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1、0电力电子技术 Power Electronics电气精品教材丛书“十三五”江苏省高等学校重点教材工业和信息化部“十四五”规划教材第九章 控制电路2023/12/162023/12/16南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1619.1 概述9.2 集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理9.3 SG1525/2525/3525系列集成PWM控制器9.4 电力电子变换器的控制方法南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/162控制电路设计需求控制电路设计需求n电力电子变换器控制电路：是通过控制电力电子变换器中开关器件保证其输出电压或电流的稳定达到一定的稳压或稳流精度实现电能变
2、换要求南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/163两种占空比调节方式两种占空比调节方式n调节D的方法：脉冲宽度调制：脉冲宽度调制：PWMPulse Width Modulation-f(Ts)不变，Ton(Toff)变化脉冲频率调制：脉冲频率调制：PFM-Pulse Frequency Modulation Ton(或Toff)不变，f(Ts)变化PWM：结构简单、频率固定、易于实现等优点，常用的控制方法PFM：瞬态性能好、频率变化、轻载效率高南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/164脉宽调制原理脉宽调制原理n脉宽调制：调制波与锯齿载波比较n调制波信号大于锯齿波信号，
3、比较器输出高电平，否则输出低电平n调制方式：单沿脉宽调制与双沿脉宽调制单沿脉宽调制双沿脉宽调制脉冲信号产生电路南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/165电力电子电路系统组成电力电子电路系统组成n系统组成：主功率电路、控制电路、驱动电路、保护电路等n控制电路组成：脉宽调制、振荡器、误差放大、分相控制等n脉宽调制电路-输出电压达到静态精度指标，稳定性及动态指标系统电路结构南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1669.1 概述9.2 集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理9.3 SG1525/2525/3525系列集成PWM控制器9.4 电力电子变换器的控制方法南京航空航
4、天大学电力电子技术课程组2023/12/167集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理n 集成PWM控制器优点：简单，可靠，体小，重量轻，使用方便（外接元器件少）n 市场上品种多，但基本原理类似。著名的有：SG3525(Silicon General公司)TL494（Texas Instruments公司）UC1840系列（Unitrode公司）南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/168集成脉宽集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理调制控制器的基本组成和工作原理nPWM控制器基本组成与功能：PWM信号产生电路（基本功能）PWM锁存电路 分相控制
5、与死区形成电路 闭环控制电路集成PWM控制器的组成电路结构南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/169集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理nPWM信号产生电路信号产生电路：实现电路及基本工作原理主要包括振荡器和比较器南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1610集成脉宽集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理调制控制器的基本组成和工作原理nPWM锁存电路：锁存电路：为避免开关过程噪声信号影响在电路中加入RS锁存器每个载波的下降沿触发锁存器，仅第一个PWM上升沿传递过去保证了单周期单次开关动作南京航空航天大学电力电子技术课程组2023
6、/12/1611集成脉宽集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理调制控制器的基本组成和工作原理n分相控制与死区形成电路：分相控制与死区形成电路：利用触发器与或非门产生两组交错驱动控制信号锯齿波下降沿作为或非输入，形成死区时间n分相作用：驱动两组控制信号n应用双管电路，如推挽、半桥和全桥分相控制与死区形成电路工作波形南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1612集成脉宽集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理调制控制器的基本组成和工作原理n误差放大电路：误差放大电路：加入误差反馈控制系统，实现闭环控制结构闭环调节作用Uf 小时，Umod 高，D大，Uf 调大Uf 大时，Umod 低，D小
7、，Uf 调小闭环控制电路与工作波形南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/16139.1 概述9.2 集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理9.3 SG1525/2525/3525系列集成PWM控制器9.4 电力电子变换器的控制方法南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1614SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器n开关电源脉宽调制型控制器开关电源脉宽调制型控制器n完完整整脉脉冲冲宽宽度度调调制制控控制制电电路路，具具备备时时钟钟外外同同步步，死死区区调调节节，PWM锁存器与输出级最佳设计锁存器与输出级最佳设计nSG1525/2525/3525
8、系列产品系列产品 1军级（-55-125度）（气密陶瓷封装）2工业级（-2085度）3商用级（070度）n正正脉脉冲冲驱驱动动NPN功功率率管管或或N沟沟道道MOSFET管管，能能实实现现单单端端或或推推挽两种驱动模式挽两种驱动模式 南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1615SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器SG3525内部结构图南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1616SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器n 各部分功能：1、基准电压源：5.1V(50mA)，过流保护2、振荡器-外加RC、产生锯齿波
9、T=t1+t2,t1-RTCT,t2-RDCT 调节RD来调节死区大小的，RD越大，死区越宽 振荡器外部接线图锯齿波电压南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1617SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器2、振荡器-外部同步 4脚：时钟信号与t2对应 3脚：外同步（频率高的去同步频率低的）CT CTSYNC无无外同步信号外同步信号时有有外同步信号外同步信号时南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1618SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器3、误差放大器：运算放大器，用于构成电压调节器反馈电压Uf 接至反相输入端（
10、1脚）基准电压接至同相输入端（2脚）输出9脚和1脚间外加适当的反馈网络南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/16194、PWM比较器及锁存器 (及软起动,关闭)：误差放大器输出接PWM比较器的反相端锯齿波加至PWM比较器的同相端比较器经锁存器后输出控制脉冲信号附带有软启动及关闭PWM信号的功能SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/16205、分相器：由T触发器，触发信号为振荡器输出信号将PWM脉冲交替分配给输出端A和BPWM脉冲频率=振荡器频率的一半6、欠压封锁：控制电源电压欠压（低于8V）时关闭驱动，D
11、=0SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1621SG1525/2525/3525系列集成系列集成PWM控制器控制器7、输出控制输出为四个信号的或非，即低电平有效：A1:故障锁定，欠压等故障时高电平，无输出A2:分相控制，半周期内为高电平，无输出A3:振荡器输出，载波下降沿高电平，无输出A4:调制PWM输出，输出反逻辑输出图腾柱结构，双向电流驱动南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/16229.1 概述9.2 集成脉宽调制控制器的基本组成和工作原理9.3 SG1525/2525/3525系列集成PWM控制
12、器9.4 电力电子变换器的控制方法南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1623电力电子变换器的控制方法电力电子变换器的控制方法n电压型闭环控制：将电压误差经过误差放大器后，与锯齿波信号比较，生成脉冲信号，实现变换器输出电压的调节单闭环负反馈控制，设计和分析相对比较简单，抗干扰能力比较强仅在输出电压改变时才能进行纠正，因此响应速度比较慢 电压型Buck电路和主要波形南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1624电力电子变换器的控制方法电力电子变换器的控制方法n电流型闭环控制峰值电流控制：主要构成：电压误差放大器+电流峰值比较器全状态反馈控制，提高变换器对输入电压变化的响应速度电流型控制为逐个脉冲检测和调节电流，方便限流峰值电流控制Buck变换器和主要波形南京航空航天大学电力电子技术课程组2023/12/1625电力电子变换器的控制方法电力电子变换器的控制方法n电流型闭环控制平均电流控制：主要构成：电压误差放大器+电流误差放大器提高电流控制精度，且无须额外的斜坡补偿控制具有优越的噪声抑制能力，目前得到广泛应用平均电流控制Buck变换器