直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電源的設(shè)計(jì)(1)

1、2設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）主電路的設(shè)計(jì)，器件的選型。包括含整流變壓器在內(nèi)的整流電路設(shè)計(jì)和H橋可逆斬波電路的設(shè)計(jì)(要求采用IPM作為DC/DC變換的主電路，型號(hào)為PS21564)。2）PWM控制電路的設(shè)計(jì)（指以SG3525為核心的脈寬調(diào)節(jié)電路）。3）IPM接口電路設(shè)計(jì)（包括上下橋臂元件的開通延遲，及上橋臂驅(qū)動(dòng)電源的自舉電路）。4）DC15V 控制電源的設(shè)計(jì)（采用LM2575系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路，直接從主電路的直流母線電壓經(jīng)穩(wěn)壓獲得）。2 主電路設(shè)計(jì)說明1簡(jiǎn)要概述二極管整流橋把輸入的交流電變?yōu)橹绷麟?。四只功率器件?gòu)成H橋，根據(jù)脈沖占空比的不同，在直流電機(jī)上可得到或的直流電壓。主電路原理圖2設(shè)計(jì)說明1）整流部

2、分采用4個(gè)二極管集成在一起的整流橋模塊。2）斬波部分H橋不采用分立元件，而是選用IPM（智能功率模塊）PS21564來實(shí)現(xiàn)。該模塊的主電路為三相逆變橋，在本設(shè)計(jì)中只采用其中U、V兩相即可。（針對(duì)本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，即小功率直流PWM調(diào)速，在實(shí)際工程中，一般采用P. MOSFET構(gòu)成H橋，本設(shè)計(jì)中為了讓大家了解和掌握IPM的特點(diǎn)和使用方法，所以指定采用PS21564作為主電路）3）在主電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的要求，計(jì)算出整流部分的交流側(cè)輸入電壓和電流，作為設(shè)計(jì)整流變壓器、選擇整流橋和濾波電容的依據(jù)。該電路的整流輸出電壓較低，所以在計(jì)算變壓器副邊電壓時(shí)應(yīng)考慮在電流到達(dá)負(fù)載之前，整流橋和逆變橋中功率器件的

3、通態(tài)壓降。4）在本實(shí)習(xí)過程中，因?yàn)橹麟娐肥且呀?jīng)設(shè)計(jì)好的，所以我們只需要了解明白主電路中的各部分電路及芯片的功能，然后設(shè)計(jì)控制電路，并將其與主電路相連接。3 控制電路設(shè)計(jì)說明1. 簡(jiǎn)要概述SG3525的13腳輸出占空比可調(diào)（通過改變2腳電壓）的脈沖波形（占空比調(diào)節(jié)范圍不小于0.10.9），同時(shí)頻率可通過充放電時(shí)間的不同而改變。經(jīng)過RC移相后，輸出兩組互為倒相，死區(qū)時(shí)間為5S左右的脈沖，經(jīng)過光耦隔離后，分別驅(qū)動(dòng)四只功率器件，其中V1、V4驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同，V2、V3驅(qū)動(dòng)信號(hào)相同?？刂齐娐分械乃胁糠侄夹枰M(jìn)行設(shè)計(jì)、焊裝和調(diào)試，因此控制電路是本生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的核心內(nèi)容。2設(shè)計(jì)說明1）在設(shè)計(jì)SG3525外圍電

4、路時(shí)，我們采用該集成芯片的DIP封裝形式。脈沖的頻率定為5KHz（是根據(jù)IPM中IGBT的開關(guān)速度而確定的），設(shè)定頻率的電阻可采用電位器，以便于調(diào)試。由于SG3525輸出的兩路脈沖是互補(bǔ)形式，在本設(shè)計(jì)中其輸出并聯(lián)使用（即11，14管腳短接，從13管腳通過外部上拉電阻輸出V1、V4驅(qū)動(dòng)脈沖，利用后續(xù)門電路反相后再驅(qū)動(dòng)V2、V3），以達(dá)到01.0的占空比調(diào)整范圍。3525典型應(yīng)用電路2）為防止同一橋臂，上下兩管在驅(qū)動(dòng)信號(hào)翻轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)直通現(xiàn)象，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開通延時(shí)電路。即利用RC移相電路后，為每路驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生5S左右的開通延時(shí)。這部分電路中的門電路采用6反向器74LS04；移相環(huán)節(jié)中的

5、R和C的取值，應(yīng)根據(jù)5S的延遲時(shí)間來計(jì)算，其中R可采用電位器，以便于調(diào)試。注：指定移相電路中C的取值為0.01F。3）IPM中集成了功率器件的驅(qū)動(dòng)電路，因此在控制電路中不需要設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路；而且為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，隔離環(huán)節(jié)也取消。IPM模塊控制部分的接口信號(hào)中除了H橋中4個(gè)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)外，還應(yīng)提供集成在IPM內(nèi)部的4個(gè)器件的驅(qū)動(dòng)電路的供電電源，為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，上橋臂兩個(gè)器件，即V1和V3的驅(qū)動(dòng)電源采用單電源的自舉式供電，詳細(xì)設(shè)計(jì)可參考IPM的設(shè)計(jì)手冊(cè)。這樣整個(gè)模塊的控制部分只采用1個(gè)15V電源供電即可，而不必采用3路獨(dú)立的電源，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。4）應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)DC15V的控制電源，為SG3525及IPM模塊

6、的驅(qū)動(dòng)電路供電。為了減小損耗，采用LM2575TADJ系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路，將主電路的直流母線電壓作為輸入，通過電位器的調(diào)節(jié)，經(jīng)穩(wěn)壓后獲得15V的直流電源?？刂齐娐肥疽鈭D4 調(diào)試結(jié)果及討論1. 調(diào)試步驟1全面檢測(cè)電路板及元器件,確定無短路后,接通電源。2只將控制板的J3接口與主電路板相連，J6和J7均不連接。再將LM2575T插在電路板的對(duì)應(yīng)插座上。在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，控制板將通過J3接口獲得直流母線電壓。然后調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電路中的電位器，使用示波器觀察控制電路輸出電壓PWM OUT的變化情況，其正確波形應(yīng)為一個(gè)矩形波。3接下來調(diào)試脈寬調(diào)制信號(hào)發(fā)生電路。首先將SG3525插在電路板的對(duì)應(yīng)插座上。在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，給控制板上電。然后調(diào)節(jié)相應(yīng)電位器，獲得頻率為5KHz，占空比可在01之間調(diào)節(jié)的脈寬調(diào)制信號(hào)。4測(cè)試IPM中上橋臂驅(qū)動(dòng)電源的自舉電路。將控制板的J6和J7接口與主電路板相連。在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，給控制板上電。測(cè)量通過自舉電路提供的上橋臂驅(qū)動(dòng)電源是否正常。5.上述單元電路均調(diào)試通過后，在模擬盒上斷開S2開關(guān)，閉合S1開關(guān)，給控制板上電。將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的占空比調(diào)整到50附近。閉合S2開關(guān)，接通H橋的直流電源，測(cè)試電機(jī)的端電壓，判斷是否與設(shè)想的情況復(fù)合。若一切正常，則調(diào)節(jié)占空比，使電