選擇1）選擇采樣周期的重要性采樣周期越小，數(shù)字模擬越精確，控制效果越接近連續(xù)控制。對(duì)大多數(shù)算法，縮短采樣周期可使控制回路性能改善，但采樣周期縮短時(shí)，頻繁的采樣必然會(huì)占用較多的計(jì)算工作時(shí)間，同時(shí)也會(huì)增加計(jì)算機(jī)的計(jì)算負(fù)擔(dān)，而對(duì)有些

25、變化緩慢的受控對(duì)象無(wú)需很高的采樣頻率即可滿意地進(jìn)行跟蹤，過(guò)多的采樣反而沒(méi)有多少實(shí)際意義。2）選擇采樣周期的原則，采樣定理：最大采樣周期式中為信號(hào)頻率組分中最高頻率分量。3）選擇采樣周期應(yīng)綜合考慮的因素（1）給定值的變化頻率加到被控對(duì)象上的給定值變化頻率越高，采樣頻率應(yīng)越高，以使給定值的改變通過(guò)采樣迅速得到反映，而不致在隨動(dòng)控制中產(chǎn)生大的時(shí)延。（2）被控對(duì)象的特性考慮對(duì)象變化的緩急，若對(duì)象是慢速的熱工或化工對(duì)象時(shí)，t一般取得較大。在對(duì)象變化較快的場(chǎng)合，t應(yīng)取得較小。從系統(tǒng)抗干擾的性能要求來(lái)看，要求采樣周期短，使擾動(dòng)能迅速得到校正。（3）使用的算式和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型采樣周期太小，會(huì)使積分作用、微分作

26、用不明顯。同時(shí)，因受微機(jī)計(jì)算精度的影響，當(dāng)采樣周期小到一定程度時(shí)，前后兩次采樣的差別反映不出來(lái)，使調(diào)節(jié)作用因此而減弱。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作慣性大，采樣周期的選擇要與之適應(yīng)，否則執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)不及反應(yīng)數(shù)字控制器輸出值的變化。（4）控制的回路數(shù)要求控制的回路較多時(shí)，相應(yīng)的采樣周期越長(zhǎng)，以使每個(gè)回路的調(diào)節(jié)算法都有足夠的時(shí)間來(lái)完成?？刂频幕芈窋?shù)n與采樣周期t有如下關(guān)系：式中，tj是第j個(gè)回路控制程序的執(zhí)行時(shí)間。2、數(shù)字pid控制的參數(shù)選擇1）數(shù)字pid參數(shù)的原則要求和整定方法（1）原則要求：被控過(guò)程是穩(wěn)定的，能迅速和準(zhǔn)確地跟蹤給定值的變化，超調(diào)量小，在不同干擾下系統(tǒng)輸出應(yīng)能保持在給定值，操作變量不宜過(guò)大，在系統(tǒng)

27、與環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時(shí)控制應(yīng)保持穩(wěn)定。顯然，要同時(shí)滿足上述各項(xiàng)要求是困難的，必須根據(jù)具體過(guò)程的要求，滿足主要方面，并兼顧其它方面。（2）pid參數(shù)整定方法：理論計(jì)算法：依賴被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型（一般較難做到）；工程整定法：不依賴被控對(duì)象準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，直接在控制系統(tǒng)中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)整定（簡(jiǎn)單易行）。2）常用的簡(jiǎn)易工程整定法（1）擴(kuò)充臨界比例度法適用于有自平衡特性的被控對(duì)象，整定數(shù)字調(diào)節(jié)器參數(shù)的步驟是：a選擇采樣周期為被控對(duì)象純滯后時(shí)間的十分之一以下。b去掉積分作用和微分作用，逐漸增大比例度系數(shù)直至系統(tǒng)對(duì)階躍輸入的響應(yīng)達(dá)到臨界振蕩狀態(tài)（穩(wěn)定邊緣)，記下此時(shí)的臨界比例系數(shù)及系統(tǒng)的臨界振蕩周期。c選擇控制

28、度。通常，當(dāng)控制度為1.05時(shí)。就可以認(rèn)為ddc與模擬控制效果相當(dāng)。d根據(jù)選定的控制度，求得t、kp、ti、td的值。（2）擴(kuò)充響應(yīng)曲線法適用于多容量自平衡系統(tǒng)，參數(shù)整定步驟如下：a讓系統(tǒng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)，將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來(lái)，然后突然改變給定值，給對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。b用記錄儀表記錄被調(diào)量在階躍輸入下的整個(gè)變化過(guò)程曲線，如下圖所示。c在曲線最大斜率處作切線，求得滯后時(shí)間，被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)t以及它們的比值t/。d由求得的、t及t/查表5-3-3，即可求得數(shù)字調(diào)節(jié)器的有關(guān)參數(shù)kp、ti、td及采樣周期t。（3）歸一參數(shù)整定法令，。則增量型pid控制的公式簡(jiǎn)化為 改變kp，觀

29、察控制效果，直到滿意為止。134數(shù)字pid控制的工程實(shí)現(xiàn)1、給定值和被控量處理1）給定值處理圖5-4-2 給定值處理（1）選擇給定值sv通過(guò)選擇軟開關(guān)cl/cr和cas/scc選擇：ü 內(nèi)給定狀態(tài)給定值由操作員設(shè)置ü 外給定狀態(tài)給定值來(lái)自外部，通過(guò)軟開關(guān)cas/scc選擇：² 串級(jí)控制給定值svs來(lái)自主調(diào)節(jié)模塊² scc控制給定值svs來(lái)自上位計(jì)算機(jī)（2）給定值變化率限制變化率的選取要適中2）被控量處理（1）被控量超限報(bào)警：當(dāng)pv>ph(上限值)時(shí)，則上限報(bào)警狀態(tài)(pha)為“1”；當(dāng)pv<pl(下限值)時(shí)，則下限報(bào)警狀態(tài)(pla)為“1”。

30、為了不使pha/pla的狀態(tài)頻率改變，可以設(shè)置一定的報(bào)警死區(qū)(hy)。（2）被控量變化率限制變化率的選取要適中2、偏差處理 圖5-4-4偏差處理計(jì)算偏差根據(jù)正/反作用方式(d/r)計(jì)算偏差dv偏差報(bào)警偏差過(guò)大時(shí)報(bào)警dla為“1”輸入補(bǔ)償根據(jù)輸入補(bǔ)償方式icm的四種狀態(tài)，決定偏差輸出cdv：非線性特性3、控制算法的實(shí)現(xiàn) 圖5-4-6 pid計(jì)算當(dāng)軟開關(guān)dv/pv切向dv位置時(shí)，則選用偏差微分方式；當(dāng)軟開關(guān)dv/pv切向pv位置時(shí)，則選用測(cè)量(即被控量)微分方式。4、控制量處理1）輸出補(bǔ)償根據(jù)輸出補(bǔ)償方式ocm的四種狀態(tài)，決定控制量輸出2）變化率限制控制量的變化率mr的選取要適中3）輸出保持通過(guò)選

31、擇軟開關(guān)fh/nh選擇當(dāng)軟開關(guān)fh/nh切向nh位置時(shí)，輸出控制量保持不變；當(dāng)軟開關(guān)fh/nh切向fh位置時(shí)，又恢復(fù)正常輸出方式。4）安全輸出當(dāng)軟開關(guān)fs/ns切向ns位置時(shí)，現(xiàn)時(shí)刻的控制量等于預(yù)置的安全輸出量ms；當(dāng)軟開關(guān)fs/ns切向fs位置時(shí)，又恢復(fù)正常輸出方式。5、自動(dòng)/手動(dòng)切換在正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)；而在調(diào)試階段或出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)。自動(dòng)/手動(dòng)切換處理框圖。1）軟自動(dòng)/軟手動(dòng)當(dāng)軟開關(guān)sa/sm切向sa位置時(shí)，系統(tǒng)處于正常的自動(dòng)狀態(tài)，稱為軟自動(dòng)(sa)；當(dāng)軟開關(guān)sa/sm切向sm位置時(shí)，控制量來(lái)自操作鍵盤或上位計(jì)算機(jī)，稱為軟手動(dòng)(sm)。一般在調(diào)試階段，采用軟手動(dòng)(s

32、m)方式。2）控制量限幅，對(duì)控制量mv進(jìn)行上、下限限處理, 使得mhmvml。3）自動(dòng)/手動(dòng)當(dāng)開關(guān)處于ha位置時(shí)，控制量mv通過(guò)d/a輸出，稱為自動(dòng)狀態(tài)(ha)狀態(tài))；當(dāng)開關(guān)處于hm位置時(shí)，手動(dòng)操作器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，稱為手動(dòng)狀態(tài)(hm狀態(tài))。4）無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換（1）無(wú)平衡無(wú)擾切換的要求在進(jìn)行手動(dòng)到自動(dòng)或自動(dòng)到手動(dòng)的切換之前，無(wú)須由人工進(jìn)行手動(dòng)輸出控制信號(hào)與自動(dòng)輸出控制信號(hào)之間的對(duì)位平衡操作，就可以保證切換時(shí)不會(huì)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有位置產(chǎn)生擾動(dòng)。（2）無(wú)平衡無(wú)擾切換的措施。在手動(dòng)(sm或hm)狀態(tài)下，應(yīng)使給定值(csv)跟蹤被控量(cpv)，同時(shí)也要把歷史數(shù)據(jù)，如e(n-1)和e(n-2)清零

33、，還要使u(n-1)跟蹤手動(dòng)控制量(mv或vm)。從輸出保持狀態(tài)或安全輸出狀態(tài)切向正常的自動(dòng)工作狀態(tài)時(shí)，可采取類似的措施。6、程序?qū)嵗?以下是用pid調(diào)節(jié)原理實(shí)現(xiàn)的水量調(diào)節(jié)器運(yùn)行圖和程序段：/ pid 調(diào)節(jié)程序段procedure tform1.timer1(sender: tobject);begin kp := strtofloat(editp.text); / 比例放大系數(shù) ki := kp*0.001/strtofloat(editi.text);/積分放大系數(shù) = 比例放大系數(shù)*采樣周期 / 積分時(shí)間； /“采樣周期”timers1.interval/1000 kd := kp*st

34、rtofloat(editd.text)/0.001;/ 微分放大系數(shù) = 比例放大系數(shù)*微分時(shí)間 / 采樣周期 ek_1error(k-1) := ekerror(k); ek := slidertank.position - analogdisplaytank.value; / 誤差量 errorvaluesum := errorvaluesum + ek; / 積分，誤差量合計(jì) editerror.text := formatfloat('0.00',slidertank.position - analogdisplaytank.value); / pid 計(jì)算公式 sl

35、iderintemp調(diào)節(jié)量 := kp*ek + ki*errorvaluesum積分 + kd*(ek-ek_1)ek-ek_1：微分; end;2調(diào)頻逆變?cè)?下圖是通用調(diào)頻逆變?cè)韴D：3單片機(jī)調(diào)頻逆變?cè)O(shè)計(jì)31設(shè)計(jì)功能圖功能圖如下所示：32 ipm介紹1、ipm特點(diǎn)1）結(jié)構(gòu)方面ipm由高速低功耗的igbt（或mosfet）電力半導(dǎo)體管芯和優(yōu)化的柵極驅(qū)動(dòng)電路以及快速保護(hù)電路組成。即在模塊內(nèi)把igbt（或mosfet）等功率開關(guān)器件和驅(qū)動(dòng)電路集成在一起，并且具有短路保護(hù)和輸出溫度信號(hào)功能，可保護(hù)ipm不受損壞。外形美觀，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊。復(fù)雜的電聯(lián)結(jié)經(jīng)過(guò)巧妙設(shè)計(jì)，布線極為合理，大大減少和縮短了

36、連線，很好地解決了高速大電流開關(guān)器件的分布參數(shù)問(wèn)題，優(yōu)化了門極驅(qū)動(dòng)電路，得到了較高的技術(shù)指標(biāo)，同時(shí)給用戶安裝帶來(lái)極大的方便。由于產(chǎn)品采用先進(jìn)的電力半導(dǎo)體模塊工藝生產(chǎn)，是靠模具和自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，人的因素干擾小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。該產(chǎn)品在材料、制造、規(guī)模、服務(wù)等方面都具有較大優(yōu)勢(shì)。與其他品牌的ipm相比能給用戶帶來(lái)更多的實(shí)惠。主電路采用進(jìn)口的igbt（或mosfet）方形芯片，模塊電壓高、電流大、開關(guān)速度快、壓降小、功耗低。采用（dcb）陶瓷覆銅板，經(jīng)獨(dú)特處理方法和特殊焊接工藝，保證焊接層無(wú)空洞，熱阻小、熱應(yīng)力小、耐熱疲勞次數(shù)高。驅(qū)動(dòng)采用進(jìn)口專用ic、貼片元件，大大保證了驅(qū)動(dòng)電路的可靠性。模塊內(nèi)部

37、采用進(jìn)口高熱導(dǎo)絕緣硅凝膠灌封，滿足主電路所有芯片防護(hù)、絕緣、防潮、導(dǎo)熱的需要。模塊殼體間采用進(jìn)口高級(jí)粘接膠牢固聯(lián)結(jié)，達(dá)到較高的防護(hù)強(qiáng)度和氣閉密封。主電路、驅(qū)動(dòng)控制電路與導(dǎo)熱底板相互絕緣，絕緣耐壓2500vac（rms），保證人身安全。模塊內(nèi)置輔助驅(qū)動(dòng)電源，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)與主電路電氣隔離。不但保證人身安全，而且不論ipm模塊采用什么樣的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所有模塊外部只需一只12v直流電源供電即可，解決了其他品牌ipm需多路輔助電源問(wèn)題，給用戶帶來(lái)極大方便和實(shí)惠。igbt模塊控制端與主電路為光電隔離，可方便地實(shí)現(xiàn)模塊間的隨意串、并聯(lián)，為制造較大功率設(shè)備提供方便。 2）驅(qū)動(dòng)及其他方面模塊內(nèi)采用高性能驅(qū)動(dòng)電路，開關(guān)

38、速度快、輸出電流脈沖大。具有快速的短路保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，igbt（或mosfet）將被軟關(guān)斷。模塊同時(shí)輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，用戶可通過(guò)短路保護(hù)輸出端口外接短路保護(hù)指示。模塊內(nèi)置溫度傳感器，可實(shí)時(shí)反映主電路基板溫度的變化情況，用于過(guò)熱保護(hù)。該溫度傳感器實(shí)際上是一只熱敏電阻，溫度越高，阻值越小。其阻值與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：25時(shí)r=50k、40時(shí)r=26.8k、50時(shí)r=18.1k、55時(shí)r=15k、60時(shí)r=12.56k、65時(shí)r=10.57k、70時(shí)r=8.92k、75時(shí)r=7.55k、80時(shí)r=6.41k?？垢蓴_能力強(qiáng)。優(yōu)化的柵極驅(qū)動(dòng)與igbt（或mosfet）集成，布局合理，無(wú)外部驅(qū)動(dòng)連線

39、。模塊主電路內(nèi)置rcd吸收電路，更好地保護(hù)模塊安全工作。另外外部連線大為減少，極大方便用戶。這是其它品牌ipm所不具備的。2、模塊內(nèi)部電原理圖3、模塊通用額定值1）模塊最高工作頻率：igbt芯片為25khz，mosfet芯片為25khz；2）芯片結(jié)溫范圍tj：25125；3）工作殼溫tc：80；4）控制驅(qū)動(dòng)電路所需直流電源電壓ud：12±1.0 vdc；5）控制驅(qū)動(dòng)電路所需直流電源電流id：0.15a；6）絕緣電壓uiso(rms)：芯片采用igbt的ipm模塊為2500vac，芯片采用mosfet的ipm模塊為1000vac。4、安全使用注意事項(xiàng)1）安裝注意事項(xiàng)（1）安裝前應(yīng)確認(rèn)模

40、塊的主電路元件（即igbt或mosfet）哪一種能夠符合您的要求、確認(rèn)模塊的uces或（udss）是否滿足主電源電壓的要求、確認(rèn)模塊的額定電流能否滿足特定工作頻率下負(fù)載額定電流的要求，確認(rèn)模塊的工作頻率能否滿足控制原理的要求；（2）安裝接線前，務(wù)必切斷電源；（3）送電中絕對(duì)不可插拔模塊上的連線及接插件，以免造成損壞；（4）模塊工作中，請(qǐng)勿觸摸所有帶電端子，以防觸電，造成人身傷害；請(qǐng)勿觸摸散熱片、模塊等發(fā)熱元件，以防燙傷。2）串并聯(lián)注意事項(xiàng)當(dāng)模塊串聯(lián)或并聯(lián)使用時(shí)，要求同一組的模塊其“開通延遲時(shí)間” 參數(shù)應(yīng)基本一致和“關(guān)斷延遲時(shí)間”參數(shù)也應(yīng)基本一致。配對(duì)時(shí)應(yīng)參考模塊一側(cè)標(biāo)貼的這兩項(xiàng)數(shù)據(jù)。3）維護(hù)和

41、保養(yǎng)ipm模塊是一種精密的電子器件，雖然在制造過(guò)程中，廠家進(jìn)行了可靠性設(shè)計(jì)，但如果使用不當(dāng)，仍可能發(fā)生故障或出現(xiàn)運(yùn)行不佳等情況，因此日常維護(hù)是必要的。5、模塊的安裝與接線1）把散熱器和風(fēng)機(jī)按通風(fēng)要求裝配于機(jī)箱合適位置。2）在模塊導(dǎo)熱底板表面與散熱器表面各均勻涂覆一層導(dǎo)熱硅脂，然后用4個(gè)螺釘把模塊固定于散熱器上，每個(gè)螺釘用力要均等，使模塊底板與散熱器表面緊密接觸，并避免拉裂塑料外殼。當(dāng)模塊工作一段時(shí)間后，由于熱脹冷縮的原因，會(huì)使螺釘松動(dòng)，應(yīng)在停機(jī)斷電后重新緊固一遍4個(gè)固定螺釘及其他端子的螺釘，以保持各部位連接牢固。3）用接線端頭環(huán)帶將電纜銅線扎緊，最好再浸錫。然后套上絕緣熱縮管，用熱風(fēng)或熱水加熱

42、收縮。4）將接線端頭平放于模塊電極上，用螺釘緊固，保持良好平面壓力接觸。5）將控制電源、控制信號(hào)、過(guò)熱過(guò)流保護(hù)信號(hào)等各引線對(duì)應(yīng)規(guī)定位置，牢固壓接在接線端子內(nèi)。6、模塊的簡(jiǎn)單應(yīng)用1）直流電機(jī)調(diào)速用ipm模塊可直接對(duì)直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)斬波調(diào)速，可以是開環(huán)控制，也可以是閉環(huán)控制。主電源輸入可以采用三相橋式整流或單相橋式整流，也可以采用電池組。接線示意圖如下圖所示：2）交流電機(jī)變頻調(diào)速下圖介紹的是由6只相同型號(hào)的igbt型的ipm模塊組成的變頻調(diào)速系統(tǒng)的接線示意圖，交流輸入電壓為380vac。如果額定電壓為660vac或1140vac時(shí)，則每個(gè)單元需把2只或更多ipm模塊串聯(lián)使用，以滿足耐壓要求。如果控制功

43、率不能滿足更大功率負(fù)載要求時(shí)，則可將ipm模塊并聯(lián)使用。當(dāng)負(fù)載需要緊急制動(dòng)時(shí)，可再增加制動(dòng)單元所需的ipm模塊。圖中c1: 鋁電解電容；c2: 無(wú)感電容；r：充電電阻；k : 交流接觸器。3）開關(guān)電源下圖介紹的是ipm模塊應(yīng)用于高頻開關(guān)電源的原理圖。此裝置采用全橋式逆變電路，由1塊三相橋式整流模塊和4塊ipm模塊以及高頻變壓器、整流二極管等器件組成。本電路可以作為各種功率的高頻開關(guān)電源，具有功耗低、頻率高等優(yōu)點(diǎn)。由于控制板設(shè)計(jì)有電壓、電流反饋，可達(dá)到非常理想的穩(wěn)壓穩(wěn)流效果。注意事項(xiàng)：為防止高頻干擾，ipm模塊須與高頻變壓器隔離屏蔽，且控制信號(hào)線要采用屏蔽線。圖中：qs¬開關(guān)；jc交流

44、接觸器；rd熔斷器；c1、c3鋁電解電容；c2¬無(wú)感電容；vd1vd2整流二極管；l平波電抗器；rl負(fù)載電阻；t1、t2t3t4ipm模塊；b高頻變壓器，其中w1為初級(jí)繞組，w2為次級(jí)繞組；a1a2直流電流表；v1v2直流電壓表。33 pwm發(fā)生器sg3525介紹1、sg3525功能簡(jiǎn)介隨著電能變換技術(shù)的發(fā)展，功率mosfet在開關(guān)變換器中開始廣泛使用，為此美國(guó)硅通用半導(dǎo)體公司（silicon general）推出sg3525。sg3525是用于驅(qū)動(dòng)n溝道功率mosfet。其產(chǎn)品一推出就受到廣泛好評(píng)。sg3525系列pwm控制器分軍品、工業(yè)品、民品三個(gè)等級(jí)。下面我們對(duì)sg3525特點(diǎn)

45、、引腳功能、電氣參數(shù)、工作原理以及典型應(yīng)用進(jìn)行介紹。sg3525是電流控制型pwm控制器，所謂電流控制型脈寬調(diào)制器是按照接反饋電流來(lái)調(diào)節(jié)脈寬的。在脈寬比較器的輸入端直接用流過(guò)輸出電感線圈的信號(hào)與誤差放大器輸出信號(hào)進(jìn)行比較，從而調(diào)節(jié)占空比使輸出的電感峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化。由于結(jié)構(gòu)上有電壓環(huán)和電流環(huán)雙環(huán)系統(tǒng)，因此，無(wú)論開關(guān)電源的電壓調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率和瞬態(tài)響應(yīng)特性都有提高，是目前比較理想的新型控制器。1)其管腳圖和原理圖 2)管腳inv.input(引腳1)：誤差放大器反向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)中，該引腳接反饋信號(hào)。在開環(huán)系統(tǒng)中，該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9）相連，可構(gòu)成跟隨器。noninv

46、.input(引腳2)：誤差放大器同向輸入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號(hào)。根據(jù)需要，在該端與補(bǔ)償信號(hào)輸入端（引腳9）之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型的調(diào)節(jié)器。 sync(引腳3)：振蕩器外接同步信號(hào)輸入端。該端接外部同步脈沖信號(hào)可實(shí)現(xiàn)與外電路同步。 osc.output(引腳4)：振蕩器輸出端。 ct(引腳5)：振蕩器定時(shí)電容接入端。 rt（引腳6）：振蕩器定時(shí)電阻接入端。 discharge(引腳7)：振蕩器放電端。該端與引腳5之間外接一只放電電阻，構(gòu)成放電回路。 soft-start(引腳8)：軟啟動(dòng)電容接入端。該端通常接一只5 的軟啟動(dòng)電容。 c

47、ompensation(引腳9)：pwm比較器補(bǔ)償信號(hào)輸入端。在該端與引腳2之間接入不同類型的反饋網(wǎng)絡(luò)，可以構(gòu)成比例、比例積分和積分等類型調(diào)節(jié)器。shutdown(引腳10)：外部關(guān)斷信號(hào)輸入端。該端接高電平時(shí)控制器輸出被禁止。該端可與保護(hù)電路相連，以實(shí)現(xiàn)故障保護(hù)。 output a（引腳11）：輸出端a。引腳11和引腳14是兩路互補(bǔ)輸出端。 ground(引腳12)：信號(hào)地。 vc(引腳13)：輸出級(jí)偏置電壓接入端。 output b（引腳14）：輸出端b。引腳14和引腳11是兩路互補(bǔ)輸出端。 vcc（引腳15）：偏置電源接入端。 vref(引腳16)：基準(zhǔn)電源輸出端。該端可輸出一溫度穩(wěn)定性

48、極好的基準(zhǔn)電壓。 3)特點(diǎn)² 工作電壓范圍寬：835v。 ² 5.1（1 1.0%）v微調(diào)基準(zhǔn)電源。 ² 振蕩器工作頻率范圍寬：100hz¬400khz. ² 具有振蕩器外部同步功能。 ² 死區(qū)時(shí)間可調(diào)。 ² 內(nèi)置軟啟動(dòng)電路。 ² 具有輸入欠電壓鎖定功能。 ² 具有pwm瑣存功能，禁止多脈沖。 ² 逐個(gè)脈沖關(guān)斷。 ² 雙路輸出（灌電流/拉電流）： ma(峰值)。 2、sg3525的工作原理sg3525內(nèi)置了5.1v精密基準(zhǔn)電源，微調(diào)至 1.0%，在誤差放大器共模輸入電壓范圍內(nèi)，無(wú)須外接

49、分壓電組。sg3525還增加了同步功能，可以工作在主從模式，也可以與外部系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)同步，為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。在ct(引腳5)和discharge(引腳7)之間加入一個(gè)電阻就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)死區(qū)時(shí)間的調(diào)節(jié)功能。由于sg3525內(nèi)部集成了軟啟動(dòng)電路，因此只需要一個(gè)外接定時(shí)電容。sg3525的軟啟動(dòng)接入端（引腳8）上通常接一個(gè)5 的軟啟動(dòng)電容。上電過(guò)程中，由于電容兩端的電壓不能突變，因此與軟啟動(dòng)電容接入端相連的pwm比較器反向輸入端處于低電平，pwm比較器輸出高電平。此時(shí)，pwm瑣存器的輸出也為高電平，該高電平通過(guò)兩個(gè)或非門加到輸出晶體管上，使之無(wú)法導(dǎo)通。只有軟啟動(dòng)電容充電至其上的電壓使引腳8處于

50、高電平時(shí)，sg3525才開始工作。由于實(shí)際中，基準(zhǔn)電壓通常是接在誤差放大器的同相輸入端上，而輸出電壓的采樣電壓則加在誤差放大器的反相輸入端上。當(dāng)輸出電壓因輸入電壓的升高或負(fù)載的變化而升高時(shí)，誤差放大器的輸出將減小，這將導(dǎo)致pwm比較器輸出為正的時(shí)間變長(zhǎng)，pwm瑣存器輸出高電平的時(shí)間也變長(zhǎng)，因此輸出晶體管的導(dǎo)通時(shí)間將最終變短，從而使輸出電壓回落到額定值，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)。反之亦然。 外接關(guān)斷信號(hào)對(duì)輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路都起作用。當(dāng)shutdown（引腳10）上的信號(hào)為高電平時(shí)，pwm瑣存器將立即動(dòng)作，禁止sg3525的輸出，同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。如果該高電平持續(xù)，軟啟動(dòng)電容將充分放電，直到關(guān)斷信號(hào)結(jié)

51、束，才重新進(jìn)入軟啟動(dòng)過(guò)程。注意，shutdown引腳不能懸空，應(yīng)通過(guò)接地電阻可靠接地，以防止外部干擾信號(hào)耦合而影響sg3525的正常工作。 欠電壓鎖定功能同樣作用于輸出級(jí)和軟啟動(dòng)電路。如果輸入電壓過(guò)低，在sg3525的輸出被關(guān)斷同時(shí)，軟啟動(dòng)電容將開始放電。 此外，sg3525還具有以下功能，即無(wú)論因?yàn)槭裁丛蛟斐蓀wm脈沖中止，輸出都將被中止，直到下一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)到來(lái)，pwm瑣存器才被復(fù)位。3、sg3524與sg3524主要區(qū)別作為sg3524的增強(qiáng)版本，sg3525在以下方面進(jìn)行了改進(jìn)。1）增加欠電壓鎖定電路。當(dāng)sg3525輸入電壓低于8v時(shí)，控制器內(nèi)部電路鎖定，除基準(zhǔn)電源和一些必要電路之外的

52、所有電路停止工作，此時(shí)控制器消耗的電流極小。 2）增加了軟啟動(dòng)電路。引腳8為軟啟動(dòng)控制端，該端可外接軟啟動(dòng)電容。軟啟動(dòng)電容由sg3525內(nèi)部50 的恒流源進(jìn)行充電。3）提高了基準(zhǔn)電源的精度。sg3525中基準(zhǔn)電源的精度提高了1%，而sg3524中基準(zhǔn)電源的精度只有8%。 4）去除了限流比較器。sg3525去除了sg3524中的限流比較器，改由外部關(guān)斷信號(hào)輸入端（引腳10）來(lái)實(shí)現(xiàn)限流功能，同時(shí)還具有逐個(gè)脈沖關(guān)斷和直流輸出電流限幅功能。實(shí)際使用中，一般在引腳10上接電流檢測(cè)信號(hào)，如果過(guò)電流檢測(cè)信號(hào)維持時(shí)間較長(zhǎng)，軟啟動(dòng)電容將被放電。 5）pwm比較器的反向輸入端增加至兩個(gè)。在sg3524中，誤差放大器輸出端、限流比較器輸出端和外部關(guān)斷信號(hào)輸入電路共用pwm比較器的反向輸入端。在sg3525中對(duì)此進(jìn)行了改進(jìn)，使誤差放大器輸出端和外部關(guān)斷信號(hào)輸入電路分別送至pwm比較器的一個(gè)反向輸入端。這樣做的好處在于，避免了誤差放大器和外部關(guān)斷信