PWM功率放大器PPT課件

1、1. 什么是PWM功率放大器？加熱器（電烙鐵）為什么通常采用PWM放大器作功率放大？ 第1頁/共27頁什么是PWM功率放大器？ PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數(shù)字編碼的方法。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數(shù)字的，因?yàn)樵诮o定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負(fù)載上去的。通的時候即是直流供電被加到負(fù)載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。第2頁/共27頁什么是PWM功率放大器？

2、 圖1顯示了三種不同的PWM信號。圖1a是一個占空比為10%的PWM輸出，即在信號周期中，10的時間通，其余90的時間斷。圖1b和圖1c顯示的分別是占空比為50%和90%的PWM輸出。這三種PWM輸出編碼的分別是強(qiáng)度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號值。例如，假設(shè)供電電源為9V，占空比為10%，則對應(yīng)的是一個幅度為0.9V的模擬信號。第3頁/共27頁加熱器為什么通常采PWM放大器作功率放大？ 甲類功放（A類）：晶體管在工作過程中處在導(dǎo)通狀態(tài)。波形無失真，但由于靜態(tài)工作點(diǎn)較高，效率低。 乙類功放（B類）：晶體管僅在輸人信號的半個周期導(dǎo)通，波形失真嚴(yán)重。但由于靜態(tài)工作點(diǎn)低，功耗最小

3、，效率最高可達(dá)75。 D類放大器，其工作原理基于開關(guān)晶體管，可在極短的時間內(nèi)完全導(dǎo)通或完全截止。兩只晶體管不會在同一時刻導(dǎo)通，因此產(chǎn)生的熱量很少。加熱器（電烙鐵）為什么通常采用PWM放大器作功率放大原因是： PWM放大器相對電源利用率比較高，發(fā)熱量小 第4頁/共27頁2.簡述無觸點(diǎn)繼電器的工作原理。使用無觸點(diǎn)繼電器應(yīng)注意哪些問題？ 第5頁/共27頁簡述無觸點(diǎn)繼電器的工作原理 無觸點(diǎn)繼電器，即固態(tài)繼電（Solid State Relay，縮寫：SSR）是由半導(dǎo)體控制負(fù)載流經(jīng)固態(tài)開關(guān)的無接點(diǎn)繼電器，輸入端系利用發(fā)光二極管、光晶體管、功率晶體等半導(dǎo)體電路所組成光耦合器，經(jīng)內(nèi)部控制電路觸發(fā)輸出端的硅控

4、整流器（SCR）或雙向硅控整流器（TRIAC）進(jìn)而導(dǎo)通負(fù)載電流，因此可以接受低壓直流或交流信號輸入之后，進(jìn)而導(dǎo)通高壓、高功率之輸出電流，具隔離輸出入及控制高功率輸出電流之效果 第6頁/共27頁簡述無觸點(diǎn)繼電器的工作原理 與繼電器的基本原理相同，具有兩個輸入端與兩個輸出端，輸入與輸出中間為光隔離，輸入端加上直流或交流信號達(dá)到額定電流值后，輸出端就能從斷路轉(zhuǎn)變成通路狀態(tài)， 所以可以讓小電流信號通過而激勵電磁線圈，控制其接點(diǎn)導(dǎo)通或斷開，進(jìn)而控制大電流負(fù)載。 讓相隔離之大小不同的電力系統(tǒng)間轉(zhuǎn)換高功率輸出及隔離輸出入，以自動調(diào)節(jié)、保護(hù)電路安全。第7頁/共27頁使用無觸點(diǎn)繼電器應(yīng)注意哪些問題？ 第8頁/共

5、27頁使用無觸點(diǎn)繼電器應(yīng)注意哪些問題？（1）測試直流SSR接通和關(guān)斷電壓時，輸入電壓不能長時間處于接通與關(guān)斷之間，否則輸出端功耗急劇上升，容易燒壞輸出開關(guān)元件。 （2）測試中不要隨意加快動作速率（一般輸入信號的一個周期長應(yīng)為接通和關(guān)斷時間之和的10倍以上）,否則因動態(tài)開關(guān)損耗大無法工作，甚至燒壞輸出開關(guān)元件。 （3）在實(shí)際使用時，必須使產(chǎn)品的實(shí)際使用條件完全符合產(chǎn)品各項(xiàng)參數(shù)和特性曲線的要求。 （4）SSR受溫度影響較大，使用時要考慮好散熱(一般負(fù)載電流5A時應(yīng)裝散熱片)，當(dāng)環(huán)境溫度高時，SSR的負(fù)載能力必然相應(yīng)下降，因此選用SSR時須留有一定的余量。 （5）當(dāng)繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)時，將承受P=V

6、（管壓降）I（負(fù)載）的耗散功率。因此必須根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境，合理選用散熱器的尺寸或降低負(fù)載電流使用。第9頁/共27頁3. 怎樣設(shè)計PSOC的PWM輸出模塊？怎樣在程序中操作PWM模塊的輸出？ 第10頁/共27頁怎樣設(shè)計PSOC的PWM輸出模塊？ 第11頁/共27頁第12頁/共27頁第13頁/共27頁第14頁/共27頁第15頁/共27頁第16頁/共27頁第17頁/共27頁怎樣在程序中操作PWM模塊的輸出？第18頁/共27頁WriteCompare第19頁/共27頁4. PWM的占空比與無觸點(diǎn)繼電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關(guān)系？它怎樣影響烙鐵的溫度？ 第20頁/共27頁P(yáng)WM的占空比與無觸點(diǎn)繼

7、電器的輸出電壓，輸出功率之間有什么關(guān)系？圖1顯示了三種不同的PWM信號。圖1a是一個占空比為10%的PWM輸出，即在信號周期中，10的時間通，其余90的時間斷。圖1b和圖1c顯示的分別是占空比為50%和90%的PWM輸出。這三種PWM輸出編碼的分別是強(qiáng)度為滿度值的10%、50%和90%的三種不同模擬信號值。例如，假設(shè)供電電源為9V，占空比為10%，則對應(yīng)的是一個幅度為0.9V的模擬信號。圖2是一個可以使用PWM進(jìn)行驅(qū)動的簡單電路。圖中使用9V電池來給一個白熾燈泡供電。如果將連接電池和燈泡的開關(guān)閉合50ms，燈泡在這段時間中將得到9V供電。如果在下一個50ms中將開關(guān)斷開，燈泡得到的供電將為0V。如果在1秒鐘內(nèi)將此過程重復(fù)10次，燈泡將會點(diǎn)亮并象連接到了一個4.5V電池(9V的50%)上一樣。這種情況下，占空比為50%，調(diào)制頻率為10Hz。第21頁/共27頁P(yáng)WM的占空比與無觸點(diǎn)繼電器