PWM直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)

1、8 81 11 1不可逆、無制動(dòng)力PWMPWM變換器 不可逆PWMPWM變換器就是直流斬波器，其原理如圖8282所示。 它采用了全控式的電力晶體管，開關(guān)頻率可達(dá)數(shù)十千赫。直流 電壓U US S由不可控整流電源提供，采用大電容濾波，二極管VDVD在 晶體管VTVT關(guān)斷時(shí)為電樞回路提供釋放電感儲(chǔ)能的續(xù)流回路。 大功率晶體管VTVT的基極由脈寬可調(diào)的脈沖電壓u ub b驅(qū)動(dòng)，當(dāng) u ub b為正時(shí)，VTVT飽和導(dǎo)通，電源電壓Us Us 通過VTVT的集電極回路加 到電動(dòng)機(jī)電樞兩端；當(dāng)u ub b為負(fù)時(shí)，VTVT截止，電動(dòng)機(jī)電樞兩端無 外加電壓，電樞的磁場能量經(jīng)二極管VDVD釋放（續(xù)流）。電動(dòng)機(jī) 電樞

2、兩端得到的電壓U UAB AB為脈沖波， 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回 其平均電壓為 式中, , t ton on /T /T為一個(gè)周期T T中，大功率晶體管導(dǎo)通時(shí)間 的比率，稱為負(fù)載電壓系數(shù)或占空比, , 的變化范圍在0101之 間。一般情況下周期T T固定不變，當(dāng)調(diào)節(jié)t ton on ，使t tonon 在0T 0T范 圍內(nèi)變化時(shí)，則電動(dòng)機(jī)電樞端電壓U Ud d在0 U0 Us s 之間變化，而且 始終為正，因此，電動(dòng)機(jī)只能單方向旋轉(zhuǎn)，為不可逆調(diào)速系統(tǒng)。 這種調(diào)節(jié)方法也稱為定頻調(diào)寬法。 圖8383所示為穩(wěn)態(tài)時(shí)電動(dòng)機(jī)電樞的脈沖端電壓u ud d、電樞電 壓平均值U

3、 Ud d、電動(dòng)機(jī)反電勢E E和電樞電流i id d的波形。 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 on dSS t UUU T 由于晶體管開關(guān)頻率較高，利用二極管VDVD的續(xù)流作用，電 樞電流I Id d是連續(xù)的，而且脈動(dòng)幅值不是很大，對(duì)轉(zhuǎn)速和反電勢 的影響都很小，為突出主要問題，可忽略不計(jì)，即認(rèn)為轉(zhuǎn)速和 反電勢為恒值。 8 81 12 2不可逆、有制動(dòng)力PWMPWM變換器 圖8 82 2所示的簡單不可逆電路中，電流i id d不能反向，因此 不能產(chǎn)生制動(dòng)作用，只能作單象限運(yùn)行。需要制動(dòng)時(shí)，必須具 有反向電流一i id d的通路。因此應(yīng)該設(shè)置控制反向通路的第二個(gè) 功

4、率晶體管，如圖8 84(a)4(a)所示。這種電路組成的PWMPWM傳動(dòng)系統(tǒng) 可在一、二兩個(gè)象限運(yùn)行。 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 此時(shí)，功率晶體管 VTVT1 1、和VTVT2 2的驅(qū)動(dòng)電壓大小相等、方向 相反，即U UG1 G1 U UG2G2 。當(dāng)電機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，平均電 壓應(yīng)為正值，一個(gè)周期內(nèi)分兩段變化。 在0 t T0 t TON ON 期間(T (TON ON為VT VT1 1導(dǎo)通時(shí)間) )，U UG1 G1 為正，VT VT1 1 飽和導(dǎo)通；U UG2 G2為負(fù)，VT VT2 2截止。此時(shí)，電源電壓U US S加到電樞兩端， 電流i id

5、 d沿圖中的回路1 1流通。 在T TON ON t T t T期間，U UG1 G1、U UG2G2 都變極性，VT VT1 1截止，但 由于電流i i d d沿回路2 2經(jīng)二極管VDVD2 2 續(xù)流。在VDVD2 2 兩端產(chǎn)生的壓 降( (其極性如圖8 84(a)4(a)所示) )給VTVT2 2施加反壓，VTVT2 2并不導(dǎo)通。因 此，實(shí)際上是VTVT1 1、VDVD2 2交替導(dǎo)通，VTVT2 2而始終不通， 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 其電壓和電流波形如圖8 84(b)4(b)所示，波形和圖8 83 3的情 況一樣。 如果在電動(dòng)運(yùn)行中要降低轉(zhuǎn)速，則應(yīng)

6、該先減小控制電壓， 使U UG1 G1的正脈沖變窄，負(fù)脈變寬，從而使平均電樞電壓U Ud d降低。 但由于慣性的作用，轉(zhuǎn)速和反電動(dòng)勢還來不及立即變化，造成 反電動(dòng)勢E UE Ud d的局面。這時(shí)VTVT2 2就在電機(jī)制動(dòng)中發(fā)揮作用。 現(xiàn)在分析處于制動(dòng)狀態(tài)的工作情況。在T TON ONtT tT期間，U UG2 G2 變正，VTVT2 2導(dǎo)通，產(chǎn)生的反向電流i id d沿回路3 3通過VT2VT2流通，產(chǎn) 生能耗制動(dòng)，直到t tT T為止。在TtTTtTT TON ON（也就是 0tT0tTON ON）期間，VT VT2 2截止，i id d沿回路4 4通過VDVD1 1續(xù)流，對(duì)電 源回饋制動(dòng)，

7、 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 同時(shí)在VDVD1 1上的壓降使VTVT1 1不能導(dǎo)通。在制動(dòng)過程中VTVT2 2和 VDVD1 1輪流導(dǎo)通，而VTVT1 1始終截止，電壓和電流波形如圖8 84(c)4(c)所 示。反向電流的制動(dòng)作用使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直到新的穩(wěn)態(tài)。 最后應(yīng)該指出，當(dāng)直流電源采用半導(dǎo)體整流裝置時(shí)，在回 饋制動(dòng)階段電能不可能通過它回送電網(wǎng)，只能向?yàn)V波電容C C充電， 從而造成瞬間的電壓升高，稱“泵升電壓”。如果回饋能量大， 泵升電壓太高，將危及功率開關(guān)器件和整流二極管，必須采取 措施加以限制。 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回

8、上一頁 8 81 13 3可逆PWMPWM變換器 為了克服不可逆變換器的缺點(diǎn)，提高調(diào)速范圍，使電動(dòng)機(jī) 在四個(gè)象限中運(yùn)行，可采用可逆PWMPWM變換器?？赡鍼WMPWM變換器在 控制方式上可分雙極式、單極式和受限單極式三種。 1.1.雙極式PWMPWM變換器 雙極式PWMPWM變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式有H H型和T T型兩種，我們 主要討論常用H H型變換器。如圖8585所示，雙極式H H型PWMPWM變換 器由四個(gè)晶體管和四個(gè)二極管組成，其連接形狀如同字母H H，因 此稱為“H H型”PWMPWM變換器。它實(shí)際上是兩組不可逆PWMPWM變換器 電路的組合。 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作

9、原理 下一頁 返回上一頁 “H“H型”可逆輸出的PWMPWM脈寬調(diào)制電路，根據(jù)輸出電壓波形 的極性可分為雙極式和單極式兩種方式，它們的電路連接形式 是一樣的，如圖8585所示，區(qū)別只是四個(gè)晶體管基極驅(qū)動(dòng)信號(hào) 的極性不同。 在圖8585所示的電路中，四個(gè)晶體管的基極驅(qū)動(dòng)電壓分為 兩組，VTVT1 1 和VTVT4 4 同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電壓u ub1 b1 u ub4b4；VT VT2 2 和VTVT3 3同時(shí)導(dǎo)通和關(guān)斷，其驅(qū)動(dòng)電壓u ub2 b2 u ub3b3u ub1b1，它們的 波形如圖8 86 6所示。 在一個(gè)周期內(nèi)，當(dāng)0tt0tton on 時(shí)，u ub1b1和u ub4b4 為

10、正，晶體管 VT1 VT1 和VTVT4 4飽和導(dǎo)通；而u ub2 b2和u ub3b3為負(fù)，VT VT2 2和VTVT3 3截止。這時(shí)， 電動(dòng)機(jī)電樞ABAB兩端電壓u uAB AB=+U =+US S， 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 電樞電流i id d從電源USUS的正極VTVT1 1電動(dòng)機(jī)電樞 VTVT4 4 到電源U US S的負(fù)極。 當(dāng)ton tTton tT時(shí)，u ub1 b1和u ub4b4變負(fù)，VT VT1 1和VTVT4 4截止；u ub2 b2和u ub3b3 變正，但VTVT2 2和VTVT3 3并不能立即導(dǎo)通，因?yàn)樵陔妱?dòng)機(jī)電樞電感向 電

11、源U US S 釋放能量的作用下，電流i id d沿回路2 2經(jīng)VDVD2 2和VDVD3 3形成續(xù) 流，在VDVD2 2和VDVD3 3上的壓降使VTVT2 2 和VTVT3 3 的集電極發(fā)射極間承 受反壓，當(dāng)i id d過零后，VTVT2 2和VTVT3 3導(dǎo)通，i id d反向增加，到t tT T時(shí) idid達(dá)到反向最大值，這期間電樞ABAB兩端電壓u uAB ABU US S。 由于電樞兩端電壓u uAB AB 的正負(fù)變化，使得電樞電流波形根 據(jù)負(fù)載大小分為兩種情況。 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 當(dāng)負(fù)載電流較大時(shí)，電流idid的波形如 圖8 8一6

12、6中的id1id1，由 于平均負(fù)載電流大，在續(xù)流階段( tontT) ( tontT) 電流仍維持正方 向，電動(dòng)機(jī)工作在正向電動(dòng)狀態(tài)；當(dāng)負(fù)載電流較小時(shí)，電流idid 的波形如圖8 8一6 6中的id2id2，由于平均負(fù)載電流小，在續(xù)流階段， 電流很快衰減到零，于是VT2VT2和VT3VT3的C C一E E極間反向電壓消失， VT2 VT2 和VT3VT3導(dǎo)通，電樞電流反向，idid從電源USUS正極VT2VT2電動(dòng) 機(jī)電樞 VT3VT3電源US US 負(fù)極，電動(dòng)機(jī)處在制動(dòng)狀態(tài)。同理， 在0tT0tT期間，電流也有一次倒向。 由于在一個(gè)周期內(nèi)，電樞兩端電壓正負(fù)相間，即在 0tt0tton on期

13、間為US US ，在t ton ontT tT/2 T/2），則電樞兩端平均電壓為正，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng)正脈 沖較窄時(shí)（t ton onT/2 T/2） ，電樞兩端平均電壓為負(fù)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)； 如果正負(fù)脈沖電壓寬度相等（t ton onT/2 T/2） ，平均電壓為零，則 電動(dòng)機(jī)停止。此時(shí)電動(dòng)機(jī)的停止與四個(gè)晶體管都不導(dǎo)通時(shí)的停 止是有區(qū)別的，四個(gè)晶體管都不導(dǎo)通時(shí)的停止是真正的停止。 平均電壓為零時(shí)的電動(dòng)機(jī)停止，電動(dòng)機(jī)雖然不動(dòng)，但電動(dòng)機(jī)電 樞兩端瞬時(shí)電壓值和瞬時(shí)電流值都不為零，而是交變的，電流 平均值為零，不產(chǎn)生平均力矩，但電動(dòng)機(jī)帶有高頻微振，因此 能克服靜摩擦阻力，消除正反向的靜摩擦死區(qū)。 8.1

14、8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 雙極式可逆PWMPWM變換器電樞平均端電壓可用公式表示為 以 =U=Ud d/U/US S來定義PWMPWM電壓的占空比，則與t ton on的關(guān)系為 調(diào)速時(shí)， 的變化范圍變成 1 1 1 1 。當(dāng) 為正值 時(shí)，電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)；當(dāng) 為負(fù)值時(shí)，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)；當(dāng) 0 0 時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止。 雙極式PWMPWM變換器的優(yōu)點(diǎn)是：電流連續(xù)，可使電動(dòng)機(jī)在四個(gè) 象限中運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，有微振電流，能消除靜摩擦死區(qū)， 低速時(shí)每個(gè)晶體管的驅(qū)動(dòng)脈沖仍較寬， 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 2 (1) ononon dSSS tTtt

15、 UUUU TTT 2 1 on t T 有利于晶體管的可靠導(dǎo)通，平穩(wěn)性好，調(diào)速范圍大。 雙極式PWMPWM變換器的缺點(diǎn)是：在工作過程中，四個(gè)大功率晶 體管都處于開關(guān)狀態(tài)，開關(guān)損耗大，且容易發(fā)生上下兩管同時(shí) 導(dǎo)通的事故，降低了系統(tǒng)的可靠性。 為了防止雙極式PWMPWM變換器的上、下兩管同時(shí)導(dǎo)通，可在一 管關(guān)斷和另一管導(dǎo)通的驅(qū)動(dòng)脈沖之間，設(shè)置邏輯延時(shí)環(huán)節(jié)。 2 2單極式PWMPWM變換器 單極式PWMPWM變換器的電路和雙極式PWMPWM變換器的電路一樣， 只是驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)不一樣。在單極式PWMPWM變換器中，四個(gè)晶體管 基極的驅(qū)動(dòng)電壓是：左邊兩管VTVT1 1 和VTVT2 2 的驅(qū)動(dòng)脈沖u

16、ub1 b1u ub2b2， 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 具有與雙極式一樣的正負(fù)交替的脈沖波形；使VTVT1 1和VTVT2 2交 替導(dǎo)通。右邊兩管VTVT3 3 和VTVT4 4的驅(qū)動(dòng)脈沖與雙極性時(shí)不同，改成 因電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向不同而施加不同的直流控制信號(hào)。 如果電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，就使u ub3 b3恒為負(fù)，u ub4b4恒為正，使VT3 VT3 截 止，VTVT4 4飽和導(dǎo)通，VTVT1 1和VTVT2 2仍工作在交替開關(guān)狀態(tài)。這樣，在 0tt0tton on期間，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓u uABAB =U =US S，而在t ton ontT tT期 間，u uAB

17、 AB=0 =0。在一個(gè)周期內(nèi)電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓u uAB AB總是大于零的， 所以稱為單極式PWMPWM變換器。電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的電壓電流波形如圖 8 87 7所示。 如果希望電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，就使u ub3 b3恒為正，u ub4b4恒為負(fù)，使VT VT3 3 飽和導(dǎo)通，VTVT4 4截止，VTVT1 1和VTVT2 2仍工作在交替開關(guān)狀態(tài)。 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 這樣，在0tt0tton on期間，電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓u uABAB=0 =0 ；而 在t ton ontT t0 0 時(shí)U UC C的作用和U Up p相減，經(jīng)運(yùn)算放大器倒相后， 輸出脈沖電壓

18、U Upw pw的正半波變窄，負(fù)半波變寬，如圖8 89 9（b b） 所示。 當(dāng) U UC C00時(shí)，U UC C的作用和U Up p相加，則情況相反，輸出脈 沖電壓U Upw pw的正半波增寬，負(fù)半波變窄，如圖8 89 9（c c）所示。 8.2 8.2 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 下一頁 返回上一頁 max 1 2 Psa UU 這樣，通過改變控制電壓U UC C 的極性，也就改變了雙極式 PWMPWM變換器輸出平均電壓的極性，因而可改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向。通 過改變控制電壓U UC C 的大小，則就能改變輸出脈沖電壓的寬度， 從而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 8 82 22 2邏輯延時(shí)電路 在可逆PWMPW

19、M變換器中，由于晶體管的關(guān)斷過程中有一段存儲(chǔ) 時(shí)間和電流下降時(shí)間，總稱關(guān)斷時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)晶體管并 未完全關(guān)斷。如果在此期間另一個(gè)晶體管已經(jīng)導(dǎo)通，則將造成 上下兩管直通，從而導(dǎo)致電源正負(fù)極短路。為了避免發(fā)生這種 情況，在系統(tǒng)中設(shè)置了由RCRC電路構(gòu)成的邏輯延時(shí)電路DLDDLD， 8.2 8.2 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 下一頁 返回上一頁 保證在對(duì)一個(gè)管發(fā)出關(guān)閉脈沖后，延時(shí)一段時(shí)間后再發(fā)出 對(duì)另一個(gè)管子的開通脈沖。由于晶體管導(dǎo)通時(shí)也存在開通時(shí)間， 所以，延時(shí)時(shí)間只要大于晶體管的存儲(chǔ)時(shí)間就可以了。 8 82 23 3基極驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路 脈寬調(diào)制器輸出的脈沖信號(hào)一般功率較小，不能用來直接 驅(qū)動(dòng)

20、主電路的晶體管，必須經(jīng)過基極驅(qū)動(dòng)電路的功率放大，以 確保晶體管在開通時(shí)能迅速達(dá)到飽和導(dǎo)通，關(guān)斷時(shí)能迅速截止。 基極驅(qū)動(dòng)電路的每個(gè)開關(guān)過程包含三個(gè)階段，即開通、飽和導(dǎo) 通和關(guān)斷。 在采用大功率晶體管的電機(jī)拖動(dòng)電路中，電源容量很大， 如果大功率晶體管損壞了， 8.2 8.2 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 下一頁 返回上一頁 就有可能在基極回路中流過很大的電流，為了防止晶體管 故障時(shí)損害基極電路，晶體管的驅(qū)動(dòng)電路必須要有快速自動(dòng)保 護(hù)功能。現(xiàn)在，有專門的驅(qū)動(dòng)保護(hù)集成電路，如法國湯姆遜 （THOMSONTHOMSON）公司生產(chǎn)的UAA4002UAA4002芯片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率晶體管 的最優(yōu)基極驅(qū)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)

21、對(duì)開關(guān)晶體管的非集中保護(hù)。 UAA4002UAA4002芯片的原理框圖如 圖8 81010所示。 8.2 8.2 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的控制電路 返回上一頁 8 83 31 1總體結(jié)構(gòu) 對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)而言，一般動(dòng)、靜態(tài)性能較好的調(diào)速系統(tǒng) 都采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，因此，對(duì)直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，我們也 將以雙閉環(huán)為例予以介紹。 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)的原理如圖8 81111所示，由主電路和控制 電路兩部分組成，采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制方案，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 器和電流調(diào)節(jié)器均為PIPI調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速反饋信號(hào)由直流測速發(fā)電 機(jī)TGTG得到，電流反饋信號(hào)由霍爾電流變換器得到，這部分的工 作原理與雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)相同。 8.3 PW

22、M8.3 PWM直流調(diào)速裝置的系統(tǒng)分析 下一頁 返回 主電路采用PWMPWM變換器，主要由脈寬調(diào)制變換器UPWUPW、調(diào)制 波發(fā)生器GMGM、邏輯延時(shí)電路DLDDLD和電力晶體管基極驅(qū)動(dòng)器CDCD組 成，其中關(guān)鍵的部件是脈寬調(diào)制變換器。 8 83 32 2PWMPWM脈寬調(diào)制變換器的傳遞函數(shù) 根據(jù)脈寬調(diào)制變換器的工作原理，當(dāng)控制電壓U Uct ct改變時(shí)， PWMPWM變換器的輸出電壓要到下一個(gè)周期才改變，它的延時(shí)最大不 超過一個(gè)開關(guān)周期T T。由于在脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，PWMPWM變換器的開 關(guān)頻率較高，因此常將PWMPWM變換器的滯后環(huán)節(jié)看作一階慣性環(huán)節(jié)， 于是其動(dòng)態(tài)模型可用一階慣性環(huán)節(jié)和一個(gè)

23、純比例環(huán)節(jié)的串聯(lián)來 描述， 8.3 PWM8.3 PWM直流調(diào)速裝置的系統(tǒng)分析 下一頁 返回上一頁 其傳遞函數(shù)為 式中 為變換器放大系數(shù) U Ud d為PWMPWM變換器的輸出電壓 U Uct ct為PWM PWM變換器的控制電壓 8 83 33 3系統(tǒng)分析 由圖8 811 11 可知，這是一個(gè)典型的轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制 方案，這部分的工作原理與晶閘管雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)相同， 讀者可參照分析其電流環(huán)及轉(zhuǎn)速環(huán)，并得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型， 在此不再贅述。 8.3 PWM8.3 PWM直流調(diào)速裝置的系統(tǒng)分析 返回上一頁 ( ) 1 PWM PWM K Ws Ts d PWM ct U K U PWMPW

24、M控制系統(tǒng)經(jīng)過十多年的發(fā)展，國外在19801980年左右開始 進(jìn)入控制電路集成化階段。市場出售的單片集成PWMPWM控制電路的 產(chǎn)品較多，例如美國Silicon generalSilicon general公司用于電機(jī)控制的新 型SGl73ISGl73I型PWMPWM集成電路，SG1635SG1635半橋驅(qū)動(dòng)器，日本三菱 (MITSUBISHl)(MITSUBISHl)電氣公司的晶體管驅(qū)動(dòng)模塊M 57215LM 57215L混合集成 電路等。 下面簡要介紹一種由SGl731SGl731型PWMPWM集成電路構(gòu)成的PWMPWM速度 伺服系統(tǒng)。 8 84 41 1SG1731SG1731芯片簡介

25、SG1731SG1731是美國 Silicon General Silicon General 公司針對(duì)直流電動(dòng)機(jī) PWMPWM控制而設(shè)計(jì)的單片ICIC，也可用于液壓PWMPWM控制。 8.4 8.4 由PWMPWM集成芯片組成的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例 下一頁 返回 該芯片可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)象限的脈寬調(diào)制，內(nèi)置三角波發(fā)生器、 誤差運(yùn)算放大器、比較器及橋式功放電路等。其原理是把一個(gè) 直流電壓與三角波疊加形成脈寬調(diào)制方波，加到橋式功放電路 上輸出。其PWMPWM比較器外部可編程，其輸出電路為帶有續(xù)流二極 管的全橋圖騰柱（Totem PoleTotem Pole，推挽電路），可提供100mA100mA、 3

26、2V32V的驅(qū)動(dòng)能力。支持單、雙電源。 SG1731SG1731的管腳排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8 81212所示。 SG1731SG1731管腳的基本功能如下： 1616腳和9 9腳接電源U US S（3.53.515V15V），用于芯片的控 制電路。 8.4 8.4 由PWMPWM集成芯片組成的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例 下一頁 返回上一頁 1414腳和1111腳接電源 U UO O（2.52.522V22V），用于橋式功 放電路。 比較器A A1 1、A A2 2，雙向恒流源及外接電容C C組成三角波發(fā)生 器，其振蕩頻率f f 由電容C C和外供正負(fù)參考電壓 2u2u+ +、2u2u （2 2腳和7

27、7腳）決定： 式中：u= 2uu= 2u+ + 2u2u 。 A A3 3為偏差放大器，3 3腳為正相輸入端，4 4腳為反相輸入端， 5 5腳為輸出端。 8.4 8.4 由PWMPWM集成芯片組成的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例 下一頁 返回上一頁 4 5 10 4 f uC A A4 4、A A5 5為比較器，外加電壓U UT T 、U UT T 為正負(fù)門檻電 壓。 1515腳為關(guān)斷控制端，當(dāng)該輸入端為低電平時(shí)，封鎖輸出 信號(hào)。 1010腳為芯片片基，6 6腳外接電容后接地。 8 84 42. 2. 由SG1731SG1731組成的直流調(diào)速系統(tǒng) 如圖8 81313所示為SG1731SG1731組成的直

28、流調(diào)速系統(tǒng)。SG1731SG1731的 1212腳、1313腳可輸出 100mA100mA的電流，圖中電流調(diào)節(jié)器由SG1731SG1731 偏差放大器外接RCRC構(gòu)成PIPI調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)工作原理與雙閉環(huán)直流 調(diào)速系統(tǒng)類似，可自行參考有關(guān)資料進(jìn)行分析。 8.4 8.4 由PWMPWM集成芯片組成的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)實(shí)例 返回上一頁 圖82不可逆PWM變換器電路原理圖 返回 圖83 電壓和電流波形圖 返回 圖 84 有制動(dòng)能力的PWM系統(tǒng) 返回 圖85 雙極式H型PWM變換器原理圖 返回 圖86 雙極式PWM變換器電壓電流波形圖 返回 圖87 單極式PWM變換器電壓電流波形圖 返回 圖88 鋸齒波脈

29、寬調(diào)制器原理圖 返回 圖89鋸齒波脈寬調(diào)制器波形圖 返回 圖810 UAA4002原理框圖 返回 圖811 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)原理圖 返回 圖812 SG1731的管腳排列和內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 返回 （a）管腳排列 （b）內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖 圖813 SG1731組成的PWM直流調(diào)速系統(tǒng) 返回 此時(shí)，功率晶體管 VTVT1 1、和VTVT2 2的驅(qū)動(dòng)電壓大小相等、方向 相反，即U UG1 G1 U UG2G2 。當(dāng)電機(jī)在電動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，平均電 壓應(yīng)為正值，一個(gè)周期內(nèi)分兩段變化。 在0 t T0 t TON ON 期間(T (TON ON為VT VT1 1導(dǎo)通時(shí)間) )，U UG1 G1 為正，VT V

30、T1 1 飽和導(dǎo)通；U UG2 G2為負(fù)，VT VT2 2截止。此時(shí)，電源電壓U US S加到電樞兩端， 電流i id d沿圖中的回路1 1流通。 在T TON ON t T t T期間，U UG1 G1、U UG2G2 都變極性，VT VT1 1截止，但 由于電流i i d d沿回路2 2經(jīng)二極管VDVD2 2 續(xù)流。在VDVD2 2 兩端產(chǎn)生的壓 降( (其極性如圖8 84(a)4(a)所示) )給VTVT2 2施加反壓，VTVT2 2并不導(dǎo)通。因 此，實(shí)際上是VTVT1 1、VDVD2 2交替導(dǎo)通，VTVT2 2而始終不通， 8.1 8.1 直流脈寬調(diào)制電路的工作原理 下一頁 返回上一頁 8 82 21 1直流脈寬調(diào)制器 在直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)中，晶體管基極的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是脈沖寬 度可調(diào)的電壓信號(hào)。脈寬調(diào)制器實(shí)際上是一種電壓一脈沖變換 器，由電流調(diào)節(jié)器的輸出電壓U UC C 控制，給PWMPW